热工测量及仪表期中复习资料
1. 测量定义：测量就是以确定量值为目的的一组操作。或者说测量就是利用测量工具，通过实验方法将被测量与同性质的标准量（测量单位）进行比较，以确定出被测量是标准量多少倍数的过程。
2、测量方法分类
①根据获得测量结果的方式（程序）不同，可分为：直接测量、间接测量、组合测量 ②根据检测仪表工作原理不同，可分为：直读法（偏位测量法）、零值法和微差法
3、误差的表示方法
①绝对误差
绝对误差是测量值与被测参数的真实值之差。 ②相对误差（实际相对误差）相对误差是测量的绝对误差与约定值之比的百分数。
③引用相对误差（折合误差）： 4、误差的分类
（1）系统误差：在相同条件下多次重复测量同一被测量时，如果每次测量值的误差恒定不变（绝对值和符号均保持不变）或按某种确定的规律变化，这种误差称为系统误差。
（2）随机误差：随机误差是指在相同条件下多次测量同一被测量时产生的绝对值和符号不可预知的随机变化着的误差。
（3）粗大误差：粗大误差是指由于操作人员的操作错误、粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的误差。也称为疏失误差。
系统误差决定了测量的正确度，而随机误差决定了测量的精密度。
5、热工仪表的组成：感受件、中间件、显示件
6、热工仪表的质量指标
①基本误差：在规定的技术条件下对仪表进行检定时，仪表所具有的最大误差，称为仪表的基本误差。
②准确度等级：仪表的准确度等级在数值上等于允许误差去掉百分号后的绝对值。允许误差：国家规定的仪表的基本误差的最大允许值。国家规定的准确度等级系列有：0.005，0.01，0.04，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等级别。
③变差：仪表在规定的使用条件下，从正、反行程两个方向测量同一参数，两次测量值之差称为该示值点上的变差。 ④灵敏度：灵敏度是指仪表输出信号的变化量与产生该变化的被测信号的变化量之比。 ⑤不灵敏区：不能引起仪表输出变化的被测输入信号的最大变化范围称为仪表的不灵敏区。 ⑥时滞：从测量开始到仪表正确显示出被测量的这一段时间称为仪表的时滞或响应时间。
7、仪表的使用
选用：①一般测量仪表的经常工作点应出现在仪表量程的2/3～3/4处，而不宜出现在量程的1/3以下。
x x -=δ%100%100000⨯-=⨯=x x x x δγ%100min max 0⨯-=x x δγ%100min max max ⨯-=x x j δγ%100%100min max max min max max ⨯--=⨯-∆=∆x x x x x x f z γX L S ∆∆=
②对于压力表应有较大的安全系数，以保证弹性元件能在弹性变形的安全范围内可靠地工作，通常，在被测压力较稳定的情况下，最大压力值应不超过仪表全量程的2/3；测量波动压力的仪表，应使仪表指针指示在全量程的1/2处。
仪表的校验:示值比较法、标准状态法
8、温度测量概述：温度是表征问题冷热程度的参数。
温标是度量物体温度高低的标尺（摄氏温标、华氏温标、热力学温标）。
9、热电偶的工作原理
热电效应：由两种不同材料导体组成的闭合回路，当两个接点温度不同时，回路内会产生一定大小的电流，这个现象称为热电效应。产生的电势称为热电势。
热电偶回路中产生的电动势包括接触电动势和温差电动势两部分。
10、热电偶的基本定律
①均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积如何，长度如何，温度分布如何，都不会产生热电动势 (即回路中没有电流)。常用于检验材料的均匀性
②中间导体定律：在热电偶回路中接入第三、第四或更多种均质导体，只要接入导体两端温度相同，回路内都不会产生热电势。可用任意导线连接热电偶、可在热电偶回路中接入仪表。可用开路热电偶测量温度。可用任意材料焊接热电偶。
③中间温度定律：中间温度定律可用公式表示如下： 11、热电偶的串联、并联及差接
①热电偶的串联：为了提高热电偶测温的灵敏度，可以把n 支相同类型的热电偶串联起来。串联热电偶组的热电势为各支热电偶电势的总和。
②热电偶的并联：几支热电偶并联起来，可组成并联热电偶组。并联热电偶组的输出电势是被并联的n 支热电偶热电势的平均值
用来测量很多点的平均温度，以克服对多点分别测量再予以平均的麻烦。
③差接热电偶：差接热电偶有时又称微差热电偶。用于测量两个地方的温度差值且温差的数值很小的情况，以避免用分别测量出两处的温度再算出温差的办法使求得的结果误差太大。差接热电偶测量小温差是目前测量小温差的主要方法。
12、热电偶的结构和类型：
普通型热电偶
铠装型热电偶
S 、B 、K 、T 、E
13、冷端温度不符合要求引起的误差及补偿方法
①计算法：1)热电势修正法、2)温度修正法
②冷端恒温法：(1)冰点槽法。将热电偶冷端置于0℃，一般用于实验室。(2)恒温炉法。工业生产中一般采用50℃恒温装置。
③仪表机械零点调整法：将仪表机械零点调至冷端温度t 0；用于冷端温度较稳定的情况。 ④补偿导线
补偿导线：是指在0℃～100
℃范围内，其热电特性与热电偶的热电特性一致或者相近的廉
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,(),(),(322131t t E t t E t t E AB AB AB +=
价金属导体。
根据材料是否与热电极相同可分为延伸型与补偿型两类。
⑤补偿电桥法（冷端温度补偿器）
⑥补偿热电偶
⑦晶体管PN结温度补偿法
⑧计算机对冷端温度的自动补偿
14、热电阻温度计测温原理：热电阻温度计是利用导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的元件或仪器。
15、热电阻的结构：热电阻的外形与热电偶非常相似，主要由热电阻体、绝缘管、保护套管和接线盒等部分组成。热电阻体是由电阻丝绕在骨架上构成的。
16、常用热电阻：电力生产中常用的热电阻是铂热电阻和铜热电阻。
17、其他温度计
①膨胀式温度计：膨胀式温度计是根据物质的热膨胀性质与温度的固有关系来制造的温度计。按工作物质状态的不同，可分为：液体膨胀式温度计（如玻璃水银温度计）、固体膨胀式温度计（如双金属温度计）
②压力式温度计：压力式温度计是利用充灌式感温系统测量温度的仪表，根据感温系统所充介质的不同，可分为：充液压力式温度计、充气压力式温度计、蒸汽压力式温度计
18、温度变送器、作用：是与各种标准测温元件（热电偶、热电阻）配合使用，连续地将被测温度线性的转换成4mA～20mA，DC，或0V～5V，DC统一信号输送到指示、记录仪表或控制系统，以实现生产过程的自动检测或自动控制。
19、压力测量
①定义：物体单位面积上所受到的垂直作用力。单位是帕斯卡（Pascal）简称帕(Pa)。
②压力表的分类：液柱式压力计、弹性压力计、电气式压力计、活塞式压力计
20、弹性压力计
①原理：基于弹性元件受力变形的性质来实现压力测量的。
②弹性元件：是压力计的感受件。类型：弹簧管、膜片（膜盒）、波纹管
21、弹性元件特性
①不完全弹性特性：所加压力超过弹性极限后，元件会出现永久性变形，这一性质称为弹性元件的不完全弹性特性。
②弹性后效及弹性滞后：
1）弹性后效：当弹性元件所受压力升高或降低到某一值时，弹性变形不能同时达到相应值，而要经过一段时间之后才能达到应有的变形。
2）弹性滞后：弹性滞后是指给弹性元件加压力和减压力时，输出特性曲线不重合的现象。
③弹性模量受温度的影响：弹性模量随温度的变化而变化。一般当温度上升时弹性模量变小，从而使仪表呈现正的测量误差。
④刚度与灵敏度：
刚度是使弹性元件产生单位变形所需要的负荷。
灵敏度是在单位负荷作用下产生的变形。
22、常用的弹性压力表：弹簧管压力表、膜盒微压计、膜片压力表、隔膜式压力表、电接点压力表
23、压力变送器：压力变送器是一种将压力变量（压力变量包括正、负压力，差压和绝对压力）转换为可传送的统一输出信号（一般为4-20mA）的仪表，而且其输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系，通常为线性函数。
压力变送器按不同的转换原理可分为电位器式、电感式、电容式、应变式、频率式等。
