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热工仪表基础知识 第一章、热工测量和仪表 第一节、测量的基本概念 一、测量： 1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，将被测量x0以测量单位U的倍数显示出来的过程。 2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x： 3、热工测量是指压力、温度等热力状态参数的测量，通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量 。 二、测量方法： 按测量结果的获取方式来分 （1）直接测量法： 使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。 （2）间接测量法： 通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法，称为间接测量法。 按被测量与测量单位的比较方式来分 （1）偏差测量法： 测量器具受被测量的作用，其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值，称为偏差测量法。 （2）微差测量法： 用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分，然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。 （3）零差测量法： 用作比较的量是准确已知并连续可调的，测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用，因此，被测量就是已知的比较量。 三、测量误差 测量误差是被测量参数的测量值x与其真值μ的之差。 真值常用的方法有： （1）用标准物质（标准器）所提供的标准值，例如水的三相点。 （2）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。 （3）对被测量进行N次等准确度测量，各次测量值的算术平均值近似为真值。N越大，越接近真值。 常见的测量误差表达方式： 1.绝对误差 2.实际相对误差 3．标称相对误差 4.折合误差 折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。折合误差也称引用误差。 四、测量系统 为了实现一定的测量目的，将测量设备按一定方式进行组合的系统称为测量系统，也称检测系统。 （一）测量系统的组成 1．传感元件 （1）输出信号必须随被测参数的变化而变化，即要求传感元件的输出信号与输入的被测信号之间有稳定的单值函数关系，最好是线性关系，而且可复现。 （2）非被测量对传感元件输出的影响应小得可以忽略。若不能忽略，将造成测量误差。在这种情况下，一般要附加补偿装置进行补偿或修正。 （3）传感元件需尽量少地消耗被测对象的能量，并且不干扰被测对象的状态或者干扰极小。 2．传送变换元件 （1）单纯起传输作用。 （2）将感受件输出的信号放大，以满足远距离传输以及驱动显示、记录装置的需要。 （3）为了使各种感受件的输出信号便于与显示仪表和调节装置配接，要通过变换件把信号转换成标准化的统一信号，各种感受件的输出信号都被转换成统一数值范围的气、电信号。这时的传送件常称为变送器。这样，同一种类型的显示仪表常可用来显示不同类型的被测量。 3．显示元件 显示元件的作用是向观测者显示被测参数的量值。 （1）模拟式显示： （2）数字式显示： （3）屏幕画面显示： 五、测量误差的分析与处理 根据测量误差性质的不同 1、系统误差 （一）系统误差的概念 在同一条件下（同一观测者，同一台测量器具，相同的环境条件等），多次测量同一被测量，绝对值和符号保持不变或按某种确定规律变化的误差。 恒值系统误差 变值系统误差 产生原因： （1）测量仪表本身的原因 （2）仪表使用不当 （3）测量环境条件发生较大改变。 （二）消除系统误差的一般方法 （1）消除系统误差的来源 在测量工作投入之前，仔细检查测量系统中各环节的安装及连接线路，使其达到规定要求，尽量消除误差的来源。 （2）在测量结果中加修正值 对不能消除的系统误差，在测量之前，对检测系统中的各仪表进行检定，确定出修正值。对各种影响量如温度、气压、湿度等要力求确定出修正公式、修正曲线或修正表格以便对测量结果进行修正。 （3）采用补偿措施 在检测系统中加装补偿装置（或自动补偿环节），以便在测量中自动消除系统误差。 （4）改善测量方法 采用较完善的测量方法，消除或减少系统误差对测量结果的影响。 常用两种方法： 交换法；交换法是消除定值系统误差的常用方法，也叫对置法。此种方法的实质是交换某些测量条件，使得引起定值系统误差的原因以相反方向影响测量结果，从而消除其影响。 对称法；对称法是消除线性系统误差的有效方法。 2、随机误差 （一）随机误差的概念 在相同条件下多次测量同一被测量时，绝对值和符号不可预知地变化着的误差称为随机误差。 误差的大小和正、负都是不确定的。 产生原因： 随机误差大多是由测量过程中大量彼此独立的微小因素对测量影响的综合结果造成的。 3、疏忽误差 明显歪曲了测量结果，使该次测量失效的误差称为疏忽误差。 含有疏忽