能源及动力工程测技术技术(2015年下学期)复习提纲

1、2015年12月课程内容：课程内容： 本课程主要介绍热能动力工程中常见参数（本课程主要介绍热能动力工程中常见参数（温度、温度、压力、流量、物位、成分、机械量等）压力、流量、物位、成分、机械量等）的检测原理、的检测原理、方法；检测、显示仪表的组成、结构与特点；现代检方法；检测、显示仪表的组成、结构与特点；现代检测技术及其发展。测技术及其发展。内容提纲内容提纲检检测测技技术术基基础础温温度度测测量量压压力力测测量量流流量量测测量量物物位位测测量量成成分分检检测测显显示示仪仪表表机机械械量量测测量量现现代代检检测测技技术术第第1章章 过程检测技术基础过程检测技术基础1.1 过程检测的基本概念过程检测

2、的基本概念1.2 测量误差及测量误差及处理处理方法方法误差概念（绝对、相对）、分类（系统、随机、粗大；基本、附加与允许误差概念（绝对、相对）、分类（系统、随机、粗大；基本、附加与允许误差）、误差的分析与处理（误差传递、合成与分解）误差）、误差的分析与处理（误差传递、合成与分解）1.3 测量不确定度的评定测量不确定度的评定 测量不确定度概念、与精度的异同测量不确定度概念、与精度的异同 掌握检测技术的概念、研究内容、掌握检测技术的概念、研究内容、组成组成（传感器、变送器械、显示仪（传感器、变送器械、显示仪表、通道）、表、通道）、主要性能指标主要性能指标（精度、线性度、变差、重复必、分辨力、（精度、

3、线性度、变差、重复必、分辨力、分辨率）、分辨率）、基本方法基本方法（接触式与非接触、直接、间接、组合式、偏差（接触式与非接触、直接、间接、组合式、偏差与零位）分类与零位）分类 、应用情况、发展动态。、应用情况、发展动态。随机误差处理：算术平均偏差、标准偏差（均方根偏差）、置信区间、随机误差处理：算术平均偏差、标准偏差（均方根偏差）、置信区间、测量结果表达、测量结果数据处理测量结果表达、测量结果数据处理4被测被测变量变量传感器传感器参数检测的基本过程参数检测的基本过程被测对象被测对象变送器变送器显示、控制仪显示、控制仪表表( (装置装置) )p参数检测参数检测：用专门的技术工具，依靠能量的变换、

4、实验和计算找到被测量的值：用专门的技术工具，依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值p检测系统检测系统：被测对象、传感器（检测元件、敏感元件）、变送器和显示装置等部分组成：被测对象、传感器（检测元件、敏感元件）、变送器和显示装置等部分组成p传感器传感器： 又称为检测元件、敏感元件，直接响应被测变量，经能量转换并转化为一个又称为检测元件、敏感元件，直接响应被测变量，经能量转换并转化为一个与被测量成对应关系的便于传送的输出信号；有时不经变送直接去显示与被测量成对应关系的便于传送的输出信号；有时不经变送直接去显示p变送器变送器： 把传感器的输出转换成如把传感器的输出转换成如010mA010mA、4-

5、20mA4-20mA等标准统一的模拟信号或者满等标准统一的模拟信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表，称为变送器足特定标准的数字量信号，这种检测仪表，称为变送器p显示仪表：显示仪表：除了就地指示仪表外，被数码、光柱、无纸记录仪、计算机监控系统等替代除了就地指示仪表外，被数码、光柱、无纸记录仪、计算机监控系统等替代被测量被测量传感器传感器Pam变送器变送器mVHzA15VDC420mA010mA显示、控制显示、控制仪表仪表(装置装置)一次仪表一次仪表二次仪表二次仪表检测仪表检测仪表 检测仪表组成检测仪表组成误差：绝对误差、相对误差（实际误差：绝对误差、相对误差（实际、给出值、引用）给出值

6、、引用）(1) 随机误差随机误差( random error )正态分布正态分布性质性质：原因原因：装置误差、环境误差、使用误差：装置误差、环境误差、使用误差处理：处理：统计分析、计算处理统计分析、计算处理 减小减小对称性对称性有界性有界性抵偿性抵偿性单峰性单峰性绝对值相等的正负误差出现的次数相等绝对值相等的正负误差出现的次数相等绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多偶然误差绝对值不会超过一定程度偶然误差绝对值不会超过一定程度当测量次数足够多时，偶然误当测量次数足够多时，偶然误差算术平均值趋于差算术平均值趋于0(2) 系统误差系统误差( syste

7、m error ) ：(3) 粗大误差粗大误差( abnormal error ) ：基本误差基本误差附加误差附加误差测量结果数据处理步骤(1)对测得值进行修正，列成表格；(2)求算术平均值：(3)列出残差ni与ni2 ，并验证Sni =0；(4)用贝塞尔公式计算标准差s：(5)按|ni|3s原则，剔除坏值，并从(2)重新计算；(6)判断有无系统误差，如有系差，查明原因，重新测量；(7)求算术平均值的标准偏差：(8)得出最终表达式，即：11niixxn；211()1niixxns；/nss； ( =1,2,3)xxzzs。第第1 章应用举例章应用举例 中间导体定律解决了热电势测量问题中间导体定

8、律解决了热电势测量问题；等值替代定律解决了冷端延伸问题；等值替代定律解决了冷端延伸问题；中间温度定律：中间温度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)辐射式温度计：理论基础、测温方法、种类、红外测温辐射式温度计：理论基础、测温方法、种类、红外测温测温测温新技术（新技术（集成温度传感器、模拟型集成温度传感器、模拟型AD590、电压输出、电压输出LM35/45、数字式、数字式DS18B20、 光纤光栅）光纤光栅）第第2 2章章 温度检测与仪表温度检测与仪表第第2章应用举例章应用举例第第3 3章章 压力检测与仪表压力检测与仪表液体压力计液体压力计弹性式压力计弹性式压力计电气式压力传感器电气

9、式压力传感器其他压力传感器其他压力传感器压力检测压力检测敏感元件和转换原理敏感元件和转换原理U形形管管单单管管式式弹弹簧簧管管波波纹纹管管差差压压膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍尔尔式式电电容容式式差差压压应应变变式式压压电电式式压压阻阻式式电电感感式式谐谐振振式式力力平平衡衡式式10压力仪表的选用u仪表量程的选择仪表量程的选择u被测压力较稳定：被测压力较稳定：P工作工作maxP量程量程max 3/4u被测压力波动大：被测压力波动大：P工作工作maxP量程量程max 2/3uP工作工作min P量程量程max 1/3u若若P工作工作max和和P工作工作min难同时满足，先难同时满足，先P工作工作m

10、ax条件条件u仪表准确度等级的选择仪表准确度等级的选择u仪表的基本误差实际被测压力允许的最大绝对误差仪表的基本误差实际被测压力允许的最大绝对误差MAXu节约原则，满足要求即可节约原则，满足要求即可u所选仪表的相对百分误差：所选仪表的相对百分误差：MAX MAX /1100%u仪表类型的选择仪表类型的选择量程系列：量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它们，以及它们10n倍数倍数准确度等级准确度等级：,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,3/42/31/3第第3章应用举例章应用举例第4章 流 量 测 量第第4章应用举例章应用举例

11、第第5 5章章 物位检测与仪表物位检测与仪表浮力式物位计浮力式物位计差压式液位计差压式液位计电容式物位计电容式物位计超声波物位计超声波物位计雷达式、磁致伸缩式雷达式、磁致伸缩式放射性同位素放射性同位素料位检测料位检测相界面检测相界面检测1）差压式液位计 注意表达式的注意表达式的书写，先写正书写，先写正压室，再写负压室，再写负压式，再求差压式，再求差xyyminymax2）零点调整和零点迁移 使差压变送器的输出下限值使差压变送器的输出下限值ymin与测量下限值与测量下限值xmin相对应相对应在在xmin=0时，称为零点调整时，称为零点调整 在在xmin0时，称为零点迁移时，称为零点迁移xyxmi

12、nxmaxyminymax 模拟变送器：调Z0 (有调零电位器)数字变送器：软件xmin0(相当于大范围零点调整相当于大范围零点调整)xmaxxmin问题问题1：什么时候需要进行零点调整？：什么时候需要进行零点调整？问题问题2：什么时候需要进行量程调整？：什么时候需要进行量程调整？问题问题3：零点调整和量程调整可以分别实施吗？：零点调整和量程调整可以分别实施吗？问题问题4：什么时候需要进行零点迁移？：什么时候需要进行零点迁移？导电液体液位测量1-内电极；2-绝缘套管；3-容器电容传感器导电液体 H=0时，传感器的时，传感器的起始电容为起始电容为C0：)d/Dln(L2C000 当当液高为液高为

13、H 时，电容传感时，电容传感器的电容器的电容量量C为：为：)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHC不锈钢或不锈钢或紫铜棒紫铜棒聚四氟乙烯塑料非导电液体液位测量1-内电极；2-外电极；3-绝缘环裸电极作内电极，外套以开有液体流通孔的金属外电极，通过绝缘环装配成电容传感器。 电容传感器非导电液体用)/ln(200dDLC H=0时： H=H时:)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHCp第第5章应用举例章应用举例第6章 机械量检测 转速、转矩转速、转矩与功率测量与功率测量 振动振动与加速度检测与加速度检测 位移位移与厚度测量与厚度测量 力与电子称量仪表力与电子称量仪表热工参数检测传感

14、器综合应用的总结。如：热工参数检测传感器综合应用的总结。如：电容能在哪些参数检测中应用？电容能在哪些参数检测中应用？霍尔效应能检测哪些参数？霍尔效应能检测哪些参数？应变效应能检测哪些参数？应变效应能检测哪些参数？转速、转矩、振动、位移等参数相互关系及测量应用电磁式、光电式、霍尔式、电容式、离心式速度传感器工作原理与应用概述概述红外气体分析仪红外气体分析仪氧化锆氧量分析仪氧化锆氧量分析仪其它气体分析仪（气相色谱仪）其它气体分析仪（气相色谱仪）湿度检测仪表（了解）湿度检测仪表（了解）第第7章章 过程分析仪表过程分析仪表第第8章章 显示仪表显示仪表利用标尺、指针、曲线等方式显示利用标尺、指针、曲线等

15、方式显示数字式方式显示数字式方式显示检测处理、显示、记录、数据存储、通检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体。功能集合于一体。iq0qh热电势热电阻电压电流信号变换工艺变量前置放大非线性校正A/D转换标度变换数字显示数字输出V/I转换电流输出比较和控制报警输出光柱电平驱动光柱显示模数转换模数转换、非线性补偿非线性补偿、标度变换标度变换现代检测系统现代检测系统（基本结构、组成与特点）（基本结构、组成与特点）（智能仪器、个人仪器、自动测试系统）智能仪器、个人仪器、自动测试系统）虚拟仪器虚拟仪器（概念、组成、特点、数据采集

16、系统结构）（概念、组成、特点、数据采集系统结构）图像检测技术图像检测技术软测量技术软测量技术检测技术及其应用检测技术及其应用第第9 9章现代检测技术及其应用章现代检测技术及其应用虚拟仪器的基本概念 1） 虚拟仪器的定义 传统仪器：特定功能和仪器外观。 虚拟仪器（VI，Virtual Instrumentation）：是一种以计算机和测试模块的硬件为基础、以计算机软件为核心所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机仪器。 2）数据采集 （DAQ）系统 DAQ（数据采集）系统从真实世界捕捉并（数据采集）系统从真实世界捕捉并传输物理量，

17、从传感器等设备收集和测量被测传输物理量，从传感器等设备收集和测量被测信号，并将它们送到计算机进行处理。信号，并将它们送到计算机进行处理。基于研华模块的数据采集系统ADAM- 6000无线传感网络无线传感网络模块模块PCI总线多功能卡总线多功能卡USB 模块模块ADAM-4000ADAM-5000变送器：变送器： 温度温度 压力压力 流量流量 液位液位 成份成份传感器：传感器： 热电阻热电阻 热电偶热电偶 检测仪表检测仪表I/O模块的主要类型包括模块的主要类型包括：模拟量输入模块（模拟量输入模块（AI） 模拟量输出模块（模拟量输出模块（AO） 开关量输入模块（开关量输入模块（DI） 开关量输出模

18、块（开关量输出模块（DO） 将现场仪表输出的将现场仪表输出的( (标准标准) )模拟量信号转化为计算机可以处理的数字信号模拟量信号转化为计算机可以处理的数字信号. .变送器：变送器： 温度温度 压力压力 流量流量 液位液位 成份成份传感器：传感器： 热电阻热电阻 热电偶热电偶 模拟信号模拟信号420mA010mA15VDCmV、模数转换模数转换(AI)端口端口(地址地址)数字信号数字信号0409501023计计算算机机数字信号数字信号0409501023工程化转换工程化转换工程量工程量01000400KPa软件实现软件实现检测仪表检测仪表硬件滤波硬件滤波如 ：如 ： R C滤波滤波软件滤波，如：软件滤波，如：中值滤波、软件中值滤波、软件RC滤波，滤波，将计算机内部数字信号转化为现场仪表可接收的将计算机内部数字信号转化为现场仪表可接收的420mA等标准信号等标准信号调节阀调节阀变频器变频器执行器控制信号执行器控制信号420mA010mA15VDC010VDC数模转换数模转换(D/A)端口端口(地址地址)数 字 信数 字 信号号0409501023存储器存储器工程量工程量0100软件实现软件实现工程化反变换工程化反变换数 字 信数 字 信号号0409501023