第一章 熱工測量的基本概念

1、 熱工測量及儀表 選用教材：熱工測量及儀表 第一章 熱工測量的基本概念 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v一、測量的基本概念一、測量的基本概念 v二、測量方法二、測量方法 v三、熱工測量系統(tǒng)的組成三、熱工測量系統(tǒng)的組成 v五、儀表的主要質(zhì)量指標五、儀表的主要質(zhì)量指標 v六、儀表的檢定六、儀表的檢定 1.1 測量的基本概念 n1.1.1 測量的意義 日常生活中處處離不開測量 科學的進步和發(fā)展離不開測量， 離開測量就不會有真正的科學。 n 沒有望遠鏡就沒有沒有望遠鏡就沒有 天文學，沒有顯微天文學，沒有顯微 鏡就沒有細胞學，鏡就沒有細胞學， 沒有指南針就沒有沒有指南針就沒有 航海事業(yè)航海事業(yè) 1.1.1 測量的意

2、義（續(xù)） 生產(chǎn)發(fā)展離不開測量 農(nóng)業(yè)社會中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長 度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出 現(xiàn)了原始的時間測量器具，并有了天文測量。 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，處處離不開測量 例如，一個大型鋼鐵廠需要約2萬個測量點 在高新技術(shù)和國防現(xiàn)代化建設中則更是離不開 測量 例如，每種新設計的飛機，需要測試飛機高速飛行中 受氣流沖擊作用下的性能，通過風洞試驗測定機身、 機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設計。 1.1.2 測量技術(shù)的發(fā)展與研究的內(nèi)容 知識的獲取往往從測量開始。人類在其 自身的社會發(fā)展中創(chuàng)造并發(fā)展了測量學 科，人類早期的測量活動涉及對長度 （距離）、時間、面積

3、和重量等量的測 量。隨著社會的進步和科學的發(fā)展，測 量活動的范圍不斷擴大，測量的工具和 手段不斷精細和復雜化，從而也不斷地 豐富和完善了測量的理論。 n測量的發(fā)展 公元前3000年，古埃及人建立了長度的統(tǒng)一標準埃 爾 ； 秦始皇在統(tǒng)一六國后，建立了統(tǒng)一的度量制度 ； 今天，測量學科已滲透到人類活動的每個領(lǐng)域。 科學技術(shù)的迅猛發(fā)展給測量學這一古老的學科 注入了新的活力，現(xiàn)代電子技術(shù)、尤其是信息 技術(shù)的發(fā)展更是推動測量學科迅猛發(fā)展。因此 測量學是一門多學科交叉的邊緣學科。 n測量的內(nèi)涵及其科學性: “凡存在之物，必以一定的量存在?！?“當你能測量你在談及的事物，并將它用數(shù)字表達時， 你對它便是有所

4、了解的；而當你不能測量它，不能將它 用數(shù)字表達時，你的知識是貧瘠的和不能令人滿意的?！?William Thompson 1.1.2 測量的定義 n1.狹義測量的定義 測量是為了確定被測對象的量值而進行的實驗過程。 在測量過程中，人們借助專門的設備，把被測對象直 接或間接地與同類已知單位進行比較，取得用數(shù)值和 單位共同表示的測量結(jié)果。 測量結(jié)果測量數(shù)值測量結(jié)果測量數(shù)值. .測量單位，測量單位，即：即： 0 xxx 1.1.2 測量的定義 n1.狹義測量的定義 測量是為了確定被測對象的量值而進行的實驗過程。 在測量過程中，人們借助專門的設備，把被測對象直 接或間接地與同類已知單位進行比較，取得用

5、數(shù)值和 單位共同表示的測量結(jié)果。 圖11 測量的比較原理 (a) 天平直接比較（b）彈簧稱間接比較 1.1.2 測量的定義（續(xù)） 被測物體的重量等于標被測物體的重量等于標 準砝碼的重量準砝碼的重量 被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上 的刻度是事先與標準量進行比較的結(jié)果。的刻度是事先與標準量進行比較的結(jié)果。 1.1.2 測量的定義（續(xù)） n2.廣義測量的定義 廣義地講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量， 而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測 量。 例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地 震源測定、衛(wèi)星定位等。 而測量

6、結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信 息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對 象的屬性特征、空間分布、拓樸結(jié)構(gòu)等。 廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息 的感知和信息識別兩個環(huán)節(jié)。 1.1.2 測量的基本概念（續(xù)） n測量的內(nèi)涵 測量對象：被測客體中的相應的量值信息； n測量目的：從被測對象取得一個定量的認識； 測量過程: 通過實驗去認識對象的過程 測量方法：比較； nA.直接比較 B.間接比較；C.需要測量儀器； 測量標準：同類已知單位。 測量結(jié)果：最終能表示給測量主體（人） 1.1.3 測量的基本要素 n1.測量的基本要素 被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量 人員和測

7、量環(huán)境 被測對象 測量人員 測試儀器系統(tǒng) 信 息 顯 示 感知和識別 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） 對對象象 屬屬性性 影影響響影影響響 影影 響響 測測量量策策 略略、算算法法 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)狀狀態(tài)態(tài) 參參數(shù)數(shù)命命令令 被被測測信信息息 原原理理 方方法法 被被測測 對對象象 儀儀器器 系系統(tǒng)統(tǒng) 測測量量 人人員員 測測量量 環(huán)環(huán)境境 激激勵勵信信號號 選選擇擇 儀儀器器 決決定定 方方法法 圖圖1 1- -3 3 測測量量的的基基本本要要素素 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n2.測量過程基本要素之間的互動關(guān)系 論證階段: 測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務的要求、 被測對象的特點、屬性，

8、及現(xiàn)有儀器設備狀況， 擬定合理的測試方案。 設計階段 * 選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。 * 制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測 試程序） 實施階段 * 對儀器和系統(tǒng)實施測試操作（發(fā)控制命令）， 按照邏輯和時序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù); * 分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果。 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） 執(zhí)執(zhí)行行測測量量操操 作作 測測試試數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處 理理 測測量量結(jié)結(jié)果果顯顯 示示 結(jié)結(jié) 束束 設設置置儀儀器器工工作作參參 數(shù)數(shù) 實實 施施 階階 段段 被被測測對對象象 設設 計計 階階 段段 測測量量任任務務要要求求 組組建建測測量量系系統(tǒng)統(tǒng) 需需 求求 分分 析析 擬擬定定測測

9、量量方方案案 現(xiàn)現(xiàn)有有儀儀器器設設備備 選選用用測測量量儀儀器器 （測測試試硬硬件件平平臺臺） 決決定定測測量量技技術(shù)術(shù) （測測試試軟軟件件平平臺臺） 完完成成儀儀器器互互連連擬擬定定測測量量步步驟驟 開開 始始 論論 證證 階階 段段 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n3.被測對象信息 廣義的測量是信息的獲取，信息反映了事物的運動的狀態(tài)及 其變化方式。信息又可分為自然信息和社會信息兩大類。 n4.測量儀器系統(tǒng)量具和儀器 測量儀器系統(tǒng)包括量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件等 n5.測量的主體測量人員 手動：由測量主體（測量人員）直接參與完成 自動：測量主體交給智能設備（計算機等）完成，但測量策

10、略、軟件算法、程序編寫需由測量人員事先設計好。 n6.測試技術(shù) 測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施，總稱為測試技術(shù)。 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n7.測量環(huán)境 n測量環(huán)境是指測量過程中人員、對象和儀器系統(tǒng)所處空間 的一切物理和化學條件的總和。 n測量環(huán)境包括溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學氣 霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量（工作電壓、源阻抗、負 載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n環(huán)境對測量的影響 nA. 環(huán)境對被測對象的影響：某些被測對象客體（如器件、 電路或系統(tǒng)）的性能特性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感， 因此，原則上測量應在被測對象

11、的正?；蝾~定工作條件下進 行。 nB. 環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到 儀器系統(tǒng)本身的某個工作特性，進而影響測量結(jié)果，造成測 量誤差。特別是某些測量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的 元器件數(shù)目甚多，且對外界影響相當敏感，錯綜復雜的影響 量所產(chǎn)生的不良效應有時會成為測量的嚴重問題。 nC. 環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴寒、潮濕、悶氣、嘈 雜、照明不適當?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會對測量人員的身心產(chǎn)生 不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯。 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n應采取適當?shù)目刂拼胧?，盡量減少由于環(huán) 境影響而產(chǎn)生的誤差。 n恒溫、恒濕、穩(wěn)壓和防震。 n抗干擾、防噪聲的

12、措施，如接地、屏蔽、 隔離、濾波等。 n儀器應能盡量適應惡劣環(huán)境和大范圍變化 環(huán)境。 1.1.3 測量的基本要素（續(xù)） n儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組： I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10+35oC，相對濕度80% （在35oC上），只允許有輕微的振動。 II組：一般的環(huán)境條件，溫度10+40oC，相對濕度 80%（在40oC上），允許一般的振動和沖擊。 III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度40+55oC，相對濕度 90%（在35oC上），允許頻繁的搬動和運輸中受到較大 的沖擊和振動。 nI組高精度計量用儀器 nII組通用儀器 nIII組野外、機載等儀器 1.1.4 測量的本質(zhì)和基本前提 n測

13、量的本質(zhì)： 采集和表達被測物理量 ； 與標準作比較。 n將度量數(shù)字X作為比較量N（標準）的倍 數(shù)賦予被測量x則有 ： X=xN（1.1） n從量綱上考慮對應上式有下述公式成立 ： d=- d（1.2） d表示量綱。 n測量的前提： 被測的量必須有明確的定義； 測量標準必須事先通過協(xié)議確定。 n沒有明確定義 （如：氣候的“舒適度”或人的 “智力”等 ）的量，在上述的意義上是不可測 的。 n基本標準（絕對標準）：彼此相互獨立的標準 。 在國際度量衡大會（CGPM：Confrence Gnrale des Poids et Msures ）上定義了七個基 本標準：長度、質(zhì)量、時間、溫度、電流、光強和

14、 原子物理中的物質(zhì)量。 1.1.5 標準及其單位 n各國在商業(yè)及其它涉及公眾利益的范圍內(nèi)都 制定有法定計量學的規(guī)定條例，這些條例涉 及法定計量學的三大范疇： 確定單位和單位制； 確定國家施加影響的范圍（測量儀表的校準義務， 官方監(jiān)督職能和校準能力）； 實施校準和官方監(jiān)督。 n目的： 保證正當競爭 ； 保護公民免遭不公平對待或由不正確計量結(jié)果所帶 來的損害； 保護消費者利益。 1.1.6 單位和單位制 n根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位。 n單位是表征測量結(jié)果的重要組成部分， 又是對兩個同類量值進行比較的基礎。 英呎feetfeet 1.1.6 單位和單位制（續(xù)） n1960年第十一屆國際計量大

15、會上正式通過 國際單位制SI。 n1984年2月國務院頒布了中華人民共和 國法定計量單位，決定我國法定計量單 位以國際單位制為基礎。 nSI有7個基本單位 n國際單位制（SI） ： 國際度量衡大會在1960年將大會以前確定的 七個基本單位的系統(tǒng)命名為“國際單位制”， 國 際 上 統(tǒng) 一 縮 寫 為 S I （ S y s t m e International dUnits）。 n基本單位： 七個基本單位分別賦于七個基本量，經(jīng)協(xié)議 規(guī)定認為是彼此獨立的 。 國際單位的基本量和基本單位 1.1.6 單位和單位制（續(xù)） n國際單位制是由國際單位制單位、國際單位制詞頭 和國際單位制的十進倍數(shù)單位三部

16、分組成。 n國際單位制詞頭表示使單位增大或縮小的十進倍數(shù)。 例：5.4X10-9s=5.4ns SI基本單位的定義 n1米被定義為真空中的光在（1/299792458）秒時間內(nèi) 所經(jīng)過的距離的長度（1983年）。該標準的復制精度 可達 10-9 。 n1千克定義為國際千克原型器的質(zhì)量（1889年），該國 際千克原型器是保存在法國巴黎塞夫勒博物館中的一 根鉑銥合金圓柱體。其復制精度可達10-9數(shù)量級。 n1秒被定義為銫133原子基本態(tài)的兩個超精細結(jié)構(gòu)能級 間躍遷所對應的周期時間的9192631770倍（1967年）。 n安培定義為流經(jīng)在真空中兩根平行且相距1m的無限 長直導線（其圓橫截面可忽略不

17、計）上并能在其每米 長導線之間產(chǎn)生0.210-6N的電動力的不隨時間變化 的電流量（1948年）。 SI基本單位的定義（續(xù)） n1開爾文被定義為水的三態(tài)點的熱力學溫 度的273.16分之一（1967年）。 n1坎德拉被定義為在101325N/m2的氣壓 和鉑開始凝固的溫度下垂直照射在表面積 為1/600000m2輻射黑體上的光強（1967 年）。 n1摩爾的定義是：一個由確定成份組成的 系統(tǒng)。如果它含有粒子的個數(shù)等于碳12 原子核的（12/1000）kg重量中所含原子 的個數(shù)，則該系統(tǒng)的物質(zhì)量為一摩爾 （1971年），此處所述的粒子可以是原 子、分子、離子和電子等。 國際單位制的導出單位 導出

18、單位從基本單位出發(fā)，用乘、除符號 以代數(shù)式表達。不同的導出單位有各自專 門的各稱和專門的單位符號，這些單位名 稱和單位符號可單獨使用。還能和基本單 位一起合成進一步的導出單位 。 用基本單位表示的SI導出單位 1. 熱工測量：熱工測量： 熱力狀態(tài)參數(shù)熱力狀態(tài)參數(shù);熱力生產(chǎn)過程相關(guān)參數(shù)的測量。熱力生產(chǎn)過程相關(guān)參數(shù)的測量。 （壓力、溫度等；流量、液位、振動、位移、轉(zhuǎn)速、（壓力、溫度等；流量、液位、振動、位移、轉(zhuǎn)速、 煙氣成分）煙氣成分） 12 熱工測量熱工測量 測量過程的三要素：測量過程的三要素： 測量方法；測量單位；測量方法；測量單位； 測量工具測量工具 方法合理；單位穩(wěn)定；工具準確 一、概述一

19、、概述 2、熱工測量的作用：、熱工測量的作用：反映設備運行；為自動化裝置反映設備運行；為自動化裝置 提供信號，為機組經(jīng)濟計算提供數(shù)據(jù)。提供信號，為機組經(jīng)濟計算提供數(shù)據(jù)。 隨現(xiàn)代化電廠測點的增多，使用數(shù)據(jù)采集和屏隨現(xiàn)代化電廠測點的增多，使用數(shù)據(jù)采集和屏 幕顯示來顯示處理數(shù)據(jù)。幕顯示來顯示處理數(shù)據(jù)。 火電廠火電廠 二、測量方法二、測量方法 n直接測量法直接測量法: :用測量儀器直接得到被測量。（直用測量儀器直接得到被測量。（直 尺測量長度尺測量長度, ,壓力表測壓力壓力表測壓力, ,玻璃溫度計測溫度）玻璃溫度計測溫度） 間接測量法：通過直接測量其它變量，再按函數(shù)關(guān)系計間接測量法：通過直接測量其它變

20、量，再按函數(shù)關(guān)系計 算求得被測量數(shù)值的方法（過熱蒸汽的質(zhì)量流量：測得算求得被測量數(shù)值的方法（過熱蒸汽的質(zhì)量流量：測得 的是過熱蒸汽的溫度、壓力和標準節(jié)流裝置的差壓信號的是過熱蒸汽的溫度、壓力和標準節(jié)流裝置的差壓信號 信號，計算后得到流量）信號，計算后得到流量） 1. 直接測量法和間接測量法直接測量法和間接測量法（被測（被測 值獲取方式不值獲取方式不 同同) 測量方法：測量方法：獲得測量值的方法。獲得測量值的方法。 根據(jù)不同的分類標準，可包括根據(jù)不同的分類標準，可包括 n偏差測量法：被測量的作用在測量工具上，其偏差測量法：被測量的作用在測量工具上，其 偏離測量工具的初始狀態(tài)（零點），偏離量得偏離

21、測量工具的初始狀態(tài)（零點），偏離量得 到被測量值。到被測量值。（單管壓力計測壓：壓力作用使（單管壓力計測壓：壓力作用使 管中水銀柱偏離初始零刻度點，偏移量代表被管中水銀柱偏離初始零刻度點，偏移量代表被 測壓力值）測壓力值） n微差測量法：被測量被一個同類準確已知的恒微差測量法：被測量被一個同類準確已知的恒 定量平衡了大部分，剩下的差值用偏差法測量。定量平衡了大部分，剩下的差值用偏差法測量。 測量結(jié)果是已知量值和偏差法測得值的代數(shù)和。測量結(jié)果是已知量值和偏差法測得值的代數(shù)和。 ( (檢定熱電偶：檢定熱電偶： 測量被校熱電偶的熱電勢與標測量被校熱電偶的熱電勢與標 準熱電偶的微小差，來評價要檢驗的熱

22、電偶的準熱電偶的微小差，來評價要檢驗的熱電偶的 精度）精度） 2. 偏差測量法、微差測量法、零差測量法偏差測量法、微差測量法、零差測量法（被（被 測量與測量單位比較方式）測量與測量單位比較方式） n零差測量法：使已知量和被測量的差值為零，零差測量法：使已知量和被測量的差值為零， 這時偏差測量僅起檢零作用，已知量即為測量這時偏差測量僅起檢零作用，已知量即為測量 值。值。 隱含：隱含： (1)(1)已知量是連續(xù)可調(diào)的，隨時可通過已知量是連續(xù)可調(diào)的，隨時可通過 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 得到被測量。得到被測量。 (2)(2)已知量可容易的準確測量已知量可容易的準確測量 （用電位差計測量熱電偶產(chǎn)生的（用電位差計測量熱

23、電偶產(chǎn)生的 熱電勢。）熱電勢。） 2. 偏差測量法、微差測量法、零差測量法偏差測量法、微差測量法、零差測量法 n靜態(tài)測量法：被測量在測量過程中不隨時間變靜態(tài)測量法：被測量在測量過程中不隨時間變 化，或變化速率相對于測量速率變化十分緩慢化，或變化速率相對于測量速率變化十分緩慢 n動態(tài)測量法：測量過程中被測量隨時間有明顯動態(tài)測量法：測量過程中被測量隨時間有明顯 變化變化 3. 靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法（靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法（測量過程中的測量過程中的 狀態(tài)）狀態(tài)） 三個基本部分組成：感受件、顯示件、傳送件 n感受件感受件 1) 1) 定義：直接感受被測量并將其轉(zhuǎn)化成相應的輸出定義：直接感受被測量并將

24、其轉(zhuǎn)化成相應的輸出 信號。也稱：敏感元件、一次元件、發(fā)送器。如信號。也稱：敏感元件、一次元件、發(fā)送器。如 熱電偶熱電偶 2) 2) 要求要求： 輸出信號必須隨被測量變化輸出信號必須隨被測量變化 輸出信號只能隨被測量變化輸出信號只能隨被測量變化 輸出信號與被測量之間必須是單值函數(shù)，最好輸出信號與被測量之間必須是單值函數(shù)，最好 是線性關(guān)系是線性關(guān)系 三、熱工測量系統(tǒng)的組成三、熱工測量系統(tǒng)的組成 1-被測對象； 2-傳感器；3-變換器； 4-顯示裝置；5-傳送 通道 3) 分類：分類： v 溫度感受件，壓力感受件（按被測參數(shù)）溫度感受件，壓力感受件（按被測參數(shù)） v 能量轉(zhuǎn)換型能量轉(zhuǎn)換型(熱電偶熱電

25、偶);能量控制型能量控制型(熱電阻熱電阻)（輸（輸 出信號能量的主要來源）出信號能量的主要來源） v 模擬式和準數(shù)字式（輸出信號的形式）模擬式和準數(shù)字式（輸出信號的形式） 2. 顯示件： (1) 定義：向觀察者顯示被測量的數(shù)值、量值的裝置 (2）分類： 顯示儀表顯示被測量的瞬時值 記錄儀表記錄被測量隨時間變化 積算儀表顯示被測量對時間的積分 信號式儀表反映被測量是否超過允許的 限值 調(diào)節(jié)式顯示儀表根據(jù)被測量與規(guī)定值的偏差 情況，發(fā)出對被測對象進行調(diào)節(jié)的信號 3. 傳送件： 1) 定義：將感受件輸出的信號按顯示件的要求傳輸 給顯示件。 2）具有功能： 1）單純傳輸 2）感受件輸出信號放大 3）把

26、信號變送成統(tǒng)一標準信號（變送器) 四、測試系統(tǒng)原理框圖 n傳感器 ：從被測對象獲取有用的信息，并將其轉(zhuǎn) 換為適合于測量的變量或信號。 n信號調(diào)理部分 ：對從傳感器所輸出的信號作進一 步的加工和處理，包括對信號的轉(zhuǎn)換、放大、濾 波、儲存、重放、和一些專門的信號處理。 n顯示和記錄部分：將經(jīng)信號調(diào)理部分處理過的信 號用便于人們所觀察和分析的介質(zhì)和手段進行記 錄或顯示。 n被測對象和觀察者也是測試系統(tǒng)的組成部分，它 們同傳感器、信號調(diào)理部分以及數(shù)據(jù)顯示與記錄 部分一起構(gòu)成了一個完整的測試系統(tǒng)。 儀表內(nèi)信號傳輸過程 n儀表內(nèi)每一次信號的轉(zhuǎn)換和傳輸可作為一個環(huán)節(jié)， 整個儀表是各環(huán)節(jié)的連接。 1. 儀表各

27、環(huán)節(jié)連接方式：開環(huán)（系統(tǒng)）和閉環(huán)（系 統(tǒng)），每一個環(huán)節(jié)：傳遞函數(shù) （靈敏度） 2. 開環(huán)系統(tǒng) k1 k2 k3 IT 電流電流 力矩力矩 角度角度 動圈表方框圖動圈表方框圖 X 位移位移 特點：特點： v各環(huán)節(jié)開環(huán)串聯(lián)，信號沿一個方向傳輸。各環(huán)節(jié)開環(huán)串聯(lián)，信號沿一個方向傳輸。 v按偏差測量法工作按偏差測量法工作 v要保證儀表指示正確，必須保持每個環(huán)節(jié)靈敏度要保證儀表指示正確，必須保持每個環(huán)節(jié)靈敏度 不變不變 X=KX=K1 1K K2 2K K3 3I I 儀表內(nèi)信號傳輸過程 3. 閉環(huán)系統(tǒng) e e - U 滑線電阻 放大器伺服電動機 k1K2/s K3 電子電位差電子電位差 計方框圖計方框圖

28、 特點：特點：1)含有負反饋含有負反饋 2) 儀表傳遞函數(shù)與反饋環(huán)節(jié)有關(guān)，儀表傳遞函數(shù)與反饋環(huán)節(jié)有關(guān)， 因此因此k3要求高，要求高，k1, k2性能可降低性能可降低 故閉環(huán)精度叫高故閉環(huán)精度叫高 12 123 ( ) ( ) k ks E ssk k k 靜態(tài)時：靜態(tài)時： 3 1 e k 1.4.2 基于差值示零的直接比較法 1.差值檢測原理: 被測量與標準量直接進行比較 需要一個具有比較功能的電路，要求比較的范 圍寬、靈敏度和分辨力高； 需要一個與被測量同類的可變標準量參與比較， 要求標準量準確且可細微調(diào)節(jié)。 比較功能可由運算功能來實現(xiàn) 有兩種方式： 差值運算比較 比例運算比較 xs y 比

29、較電路比較電路 被測量被測量標準量標準量 1.4.2 基于差值示零的直接比較法 n2. 差值示零的平衡調(diào)節(jié) n（1）零示法原理: xs 1.4.2 基于差值示零的直接比較法 （2）實現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu) K1 K2 減減法法比比較較或或 比比例例比比較較 K3 變變換換 變變換換 變變換換 指指示示器器 ux us y0 0 x s （a a) ) 雙雙通通道道對對稱稱輸輸入入結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) mu或 當當 則則 s k k x 1 2 12 kk x s 1.4.2 基于差值示零的直接比較 法（續(xù)） n對稱差動的橋式結(jié)構(gòu) (b) 對稱橋式結(jié)構(gòu)(b) 對稱橋式結(jié)構(gòu) s sx 激勵源激勵源 y=0y=0 2

30、 r 1 r 當當 時，時， 1 2 r xs r 12 rr xs 1.7 儀表的質(zhì)量指標儀表的質(zhì)量指標 1. 可靠性指標 有效性(MTBF) 平均無故障時間 平均無故障工作時間平均修復時間 2. 計量性能指標： 1) 準確度:儀表指示值接近測量真值程度 儀表的示值誤差:表征指示值的準確程度 絕對誤差： 相對誤差： x 指示值指示值 真值真值 1 0 0 % x r 相對誤差更能說明示值的準確程度相對誤差更能說明示值的準確程度 示值誤差有正負示值誤差有正負 相對誤差更能說明示值的準確程度相對誤差更能說明示值的準確程度 示值誤差有正負示值誤差有正負 1.7 儀表的質(zhì)量指標 儀表的基本誤差 (1

31、) 儀表的基本誤差：量程范圍內(nèi)各示值誤 差中的絕對值最大者 儀表量程A：儀表測量上限與下限之差 (2)儀表的引用誤差： (3) 最大引用誤差： maxj A 100% y r A max max 100% A y r A 計量性能指標計量性能指標 1) 準確度（又稱精確度）準確度（又稱精確度）: 儀表的準確度等級： 允許誤差：基本誤差不能超過的限值 ， 儀表的 準確度等級：儀表的最大引用誤差 去 掉百分號后余下的 數(shù)字 國家標準系列：0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 4 七個工業(yè)儀表準確度等級，數(shù)字越小，精確度越高 （看P10例題） yu r yu 1.7 儀表的質(zhì)量指標 2)

32、線性度線性度: 檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度 相對誤差相對誤差 %100 . max SF L y L e max L .SF y 輸出值與理想直線的最大偏差值輸出值與理想直線的最大偏差值 理論滿量程輸出值理論滿量程輸出值 理想直線：理想直線： 亦稱非線性誤差亦稱非線性誤差 定義定義: ( non-linearity ) 表達表達: x y 擬合直線擬合直線 一般不存在或很難獲得準確結(jié)果一般不存在或很難獲得準確結(jié)果 利用測量數(shù)據(jù)，通過計算獲得利用測量數(shù)據(jù)，通過計算獲得 1.7 儀表的質(zhì)量指標 3)回差（變差或遲滯誤差） 同一輸入量上升和下降時，對應的兩輸出量平均值之間 的最大差值與量程之比的百分數(shù).(儀表運動系統(tǒng)的摩擦、 間隙、彈性滯后等原因引起） %100 . max SF H y H e 1.7 儀表的質(zhì)量指標 4)重復性和重復性誤差 重復性：同條件下，輸入信號多次按同一方向全 量程變化，儀表輸出值的一致程度?；蛑競鞲?器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化 時，所得特性曲線不一致的程度。 重復性誤差：在同一工作條件下從同方向?qū)ν?輸入值進行多次連續(xù)測量所獲得的