過程參數檢測及儀表A

1、過程參數檢測及儀表A實 驗 指 導 書 常太華 段泉圣 韓曉娟 楊錫運 劉俊承 編華北電力大學（北京）二零零六 年 六 月 前 言1 實驗總體目標  過程參數檢測及儀表實驗是過程參數檢測及儀表的實驗部分，與理論部分同步開設，屬于非獨立實驗課程，是理論教學的深化、補充與完善。由于過程參數檢測技術的實用性特征明顯，通過實驗使學生鞏固和加深課堂教學的理論知識，培養(yǎng)學生的動手能力，獨立思考能力，解決實際問題的能力和創(chuàng)新意識。同時，也為學生畢業(yè)后從事本專業(yè)工作打下良好的基礎，使之具有實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和扎實的專業(yè)功底。 適用專業(yè)測控儀器與儀表 先修課程大學物理、模擬電子學、數字電子學

2、、熱工基礎（包括流體力學、傳熱學） 實驗課時分配實驗項目學時實驗一 熱電偶測溫系統(tǒng)實驗2實驗二 工業(yè)熱電阻的校驗2實驗三 電子電位差計的校驗計量程更改2實驗四 彈簧管壓力表校驗2實驗五 水流量測量試驗2 實驗環(huán)境（對實驗室、機房、服務器、打印機、投影機、網絡設備等配置及數量要求）提供良好的實驗設備（管式電阻爐、手動電位差計、被校熱電偶（K型、E型均可）、標準熱電偶（S型、B型均可）、電子電位差計、數字顯示儀、活塞式壓力計、標準壓力表、被校壓力表、手動平衡電橋、錳銅電阻絲等）。 實驗總體要求（1）作為過程參數檢測課程的實驗教學部分，本課程屬于非獨立課。每個實驗進行之前，任課教師需向學生介紹實驗的

3、性質，任務及要求，包括實驗計劃安排，考核辦法，實驗守則，實驗設備，實驗環(huán)境，注意事項。（2）每個實驗進行前，學生必須預習，完全掌握實驗原理之后才能進行實驗。（3）每個學生在規(guī)定時間內獨立完成實驗，對實驗中遇到的問題，教師要引導學生獨立思考，獨立解決。（4）實驗結果須經教師確認。（5）學生應獨立撰寫實驗報告，并對實驗結果進行總結分析。（6）實驗過程中，學生應遵守紀錄，服從教師安排，按操作規(guī)定正確使用實驗設備。（7）實驗前，教師應清點學生人數，實驗中按要求做好學生實驗情況記錄。（8）實驗設備：管式電阻爐、手動電位差計、被校熱電偶（K型、E型均可）、標準熱電偶（S型、B型均可）、電子電位差計、數字顯

4、示儀、活塞式壓力計、標準壓力表、被校壓力表、手動平衡電橋、錳銅電阻絲等。 本實驗的重點、難點及教學方法建議重點：分析誤差大小難點：尋找誤差來源，減小和消除誤差啟發(fā)式教學 目 錄實驗一 熱電偶測溫系統(tǒng)實驗4實驗二工業(yè)熱電阻的校驗5實驗三工業(yè)熱電阻的校驗7實驗四電子電位差計的校驗計量程更改9實驗五彈簧管壓力表校驗12實驗六水流量測量試驗13實驗一 熱電偶測溫系統(tǒng)試驗一、實驗目的（1）了解熱電偶測溫系統(tǒng)的組成及接線方法。分析誤差來源， 學習減少測量誤差的方法。（2）了解學習直流電位差計UJ-36、數字溫度表QQD/A的使用方法。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型）設計性三、實驗儀器（1） 標準熱

5、電偶S型一只，工業(yè)電偶K型一只，并帶相應配套的補償導線。（2） 數字溫度表QQD/A 一臺（帶溫度補償）。（3） 玻璃水銀溫度計一只，管型電爐一個，調壓器一個，電流表一只。（4） 直流電位差計UJ-36 一臺。四、實驗原理 用標準熱電偶與被校熱電偶測量同一電爐溫度，根據儀表讀數分析誤差來源。五、實驗內容和要求內容： 設計一套能夠對標準化熱電偶進行校驗的實驗系統(tǒng)要求：（1）能夠準確可靠地測量熱電偶輸出地熱電勢值。（2）對冷端溫度進行補償。（3）確定被校熱電偶的準確度等級。（4）對試驗數據進行記錄與處理。（5）給出實驗結論。六、注意事項（1）接線過程中關斷所有強電電源。（2）接通電源前徹底檢查線路

6、連接是否正確。（3）熱電偶讀數時一定注意爐溫溫度要穩(wěn)定。七、思考題（1）寫出標準熱電偶、被校熱電偶的回路電勢表達式。（2）兩回路都是用什么方法實現(xiàn)冷端溫度補償的？（3）室溫變化對測量有無影響？（5） 若實驗室內無玻璃水銀溫度計，則如何獲得室內環(huán)境溫度？實驗二 工業(yè)熱電阻的校驗一、實驗目的（1）熟悉熱電阻溫度計的構造，工作原理及使用方法； （2）學習比較法校驗工業(yè)熱電阻的方法。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型）驗證型三、實驗儀器（1）標準電阻一只 （2）直流電阻箱一臺 （3）直流電源一個 （4）直流毫伏表一只 （5）雙刀切換開關一個（6）直流電位差計一臺（7）標準水銀溫度計一只（8）二等水

7、銀溫度計一只 四、實驗原理 導體或半導體的阻值隨溫度變化而變化實現(xiàn)溫度測量五、實驗內容和要求內容： （1） 按圖接線（見圖2）（2） 將工業(yè)用熱電阻Rt放在試管內(試管內徑與熱電阻直徑相適),將關口用棉絮或木塞封緊,以防管內外空氣桂柳.然后將試管插槽內.插入深度不小于300mm。（3） 熱電阻Rt與標準電阻RB均從接線柱處引出四根引線，按圖接好線。（4） 電阻箱預先調到1K左右再調整它將電流調在3mA。（5） 油槽通電前啟動攪拌器，當35分鐘時間內油溫變化不超過0.1，測量室溫下的熱電阻值，即分別測量Rt與RB的電壓值URt，URB。（6） 油槽通電升溫到第一校驗點時（35分鐘內油槽變化不超過

8、0.1）測量該溫度下的熱電阻阻值，即分別測量Rt與RB上的電壓值。以后一直升溫到最后一個校驗點進行上訴測量。 要求： （1）實驗數據記錄與處理：（2）檢定結果 按下式計算測量誤差： -標準值 實際值六、注意事項接通電源前徹底檢查線路連接是否正確，儀表的基本誤差不應超過±.，否則就應對儀表進行調整。七、思考題（1） 如果監(jiān)視油槽溫度用鉑電阻溫度計測量線路應做何改動？（畫出線路圖）檢定數據應如何測定？（2） 試驗中如何判斷熱電阻感受的溫度是否達到穩(wěn)定值？圖2 工業(yè)熱電阻接線圖實驗三 手動電位差計測量實驗一、實驗目的（1）了解手動電位差計的工作原理，加深對高準確度電動勢測量方法的理解。 （

9、2）了解標準電勢信號發(fā)生裝置工作原理，熟悉其使用過程中應注意的事項。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型）驗證型三、實驗儀器（1） 直流手動電位差計UJ36一臺；（2） 直流毫伏發(fā)生器一臺；（3） 動圈式儀表（或數字顯示儀表）一塊；（4） 連接導線若干；四、實驗原理 用準確已知且連續(xù)可調的標準電壓與被測電壓相比較使二者差值為零，此時已知的標準電壓作為被測電壓的測量值。五、實驗內容和要求內容：（1） 分析電位差計三步調零的必要性；（2） 在不使用標準電池的情況下，保證測量準確度。（3） 分析可能導致電位差計失效的原因。（4） 分析電位差計作為信號發(fā)生器使用的可能性。要求：（1） 用手動電位差計

10、測量未知電勢。（2） 分析產生測量誤差的原因。（3） 分析工作電源下降時對測量的影響。（4） 畫出電位差計作為標準信號發(fā)生器使用時與被校儀表連接接線圖。（5） 說明手動電位差計如何與mv信號發(fā)生器配合使用。六、注意事項（1） 接線過程中關斷所有電源。（2）接通電源前徹底檢查線路連接是否正確，確認無誤后再通電。七、思考題（1）說明手動電位差計為什么要進行三步調零？ （2）不采用標準電池，手動電位差計如何保證測量的高準確性？ （3）分析電位差計能否作為標準毫伏信號發(fā)生器使用？直流毫伏發(fā)生器UJ36動圈表K1K2K3 圖1 手動電位差計測量實驗接線圖實驗四 電子電位差計的校驗及量程更改一、實驗目的（

11、1）習電子電位差計的校驗方法并了解其內部結構。 （2）學習電子電位差計的量程更改的方法。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型）驗證型三、實驗儀器（5） XW型電子電位差計一臺；（6） 手動直流電位差計一臺；（7） 秒表一塊；（8） 水銀溫度計一支（0100），0.1分度；（9） 惠斯登電橋一臺。四、實驗原理 根據電壓平衡原理五、實驗內容和要求內容：（5） 按圖接好線；（2）阻尼特性檢查： 用輸給信號的方法使指針在標尺的全范圍內作三次來回移動，然后給儀表輸入標尺下限對應的電壓值，待指針停移后將電壓值迅速改變到標尺的10%對應的數值上，觀察儀表的半周期的擺動次數。按上述方法再進行標尺50%、90

12、%位置的阻尼檢查。要求指針在到達平衡點時擺動的次數不超過3次（半周期擺動）。記錄擺動的次數。 （3）儀表的回程誤差的檢定： 在儀表量程范圍上的刻度線10%、50%、90%附近進行。測定時調整輸入電壓，使指針停在標尺刻線10%、50%、90%上，讀取直流電位差計的示值E并記錄。逐漸增大輸入電壓使指針發(fā)生移動（一般指針移動23格），再逐漸減小輸入電壓，使指針對準上述刻度線，讀出直流電位成績示值E并記錄。計算上述三點的實際回程誤差Si=|Ei-Ei|均不應超過儀表的允許值。 （4）指示誤差的檢驗：校驗點不少于5點（包括起始點和終點）。（1） 檢定前讀出處于接線端子附近的玻璃水銀溫度計的示值并記錄。（

13、2） 進行正向檢定：按信號增大方向，直流電位差計的輸出使電子電位差計的指針依次緩慢地在各檢定點的刻度線上，分別讀出支流電位差計的示值并記錄。（3） 進行反向檢定：按信號減小的方向，直流電位差計的輸出使電子電位差計的指針依次緩慢地在各檢定點的刻度線上，分別讀出支流電位差計的示值并記錄。（4） 起始點為0時校驗：當輸入電壓值為零時，電子電位差計的指示應為室溫（一般高于起始點）。將直流電位計的輸出端反接于電子電位差計，然后緩慢增大輸入電壓，使指針與起始點對應的電壓值，然后再階躍地輸入儀表終點刻線上的瞬時，計時秒表開始計時，直至指針指到儀表重點刻線上時停止計時，其讀數為正行程時間。同樣方法測定反行程時

14、間。如此進行三次，每個方向的三個時間的平均值為該方向的全行程時間。測定的全行程時間應不超過儀表的允許值。 （5）電子電位差計量程的更改：（1） 儀表配接K型熱電偶，將原來儀表量程01100改為量程400900。（2） 按要求計算確定RG 、r g 、RM 、rm 、 R4.（3） 按計算的電阻值，自制電阻介入橋路并校驗起始點、終點與中間點。 （6）實驗數據記錄與處理：（1） 阻尼特性：（2） 回程誤差：（3） 指示誤差：（4） 行程時間：（5） 量程更改：計算的橋路電阻值：RM= RG= R4= 六、注意事項七、思考題（1）評價電子電位差計的性能指標有哪些？ （2）當要求電子電位差計的配套熱電

15、偶更換成其它型號時需要計算哪些電阻？ （3）電子電位差計校驗時為何省出毫伏發(fā)生器？實驗五 彈簧管壓力表校驗一、實驗目的（1）熟悉彈簧管壓力表的工作原理及使用方法；（2）觀察彈簧管式壓力表的結構，工作原理；（3）學握彈簧管壓力表的校驗和調整方法。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型）驗證型三、實驗儀器（1）活塞式壓力計臺，配有琺碼一套，精度等級為.級（2）.級彈簧管壓力表一塊（標準表）。（3）1.級工業(yè)用彈簧管壓力表一塊（被校表）。（4）起針器一個（5）螺絲刀及活動搬手各一。 四、實驗原理 用直接作用在已知活塞面積上的砝碼重力來平衡被測壓力，從已知的活塞面積和砝碼重量求得被測壓力。五、實驗內容

16、和要求內容： （1）用活塞式壓力計校驗級彈簧管壓力表（琺碼校驗法）。（2）用.級壓力表作為標準表。與被校壓力表（.級）進行比較，這是校驗工業(yè)用壓力表時常用的標準表比較法。（3）調整壓力表 要求：（1）實驗前同學應復習壓力測量部分的講課及有關儀表的精度等級計算等內容。 （2）預習實驗指導書。（3）實驗結束后，根據實驗記錄編寫實驗報告，實驗報告內容應包括（）實驗目的及內容；（）實驗設備的名稱、型號、 編號及主要技術性能；（）原始數據及處理結論。六、思考題（1）什么叫做儀表上下行程的回差？回差產生的原因有哪些？ （2）如果被校彈簧管壓力表超差（指誤差線性增大或減?。?，應如何處理？實驗六 水流量測量實驗一、實驗目的（1） 認識了解流量測量系統(tǒng)；（2） 計算管道當中的流量。二、實驗類型（含驗證型、設計型或綜合型） 驗證型一、 實驗儀器 差壓計、水箱、整流器、水泵、三角堰、水池等四、實驗原理 根據差壓與流量的關系五、實驗內容和要求內容：（1） 熟悉流量測量系統(tǒng)及各部件作用；（2） 測取標準孔板輸出差壓信號（3） 在保持穩(wěn)定差壓信號同時在邊準水箱測取H高度（