能源与动力工程测技术技术(2015年下学期)复习提纲

能源与动力工程测试技术

复习提纲2015年12月课程内容：

本课程主要介绍热能动力工程中常见参数（温度、压力、流量、物位、成分、机械量等）的检测原理、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。内容提纲检测技术基础温度测量压力测量流量测量物位测量成分检测显示仪表机械量测量现代检测技术第1章过程检测技术基础1.1过程检测的基本概念1.2测量误差及处理方法误差概念（绝对、相对）、分类（系统、随机、粗大；基本、附加与允许误差）、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

测量不确定度概念、与精度的异同掌握检测技术的概念、研究内容、组成（传感器、变送器械、显示仪表、通道）、主要性能指标（精度、线性度、变差、重复必、分辨力、分辨率）、基本方法（接触式与非接触、直接、间接、组合式、偏差与零位）分类、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、测量结果表达、测量结果数据处理4被测变量传感器参数检测的基本过程被测对象变送器显示、控制仪表(装置)参数检测：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变送器：把传感器的输出转换成如0~10mA、4-20mA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被测量传感器℃Pam……变送器mVHzμA……微弱信号非线性1～5VDC4～20mA0～10mA……标准信号显示、控制仪表(装置)一次仪表二次仪表检测仪表仪表精度等级有：

0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.6，2.5，4.0等。检测仪表组成误差：绝对误差、相对误差（实际、给出值、引用）(1)随机误差(randomerror)正态分布性质：原因：装置误差、环境误差、使用误差处理：统计分析、计算处理→减小对称性有界性抵偿性单峰性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，偶然误差算术平均值趋于0(2)系统误差(systemerror)

：(3)粗大误差(abnormalerror)

：基本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：第1章应用举例重点掌握：热电偶、热电阻，其它作一般了解补偿导线的问题热电偶分度号（会查表）冷端温度补偿普通型、铠装型及其特点要求能够计算热电偶的测量原理、基本定律热电阻的本质分度号信号连接方式热电阻的结构形式要求能够计算温度检测仪表的选用和安装中间导体定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；中间温度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)与显示仪表配套、测温线路辐射式温度计：理论基础、测温方法、种类、红外测温测温新技术（集成温度传感器、模拟型AD590、电压输出LM35/45、数字式DS18B20、光纤光栅）第2章温度检测与仪表第2章应用举例表压、绝压、真空度几种常用的压力检测仪表弹簧管压力表压电式压力变送器电容式差压变送器应变片式压力变送器扩散硅式压力变送器霍尔式压力变送器

智能式差压变送器压力检测仪表的选用：量程、精度、材质压力检测仪表的安装压力（差压）变送器：调零、零点迁移，在液位检测中应用检测原理（传感器部分）基本构成特点（不涉及复杂的电路）一般适用场合其它仪表基本通用第3章压力检测与仪表液体压力计弹性式压力计电气式压力传感器其他压力传感器压力检测敏感元件和转换原理U形管单管式弹簧管波纹管差压膜盒式膜片式霍尔式电容式差压应变式压电式压阻式电感式谐振式力平衡式10压力仪表的选用仪表量程的选择被测压力较稳定：P工作max≤P量程max×3/4被测压力波动大：P工作max≤P量程max×2/3P工作min≥P量程max×1/3若P工作max和P工作min难同时满足，先P工作max条件仪表准确度等级的选择仪表的基本误差＜实际被测压力允许的最大绝对误差△MAX节约原则，满足要求即可所选仪表的相对百分误差：δMAX＜△MAX/1×100%仪表类型的选择量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它们10n倍数准确度等级：…,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,…3/42/31/3第3章应用举例了解几个基本概念：体积流量和质量流量，瞬时流量和累积流量具体的流量计孔板流量计（计算、修正）转子流量计（计算、修正）均速管流量计电磁流量计涡轮流量计涡街流量计容积式流量计超声波流量计科氏力质量流量计

检测原理（最基本的公式）特点安装使用第4章流量测量第4章应用举例第5章物位检测与仪表浮力式物位计差压式液位计电容式物位计超声波物位计雷达式、磁致伸缩式放射性同位素料位检测相界面检测检测原理（最基本的公式）特点安装使用物位检测仪表——差压式液位计、电容式液位计最本质的问题是：量程的选择和零点迁移（怎么计算的？）1）差压式液位计基本工作原理ΔP=ρgHΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g(h2-h1)ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零点迁移的目的：使H＝0时，变送器输出为Iomin（如4mA）无迁移负迁移迁移量：-ρ2g(h2-h1)正迁移ρ1gh1注意表达式的书写，先写正压室，再写负压式，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ymin与测量下限值xmin相对应在xmin=0时，称为零点调整在xmin≠0时，称为零点迁移xyxminxmaxyminymax

·模拟变送器：调Z0(有调零电位器) ·数字变送器：软件xmin<0，负迁移正迁移，xmin>0(相当于大范围零点调整)xmaxxmin问题1：什么时候需要进行零点调整？问题2：什么时候需要进行量程调整？问题3：零点调整和量程调整可以分别实施吗？问题4：什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，传感器的起始电容为C0：当液高为H

时，电容传感器的电容量C为：不锈钢或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

H=0时：

H=H时:第5章应用举例第6章机械量检测转速、转矩与功率测量振动与加速度检测位移与厚度测量力与电子称量仪表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？霍尔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检测原理（最基本的公式）特点安装使用电磁式、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红外气体分析仪氧化锆氧量分析仪其它气体分析仪（气相色谱仪）湿度检测仪表（了解）第7章过程分析仪表检测原理（最基本的公式）特点安装使用第8章显示仪表显示仪表用于各种检测参数指示、记录，以使操作人员能够准确、直观地把握系统的实际运行状态。显示仪表种类繁多，按照显示的方式来分，通常可分为三大类：模拟式显示仪表数字式显示仪表新型显示仪表按照功能来分，通常可分为： 显示仪表 显示记录仪表 显示调节仪表 显示报警仪表 ……利用标尺、指针、曲线等方式显示数字式方式显示检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体。显示仪表检测仪表执行器控制器/计算机控制系统被控对象数字显示仪以数字形式直接显示测量结果大多以专用的大规模集成电路芯片外加必要的外围电路组成。多数数字显示仪表还可以有信号输出、报警控制等附加功能。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、非线性补偿、标度变换现代检测系统（基本结构、组成与特点）（智能仪器、个人仪器、自动测试系统）虚拟仪器（概念、组成、特点、数据采集系统结构）图像检测技术软测量技术检测技术及其应用第9章现代检测技术及其应用控制室仪表现场仪表进料口变送器执行器调节器仪表控制显示仪表安装在哪里？控制器(调节器)对象检测仪表+－SP执行器显示仪表Optional执行器有哪些？阀门电动调节阀、气动调节阀电动开关阀（电磁）、气动开关阀泵（电机）变频开关检测仪表有哪些？连续信号：变送器（如T、P、L、F、A，通常输出4~20mA、1～5V等标准信号）传感器（热电阻、热电偶）开关信号：液位开关、料位开关、接近开关(通常输出on/off信号)……自动检测与控制系统组成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，VirtualInstrumentation）：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。最常见的IO接口：AI——模/数转换(模拟量输入)DI——开关量输入(数字量输入)通用模块专用模块4~20mA等信号二进制信号计算机控制站IO接口？？？AI(A/D)DI基于研华模块的数据采集系统ADAM-6000无线传感网络模块PCI总线多功能卡USB模块ADAM-4000ADAM-5000变送器：

温度压力流量液位成份传感器：热电阻热电偶

……检测仪表数据采集系统中常用的I/O接口模块I/O模块的主要类型包括：模拟量输入模块（AI） 模拟量输出模块（AO） 开关量输入模块（DI） 开关量输出模块（DO）外设过程控制计算机AI/DI输入子系统}{被控过程（对象）被控变量操作变量…………AO/DO输出子系统模拟量输入模块(A/D、AI)将现场仪表输出的(标准)模拟量信号转化为计算机可以处理的数字信号.变送器：

温度压力流量液位成份传感器：热电阻热电偶

……模拟信号4～20mA0～10mA1～5VDCmV、Ω……模数转换(AI)端口(地址)数字信号0～40950～1023……计算机数字信号0～40950～1023……工程化转换工程量0～100℃0～400KPa……软件实现检测仪表硬件滤波如：RC滤波软件滤波，如：中值滤波、软件RC滤波，……模拟量输出模块（D/A、AO）将计算机内部数字信号转化为现场仪表可接收的4~20mA等标准信号调节阀变频器……执行器控制信号4～20mA0～10mA1～5VDC0～10VDC……数模转换(D/A)端口(地址)数字