能源及動力工程測技術(shù)技術(shù)(2015年下學期)復習提綱

1、2015年12月課程內(nèi)容：課程內(nèi)容： 本課程主要介紹熱能動力工程中常見參數(shù)（本課程主要介紹熱能動力工程中常見參數(shù)（溫度、溫度、壓力、流量、物位、成分、機械量等）壓力、流量、物位、成分、機械量等）的檢測原理、的檢測原理、方法；檢測、顯示儀表的組成、結(jié)構(gòu)與特點；現(xiàn)代檢方法；檢測、顯示儀表的組成、結(jié)構(gòu)與特點；現(xiàn)代檢測技術(shù)及其發(fā)展。測技術(shù)及其發(fā)展。內(nèi)容提綱內(nèi)容提綱檢檢測測技技術(shù)術(shù)基基礎礎溫溫度度測測量量壓壓力力測測量量流流量量測測量量物物位位測測量量成成分分檢檢測測顯顯示示儀儀表表機機械械量量測測量量現(xiàn)現(xiàn)代代檢檢測測技技術(shù)術(shù)第第1章章 過程檢測技術(shù)基礎過程檢測技術(shù)基礎1.1 過程檢測的基本概念過程檢測

2、的基本概念1.2 測量誤差及測量誤差及處理處理方法方法誤差概念（絕對、相對）、分類（系統(tǒng)、隨機、粗大；基本、附加與允許誤差概念（絕對、相對）、分類（系統(tǒng)、隨機、粗大；基本、附加與允許誤差）、誤差的分析與處理（誤差傳遞、合成與分解）誤差）、誤差的分析與處理（誤差傳遞、合成與分解）1.3 測量不確定度的評定測量不確定度的評定 測量不確定度概念、與精度的異同測量不確定度概念、與精度的異同 掌握檢測技術(shù)的概念、研究內(nèi)容、掌握檢測技術(shù)的概念、研究內(nèi)容、組成組成（傳感器、變送器械、顯示儀（傳感器、變送器械、顯示儀表、通道）、表、通道）、主要性能指標主要性能指標（精度、線性度、變差、重復必、分辨力、（精度、

3、線性度、變差、重復必、分辨力、分辨率）、分辨率）、基本方法基本方法（接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏差（接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏差與零位）分類與零位）分類 、應用情況、發(fā)展動態(tài)。、應用情況、發(fā)展動態(tài)。隨機誤差處理：算術(shù)平均偏差、標準偏差（均方根偏差）、置信區(qū)間、隨機誤差處理：算術(shù)平均偏差、標準偏差（均方根偏差）、置信區(qū)間、測量結(jié)果表達、測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理測量結(jié)果表達、測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理4被測被測變量變量傳感器傳感器參數(shù)檢測的基本過程參數(shù)檢測的基本過程被測對象被測對象變送器變送器顯示、控制儀顯示、控制儀表表( (裝置裝置) )p參數(shù)檢測參數(shù)檢測：用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、

4、實驗和計算找到被測量的值：用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實驗和計算找到被測量的值p檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)：被測對象、傳感器（檢測元件、敏感元件）、變送器和顯示裝置等部分組成：被測對象、傳感器（檢測元件、敏感元件）、變送器和顯示裝置等部分組成p傳感器傳感器： 又稱為檢測元件、敏感元件，直接響應被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化為一個又稱為檢測元件、敏感元件，直接響應被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化為一個與被測量成對應關系的便于傳送的輸出信號；有時不經(jīng)變送直接去顯示與被測量成對應關系的便于傳送的輸出信號；有時不經(jīng)變送直接去顯示p變送器變送器： 把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如010mA010mA、4-

5、20mA4-20mA等標準統(tǒng)一的模擬信號或者滿等標準統(tǒng)一的模擬信號或者滿足特定標準的數(shù)字量信號，這種檢測儀表，稱為變送器足特定標準的數(shù)字量信號，這種檢測儀表，稱為變送器p顯示儀表：顯示儀表：除了就地指示儀表外，被數(shù)碼、光柱、無紙記錄儀、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等替代除了就地指示儀表外，被數(shù)碼、光柱、無紙記錄儀、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等替代被測量被測量傳感器傳感器Pam變送器變送器mVHzA15VDC420mA010mA顯示、控制顯示、控制儀表儀表(裝置裝置)一次儀表一次儀表二次儀表二次儀表檢測儀表檢測儀表 檢測儀表組成檢測儀表組成誤差：絕對誤差、相對誤差（實際誤差：絕對誤差、相對誤差（實際、給出值、引用）給出值

6、、引用）(1) 隨機誤差隨機誤差( random error )正態(tài)分布正態(tài)分布性質(zhì)性質(zhì)：原因原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：處理：統(tǒng)計分析、計算處理統(tǒng)計分析、計算處理 減小減小對稱性對稱性有界性有界性抵償性抵償性單峰性單峰性絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多偶然誤差絕對值不會超過一定程度偶然誤差絕對值不會超過一定程度當測量次數(shù)足夠多時，偶然誤當測量次數(shù)足夠多時，偶然誤差算術(shù)平均值趨于差算術(shù)平均值趨于0(2) 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差( syste

7、m error ) ：(3) 粗大誤差粗大誤差( abnormal error ) ：基本誤差基本誤差附加誤差附加誤差測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理步驟(1)對測得值進行修正，列成表格；(2)求算術(shù)平均值：(3)列出殘差ni與ni2 ，并驗證Sni =0；(4)用貝塞爾公式計算標準差s：(5)按|ni|3s原則，剔除壞值，并從(2)重新計算；(6)判斷有無系統(tǒng)誤差，如有系差，查明原因，重新測量；(7)求算術(shù)平均值的標準偏差：(8)得出最終表達式，即：11niixxn；211()1niixxns；/nss； ( =1,2,3)xxzzs。第第1 章應用舉例章應用舉例 中間導體定律解決了熱電勢測量問題中間導體定

8、律解決了熱電勢測量問題；等值替代定律解決了冷端延伸問題；等值替代定律解決了冷端延伸問題；中間溫度定律：中間溫度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)輻射式溫度計：理論基礎、測溫方法、種類、紅外測溫輻射式溫度計：理論基礎、測溫方法、種類、紅外測溫測溫測溫新技術(shù)（新技術(shù)（集成溫度傳感器、模擬型集成溫度傳感器、模擬型AD590、電壓輸出、電壓輸出LM35/45、數(shù)字式、數(shù)字式DS18B20、 光纖光柵）光纖光柵）第第2 2章章 溫度檢測與儀表溫度檢測與儀表第第2章應用舉例章應用舉例第第3 3章章 壓力檢測與儀表壓力檢測與儀表液體壓力計液體壓力計彈性式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力傳感器電氣

9、式壓力傳感器其他壓力傳感器其他壓力傳感器壓力檢測壓力檢測敏感元件和轉(zhuǎn)換原理敏感元件和轉(zhuǎn)換原理U形形管管單單管管式式彈彈簧簧管管波波紋紋管管差差壓壓膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍爾爾式式電電容容式式差差壓壓應應變變式式壓壓電電式式壓壓阻阻式式電電感感式式諧諧振振式式力力平平衡衡式式10壓力儀表的選用u儀表量程的選擇儀表量程的選擇u被測壓力較穩(wěn)定：被測壓力較穩(wěn)定：P工作工作maxP量程量程max 3/4u被測壓力波動大：被測壓力波動大：P工作工作maxP量程量程max 2/3uP工作工作min P量程量程max 1/3u若若P工作工作max和和P工作工作min難同時滿足，先難同時滿足，先P工作工作m

10、ax條件條件u儀表準確度等級的選擇儀表準確度等級的選擇u儀表的基本誤差實際被測壓力允許的最大絕對誤差儀表的基本誤差實際被測壓力允許的最大絕對誤差MAXu節(jié)約原則，滿足要求即可節(jié)約原則，滿足要求即可u所選儀表的相對百分誤差：所選儀表的相對百分誤差：MAX MAX /1100%u儀表類型的選擇儀表類型的選擇量程系列：量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它們，以及它們10n倍數(shù)倍數(shù)準確度等級準確度等級：,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,3/42/31/3第第3章應用舉例章應用舉例第4章 流 量 測 量第第4章應用舉例章應用舉例

11、第第5 5章章 物位檢測與儀表物位檢測與儀表浮力式物位計浮力式物位計差壓式液位計差壓式液位計電容式物位計電容式物位計超聲波物位計超聲波物位計雷達式、磁致伸縮式雷達式、磁致伸縮式放射性同位素放射性同位素料位檢測料位檢測相界面檢測相界面檢測1）差壓式液位計 注意表達式的注意表達式的書寫，先寫正書寫，先寫正壓室，再寫負壓室，再寫負壓式，再求差壓式，再求差xyyminymax2）零點調(diào)整和零點遷移 使差壓變送器的輸出下限值使差壓變送器的輸出下限值ymin與測量下限值與測量下限值xmin相對應相對應在在xmin=0時，稱為零點調(diào)整時，稱為零點調(diào)整 在在xmin0時，稱為零點遷移時，稱為零點遷移xyxmi

12、nxmaxyminymax 模擬變送器：調(diào)Z0 (有調(diào)零電位器)數(shù)字變送器：軟件xmin0(相當于大范圍零點調(diào)整相當于大范圍零點調(diào)整)xmaxxmin問題問題1：什么時候需要進行零點調(diào)整？：什么時候需要進行零點調(diào)整？問題問題2：什么時候需要進行量程調(diào)整？：什么時候需要進行量程調(diào)整？問題問題3：零點調(diào)整和量程調(diào)整可以分別實施嗎？：零點調(diào)整和量程調(diào)整可以分別實施嗎？問題問題4：什么時候需要進行零點遷移？：什么時候需要進行零點遷移？導電液體液位測量1-內(nèi)電極；2-絕緣套管；3-容器電容傳感器導電液體 H=0時，傳感器的時，傳感器的起始電容為起始電容為C0：)d/Dln(L2C000 當當液高為液高為

13、H 時，電容傳感時，電容傳感器的電容器的電容量量C為：為：)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHC不銹鋼或不銹鋼或紫銅棒紫銅棒聚四氟乙烯塑料非導電液體液位測量1-內(nèi)電極；2-外電極；3-絕緣環(huán)裸電極作內(nèi)電極，外套以開有液體流通孔的金屬外電極，通過絕緣環(huán)裝配成電容傳感器。 電容傳感器非導電液體用)/ln(200dDLC H=0時： H=H時:)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHCp第第5章應用舉例章應用舉例第6章 機械量檢測 轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與功率測量與功率測量 振動振動與加速度檢測與加速度檢測 位移位移與厚度測量與厚度測量 力與電子稱量儀表力與電子稱量儀表熱工參數(shù)檢測傳感

14、器綜合應用的總結(jié)。如：熱工參數(shù)檢測傳感器綜合應用的總結(jié)。如：電容能在哪些參數(shù)檢測中應用？電容能在哪些參數(shù)檢測中應用？霍爾效應能檢測哪些參數(shù)？霍爾效應能檢測哪些參數(shù)？應變效應能檢測哪些參數(shù)？應變效應能檢測哪些參數(shù)？轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動、位移等參數(shù)相互關系及測量應用電磁式、光電式、霍爾式、電容式、離心式速度傳感器工作原理與應用概述概述紅外氣體分析儀紅外氣體分析儀氧化鋯氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀其它氣體分析儀（氣相色譜儀）其它氣體分析儀（氣相色譜儀）濕度檢測儀表（了解）濕度檢測儀表（了解）第第7章章 過程分析儀表過程分析儀表第第8章章 顯示儀表顯示儀表利用標尺、指針、曲線等方式顯示利用標尺、指針、曲線等

15、方式顯示數(shù)字式方式顯示數(shù)字式方式顯示檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部訊、控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集合于一體。功能集合于一體。iq0qh熱電勢熱電阻電壓電流信號變換工藝變量前置放大非線性校正A/D轉(zhuǎn)換標度變換數(shù)字顯示數(shù)字輸出V/I轉(zhuǎn)換電流輸出比較和控制報警輸出光柱電平驅(qū)動光柱顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補償非線性補償、標度變換標度變換現(xiàn)代檢測系統(tǒng)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)（基本結(jié)構(gòu)、組成與特點）（基本結(jié)構(gòu)、組成與特點）（智能儀器、個人儀器、自動測試系統(tǒng)）智能儀器、個人儀器、自動測試系統(tǒng)）虛擬儀器虛擬儀器（概念、組成、特點、數(shù)據(jù)采集

16、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）（概念、組成、特點、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）圖像檢測技術(shù)圖像檢測技術(shù)軟測量技術(shù)軟測量技術(shù)檢測技術(shù)及其應用檢測技術(shù)及其應用第第9 9章現(xiàn)代檢測技術(shù)及其應用章現(xiàn)代檢測技術(shù)及其應用虛擬儀器的基本概念 1） 虛擬儀器的定義 傳統(tǒng)儀器：特定功能和儀器外觀。 虛擬儀器（VI，Virtual Instrumentation）：是一種以計算機和測試模塊的硬件為基礎、以計算機軟件為核心所構(gòu)成的，并且在計算機顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計算機所完成的儀器功能，都可由用戶軟件來定義的計算機儀器。 2）數(shù)據(jù)采集 （DAQ）系統(tǒng) DAQ（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)從真實世界捕捉并（數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)從真實世界捕捉并傳輸物理量，

17、從傳感器等設備收集和測量被測傳輸物理量，從傳感器等設備收集和測量被測信號，并將它們送到計算機進行處理。信號，并將它們送到計算機進行處理?；谘腥A模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADAM- 6000無線傳感網(wǎng)絡無線傳感網(wǎng)絡模塊模塊PCI總線多功能卡總線多功能卡USB 模塊模塊ADAM-4000ADAM-5000變送器：變送器： 溫度溫度 壓力壓力 流量流量 液位液位 成份成份傳感器：傳感器： 熱電阻熱電阻 熱電偶熱電偶 檢測儀表檢測儀表I/O模塊的主要類型包括模塊的主要類型包括：模擬量輸入模塊（模擬量輸入模塊（AI） 模擬量輸出模塊（模擬量輸出模塊（AO） 開關量輸入模塊（開關量輸入模塊（DI） 開關量輸出模

18、塊（開關量輸出模塊（DO） 將現(xiàn)場儀表輸出的將現(xiàn)場儀表輸出的( (標準標準) )模擬量信號轉(zhuǎn)化為計算機可以處理的數(shù)字信號模擬量信號轉(zhuǎn)化為計算機可以處理的數(shù)字信號. .變送器：變送器： 溫度溫度 壓力壓力 流量流量 液位液位 成份成份傳感器：傳感器： 熱電阻熱電阻 熱電偶熱電偶 模擬信號模擬信號420mA010mA15VDCmV、模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換(AI)端口端口(地址地址)數(shù)字信號數(shù)字信號0409501023計計算算機機數(shù)字信號數(shù)字信號0409501023工程化轉(zhuǎn)換工程化轉(zhuǎn)換工程量工程量01000400KPa軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)檢測儀表檢測儀表硬件濾波硬件濾波如 ：如 ： R C濾波濾波軟件濾波，如：軟件濾波，如：中值濾波、軟件中值濾波、軟件RC濾波，濾波，將計算機內(nèi)部數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場儀表可接收的將計算機內(nèi)部數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場儀表可接收的420mA等標準信號等標準信號調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥變頻器變頻器執(zhí)行器控制信號執(zhí)行器控制信號420mA010mA15VDC010VDC數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)端口端口(地址地址)數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023存儲器存儲器工程量工程量0100軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)工程化反變換工程化反變換數(shù) 字 信數(shù) 字 信號號0409501023