热工测量及仪表教案(供热)

广曲电力职业技术学浣

教师授课教案

（二00九至二0-0学年度第一学期）

授课班级10608班

课程名称热工检测及仪表

授课教师姓名魏丽蓉

授课教师职称工程师

所属教研室火电厂集控运行

所属系（部）动力工程系

广西电力职业技术学院教务科研处制

广西电力职业技术学院教学教案编写与管理暂行规定

（桂电院［2005150号）

教案是教师保证课堂教学质量的前提和关键，任课教师必须根据教学大纲、

授课方案认真备好每一次课，按教学教案标准要求编写教案，具体要求如下：

1、熟悉教学大纲。明确教学大纲的要求，了解所教课程在教学方案和培养

目标中的地位和作用，了解本门课程教学内容的安排和教学遵循的原那么。

2、熟悉教材。认真深入钻研教材，掌握教材的全部内容、教学目的和各章

节的内在联系。明确教学要求、重点、难点，抓住根本理论、根本知识和根本技

能，把教材的思想性、科学性和系统溶化在一起。

3、了解学生。认真全面了解所授课对象的年龄特征、思想状况、兴趣、知

识根底、学习态度和接受能力，根据教学内容和学生实际情况，有针对性的选择

教学方法，做到备书、备人、备教法。

4、在熟悉教学大纲、教材和了解学生的根底上，合理组织授课内容，选择

教法、精心编写教案。教案编写的根本内容应包括：〔1〕课题；〔2〕教学目标;

〔3〕教学重点、难点及关键；〔4〕课型、课时、教学方法；〔5〕教学步骤及

内容；〔6〕课后思考及作业；〔7〕教学后记。

5、备课注意理论联系实际，注意直观性教学，充分运用教具，安排好演示

试骁，注意多媒体、投影、录像等先进教学手段的使用，努力优化课堂教学效果。

6、任课教师必须在开学前备好两周课，并写出教案。教学系〔部〕应尽快

建设教案电子化，在校园网供学生学习浏览。

7、每堂课必须有教案，无教案不能上课，也不许采用旧教案上课。

8、教师以个人备课为主，教研室内可进行必须的集体研究，要求每月进行

一次同课程的教师的集体备课，主要是明确和统一各章节和单元的教学目的、要

求，解决重点，突破难点，交流教学方法及经验。

9、教研室主任、教学系〔部〕主任要经常了解教师备课情况，教务处长、

教学副院长应有方案地参加教研活动和备课会，抽查教师的教案。

10、学院应有方案的进行教师教案评议与评比活动，对编写出优秀教案的教

师给予奖励，教务处应收集优秀教案进行整理存档。

本规定自公布之日起执行，由教务处负责解释。

课题绪论、测量及测量误差概述

1、理解被测量、标准量与测量值之间的区别与联系

教学目的2、熟悉国际单位制的7个根本单位

3、能恰当应用三种表示方法来表达测量误差

教学重点理解测量的概念、掌握三种误差表示方法

教学难点三种误差表示方法之间的关系

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次5

班级1060812

星期--

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

绪论

一、热工测量的意义

1、测量的意义：取得各事物之间的定量关系，是人们认识事物的一种手段

2、热工测量的范围

3、火力发电厂热工测点

4、热工测量的意义：了解和控制火电生产过程，确保生产过程平安、正常、高效进行

二、测量技术的开展概况

三、测量技术的开展趋势

四、传感器简介

1、根据现象所属领域不同分为：物理、化学、生物传感器

2、根据所用敏感元件的材料分为：半导体、陶瓷、有机高分子、光纤传感器

3、根据功能分为：单功能、多功能、智能、仿生传感器等

第一章测量及测量误差

§1-1测量的定义及方法

一、测量概述

1、定义

2、公式：L二三式中x一—被测量b一一标准量（测量单位）L一一所得的测量值

b

二、测量方法

1、根据获得测量结果的程序不同可分为：直接测量、间接测量和组合测量

2、根据检测装置工作原理不同可分为：直读法、零值法和微差法

3、根据仪表是否与被测对象接触可分为：接触测量法和非接触测量法

§1-2测量误差

一、误差的表示方法

1、定义：被测量的测量值与被测量的真实值之间存在偏差，称测量误差

2、测量误差的表示方法：绝对误差、相对误差/旧八一木工

教学内容小结：（一标称相对误差

热工测量是指在热工过程中对各种热工参数、引用相对误差（折合误差）气含氧

量及各种机械量的测量。测量工作是一种实验性工作，测堇过住会产生测卷俣差I测量结

果与其真值的差异），根据误差的性质不同，测量误差可分为系统误差、随机误差和疏忽误

差。系统误差说明了测量结果的“正确度”，而随机误差那么说明了一个测量系统的测量“精

密度“，但不管哪种误差，都有绝对误差、相对误差、折合误差三种表达方式。

课后思考、讨论及作业：

思考：试指出在热工参数测量中哪些测量用到了直接测量，哪些用到了间接测量？日常使

用的仪表中哪些用到了直读法，哪些用到了零值法？

作业：P18第4题

课题测量误差的分类及处理

1、了解不同类误差产生的原因以及它们的特点

2、掌握减小或消除系统误差、随机误差、粗大误差的方法

教学目的

3、能对测量结果进行评价

4、具有对屡次测量进行准确度判别的能力

教学重点减小或消除系统误差、随机误差和粗大误差的处理方法

教学难点屡次测量的置信度判别，坏值的判别

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次5

班级1060812

星期四

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

复习旧课：测量是将被测量与同性质的标准量（即测量单位）进行比拟，以确定被测量是

标准量的多少倍数的过程，测量过程会产生测量误差（测量结果与其真值的差异；，测量误

差可用三种方式表达：绝对误差（6=x-x。）、相对误差（相对误差二与二区X100%〕、折合误

%

差（也称引用误差，Y=「7：义100%）。

Anax-Anin

导入新课：测量误差对于测量结果的真实性和可靠性是不利的，但由于各方面原因它又不

可防止的存在，既然这样我们就要对测量误差进行处理，使它对测量结果的影响减小到最

小。这次课我们就来探讨测量误差如何处理的问题。

§1-2测量误差

一、误差的分类

1、按测量误差的来源不同分为：装置误差、环境误差、方法误差、人为误差

2、按对测量误差的掌握程度不同分为：误差、未知误差

3、按误差的性质不同分为：系统误差、随机误差、粗大误差

方法误差：测量原理和方法本身存在缺陷和偏差

装置误差：测量仪器、设备、装置导致的测量误差

环境误差：测量环境、条件引起的测量误差

人为误差：读数误差、违规操作

（一）系统误差

1、特点：有规律、可再现、可预测

2、原因：（1）测量仪器或测量系统本身不够完善

(2)仪表使用不当

(3)外界环境条件变化

3、处理：(1)消除误差产生的根源

(2)在测量结果中加修正值

⑶采取补偿措施

(4)采用消除系统误差的典型测量技术

(二)随机误差

1、特点：单峰性、有界性、对称性、抵偿性

2、原因：装置误差、环境误差、使用误差

3、处理：(1)用算术平均值作为测量结果

(2)通过求标准偏差估计测量最大误差

(三)粗大误差

1、性质：偶然出现，数值误差很大，异常数据与有用数据混在一起

2、原因：装置误差、使用误差

3、处理：判断坏值，进而剔除

(1)判断坏值的方法

(1)拉依达准那么

(2)格拉布斯准那么

(3)狄克逊准那么

教学内容小结：

误差对于测量结果的真实性和可靠性是不利的，所以在实际的测量工作中应注意采用

各种方法和手手段，尽量减小测量误差，有必要对测量数据进行分析和处理。对于系统误

弟，我们可以通过采用正确的使用方法，对测量仪表或测量系统进行完善，或对测量结果

加修正值等措施，来设法予以消除；对于随机误差，要利用数学的概率统计中的正态分布

理论或t分布理论计算出一定置信概率下测量结果的实际值；对于疏忽误差，那么必须予

以剔除，剔除的方法是先利用拉依达检验准那么、格拉布斯检验准那么或t分布检验准那

么，找出含有疏忽误差的测量值并将其剔除，然后计算出测量结果的实际值。

课后思考、讨论及作业：

思考：三种测量误差各有什么特点？如何减小随机误差的值？

作业：P18第3题

本章小结：1、测量的概念及热工测量的意义

2、测量误差的表示方法及各方法之间的关系

3、减小或消除系统误差、随机误差和粗大误差的处理方法

课题热工仪表的组成、仪表的质量指标及仪表的使用

1、能画出热工仪表的组成方框图

、准确理解仪表的质量指标

教学目的2

3、会根据校表结果判断仪表合格与否

4、了解仪表校验的几种方法

教学重点仪表的质量指标

教学难点仪表的变差指标

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次5

班级1060812

星期五

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

导入新课：通过上一章的学习，我们知道，装置误差是产生测量误差的原因之一，也就是

说如果仪表本身就不合格，用不合格的仪表去测量，那么测量结果肯定会偏离真实值。通

过哪些指标、怎样判断仪表是否合格就是我们这次课要学习的内容。

第二章热工仪表概述

§2-1热工仪表的组成及分类

一、热工仪表的组成

1、组成方框图

2、各部件的特点

(1)感受部件

(2)中间部件

(3)显示部件

二、热工仪表的分类

1、按被测参数分：温度、压力、流量、物位、成分分析及机械量(转速、振动、位移)

2、按用途分：标准表、实验用仪表和工程用仪表

3、按显示特点分：指示式、记录式、积算式、数字式及屏幕式

4、按工作原理分：机械式、电气式、电子式、化学式、气动式

5、按安装地点分：就地安装、盘用仪表

6、按使用方式分：固定式、便携式

7、按使用能源分：电动式、气动式、液动式

§2-2热工仪表的质量指标

一、根本误差

仪表的根本误差应小于或等于允许误差

二、准确度（精确度）等级

1、允许误差

2、准确度（精确度）等级

三、变差

仪表的变差小于或等于允许误差

四、灵敏度

五、不灵敏区

六、时滞

除了以上六个常用的指标外，还有修正值、线性度［或非线性误差）、重复性、飘移等

指标

§2-3仪表的使用

一、仪表的选用

1、量程的选择

2、准确度等级的选择

二、仪表的校验

1、示值比拟法

2、标准状态法

教学内容小结：

热工仪表有质量好坏之分，判断仪表质量好坏的标准是仪表的品质指标。仪表的品质

指标主要包括仪表的根本误差、准确度等级、变差、重复性、灵敏度和不灵敏区以及时滞

等。

课后思考、讨论及作业：

思考：仪表的质量指标有哪些？仪表的允许误差与准确度等级有什么关系？变差产生的原

因是什么？仪表合格有哪些条件？

作业：P24第2、3、6题

本章小结：1、仪表的质量指标及各指标之间关系

2、如何判断仪表是否合格

3、校验仪表的方法

课题温度测量概述及膨胀式温度计

1、了解温度与温标的概念及二者之间的区别

教学目的2、知道各类温度计的特点及使用范围

3、能说出各种膨胀式温度计的测温原理

教学重点双金属温度计的测温原理

教学难点温标及其定义

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次6

班级1060812

星期--

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

导入新课：温度测量的意义，温度测量在火电厂生产过程中的作用，火电厂通常的测温点

数和安装位置，火电厂测温的特点(测温范围大，测温环境复杂)

第三章、温度测量

§3-1温度测量概述

一、温度与温标

1、温度：表示物体冷热程度的物理量

(1)温度测量的意义

(2)温度的含义：表达热平衡，表达物质分子热运动的剧烈程度

2、温标

(1)定义：衡量温度上下的标尺称温度标尺，也称温标。

(2)几种温标

1)经验温标：摄氏温标、华氏温标、列氏温标

2)热力学温标

单位符号

摄氏温标(t)摄氏度℃

热力学温标(T)开尔文K

3)国际温标

1990国际温标(ITS—1990)的特点

我国目前采用“1990国际温标(ITS——1990)

二、测温仪度表分类

1、分类：

接触式：热电偶温度计、热电阻温度计、玻璃管水银温度计、玻璃管酒精温度计

非接触式：高温光学温度计、辐射高温温度计

2、特点

§3-2膨胀式温度计

/液体膨胀式温度计

固体膨胀式温度计

'气体膨胀式温度计

膨胀式温度计

一、液体膨胀式温度计

1、玻璃液体温度计

测温原理：利用感温液体随温度变化而体积发生变化与玻璃随温度变化而体积发生变化

之差测量温度

2、工作用玻璃液体温度计

3、贝克曼温度计

4、使用考前须知

二、压力式温度计

1、测温原理：利用充灌式感温系统测量温度

2、分类液体压力式温度计

三、双气体压力式温度计

测温原理：不蒸汽压力式温度计属兀件测量温度

教学内容小结:

温度是表示物体冷热程度的物理量，而温标那么是用来衡量温度上下的标尺，我国现

在使用的是“1990国际温标（ITS-1990）”。温度测量仪表有很多，目前火电厂使用最多的

是热电偶和热电阻。

课后思考、讨论及作业：

思考：温度与温标有什么差异？热电偶、热电阻属于哪类测温仪表？

课题热电偶测温原理、热电偶的根本定律、热电偶的结构与类型

1、能说出热电偶的测温原理

2、能说出温度对热电势的影响方向

3、能应用热电偶的根本定律解释热电偶测温系统的组成

教学目的4、能运用中间温度定律进行热电偶冷端温度的修正计算，提出冷端

温度的修正补偿思路

5、能说出不同类型的热电偶的分度号和应用范围

6、了解不同结构的热电偶的使用场合

教学重点热电偶测温定律的应用

教学难点仪表起始点的设定与其对测量结果的影响

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次6

班级1060812

星期四

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

复习旧课：温标种类，测温仪表的分类，双金属温度计的测温原理。

导入新课：通过上次课的学习，我们知道，温度测量仪表有很多，目前火电厂使用最多的

是热电偶温度计和热电阻温度计。下面我们就学习热电偶温度计的相关知识。

§3-3热电偶温度计

一、热电偶的测温原理

1、热电偶：将两根不同的导体或半导体线状材料A和B的一端焊接起来形成的双极结构的

测量件。

2、根本概念：

热电极、热电偶的热端、热电偶的冷端(参考端、自由端)、热电效应、热电势

3、接触电势

4、温差电势

5、热电偶回路中的热电势：

—

CABIt,to)—fAB(t)IAB(to)

所以，热电偶回路中的热电势与材料及两端温度有关

二、热电偶的根本定律

1、均质导体定律

定律内容

定律应用

2、中间导体定律

定律内容

定律应用

3、中间温度定律

定律内容

定律应用

(1)热电偶在某一给定冷端温度下进行的分读，只要引入适当的修正，就可以在其他冷端

温度下使用。例2T

(2)为使用补偿导线提供了依据。例2-2

4、参考电极定律

三、热电偶的结构与类型

1、对热电偶的电极材料要求

2、热电偶的种类

1)标准化热电偶

七种，特性见P22表2-3所示，会查分度表，会在仪表上识别是什么类型的热电偶

2）非标准热电偶（了解，不做详细介绍）

3、热电偶的结构形式

1）对结构的要求

2）分类：

X普通型热电偶（也称装配型热电偶）

X铠装型热电偶热电极、绝缘材料、金属保护套管组合后用整体拉伸工艺加工而成很细

的电缆式线材，外径在0.25〜12nlm间，可自由弯曲

派热套式热电偶专用于主蒸汽温度测量

冰薄膜式热电偶适合测量微小面积上的瞬变温度

派快速消耗型热电偶专用于测量钢水及熔融金属温度的特殊热电偶

教学内容小结：

热电偶的均质导体定律、中间导体定律和中间温度定律为制造和使用热电偶奠定了理

论根底。热电偶根据材料可分为S、K、E、B、R、J、T七种标准热电偶，目前火电厂使用

较多的是K型和E型两种。热电偶根据结构又可分为普通型、铠装型、热套式、薄膜式和

快速消耗型。

课后思考、讨论及作业：

思考：什么情况下仪表的示值会比实际温度值低，什么时候会高？常用的几种热电偶线性

最好的是？准确度最高的是？热电势率最大的是？

作业：P62页第3题、第7题

课题热电偶冷端的温度补偿及热电偶的校验与安装

1、知道热电偶冷端温度常用的几种补偿方法

2、学会根据实际情况选择恰当的冷端温度补偿方法

3、知道热电偶的检验工程合所用的校验仪表

教学目的

4、学会热电偶的校验方法

5、了解热电偶的安装要求和考前须知

6、了解热电偶常见故障原因，知道处理方法

教学重点热电偶冷端温度的补偿方法

教学难点热电偶校验中的误差修正

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次3

班级1050812

星期—

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

复习旧课：热电偶测温的三个定律是确保热电偶测温准确的理论根底，热电偶按其标准性

可分为标准化热电偶和非标准化热电偶，按材料可分为铭钱10—的（S）、粕镂30一销钱6

（B）.镖铝一银硅（K）、铁一康铜3）、箱钱13—粕（R）、银络一康铜（E）、铜一康铜（T）o

按结构可分为普通型、铠装型、热套式、萍膜式、快速消耗型n

导入新课：不同的测温环境建用不同材料和结构的热电偶，热电偶的热电势是可以测量的，

但在测量中为了保证准确性，需要采取一些措施，包括冷端温度补偿、热电偶的检验、安

装等。

§2-2热电偶

四、热电偶冷端温度的补偿

1.恒温法2.公式修正法3.显示仪表的机械零点调整法

4、补偿导线法5、补偿装置法6.辅助热电偶法

五、热电偶的校验与安装

（一）热电偶校验

热电偶在使用前、使用后定期校验

1、校验工程

1）外观检查、2）允许误差校验：采用比拟法、3）校验用仪表

2、校验方法

〔二）热电偶全自动检定系统

1、系统工作原理

2、系统操作

3、检定热电偶：系统检查，参数设置，启动运行，报表档案，退出系统控制

（三）热电偶安装

主要考虑：

1、安装部位及插入深度

2、金属壁外表测温热电偶的安装

1）焊接安装：球形焊、交叉焊、平行焊；2）压接安装：挤压安装、紧固安装

3、外界干扰防范措施

1）导线屏蔽、2）测量装置屏蔽、3）合理接地、4）热电偶悬空

六、热电偶常见故障原因及其处理方法（P32表2-6）

1、热电势偏小

2、热电势偏大

3、热电势输出不稳定

1、热电偶热电势误差大

教学内容小结：

为了减小或消除热电偶冷端温度变化对测量影响，可采用恒温法（恒温器）、计算法（中间

温度定律）、补偿法〔补偿导线、补偿装置、仪表机械零点调整）对热电偶的冷端温度进行

修正和补偿。在现场测温中，一般都是通过相应的补偿导线使热电偶的冷端远离热源，再

利用冷端温度补偿器或铜电阻对热电偶的冷端温度进行自动补偿。为了保证测量准确，热

电偶在使用前和使用一段时间后要进行周期性的检验，工业用热电偶的检验工程主要有外

观检查和允许误区差检验两项。

课后思考、讨论及作业:

作业：P62页第10题

课题热电阻

1、能说出热电阻的测温原理，材料的纯度表达方式

2、会区分不同类型的热电阻，会查其分度表

教学目的3、掌握热电阻的校验两种方法，

4、会根据故障现象判断故障原因并能说出处理方法

5、会进行热电阻选型

教学重点热电阻的测温原理及测温系统的组成

教学难点线路电阻对热电阻测温系统的影响

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次3

班级1050812

星期—

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

复习旧课：热电偶测温具有系统简单、测量准确、测温范围广等优点，热电偶测温时要注

意冷端温度的处理，保持冷端温度恒定才能确保其测量准确，常用的热电偶有分度号为S、

B、K、E、T等五种标准化热电偶；有普通型、铠装型、热套式等常用结构；冷端温度的处

理方法一般可分为恒温法（恒温器）、补偿法（补偿导线、补偿装置、仪表机械零点调整）、

计算法（中间温度定律）。

导入新课：在实际生产过程中，热电偶一般用于30（TC以上温度的测量，当温度低于30CTC

可考虑使用其他测温元件，如热电阻。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器，通常

用于测量-200(—5001。火电厂中锅炉给水、轴瓦回油、循环水等温度都可采用热电阻测

量。这次课我们就来学习有关热电阻方面的知识。

§2-3热电阻

一、热电阻的测温原理

1、热电阻测温原理：热电阻是利用金属导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化特性来

进行温度测量的。

2、金属导体的纯度系数等

R。

材料的纯度系数，其越大，材料纯度越高，金属导体的a为正，而半导体的。为负。

二、标准热电阻的种类与结构

1、种类

(1)对热电阻的材料要求

(2)分类：

A.的电阻：测温范围-200〜500寸，物理化学性质稳定，测量准确度高

B.铜电阻：测温范围-50〜150℃,只能在低温无腐蚀介质中使用

2、结构

(1)普通型热电阻(2)铠装热电阻(3)端面热电阻(4)隔爆型热电阻

3、热电阻测温系统的组成

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和显示仪表等组成。

三、热电阻的校验

1、比拟法2、两点法3、自动校验

四、故障及处理

误细内容见P37表2-8

五、热电阻的选择与误差分析

1、选择原那么：测温范围，测温准确度，测温环境，本钱

2、误差分析：线路电阻的影响，显示仪表的消耗

教学内容小结：

热电阻是利用金属导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化特性来进行温度测量

的。根据材料可分为粕电阻和铜电阻标准热电阻，根据结构那么可分为普通型、铠装型、

端面型和隔爆型。选用热电阻时要考虑测温范围、测温准确度、测温环境以及本钱等方面。

为消除连接导线电阻的影响一般采用三线制或四线制。

课后思考、讨论及作业：

思考：为什么热电阻测温系统要采用三线制或四线制接入热电阻？粕电阻和铜电阻各有什

么特点

课题模拟显示仪表

1、能看懂动圈表与热电偶、热电阻配合测温的线路图，并能说出

教学目的测量中要注意的事项

2、能画出手动电位差计配热电偶的测量线路并能说出其工作过程

3、能化除手动电子平衡电桥测电阻的线路图能说出其测量过程

4、能区分自动电位差计与自动平衡电桥的区别与联系

5、了解小型温度巡测仪的工作原理

教学重点配热电偈、热电阻的二次测温仪表的测量原理

教学难点不同的二次仪表测量线路有所不同

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次4

班级1050812

星期—

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

复习旧课：热电阻是利用金属导体或半导体的电阻值随温度的变化而变化特性来进行温度

测量的。根据材料可分为箱电阻和铜电阻标准热电阻，根据结构那么可分为普通型、铠装

型、端面型和隔爆型。为消除连接导线电阻的影响一般采用三线制或四线制。

导入新课：热电偶和热电阻都是测温一次元件，它们将被测温度信号转换成电势和电阻信

号，必须要用一些二次仪表测出这些电势和电阻信号，才能将被测温度显示出来，按信号

的处理方式分为模拟显示仪表、数字显示仪表，如果要采用通用仪表显示，那么必须要将

一次元件输出的信号转换成统一范围的连续信号，这就需要温度变送器。

§2-4模拟显示仪表

一、动圈式指示仪表

1、动圈表概述

2、配热电偶的动圈表测量线路

(1)测量原理

(2)测量线路

3、配热电阻的动圈表测量线路

(1)测量原理

(2)测量线路

4、XFZ系列动圈表(强力矩动圈仪表)

(1)应用

(2)特点

二、平衡式显示仪表

1、电位差计显示仪表

(1)测量原理

(2)手动电位差计

(3)自动电位差计

2、平衡电桥

(1)测量原理：利用桥路平衡时对臂电阻乘积相等的原理来测量热电阻的阻值。

(2)测量线路

(3)电子自动平衡电桥

三、小型温度巡测仪

使用一台显示仪器自动检测多个温度测点，如XSW-10型数字温度巡测仪，测量原理如图

2-31所示。

教学内容小结：

模拟显示仪表有动圈式和平衡式两种。动圈式又分与热电偶配套使用和与热电阻配套

使用的动圈表；动圈式模拟显示仪表工作原理：被测温度经热电偶(或热电阻)转换为直

流毫伏(或电阻值)信号，输入仪表的测量线路并转换成电流。该电流流经处于永久磁场

中的动圈时，动圈受力，产生偏转，其偏转角与电流穴小成正比，固定在动圈上的指针便

反映出温度的数值。平衡式那么分电位差计和平衡电桥，电位差计与热电偶配套使用，平

衡电桥与热电阻配套使用。电位差计是利用不平衡电桥的输出电压与被测热电势相比拟，

当二者差值为零时，被测热电势与桥路的输出电压相等。平衡电桥是利用电桥平衡时相邻

臂电阻比值相等的关系式，求出被测热电阻的阻值。

课后思考、讨论及作业：

思考：动圈表测量与平衡仪表测量最大区别是什么？试比拟三种模拟仪表优缺点。

课题数字显示技术

1、了解模拟仪表存在的问题

2、知道数字仪表的优点

教学目的3、知道数字仪表的特性指标

4、能画出数字仪表的构成框图

5、知道数字仪表的开展方向

教学重点数字仪表的构成

教学难点数字仪表的工作过程分析

教学方法多媒体教学

课时1课型理论课周次4

班级1050812

星期—

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

复习旧课：模拟显示仪表有动圈式和平衡式两种。动圈式又分与热电偶配套使用和与热电

阻配套使用的动圈表；平衡式那么分电位差计和平衡电桥，电位差计与热电偶配套使用，

平衡电桥与热电阻配套使用。

导入新课：模拟显示仪表是二次仪表，二次仪表除了模拟显示仪表，还有数字显示仪表，

下面我们就来学习数字显示仪表。

§2-5数字显示仪表

一、概述

1、模拟仪表的局限性

(1)进一步提高仪表的准确度较困难；

(2)存在读数误差；

(3)测量速度受限制;

(4)不利于信息处理(加工);

(5)信号传输易受环境因素的影响且不利于远距离传送。

2、数字仪表的优点

(1)数字式仪表准确度高；

(2)数字仪表灵敏度高；

(3)显示清晰直观，读数准确；

(4)测量范围宽；

⑸扩展能力强；

(6)测量速度快；

(7)输入阻抗高；

(8)集成度高，微功耗；

(9)抗干扰能力强；

(10)后期数据处理方便，可以自动检查故障，报警以及完成预定的逻辑动作。

3、数字仪表的特性

(1)显示位数(2)分辨率(3)测量速率

二、数字显示仪表

1、定义

2、构成：前置放大器、A/D信号转换器、非线性补偿，标度变换，显示装置组成。

3、构成方式

三、数字仪表的开展趋势

1、广泛采用新技术，不断尹发新产品

2、模块化的开展方向

3、多重显示仪表

4、平安性

5、操作简单化

教学内容小结：

数字显示仪表由前置放大器、A/D信号转换器、非线性补偿、标度变换及显示装置五

局部组成。与模拟显示仪表相比，具有测量准确度高、无读数误差、测量速度快、便于信

息处理等优点。

课后思考、讨论及作业：

思考：数字仪表的指标与模拟仪表有什么不同？数字仪表为什么测量精度高、测量范围广、

测量速度快？

课题温度变送器

1、了解温度变送器的作用

2、能说出ITE热电偶温度变送器的工作原理

教学目的3、知道使用温度变送器的考前须知

4、能说出ITE热电阻温度变送器的工作原理

5、知道使用温度变送器的考前须知

教学重点温度变送器的工作原理

教学难点温度变送器的零点迁移

教学方法多媒体教学

课时1课型理论课周次4

班级1050812

星期--

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

导入新课：由热电偶、热电阻测温系统配接模拟量仪表的线路可知，由于输入的信号不同，

使所配接的显示仪表也不同，给测量带来很多不便，如将热电偶、热电阻输出的信号转换

成统一的连续信号，就可以实现显示仪表的通用化，减少显示仪表在制造和使用上的不便。

而实现这一目标的就是我们这节课要学习的温度变送器。

§2-6温度变送器

一、ITE热电偶温度变送器

1、作用：能与各种标准化热电偶配合使用，连续地将被测温度值线性地转化成1〜5V(DC)

或4〜20mA(DC)的统一信号输送到指示、记录仪和控制系统，实现生产过程的自动检测

或自动控制。

2、电路组成框图

3、工作原理

线性化输入回路的作用是

输出放大回路的作用是

4、变送器使用考前须知

(1)变送器既可输出4〜20mA(DC)电流信号，也可输出1〜5V(DC)电压信号，但两

者输出端子不同。当采用电流输出时，其外接电阻为100。。

(2)零位调整与量程调整互有影响，需反复调整

二、ITE型热电阻温度变送器

1、作用：能与各种标准化热电阻配合使用，连续地将被测温度值线性地转化成1〜5V(DC)

或4〜20mA(DC)的统一信号输送到知识、记录仪和控制系统，实现生产过程的自动检测

或自动控制。

2、电路组成框图

3、工作原理

与热电偶不同之处反映在输入回路的线性化输入回路上，其放大输出回路完全相同。

输入问路的作用

放大输出回路的作用与热电偶温度边松气的放大输出回路作用相同。

4、使用考前须知

(1)零点调整与量程调整互有影响，需反复进行调整

(2)与热电阻相连的每根输入导线电阻R应符合如下规定：RW输入量程(℃)X0.1Q,

但最大值不得超过10Qo

(3)变送器既可输出4〜201nA(DC)电流信号，也可输出1〜5V(DC)电压信号，但两者

输出端子不同。当采用电流输出时，其外接电阻为100Q。

教学内容小结：

ITE热电偶(或热电阻)温度变送器与各种标准型热电偶(测温热电阻)配合使用，

将被测温度线性地转换成4〜20mA(DC)或1〜5V(DC)的统一信号输出，其电路主要由

线性化输入回路和放大输出回路两大局部组成。整机按负反响平衡原理进行工作，当变送

器平衡时，输出电流(或电压)与被测温度成线性关系。

课后思考、讨论及作业：

思考：使用温度变送器有什么优势？温度变送器为什么要进行零点迁移？使用时要注意什

么问题？

课题非接触式测温仪表

1、辐射测温原理

2、光学高温计测温原理及根本组成、测温方法

教学目的

3、光电比色高温计测温原理及根本组成、测温方法

4、红外温度计的测温原理及根本组成、测温方法

教学重点辐射温度计的工作原理

教学难点辐射温度计测温时如何确定被测物体的黑度系数

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次9

班级1050812

星期―-

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

复习旧课：数字显示仪表的优点；数字显示仪表的构成，各构成局部的作用；三种构成方

式及各自的特点。温度送变器的作用，热电偶、热电阻温度变送器使用时的考前须知。

导入新课：通过前面的学习，我们知道，温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触

式两大类。通常来说接触式测温仪表简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介

质需要进行充分的热交换，测量中需要一定的时间才能到达热平衡，所以存在测温的延迟

现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式测温仪表是通过

热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的

限制，也不会破坏被测物体的温度场，反响速度一般乜比拟快；但受到物体的发射率、测

量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。我们前面学习的热电偶、热电

阻都是接触式测温元件，这次课我们就来学习非接触式测温仪表。

§2-7非接触式测温，义表

一、热辐射测温的根本原理

1、绝对黑体的辐射力与温度的关系

(1)绝对黑体的单辐射力

(2)绝对黑体的全辐射力

2、灰体与绝对黑体的关系：E0

£,OA'd随温度变化的曲线如图2-36所示

由图可知，当温度升高时，单色辐射力要比全辐射力的增长快得多，固而单色辐射光学高

温计要比全辐射高温计灵敏度高，测量准确度高。

二、单色辐射高温计

1、光学高温计

（1）测量原理

当物体温度高于700匕时，物体在波长为人时的亮度B、与其辐射力EA成正比

B^cE,（C为比例常数）

那么实际物体的在波长X的亮度Ik与温度的关系为

亮度温度：在波长为人的单色辐射中，假设物体在温度T时的亮度&和绝对黑体在温度为

T5时的亮度及\相等，那么把绝对黑体的温度Ts称为被测物体在波长为人时的“亮度温度”。

T与％的关系为：

亮度温度总是低于实际温度，越小，那么亮度温度与实际温度之间的差异就越大。

12）WGGZ光学高温计

2、光电高温计

3、使用单色辐射高温计的考前须知

1）非黑体辐射的影响（要人造黑体辐射条件）、中间介质的影响（灰尘、烟雾等）

2）对被测对象的限定（对反射光很强的物体不适用，不发光的透明火焰不适用）

三、全辐射高温计（了解）

1、原理：比拟被测物体与全黑体的全辐射力来测量

辐射温度：温度为T的物体，其全辐射能E等于温度为「的绝对黑体全辐射能量Eo时，那

么温度TP被称为被测物体的辐射温度。

2、组成：（自学〕

3、考前须知：（自学）

四、比色高温计

1、测量原理

当温度增加时，绝对黑体的最大单色辐射力像波长见效的方向移动，使在波长L和入2下

的亮度比随温度而变化，测量亮度比的变化即可知响应的温度。

比色温度：

2、组成与结构

五、红外测温仪

1、测量原理

依据光谱辐射原理，当物体温度较低时，光谱辐射出的射度最高点向波长较长的红外线波

长区迁移，红外测温仪就工作在这个红外线波长区，可测较低温度。

其原理与结构与辐射高温计相似。

2、组成与结构

由光学系统、红外探测仪、信号处理放大器、显示仪表组成测量系统。大多采用光电型，

其原理结构见书本图2-24所示。

3、红外测温仪表的使用考前须知

(1)测温范围是低温段0-400,或0T200

(2)需要进行发射率修正。

教学内容小结：

这次课我们主要学习了非接触式测温方法的理论根底以及单色辐射高温计、全辐射高

温计、比色高温计和红外测温仪的工作原理。

课后思考、讨论及作业：

思考：辐射测量中常用到哪些根本定律？试述辐射测温中这些定律的作用。分别说明“亮

度温度”、“辐射温度”、“比色温度”的定义及其产生的原因。这些温度和真实温度有

什么区别？它们和真实温度的差异大小由什么决定的？

作业：P63页第20题

课题光纤传感器

1、了解光纤的结构和传光原理

教学目的2、了解光纤传感器的根本原理、类型及特点

3、会分析辐射光纤传感器的工作原理

教学重点光纤传感器的根本原理

教学难点分析辐射光纤传感器的工作原理

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次9

班级1050812

星期

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：(复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉)：

复习旧课：单色辐射高温计、全辐射高温计、比色高温计和红外测温仪的测温原理。“亮

度温度”、“辐射温度”、“比色温度”的定义，它们和真实温度的区别，同真实温度差

乒的大小由什么决定。

导入新课；除了我们前面学习过的比拟传统、技术比拟成熟的测温仪表外，还有现在较新

型并广泛应用于名种参数测量的光纤传感器。

§2-8光纤传感器

光纤传感

1、优点

2、应用

一、概述

(一)光纤的结构和传光原理

1、光纤的结构

圆柱形纤芯和包层组成，而且纤芯的折射率略大于包层的折射率

2、光纤的传光原理

(二)光导纤维的主要参数

1、数值孔径(NA)

2、光纤模式

阶跃型的圆筒波导内传播的模式数量表示为

希望V小：d不能太大，丝与“之差很小

(三)光纤种类

1、按材料分

2、按折射率变化分

3、按传输模式分

(四)光纤的传输特性

1、传播损耗

损耗原因：光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的辐射损耗等的影响

2、色散

(五)光源与光电探测器

常用光纤光源有发光二极管和二极管激光器。

光源的要求：

(1)尺寸小，发光面积大；

(2)波长范围在1.2〜1.4un；

(3)辐射亮度大。

二、光纤传感器的根本原理及分类

1、光纤传感器的根本原理

把被测量的状态转变为可测的光信号的装置，主要由光源、光纤、光探测器和附加

装置组成。

、光受至i被测量的调制，已调光经光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，经信号

处理系统得到被测量。

2、光纤传感器的类型

(1)按光纤的使用方式分

(a)功能型(全光纤型)光纤传感器

(b)非功能型(或称传光型)光纤传感

(2)按光受被测对象的调制形式

(a)强度调制光纤传感器

(b)相位调制传感器

(c)频率调制光纤传感器

(b)偏振调制光纤传感器

3、光纤传感器的特点

(1)电绝缘性好。

(2)抗电磁干扰能力强。

(3)防爆性能好，耐腐蚀。

(4)高灵敏度。

(5)体积小、重量轻工业。

三、典型光纤传感器及应用

1、辐射温度传感器(无需光源被动式温度测量)

测量原理：黑体辐射定律

单波长测温过程如图2-45所示。

2、干预型光纤温度传感器

测量原理：温度变化引起光纤中光的相位变化，测量相位的变化右得温度值。

马赫-泽德干预仪测温原理如图2-46所示。

教学内容小结：

这次课我们主要学习了光纤传感器的根本原理、类型及特点，并分析了辐射光纤传感

器的工作原理。

课后思考、讨论及作业：

本章小结：1、热电偶测温原理、根本定律、种类及结构、冷端温度补偿、测温系统。

2、热电阻测温原理、种类及结构、测温系统，热电阻的选择及误差分析。

3、模拟显示仪表的工作原理；数字显示仪表的优点、构成；温度变送器的作用。

4、非接触式测温仪表的测温原理，引入的三个温度。

5、光纤传感器的根本原理、类型及特点。

课题压力的概念及压力测量仪表的分类、弹性压力计

1、了解压力的概念、压力的单位及压力测量仪表的分类

教学目的2、掌握弹性压力计的测量原理

3、知道如何选择压力计，如何安装使用压力计

教学重点弹性压力计的测量原理及应用

教学难点膜盒式微压计的工作过程

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次9

班级1050812

星期—

节次1-2

地点1-503

教学后记：

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新课、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

导入新课：压力测量的意义，压力测量在火电厂生产过程中的作用，火电厂通常的测压点

数和安装位置，火电厂测压的特点（测压范围大，测压环境复杂）

第三章、压力测量及仪表

§3-1压力的概念及压力测量仪表的分类

一、压力测量的意义

1、压力参数的地位

2、发电厂中压力测量的意义平安、高效、经济运行

二、压力的概念及单位

1、压力：指物体单位外表和所承受的垂直作用力，生产过程中所说的压力均指流体对器壁

的压力。

2、单位：Pa,1Pa=lN/m2,

3、其他压力名称

三、常用压力测量仪表的分类

1、重力平衡原理的压力计

2、机械力平衡原理的压力计

3、弹性力平衡原理的压力计：利用弹性元件的弹性变形特性进行，如弹簧管压力计等

4、物性测量原理的压力计

§3-3弹性压力计

一、组成

组成：弹性元件（受压力作用后产生弹性变形）、变换放大机构（将弹性元件的变形量变换

和放大）、指示机构（由指针与刻度盘组成，用于指示压力值）、调整机构（用于调整仪表

的零点和量程）

二、弹簧管压力计

1、原理：被测压力通入由扁圆或者椭圆截面的空心金属弹簧管中，在压力作用下，弹簧管

的自由端向外伸展，产生角位移，此位移在一定条件下仅与压力有关，测出角位移即可测

出压力。

2、结构（如图3-6所示）

单圈弹簧管应用最广泛，一般精度到达1.0到2.5级，精密到达0.35至0.5级.

二、膜盒式风压计

1、结构：弹性元件（膜盒）、传动机构（变换和放大膜盒的位移）、指示机构（指针和刻度

盘）

2、测量范围：150〜4000Pa,主要用于测量锅炉风烟系统的风、烟压力和炉膛负压。

三、电接点压力计

1、结构

在弹性压力计的刻度盘上增加了下限指针和上限指针，仪表的指针与这两个指针构成电接

点，同时增加了与电接点配套的电气线路，用于上限报警和下限报警。

2、工作原理

正常时，指针既不与上限指针接触，也不与下限指针接触，电接点处于断开状态，因接点

断开，电气线路断路，回路中的指示灯不亮

上限报警：当压力高至上限报警值时，仪表指针与上限指针接触，电接点闭合，上限报警

回路因电接点闭合而形成闭合回路，回路中的指示灯因通电而亮，发出报警灯光信号。

下限报警，与上限报警类似。

3、使用考前须知

触点控制局部的供电电压交流不超过380V,直流不超过220V。触点的最大容量为10VA,

通过的电流为1A,使用中不能超过上述功率，以免触头烧坏。

四、压力表的安装与使用

（一）压力表的选择

1、选择条件

2、选择工程：压力表的型号、量程和准确度等级

（二）压力表的安装

安装要求：（1）、（2）、（3）、（4）

［三）压力表的校验

m选压力校验器、标准表：

（2）安装被校表、标准表；

（3）校验；

（4）数据处理；

（5）判断被校表是否合格。

教学内容小结：

压力是指物体单位外表积所承受的垂直作用力，生产过程中所说的压力均指流体对器壁的

压力。根据信号转换原理不同，压力测量仪表可分为重力平衡原理的压力计、机械力平衡

原理压力计、弹性力平衡原理压力计和物性测量原理压力计。弹性压力计是根据弹性元件

边受压后产生弹性变形的原理制成的。弹性元件有膜片、膜盒、波纹管和弹簧管等。弹性

压力计除用于压力的指示外，如装有上下限给定指针及附加相应的电气线路，构成电接点

压力计，可用于双限报警。为了确保压力测量准确，除正确选用压力表外还要注意正确的

安装，对测压系统中取压口位置的选择和安装、连接管道的敷设和切断阀的安装等尤其需

要注意。

课后思考、讨论及作业：

思考：压力测量按原理分有几种方法？常用的压力测量方法有哪些？弹性压力计在使用中

应注意什么问题？弹簧管的截面尺寸对仪表的灵敏度有何影响？其原始中心角对仪表的灵

敏度有影响吗？弹性压力计的量程选择应遵循什么原那么？压力表安装时要注意哪些问

题？

课题1151电容式压力（差压）变送器

1、了解1151电容式变送器的作用，知道其总体结构及主要特点

2、能表达电容式变送器的测量局部结构原理

教学目的3、知道电容式变送器转换局部的作用及工作特点

4、了解电容式变送器的调校特点，熟悉其量程、零点调整原那么

5、熟悉电容式变送器的一般调校方法

教学重点变送器的测量局部结构原理

教学难点转化局部的工作原理

教学方法多媒体教学

课时2课型理论课周次10

班级1050812

星期—•

节次1-2

地点1-503

教学后记:

教学步骤及内容：（复习旧课、导入课题、讲解新深、教学内容小结、课堂练习、课后

思考、讨论及作业〈参考〉）：

复习旧课：压力测量仪表的分类；弹簧管压力计的工作原理；如何根据被测压力选择适宜

的压力表；压力表安装时的要求，压力表的校验。

导入新课：为了获得压力或差压统一范围的连续信号，需要采用压力（差压）变送器将侧

压弹性元件的位移或力变换成统一的电信号。按工作原理分一般有电容式压力变送器、振

弦式压力变送器、扩散硅压力变送器、力平衡式压力变送器。

背景资料

§3-4压力（差压）变送器

一、1151电容式压力（差压）变送器

（一）概述

1、总体结构（如图3T1所示）

2、重要特点

（1）结构方面

（2）性能方面

（3）使用方面

［二）测量局部的结构原理

1、结构原理示意图

2、差压一一位移转换

Ad=A；Ap

△d——压力(差压)作用在弹性膜片上产生的位移

△p一一作用于弹性元件上的压力(差压)

用一一膜片的结构和材料系数

3、位移一一电容转换

3一5二KMZ

CL+CH~

结论：(1)(2)(3)

(三)转换局部的工作原理

1、作用：将电容比的变化转换成标准输出电流信号(4-20mADC),同时还具有

零点调整、零点迁移、量程调整和阻尼调整、线性调整等功能。

2、组成：测量电路(包括振荡器、解调器、振荡控制放大器)、放大输出电路(包括调量

程、调零电路)

3、测量电路工作原理

(1)振荡器

(2)解调器

(3)振荡控制放大器

4、放大输出电路的工作原理

输出电流：。二——H

IIj------((7.—Uts)

aRtaR('

输出的电流变化量：△'干'Ij=K、K\K3K小\二。

叫，

结论：(1)(2)(3)(4)

(四)1151系列电容差压变送器的调校与使用

1、1151系列电容式变送器的调校特点

2、量程调整范围

3、零点调整范围

4、仪表的调校

调校步骤：(1)(2)(3)(4)(5)

5、改变量程的调校方法

(1)变送器输入差压为零时，调整调零螺钉，使输出电流为4mA