B卷 北京科技大学2012—2013学年度第1学期 参数检测及仪表试题答案及评分标准 一、填空题（20分） 1，温标是温度的标尺，常用温标包括：经验温标、热力学温标和_国际实用温标_。2，流量测量仪表中，速度式流量计很多，例如电磁流量计、_涡轮流量计_、涡阶流量计、超声波流量计等。 3，物位是指物料相对于某一基准位置的距离，是液位、料位和_相界面_的总称。 4，同型号热电偶异名极串联在一起，总的热电势为各热电偶热电势之和，这种接法称为__热电堆__。 5，弹性膜片分为平膜片和_波纹膜片_，将两膜片焊接在一起内有硬座及填充液，还可构成__膜盒___。 6，金属热电阻温度计的测量电路采用三线制的目的是在将热电阻的变化变成电压信号输出的同时，消除_引线电阻的影响__。 7，在工程上压力的表示主要有三种：绝对压力、表压和_真空度____。 8，节流式差压流量计的取压方式包括：_角接取压_、法兰取压、D/D/2取压、理论取压和损失取压等。 9，热电偶冷端温度处理方法主要有冰点槽法、恒温冰箱法和_补偿电桥法__等。 二，判断对错 1，电容式液位计容易受到虚假液位的影响。（ⅴ） 2，辐射测温仪表只能测量物体的表观温度，无法测量物体的真实温度。（ⅴ） 3，玻璃液体温度计无法在太空中使用。（×） 4，偏心孔板作为非标准节流装置主要是针对低雷诺数流体的流量测量。（×） 5，弹簧管压力计中的弹簧管是圆形的空心金属管子。（×）
三、问答题（40分） 1，什么是热电偶的补偿导线？为什么要使用补偿导线(10) （1）答案 热电偶补偿导线： 在一定温度范围内，与热电偶的热电特性相同的一对带有绝缘层的廉价金属导线称为补偿导线。 使用补偿导线的意义： A，为了使热电势和被测温度对应，热电偶的冷端必须恒定。实际应用中热电偶的长度一般为几十厘米至一、两米。冷端离被测对象很近，易受热源影响，难以恒定。 B，通常热电偶信号要传至数十米的控制室二次仪表处。 上述原因都需要将热电偶延长，但是： A，工业上的热电偶结构都比较固定，不允许随便拉长电极。 B，尤其对于贵金属热电偶，电极比较昂贵，不宜拉长。 C，既使是廉价金属热电偶，电极比较粗，也不宜拉长。 因此要采用补偿导线将电极延长，这样： 可以： A，将热电偶冷端延伸至远离热源或环境温度比较恒定的地方，减小测量误差。 B，降低成本。 C，提高线路的柔性，便于安装。 （2）评分标准 补偿导线定义（3），补偿导线使用的意义（7）。 2，回答全辐射温度计中补偿光阑的作用是什么？ （1）答案 全辐射温度计中感受全波段辐射出度的探测器为热电堆，热电堆式热电偶异名端串连形成的感温器件，其准确性依赖于热电偶冷端温度的恒定，当全辐射温度计所处的环境温度变化时，热电堆冷端温度变化，即环境温度升高时，冷端温度升高，热电堆热电势减小，反之热电势增加，使热电势与热电堆接受的辐射能不相对应。 解决的办法是采用补偿光阑，补偿光阑由双金属感温元件构成，当环境温度升高时，双金属感温元件向外弯曲，光阑的通光孔径变大，有更多的辐射能量进入全辐射温度计，
过程参数检测技术实验报告 班级： 学号： 姓名：
实验一压力表和压力变送器的校验、使用及特性分析 1实验目的 1.1了解压力表和霍尔式压力变送器的测量原理及使用方法。 1.2掌握用活塞式压力计校验测压仪表的方法。 1.3通过对压力表和压力变送器的校验进一步了解仪表变差、绝对误差、相对误 差及精度等基本概念。 2实验内容 2.1学习活塞式压力计的操作方法。 2.2对弹簧管压力表进行精度校验。 2.3对霍尔式压力变送器进行精度校验和量程调整。 3实验所用仪器设备 ?活塞式压力计1台 ?标准压力表1块 ?弹簧管压力表1块 ? HYD-2型霍尔式压力变送器1块 ?数字万用表1台 4校验步骤和方法 校验仪器连接图如图 用活塞式压力计作为压力表的压力输入源，关闭活塞式压力计上的切断阀a、b、c、d。将标准压力表、被校压力表或压力变送器分别安装在相应的压力输出端口。 4.1弹簧管压力表的校验
4.1.1检查活塞式压力计是否正常 ?打开进油阀，转动手轮将螺旋杆旋出再旋进往复几次，将管内的空气挤出（在顺时针转动手轮将螺旋杆旋进时，观察油罐内没有气泡出现为止）。 ?逆时针转动手轮，将油罐中的油抽到发生器中来（螺旋杆旋出10cm左右即可）。然后关闭进油阀d，打开切断阀b、c。 ?顺时针转动手轮产生压力，观察标准表指针上升到被校表最大压力时，停止加压，保持五分钟，检查发生器是否有泄漏。若标准表指针保持不动，说明没有泄露。若标准表指针下移，说明有泄漏，查处漏处，减压后进行处理。 然后再重新检查指导不泄漏为止。然后逆时针旋转手轮是标准表指针指零。 4.1.2精度校验 在被校表量程范围内均匀取5点，填入表“被校表示值”一栏。 分别进行正行程校验和反行程校验 4.1.3将校验数据列表，计算仪器的绝对误差、变差及精度。
第1章过程控制 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：由被控过程和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器，调节器和执行器）两部分组成。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动 态特性？ 解： 稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到 一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在 各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解：单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ；1 100%() y y σ= ?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；
过程参数检测及仪表 小馒头总结 一、绪论 测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。 测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。 相对误差：测量值的绝对误差与其真实值的比值的百分数 引用误差：测量值的绝对误差与测量仪表的量程之比的百分数 示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。 基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。 允许误差：按国家计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）[允许误差去掉百分数为精度等级] 注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 真值：被测参数的真实数值。一般无法准确已知。 约定真值：一般将某一物理量的理论值、定义值作为真值使用，称为约定真值，用
表示。 粗大误差：明显歪曲结果，由粗心大意造成，使测量值无效的误差 原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障 处理方法：剔除坏值 随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定规律、且不可预知。 特点：单次测量值误差的大小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差的分布有规律：服从统计规律。 随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件可相互转化。 系统误差：同一被测量多次测量，误差的绝对值和符号保持不变，或按某种确定规律变化。 特点: 增加测量次数不能减小该误差 原因：仪表本身原因，使用不当，测量环境发生大的改变 处理方法：校正——求得与误差数值相等、符号相反的校正值，加上测量值随机误差 测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。 精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。 误差的合成：一个测量系统由m个彼此独立的环节构成，各环节的精度等级分别为 , ，…， 则该系统的精度等级
绪言 练习与思考 1．简述过程检测技术发展的起源？ 2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？ 5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？ 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：
试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图 1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h ，然后乘以贮罐截面积A ，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hA ρ=。但采用该法测量M 时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。
《过程参数检测及仪表》课程设计 任务书 目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践 环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解, 掌握仪表的基本设计方 法和设计步骤。 主要内容 通过本门课程设计，使学生了解流量测量的基本原理，流量仪表的基本结构，掌握节流 式流量计的设计方法和一般设计步骤。 四、设计（实验）成果要求 提交设计图纸及设计说明书 五、考核方式 答辩 学生姓名：蔡攀指导教师：田沛 2015 年6月19日
、课程设计目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践 环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、课程设计正文 1.第一类命题 （第一题）已知条件：流体为水，工作压力P = 0.58MPa，工作温度t =30 C；管道 D2O =100mm，材料为20号钢旧无缝钢管；节流件为角接取压标准孔板，材料为 1Cr18Ni9Ti ；d?。=50.38mm ；差压i p =5"04Pa，求给定差压值下的水流量q m ? 解: 1.1设计任务书 序号项目符号单位数值 被测介质名称水1 2 流量状态参数：工作压力P MPa 0.58（绝对压力） 3 工作温度t C 30 4 管道直径（20 C下实测值）D20 mm 100 5 管道材料20号钢旧无缝钢管 6 节流件的形式角接取压标准孔板 7 节流件的材料1Cr18Ni9Ti mm 50.38 8 节流件孔径（20 C下实测值）d 20 9 差压值3Pa 50000 1.2辅助计算 （1）查表可得水的密度耳=995.511kg/m3，水的动力粘度=828.005咒10-6Pa-s , 管道线膨胀系数兀=11.16咒10°/C，节流件线膨胀系数S =16.60咒10°化。 由已知的管道直径D20和节流件开孔直径d20计算工作状态下的管道内径D t及节流件开孔 直径d t，即: D t=D20[1 +k D(t -20)] =1OO[1+11.16咒10"x10]=100.01116mm ) d t=d20[1r d(t - 20)] =50.38[1+16.60X10" "0]= 50.38836 mm ) (2)计算直径比 竺鰹6 =0.50383 D t100.01116
（一）绪论 测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。 测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。 绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。 示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。 基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。 允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。 测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。 精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。 仪表的灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。# 输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。 分辨率反映仪表对输入量微小变化的反应能力。 重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。 仪表的可靠性：保险期：仪表使用后能有效地完成规定任务的期限，超过了这一期限可靠性就逐渐降低。有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率。概率的大小取决于系统故障率的高低、发现故障的快慢和故障修复时间的长短。狭义可靠性：由结构可靠性和性能可靠性两部分组成。前者指仪表在工作时不出故障的概率，后者指仪表能满足原定要求的概率。定量描述检测仪表可靠性的度量指标有可靠度、故障率、平均无故障工作时间、平均故障修复时间等。 仪表的检定方法：（l）标准物质检定法：标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。（2）示值比较检定法:这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是示值比较检定法。 (二)温度测量
《过程参数检测及仪表》课程设计() 1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学 知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 1．1 充分掌握《过程参数检测及仪表》课程的基本原理； 1．2 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 1．3 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 1．4 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 3q,230，10kg/h流体为过热蒸汽，最大流量为： ,常用流量maxm 33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度 13MPaminmchm 550?；管道D,221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损 失?60kPa;；20 o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算β,C,ε,dl,l,l；（4）确定最小直管段；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max 熟悉设计内容,查阅相关资料 1 2008年1月12日 2 具体设计 2008年1月13日-1月 14日 3 撰写设计报告 2008年1月15日 4 答辩 2008年1月16日 1．课程设计报告; 2．标准节流件的机械加工图.
答辩 学生姓名： 指导教师： 年月日 第二类计算命题 1.通过本次课程设计，使学生能在充分掌握本课程基础理论的基础上，锻炼其综合所学 知识，在工程的角度上解决实际问题的能力。 1．1 充分掌握《过程参数检测及仪表》课程的基本原理； 1．2 具备针对实际工程问题，设计合理检测系统的综合能力； 1．3 具备针对实际情况，对所需仪器仪表合理选型的能力； 1．4 重点掌握节流变压降流量测量系统的设计方法和具体细节。 （一）设计题目： 流体为过热蒸汽，最大流量为：3q,230，10kg/h ,常用流量maxm 33q,200，10kg/hq,100，10kg/h,最小流量；工作压力，工作温度 13MPaminmchm 550?；管道D,221mm,材料为12CrMoV钢轧制的新无缝钢管；允许压力损 失?60kPa;；20 o上游第一阻力件为90平面弯头，上游第二阻力件为全开球阀。求：（1）确定节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算β,C,ε,dl,l,l；（4）确定最小直管段；（5）计算压力损20012失 ?w并进行核算；（6）计算基本误差。 max (二)计算任务书： 序号项目符号单位数值 1 被测介质名称过热蒸汽 kg/s q mch 流量测量范围：正常 55.56 2
过程参数检测及仪表（常太华编）部分习题参考答案 第1章 9. 一般要求标准压力表的允许误差应小于被检压力表允许误差的（1/4～1/10），以此要求从标准压力表的系列中选取。不能。 10. 不合格。该表的允许误差为±0.04MPa，而其最大绝对误差为±0.05MPa，最大绝对误差大于允许误差。 11. 1.0级，1.5级 12. 300mv/mm 13. （1）0.1，-0.05，0.2，0.1，-0.1，-0.1（MPa） （2）0.2MPa，合格 （3）10.8 °/MPa 14. 选用测量范围为-50～550℃，2.0级的测温仪表 15. 40格（因仪表刻度标尺的分格值不应小于其允许误差） 第2章 9. ①为随机误差，②③⑤⑥为系统误差，④为粗大误差 11. 100.96±0.25 （P=95%） 12. 存在系统误差 13. 28.40为含有粗大误差的测量值 14. 64.29±0.014 ℃ (P=95%) 15. 平均值的A类标准不确定度为0.007 16. 6.24Ω，0.031Ω 17. ±1.9℃ 第3章 19. 557.1℃,538.4℃ 20. 不对，因为热电偶的热电势与温度之间为非线性关系，428.4℃ 21. 439.6℃,362.9℃,76.7℃ 22.（1）500℃；（2）481℃；（3）300℃；（4）302.6℃ 23. 29.129mv 24. -13.6℃ 25. 769.8℃ 26. 155.67Ω，155.64Ω 27. 679.3Ω，89% 28. 201.2℃，0.147m 第4章 8. 1341℃，-8℃，+9℃ 9. 768.5℃，1809.9℃，59.7℃，119.5℃ 10. 1881℃ 第5章
华电内部资料 （部分图形分析题不好整理，由读者自行整理） 2011级孙旭鸿学长整理测量方法~原理：实现被测量与其测量单位相比较所采用的方法；仪表工作所基于的物理效应和化学效应 测量仪表：感受件、显示件、传送件 测量系统：检测部分（输出信号与被测参数在数值上应呈单值关系，最好是线性关系；输出信号只能随被测量变化；传感器对被测对象状态的影响尽量小）；信号变换部分；分析处理显示部分；通信接口与总线部分 仪表性能：操作性能（操作维修是否方便、能否安全可靠运行及抗干扰与防护能力强弱）经济性（功耗、价格、使用寿命）可靠性（保险期、有效性、狭义可靠性）计量性能（1、准确度：表示测量结果与测量真值之间的接近程度。（示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差。精度等级:以引用误差γy的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值）2、灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。3、线性度：反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。4、变差：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的变差。原因：通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。5、分辨率：反映仪表对输入量微小变化的反应能力。6、重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。） 测量范围是指在正常工作条件下，测量系统或仪表能够测量的被测量值的总范围。其最低值和最高值分别称为测量范围的下限和上限，测量范围用下限至上限值来表示；测量范围上限和下限的代数差称为测量量程。 仪表的检定方法：标准物质检定法、示值比较检定法 测量误差来源：测量装置的误差、环境误差、方法误差、人员误差。 随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定的规律，且不可预知。分布特点是：有界性、单峰性、对称性、抵偿性。 均方根误差反映了测量值在真值附近的散布程度 系统误差：在同一条件下多次测量同一量值时，大小和符号保持不变，或按一定规律变化的误差。分类：恒值、变值：（累进、周期、按复杂规律变化）。发现方法：实验对比法、残余误差观察法、参与误差校核法 粗大误差：明显歪曲了测量结果而使测量结果而使该次测量失效的误差，也称疏忽误差。测量不确定度：表征合理地赋予被测量的分散性并与测量结果相联系的参数，是指测量结果的不可信程度，是可用于定量表达被测参量测量结果分散程度的参数。分类：标准不确定度、合成不确定度、扩展不确定度。 热电偶测温原理：把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两接点分别置于t 和t0两种不同温度时，则在回路中就会有电动势存在，称为热电势，形成的回路电流称为热电流；若将冷端温度t0保持恒定，则对一定材料的热电偶，其总热电势就只是热端温度t的单值函数，即E ab（t，t0）=f AB(t)-C，只要测出热电势的大小，就能得到热端温度的数值。
课程设计(综合实验)报告 ( 2012 -- 2013 年度第 1学期) 名称：过程参数检测技术及仪表课程设计题目：第二类标准节流装置设计与计算 院系：控制与计算机工程学院 班级：测控1101班 学号：1111160121 学生姓名：叶奇 指导教师：段泉圣 设计周数：一周 成绩： 日期：2014年6月27日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测技术及仪表B》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、设计正文 设计题目： 此题设计任务书为： 序号项目符号单位数值 1 被测流体名称水 2 流量测量范围：常用 最大 最小q mch q max m q min m t/h t/h t/h 400 500 100 3 工作温度t °C 80 4 工作压力p MPa 2.3 5 管道内径实测值D 20 mm 211 6 管道材料10#钢 7 节流件取压形式法兰取压 8 允许的压力损失△ω y △ω Y kPa 50 9 管道简图： 题中所用参数名称如下：C：节流装置流出系数Ks：相对粗糙度 E：孔板厚度 e：圆筒形厚度 β：直径比
d ：孔板开孔直径 ε：流束膨胀系数 1.求工作状态下的各介质参数； 由介质的工作温度和工作压力查附录II 中的相应表格可得工作状态下锅炉给水的粘度η=355.58*10 6 - Pa ·s ，密度ρ1=972.88 kg/m 3 ，管道材料线膨胀系数λ D =11.60*10 6 -/°C ， 取水的等熵指数κ=1。 2.求工作状态下管道直径； D t = D 20[1+λD （t-20）]=211*[1+11.60*10 6 -*(80-20)]=211.15(mm) 3.计算常用流量下的雷诺数； e R Dch = 4mch t q D ηπ =0.354*400000/(211.15*355.58*106-)=0.188*7 10 4. 选取压差计； =2*△ω Y =2*50kPa=100kPa 选取最适当的差压序列值，取=100kPa 。参考附录表II ，可选用1151DP 电容式差 压变送器，其量程范围为（31.1—186.8）kPa ，耐静压为14MPa,变送器差压量程调整在 0~100*103 Pa 。 本题中流体的最大流量为500t/h ，所以流量计流量刻度上限q max m 定为500t/h. =100*103 /(2.3*106 )=0.043<0.25,符合规定 5.计算常用流量下的压差值； △ P ch =△P max 2 max ( )mch m q q =(400/500)^2*100=64kPa 6.迭代计算β值和d 值； (1)求不变量A ，得 A= 2 1()24 mch t ch q D p π ρ?=400000/(0.004*211.15^2*64000*88.972)=0.2842485 (2)设Co=0.95，ε o=1。对于液体，ε=1。 2 4 1A X C βε β= = - max P P ?
过程参数检测及仪表课 程设计报告 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
课程设计报告 ( 2015 -- 2016 年度 第 一 学期 ) 名 称：《过程参数检测及仪表》课程设计 题 目： 标准节流装置的计算 院 系： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成 绩： 日 期： 年 月 日 一、课程设计的目的与要求 本课程设计为自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。 二、设计正文 第一类命题 1. 已知：流体为水，工作压力（表压力）0.58MPa p =，工作温度30t =℃；管道 100mm D 20=，材料为20号钢旧无缝管；节流装置采用角接取压标准孔板，材料为 1Cr18Ni9Ti ，50.38mm d 20=；差压Pa 105p 4?=Δ，求给定差压值下的水流量 m q 。 解题过程： (1)辅助计算。 工作压力（绝对压力）：0.68MPa 0.10.58p p p b a =+=+= 查表可得：水密度31/m 995.5502kg =ρ，其动力粘度s Pa 10828.0053-6??=η， 管道线膨胀系数/1011.16-6D ?=λ℃，节流件线膨胀系数/1016.60-6d ?=λ℃， 将水视为不可压缩流体则其可膨胀性系数1=ε。
(2)题目未对管道直管段长度做出要求，故无需考虑此项检查；由于没有查出20号钢旧无缝管的管壁等效绝对粗糙度K ，无法检查管道粗糙度K/D 是否满足要求。 (3)迭代计算。 对角接取压标准孔板：0.75 D 62.5 8 2.1 )Re 10(0.00290.1840.03120.5959C βββ+-+= 令∞=D Re ，得初值0.60253C 0=。 在MATLAB 中编写迭代程序： A=; beta=; C(1)=; i=1; deta=1; while (deta> Re=A*C(i); i=i+1; C(i)=+*(beta^*(beta^8)+*(beta^*((1000000/Re)^; deta=abs((C(i)-C(i-1))/C(i)); end 迭代的中间结果如下： 则最终可得0.604337=C (4)最终结果。 第二类命题 9. 流体为过热蒸汽，最大流量kg/h 103q 3mmax ?=，常用流量 kg/h 102.5q 3mch ?=，最小流量kg/h 101.5q 3mmin ?=；工作压力（表压力） 1MPa p =，工作温度310t =℃；管道76.2mm D 20=，材料为20号钢新无缝管，允 许压力损失30kPa y ≤Δω；管道阻力件：上游第一阻力件为球形阀全开，上游第二阻力件为渐扩管。要求： (1)确定标准节流件形式； (2)选定差压计； (3)计算20、d 、C、εβ； (4)确定最小直管段长度210、、l l l ； (5)计算压力损失并进行核算； (6)计算基本误差。
华北电力大学过程参数检测及仪表 B 热能与动力工程专业专业小抄笔记 测量过程有三要素：一是测量单位；二是测量方法；三是测量工具。测量的定义：测量是利用某种工具并以实验或计算的方法获取被测参数数值的过程。绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值（示值）的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。基本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的基本误差。允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的基本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差（容许误差）注意: 允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。测量误差的来源有三个方面：测量仪器的精度，观测者技术水平，外界条件的影响。该三个方面条件相同的观测称为等精度测量。精确度等级:以引用误差（γa）的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的精确度等级（或准确度等级），俗称精度级。仪表的灵敏度：仪表的灵敏度是指其输出信号的变化值与对应的输入信号变化值的比值。线性度反映仪表的输入一输出特性曲线与选用的对比直线之间的偏离程度。线性度又称为非线性误差。输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差与量程之比的百分数称为仪表的回差。产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。重复性：同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内多次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。仪表的可靠性：保险期：仪表使用后能有效地完成规定任务的期限，超过了这一期限可靠性就逐渐降低。有效性：仪表在规定时间内能正常工作的概率。概率的大小取决于系统故障率的高低、发现故障的快慢和故障修复时间的长短。狭义可靠性：由结构可靠性和性能可靠性两部分组成。前者指仪表在工作时不出故障的概率，后者指仪表能满足原定要求的概率。定量描述检测仪表可靠性的度量指标有可靠度、故障率、平均无故障工作时间、平均故障修复时间等。仪表的检定方法：（l）标准物质检定法：标准物质是指能提供某一种参数的标准量值的物质。用被检定仪表去测标准物质提供的标准量以确定其性能的方法就称为标准物质检定法。（2）示值比较检定法:这种方法是用标准表对被检定仪表进行检定。被检表和标准表同时测同一被测量，把标准表的示值当成真值（约定真值），比较二者的示值以确定被检仪表有关性能指标，这就是示值比较检定法。 粗大误差：明显歪曲结果，使测量值无效的误差原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障处理方法：剔除坏值随机误差：在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量，误差的大小和符号的变化没有一定规律、且不可预知。特点：单次测量值误差的大小和正负不确定；但对一系列重复测量，误差的分布有规律：服从统计规律随机误差与系统误差之间即有区别又有联系；二者无绝对界限，一定条件可相互转化。系统误差：同一被测量多次测量，误差的绝对值和符号保持不变，或按某种确定规律变化。特点: 增加测量次数不能减小该误差原因：仪表本身原因，使用不当，测量环境发生大的改变处理方法：校正——求得与误差数值相等、符号相反的校正值，加上测量值随机误差热电偶测温特点：热电偶具有性能稳定、测温高、结构简单、使用方便、经济耐用、容易维护和体积小等优点，还便于信号远传和实现多点切换测量。 热电偶由两种不同材料的导体（或半导体）A和B组成。A、B是热偶丝，也叫热电极。 放在被测对象中，感受温度变化的那端称为工作端或热端，另一端称为自由端或冷端。当热端和冷端温度不同时回路中有电流流过，此电流称为热电流，产生热电流的电动势称为热电势，这种物理现象称为热电现象。理论和实践都证实，热电现象中产生的热电势是由接触电
《过程参数检测及仪表》A教学大纲 课程名称：过程参数检测及仪表(A) 英文名称：Measurement Instrument of Process Parameter (A) 学时：70(讲课学时：60，实验学时：10) 学分：3.5 一、课程的目的和任务 《过程参数检测及仪表》是测控技术与仪器专业本科生一门必修的专业课程。课程的内容是从事过程参数自动检测、生产过程自动化、计量测试技术等工程技术人员必需的专业知识。通过本课程的教学，使学生掌握课程的主要内容，并具备一定的实验技能基础。 二、课程的基本要求 1．掌握生产过程参数的检测方法，检测元件（传感器），变换器，显示仪表的基本组成和工作原理。 2．掌握典型的过程参数检测系统的组成，误差分析以及消除减弱误差的方法和措施。 3．熟悉典型的检测元件，变换器，显示仪表的结构，性能及其选型使用。 4．了解过程参数检测、变换、显示技术的新发展、新技术。 三、课程与其它课程的联系 本课程的先修课程是传热学、工程流体力学、电子技术基础。本课程的内容是自动控制系统、热工计量技术、自动显示技术等课程的先修课。 四、课程的基本内容 1．绪论
①测量、测量误差、测量方法。 ②仪表的组成与分类。 ③仪表的质量指标。 2．温度测量 ①ITS-90温标简介。 ②测温仪表分类。 ③热电偶测温。 热电势产生、热电偶定律、冷端处理方法、标准化热电偶、热电势测量。 ④热电阻测温。 测温原理、标准化热电阻、热电阻测量。 ⑤接触测温的传热误差。 ⑥非接触法测温仪表。 光学高温计、辐射高温计、比色高温计。 3．压力测量 ①压力测量的基本知识。 ②液柱式压力计。 ③弹性式压力计。 ④压力信号的远传方法。 ⑤1151电容式压力（差压）变送器。 ⑥扩散硅式压力（差压）变送器。 ⑦压力表的选择与测压系统。 4．流体流量测量 ①流量测量的基本知识。 ②涡轮流量计。 ③转子流量计。 ④测点流速法流量测量。 测量原理、测点流速的测量。
广东技术师范学院 2014 —2015 学年度第( 1 )学期期末考试试卷 科 目：过程参数检测及仪表（实验部分） A 卷 考试形式：开卷 考试时间: 100 分钟 所属学院：自动化学院 班级： 12自动化1班 姓名：冯家辉 学号： 2012104843007 实验题目： 一、实验目的（15分） 模拟实现对高温炉温度的实时控制，并显示炉温温度波形，显示实时温度值并显示误差系数值。 二、实验原理（15分） 利用热电偶测量（用随机数模拟）高温炉温度，得到输出电压，与设定温度的电压比较，得到差值。差值送到调节回路，调节炉温：温度值比设定值高，降低温度；温度值比设定值低，增加温度。形成一简单反馈回路反馈控制炉温。 三、实验内容（70分） （1） 内容介绍（15分） 设定炉温温度值，界面显示温度波形，并显示误差系数值和温度值。 1） 炉温设定值：设定炉温所控制的温度。（范围在500-1000）
2）炉温设定值转换为电压值的转换公式 3）炉温电压产生 4）温度差：设定温度电压-测得温度电压 5）反馈环节，反馈系数，设为0.5 6）误差系数的显示
7）温度控制精度 8）温度显示 9）开关 （2）前面板、框图截图（10）
（3）功能介绍（15分） 模拟实现对高温炉温度的实时控制，并显示炉温温度波形，显示实时温度值并显示误差系数值，并可调节测量温度精度。 （4）分析及结论（30） 本实验利用Labview实现模拟炉温控制，并加入比例反馈环节对温度进行较精确控制，显示炉温温度波形，显示实时温度值并显示误差系数值，并可调节测量温度精度。 程序中用延时来实现周期为1s的温度测量，并可在途中改变温度设定值，改变测量精度。 结论：实现对高温炉温度的实时控制，并显示炉温温度波形，显示实时温度值并显示误差系数值。并通过各参数调节，本VI能实现对炉温控制在误差1%以下。