热工计量培训总结

1、很幸运，我在五月七日参加了为期一周的由贵州热工院组织的热工计量培训 班，这次培训主要介绍了计量基础知识、热电阻温度计量知识和膨胀式温度计计 量知识。一、计量基础知识计量基础介绍了计量的定义、分类、特点，相关法律法规和规章，计量标准， 计量检定，国际单位制，误差术语及基本概念，测量误差的计算基础，数据处理， 数据修约等。1、单位制所谓单位制就是拟定了基本单位以后， 再以一定的关系由基本单位构成一系 列导出单位，这样的基本单位和导出单位构成的一个完整的单位体系就叫作单位 制。国际制单位制，就是在196年的第十一届国际计量大会上通过的决议，确定的一种实用的计量单位制的名称定名为国际制单位制。国际制单

2、位制（SI）由三部分组成：SI基本单位、SI导出单位、SI单位的 倍数单位（包括十进倍数和分数单位）。SI基本单位量的名称单位名称符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔mol发光强度坎德拉cd我国法定计量单位包括:(1)国际单位制的基本单位；(2)国际单位制的辅助单位；(3)国际单位制中具有专门名称的导出单位；(4)国家选定的非国际单位制单位；(5)由以上单位构成的组合形式的单位；(6)由词头和以上单位构成的十进倍数和分数单位2、测量以确定量值为目的的一组操作。 计量源于测量，却不等同于测量，计量具有 准确性、法制性、溯源性、一致性。测量误差：对某个量

3、进行测量，该量的客观真值（客观上的实际值）是测量 的期望值，测量所得的数据与其差值即为测量误差。 测量误差分为两类：系统误 差和随机误差。测量误差的主要来源有：（1）环境误差；（2）方法误差；（3）人员误差；（4） 测量装置误差（包括标准量具误差、仪器误差、附件误差）。3、计量及计量检定 计量是指为保证单位统一、量值准确可靠的测量。计量涉及到工农业生产、 国防建设、科学试验、国内外贸易以及人民的生活、健康、安全等各个方面，是 国民经济的一项重要技术基础。并形成了一门独立的学科计量学。 计量是一项非常复杂的社会活动， 是技术与管理的结合体。 计量的技术行为通过 准确的测量来体现；计量的监督行为通

4、过实施法制管理来体现。其基本特征是： （ 1） 统一性。这是计量最本质的特征。 计量失去了统一性， 也就失去了存在的 意义。现在的计量的统一性，不仅限于一国，而且遍及国际，国际米制公 约组织和国际法制计量组织的使命，就是使计量工作在更广 范围内实现 统一。（ 2） 准确性。“准”是计量的核心，也是计量权威性的象征。一切科学技术研 究的目的， 最终是要达到预期的准确度。 一切数据只有建立在准确测量的 基础上才具有使用的价值，计量保证的作用就体现于此。（ 3） 社会性。计量涉及社会经济生活的各个方面， 国民经济的各个部门， 社会 生活的各个领域， 国际交往直至千家万户的衣食住行等， 无不与计量有着

5、 密切的关系。（ 4） 法制性。对一个确定的计量范围实行法制管理， 是计量的另一个特征， 计 量的社会性也决定计量的法制性。 计量如果失去法制性， 不通过立法来予 以保障，计量的统一性和准确性就成了一句空话。4、计量检定计量检定是查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序， 包括检查、加标 记和出具检定证书。计量检定的特点：（ 1） 计量检定的对象是计量器具（含标准物质） ，不是一般的工业产品；（ 2） 计量检定的主要作用，在于评定计量器具的计量性能，确定其误差大小， 以及寿命、安全性，确保全国量值的溯源性；（ 3） 计量检定的结论是确定被检计量器具是否合格， 即制造的计量器具能否出 厂，修理后

6、和使用中的计量器具能否可供继续使用。（ 4） 计量检定具有监督管理的性质，是计量技术活动中不可缺少的环节。5、计量检定人员的权利和义务享有的权利有：（1）在职责范围内依法从事计量检定活动；（2）依法使用计量检定设施，并获得相关技术文件；（3）参加本专业继续教育。享有的义务有 :（1）依照有关规定和计量检定规程开展计量检定活动，恪守职业道德；（2）保证计量检定数据和有关技术资料的真实完整；（3）正确保存、维护、使用计量基准和计量标准，使其保持良好的技术状 况；（4）承担质量技术监督部门委托的与计量检定有关的任务；（5）保守在计量检定活动中所知悉的商业秘密和技术秘密。、温度及测温元件1、温度在日常

7、生活中， 人们常用“温度”这个物理量来表示物体的冷热程度， 也就 是说温度是衡量物体冷热程度的物理量， 从能量的角度来看， 温度是描述不同自 由度间能量分布状况的物理量， 从热平衡的观点来看， 温度是热平衡系统冷热程 度的物理量。 由于温度计不能象长度计量那样， 简单地采用叠加的办法， 例如两 根1米长的木棍连在一起为2米，二两杯100 C的水到在一起，水的温度乃是 100 C,绝不是200 C,如此看来，温度是一个特殊的物理量。温度：是描述热平衡系统状态的一个物理量，也可以说温度是表征物体冷热 程度的物理量，它是国际单位制（SI）中的7个基本物理量之一。温度是从热平 衡的观点描述了热平衡系统

8、的物理量。它反映了物体分子运动平均动能的大小。 在电力行业， 必须充分掌握机组各部分在运行中温度参数， 才能保证机组的安全 和经济运行。 因此，如果准确地把温度这一量值传递好， 使机组在线温度测量准 确，是温度计量工作人员的重要职责。因此要测量温度， 不可能用简单的直观方法， 只能借助某种物质随温度变化 的特性。如用体积受热膨胀，金属受热伸长，半导体受热电阻变化等来测量度， 因此就有各种各样温度计，但这些温度计只能在某一温度区域范围内测量温度， 如水银温度计的量限（50600） C,工业热电阻温度计的量限（200850）C, 迄今为止，无任何一种温度计能适应整合温度范围。2、温标为了测量温度，

9、 需要各种各样的温度计， 而这些温度计用什么来标定， 用什 么方法将他们的标准统一起来， 这就要建立一个用来衡量温度高低的尺度， 也就 是说为了保证温度量值的统一和准确而建立一个用来衡量温度的标准尺度， 简称 温标。有了温标， 各种温度计才能事先进行标定后， 再用来测量温度， 就如一把尺 子，但温度比较特殊不能像长度那样用尺子直接表示出来， 它只能利用特殊物质 的“相平衡温度 ”作为固定点刻在 “标尺”上，而固定点间的温度是用函数关系来描 述的，称为内插函数（内插方程） 。通常把温度计、内插方程、固定点叫做温标 的三要素。例如水三相点定为 0.01 C,锌凝固点定为419.527 Co 21

10、、经验温标借助于某一物质的物理量与温度变化的关系， 用实验方法或经验公式所确定 的温标，称为经验温标。1740 年瑞典人把冰点定为 0 度，把水沸点定为 100 度，用这两个固定点来 分度玻璃水银温度计，将这两个固定点之间的距离分为 100 份，每一份为 1 度， 记作 1 C ，这种标定温标的方法叫摄氏温标。其它还有华氏、列氏、兰氏等温 标。在以玻璃温度计建立温标时， 温标与测量介质有着重要的关系， 有多少介质 就有多少种温标， 因此用经验温标来计量温度势必造成混乱。 为了适应生产和科 学实验的需要， 人民迫切需要建立一种与测量介质无关的温标， 这就是热力学温 标。22、热力学温标 热力学温

11、标是温度度量的基本标尺。热力学温标是以热力学第二定律为基 础的，建立在卡若循环基础上的理想温标。 根据卡若定律的推论， 工作于两个恒 定热源之间的一切可逆卡若热机的效率与工作介质无关， 与这两个恒定热源的温 度有关，这样定义出来的温标我们称之为热力学温标。T=P/PS< TS由上式看出只要用定容器体温度计测出压力比P/PS即可求的热力学温度，因为TS是水三相点温度是已知的。为了克服气体温度计的缺点（理想气体与实际气体的差异） ，且又能保证精 确，得到大家的公认，世界上一些国家协商，确定采用国际协议温标，称为国际 温标。3、国际温标国际温标的三个基本原则是：（1）尽可能接近热力学温度；（2

12、）复现精度高，世界均能以很高的准确度再现同样的温标，因而确保量 值的统一；（3）用于复现温标的温度计，使用方便，性能稳定。第一个国际温标是 1927年第七界计量大会决定的， 称为“1927年国际温标”， 记为 ITS-27,相继 1948 年（ITS-48）、1968 年（ITS-68、1990 年（ITS-90）， 一般大约 20 年修订一次，国际温标作重大修改的原因，主要是由于温标的基本 内容发生变化，也就是温标的三要数发生变化。我国目前采用的温标是1990年国际温标，代号为ITS-90，简称90温标。 它是目前国际上通用的温标， 1990年国际温标（ ITS90、。ITS-90的热力学温

13、度同时定义了两种温度它们是国际开尔文温度和国际摄氏温 度。它们的符号分别为T90和t90, T90的单位是开尔文，符号是 K，t90的单位是 摄氏度，符号是C。它们的换算关系是：t90C）= T90 （K）- 273.153.1 、 摄氏温度摄氏温度是从热力学温度导出的，它也是热力学温度，也称百度温度，将（0 100）C分成100等份，每一等份为1摄氏度。它的符号是t ;单位名称是摄氏 度；单位符号是C。水三相点的摄氏温度为 0.01 Co热力学温度与摄氏度之间相差一个常数， 热力学温度与摄氏温度之间的关系 式T=t+273.15，式中T的单位为K, t的单位为 C ，两种温度的实质是一样 的

14、，都是热力学温度， 只是计算温度的起点不一样， 国际开尔文温度的起点是 “绝 对温度”而摄氏温度则是以比水三相点温度低 0.01 C为起点（即0C）的，它 们彼此只相差一个常数 273.15o什么是水三相点呢？ 一个由单一的物质组成的体系，当其三相（三种状态）共存处于平衡时，这 个体系将有确定的温度和压力，称此状态为三相点。水三相点是指水、冰、汽三 相平衡共存的状态，水三相点的温度值为 273.16K，压力值为609.14PaO水三相 点热力学温度的1/273.16定义为1K。它的大小与开尔文相同。根据以上的定义， 水冰点为0 C，水三相点为0.01C。3.2 、温度测量 用温度计进行温度测量

15、的理论依据是热力学关于物体相互接触状态及特性的表述。如果两个系统中每一个系统都与第三个系统处于热平衡， 则这两个系统 彼此也必定处于热平衡， 也就是一切互为热平衡的物体都有相同的温度。 因此我 们可以设想温度计在测量温度时， 作为一个系统与另一个系统 （被测温介质） 间 的热平衡时通过热传递到达的， 当处于同一热平衡状态时， 它们具有相同的温度， 即温度计测得的温度值就是被测物体的温度。4、热电阻的测温原理和结构4.1 、测温原理热电阻是利用金属导体或半导体的电阻随温度变化而变化的特性来测量温 度的。当被测介质的温度发生变化时， 温度计的电阻也相应的变化， 从而测定介 质温度。热电阻测温的优点

16、： 测温精度高、稳定性好并且易于实现非电量的电量转换 , 便于进行远距离测量 ,控制和记录、多点切换和信号处理。 缺点：热惯性较大，难以测量点温度和瞬间温度 .4.2 、结构热电阻温度计由电阻体、骨架、绝缘体套管、内因线、保护管、接线座等组成。4.2.1 对热电阻金属材料有哪些要求：1）电阻温度系数要大；2）电阻与温度的变化关系应尽可呈线性关系。 这样可减小内插方程的计算误差；3）电阻率大，电阻率大则绕在骨架上的电阻丝就短，电阻体也就小，热惯性和 热容量就小，4）测温速度快，测温准确度高；5）金属的物理、化学性能要稳定；6）金属要有较高的复现，以达到互换的目的。 在工业上常用的金属热电阻材料有

17、铂、铜、铁、镍。虽然铁、镍的电阻温度系数较大， 但由于电阻和温度的关系曲线是非线性的， 而且材料不易提纯并且易 于化，近年来已不在采用。我国通常用的是铂电阻温度计和铜电阻温度计。铂电阻温度计的测温范围为（一200850）C，铜电阻温度计的测温范围为（一50150）0。铂热电阻分度号为 Pt100和Pt10,其0C时的标称电阻值 R（0C）分 别为100Q和10Q。其准确度等级分为 A级和B级。铜热电阻分度号为 Cu50和 Cu100其0C时的标称电阻值 R（0C）.分别为50Q和100Q。两种热电阻相比较， 铂热电阻的测量精度高于铜热电阻。 由于铂热电阻测量 精度高，目前在电力行业都采用铂热电

18、阻来进行温度测量。4.2.2、热电阻连接引线的要求：铂热电阻温度计测温时有两线制、 三线制和四线制三种接线方式。 两线制接 线方式，线路电阻容易引如误差，特别是线路越长，引入的误差就越大，在现场 测温已不再使用。目前进行温度测量都采用三线制接法，四线制用于试验室测量 热电阻为什么采用三、四线制连接：三线制可减少热电阻与测量仪表（测量桥路）之间连接导线电阻的影响， 及导线电阻随环境温度变化而变化所带来的测量误差。四线制接线方式可以消除 连接导线电阻的影响。主要是在实验室作测试用此接线方式。检定和使用标准热电阻时，为什么要规定通过电阻温度计的电流为1mA，主要是测量电阻温度计时，不论采用什么方法都

19、会有电流通过电阻温度计，该电流在电阻感温元件上和引线上产生热量，此热效应将使感温元件自生温度升高， 引起一定得测量误差。为了使这种现象对测量的影响不超过一定限度和规范热电 阻的设计和制造及性能评定，规定标准铂电阻温度计的工作电流为1mA。测量过程中采用换向的方法是为了消除杂散电势引入的误差。测量过程中采用交换引线的方法是为了消除引线电阻引入的误差。4.3、工业热电阻测温时的误差来源（1）分度引入的误差；（2）电阻感温元件的自热效应引入的误差；（3）外线路电阻引入的误差；（4）热交换引起的误差；（5）动态误差；（6）电测仪表的误差。5、规程、工业热电阻的计算5.1、依据规程：JJG 226-20

20、1工业铂、铜热电阻检定规程5.2、定义及术语热电阻一一由一个或多个感温电阻原件组成的，带引线、保护管和接线端子 的测温仪器。标称电阻值Ro在0C时的期望电阻值。工业电阻比一一在温度t的电阻Rt与0C的电阻之比。标准铂电阻电阻比一一标准铂电阻温度计在温度t的电阻Rt与在水三相点的 电阻值Rtp=N比。电阻温度系数一一单位温度变化引起电阻值的相对变化。&00_& c w0o1 10"C4Ro 1005.3、工业铂热电阻（PRT）工业铂热电阻值与温度之间的函数关系-200 C 0CW 二 Rt /R0 =1 At Bt2 C t -100t3dW1 /dt 二 A 2Bt

21、-300Ct2 4Ct30C 850CI2IW -Rt/R -1 At BtdWt /dt =A 2BtdW（I /dtt#00 =0.0037928dW（I /dtt = 0.0039083式中 A=3.9083X 1-0C-1； B=-5.7750 X'l0C-2C=-4.183 X-V0 C-4工业铜电阻(CRT) 工业铜热电阻值与温度之间的函数关系Wt1 二 R/R =1 ： tt t 一100t2 t -100dWt1 /dt - : -102-100 t 3t2dWt1 / dt t 卫二 0.0042893dWt1 / dt t 迥二 0.0042830式中 a =3.9

22、083 xiC-1； B=.7750 x-10-2 Y =.183 x_90C-35.4、热电阻的允差等级和允许值热电阻类型允差等级有效温度范围/C允许值线绕元件膜式元件RPTAA-50+2500+150±( 0.100 +0.0017)A-100+450-30+300±( 0.150 C +0.002)B-196+600-50+500±( 0.30 C +0.005)C-196+600-50+600±( 0.6C +0.010)CRT-50+150±( 0.30 C +0.006)5.5、技术要求5.5.1外观1）热电阻各部件正确、可靠、无缺

23、件、外表涂层应牢固、保护管应完整无损，不的有凹痕、划痕、和显著锈蚀。2）感温元件不得有破裂、明显的弯曲现象。3）热电阻有两线、三或四线制的接线方式，其中A级和AA级的热电阻必须是三线制或四线制的连接方式。4）热电阻的标签上有类型代号、标称电阻、有效温度范围、感温元件数、允许等 级、制造商或商标、生产年月。5.6、检定设备要求序 号仪器设备名称技术要求用途备注1标准铂电阻温度计-196+660 C作为标准器2电桥或数子多用表A级以上用0.005级，B级及 以下用0.02级测量热电阻和标准铂电 阻的阻值3转换开关接触电势w 1.0叮多支热电阻检定用的转 换器4冰点恒温槽或冰点器UW 0.04 C,k=2，制冰的水和 加入冰槽的水必须是纯净水产生0 C的恒温器5恒温槽（油槽）-50+300 C水平温场w 0.01 °C垂直温场w0.02 C产生温度t的恒温器5.7、检定项目检定项目首次检定后续检定使用中检定外观+绝缘电阻+0 C点+允差等级规定的上限（或下限）温度， 或100 C （应首选100 C）+-注：在R0R100合格，而电阻温度系数 a不符合要求时，作允差等级规定上限温度的检定58、检定方法5.8.1、外观5.8.2、绝缘电阻：应把热电阻得各连接端短路，并接到 100V 的兆欧表的一个接 线端，兆欧表的另一端接到保护管。5.8.4 允差的检定5.8.5检定点的