能源與動力工程測技術(shù)技術(shù)(2015年下學(xué)期)復(fù)習(xí)提綱

能源與動力工程測試技術(shù)

復(fù)習(xí)提綱2015年12月課程內(nèi)容：

本課程主要介紹熱能動力工程中常見參數(shù)（溫度、壓力、流量、物位、成分、機(jī)械量等）的檢測原理、方法；檢測、顯示儀表的組成、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；現(xiàn)代檢測技術(shù)及其發(fā)展。內(nèi)容提綱檢測技術(shù)基礎(chǔ)溫度測量壓力測量流量測量物位測量成分檢測顯示儀表機(jī)械量測量現(xiàn)代檢測技術(shù)第1章過程檢測技術(shù)基礎(chǔ)1.1過程檢測的基本概念1.2測量誤差及處理方法誤差概念（絕對、相對）、分類（系統(tǒng)、隨機(jī)、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）1.3測量不確定度的評定

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、組成（傳感器、變送器械、顯示儀表、通道）、主要性能指標(biāo)（精度、線性度、變差、重復(fù)必、分辨力、分辨率）、基本方法（接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏差與零位）分類、應(yīng)用情況、發(fā)展動態(tài)。隨機(jī)誤差處理：算術(shù)平均偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）、置信區(qū)間、測量結(jié)果表達(dá)、測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理4被測變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器顯示、控制儀表(裝置)參數(shù)檢測：用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測量的值檢測系統(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傳感器：又稱為檢測元件、敏感元件，直接響應(yīng)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(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號；有時(shí)不經(jīng)變送直接去顯示變送器：把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如0~10mA、4-20mA等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模擬信號或者滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量信號，這種檢測儀表，稱為變送器顯示儀表：除了就地指示儀表外，被數(shù)碼、光柱、無紙記錄儀、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等替代被測量傳感器℃Pam……變送器mVHzμA……微弱信號非線性1～5VDC4～20mA0～10mA……標(biāo)準(zhǔn)信號顯示、控制儀表(裝置)一次儀表二次儀表檢測儀表儀表精度等級有：

0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.6，2.5，4.0等。檢測儀表組成誤差：絕對誤差、相對誤差（實(shí)際、給出值、引用）(1)隨機(jī)誤差(randomerror)正態(tài)分布性質(zhì)：原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算處理→減小對稱性有界性抵償性單峰性絕對值相等的正負(fù)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)多偶然誤差絕對值不會超過一定程度當(dāng)測量次數(shù)足夠多時(shí)，偶然誤差算術(shù)平均值趨于0(2)系統(tǒng)誤差(systemerror)

：(3)粗大誤差(abnormalerror)

：基本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(jìn)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(yàn)證Sni=0；(4)用貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差s：(5)按|ni|>3s原則，剔除壞值，并從(2)重新計(jì)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(biāo)準(zhǔn)偏差：(8)得出最終表達(dá)式，即：第1章應(yīng)用舉例重點(diǎn)掌握：熱電偶、熱電阻，其它作一般了解補(bǔ)償導(dǎo)線的問題熱電偶分度號（會查表）冷端溫度補(bǔ)償普通型、鎧裝型及其特點(diǎn)要求能夠計(jì)算熱電偶的測量原理、基本定律熱電阻的本質(zhì)分度號信號連接方式熱電阻的結(jié)構(gòu)形式要求能夠計(jì)算溫度檢測儀表的選用和安裝中間導(dǎo)體定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；中間溫度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)與顯示儀表配套、測溫線路輻射式溫度計(jì)：理論基礎(chǔ)、測溫方法、種類、紅外測溫測溫新技術(shù)（集成溫度傳感器、模擬型AD590、電壓輸出LM35/45、數(shù)字式DS18B20、光纖光柵）第2章溫度檢測與儀表第2章應(yīng)用舉例表壓、絕壓、真空度幾種常用的壓力檢測儀表彈簧管壓力表壓電式壓力變送器電容式差壓變送器應(yīng)變片式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器霍爾式壓力變送器

智能式差壓變送器壓力檢測儀表的選用：量程、精度、材質(zhì)壓力檢測儀表的安裝壓力（差壓）變送器：調(diào)零、零點(diǎn)遷移，在液位檢測中應(yīng)用檢測原理（傳感器部分）基本構(gòu)成特點(diǎn)（不涉及復(fù)雜的電路）一般適用場合其它儀表基本通用第3章壓力檢測與儀表液體壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力傳感器其他壓力傳感器壓力檢測敏感元件和轉(zhuǎn)換原理U形管單管式彈簧管波紋管差壓膜盒式膜片式霍爾式電容式差壓應(yīng)變式壓電式壓阻式電感式諧振式力平衡式10壓力儀表的選用儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：P工作max≤P量程max×3/4被測壓力波動大：P工作max≤P量程max×2/3P工作min≥P量程max×1/3若P工作max和P工作min難同時(shí)滿足，先P工作max條件儀表準(zhǔn)確度等級的選擇儀表的基本誤差＜實(shí)際被測壓力允許的最大絕對誤差△MAX節(jié)約原則，滿足要求即可所選儀表的相對百分誤差：δMAX＜△MAX/1×100%儀表類型的選擇量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它們10n倍數(shù)準(zhǔn)確度等級：…,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,…3/42/31/3第3章應(yīng)用舉例了解幾個基本概念：體積流量和質(zhì)量流量，瞬時(shí)流量和累積流量具體的流量計(jì)孔板流量計(jì)（計(jì)算、修正）轉(zhuǎn)子流量計(jì)（計(jì)算、修正）均速管流量計(jì)電磁流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)科氏力質(zhì)量流量計(jì)

檢測原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用第4章流量測量第4章應(yīng)用舉例第5章物位檢測與儀表浮力式物位計(jì)差壓式液位計(jì)電容式物位計(jì)超聲波物位計(jì)雷達(dá)式、磁致伸縮式放射性同位素料位檢測相界面檢測檢測原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用物位檢測儀表——差壓式液位計(jì)、電容式液位計(jì)最本質(zhì)的問題是：量程的選擇和零點(diǎn)遷移（怎么計(jì)算的？）1）差壓式液位計(jì)基本工作原理ΔP=ρgHΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g(h2-h1)ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時(shí)，變送器輸出為Iomin（如4mA）無遷移負(fù)遷移遷移量：-ρ2g(h2-h1)正遷移ρ1gh1注意表達(dá)式的書寫，先寫正壓室，再寫負(fù)壓式，再求差xyyminymax2）零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移使差壓變送器的輸出下限值ymin與測量下限值xmin相對應(yīng)在xmin=0時(shí)，稱為零點(diǎn)調(diào)整在xmin≠0時(shí)，稱為零點(diǎn)遷移xyxminxmaxyminymax

·模擬變送器：調(diào)Z0(有調(diào)零電位器) ·數(shù)字變送器：軟件xmin<0，負(fù)遷移正遷移，xmin>0(相當(dāng)于大范圍零點(diǎn)調(diào)整)xmaxxmin問題1：什么時(shí)候需要進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整？問題2：什么時(shí)候需要進(jìn)行量程調(diào)整？問題3：零點(diǎn)調(diào)整和量程調(diào)整可以分別實(shí)施嗎？問題4：什么時(shí)候需要進(jìn)行零點(diǎn)遷移？導(dǎo)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(dǎo)電液體H=0時(shí)，傳感器的起始電容為C0：當(dāng)液高為H

時(shí)，電容傳感器的電容量C為：不銹鋼或紫銅棒聚四氟乙烯塑料非導(dǎo)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(dǎo)電液體用

H=0時(shí)：

H=H時(shí):第5章應(yīng)用舉例第6章機(jī)械量檢測轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與功率測量振動與加速度檢測位移與厚度測量力與電子稱量儀表熱工參數(shù)檢測傳感器綜合應(yīng)用的總結(jié)。如：電容能在哪些參數(shù)檢測中應(yīng)用？霍爾效應(yīng)能檢測哪些參數(shù)？應(yīng)變效應(yīng)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(guān)系及測量應(yīng)用檢測原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用電磁式、光電式、霍爾式、電容式、離心式速度傳感器工作原理與應(yīng)用概述紅外氣體分析儀氧化鋯氧量分析儀其它氣體分析儀（氣相色譜儀）濕度檢測儀表（了解）第7章過程分析儀表檢測原理（最基本的公式）特點(diǎn)安裝使用第8章顯示儀表顯示儀表用于各種檢測參數(shù)指示、記錄，以使操作人員能夠準(zhǔn)確、直觀地把握系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。顯示儀表種類繁多，按照顯示的方式來分，通常可分為三大類：模擬式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表新型顯示儀表按照功能來分，通?？煞譃椋?顯示儀表 顯示記錄儀表 顯示調(diào)節(jié)儀表 顯示報(bào)警儀表 ……利用標(biāo)尺、指針、曲線等方式顯示數(shù)字式方式顯示檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、控制、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個或全部功能集合于一體。顯示儀表檢測儀表執(zhí)行器控制器/計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)被控對象數(shù)字顯示儀以數(shù)字形式直接顯示測量結(jié)果大多以專用的大規(guī)模集成電路芯片外加必要的外圍電路組成。多數(shù)數(shù)字顯示儀表還可以有信號輸出、報(bào)警控制等附加功能。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(biāo)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(bào)警輸出光柱電平驅(qū)動光柱顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償、標(biāo)度變換現(xiàn)代檢測系統(tǒng)（基本結(jié)構(gòu)、組成與特點(diǎn)）（智能儀器、個人儀器、自動測試系統(tǒng)）虛擬儀器（概念、組成、特點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）圖像檢測技術(shù)軟測量技術(shù)檢測技術(shù)及其應(yīng)用第9章現(xiàn)代檢測技術(shù)及其應(yīng)用控制室儀表現(xiàn)場儀表進(jìn)料口變送器執(zhí)行器調(diào)節(jié)器儀表控制顯示儀表安裝在哪里？控制器(調(diào)節(jié)器)對象檢測儀表+－SP執(zhí)行器顯示儀表Optional執(zhí)行器有哪些？閥門電動調(diào)節(jié)閥、氣動調(diào)節(jié)閥電動開關(guān)閥（電磁）、氣動開關(guān)閥泵（電機(jī)）變頻開關(guān)檢測儀表有哪些？連續(xù)信號：變送器（如T、P、L、F、A，通常輸出4~20mA、1～5V等標(biāo)準(zhǔn)信號）傳感器（熱電阻、熱電偶）開關(guān)信號：液位開關(guān)、料位開關(guān)、接近開關(guān)(通常輸出on/off信號)……自動檢測與控制系統(tǒng)組成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，VirtualInstrumentation）：是一種以計(jì)算機(jī)和測試模塊的硬件為基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)軟件為核心所構(gòu)成的，并且在計(jì)算機(jī)顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計(jì)算機(jī)所完成的儀器功能，都可由用戶軟件來定義的計(jì)算機(jī)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(shí)世界捕捉并傳輸物理量，從傳感器等設(shè)備收集和測量被測信號，并將它們送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。最常見的IO接口：AI——模/數(shù)轉(zhuǎn)換(模擬量輸入)DI——開關(guān)量輸入(數(shù)字量輸入)通用模塊專用模塊4~20mA等信號二進(jìn)制信號計(jì)算機(jī)控制站IO接口？？？AI(A/D)DI基于研華模塊的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)ADAM-6000無線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊PCI總線多功能卡USB模塊ADAM-4000ADAM-5000變送器：

溫度壓力流量液位成份傳感器：熱電阻熱電偶

……檢測儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中常用的I/O接口模塊I/O模塊的主要類型包括：模擬量輸入模塊（AI） 模擬量輸出模塊（AO） 開關(guān)量輸入模塊（DI） 開關(guān)量輸出模塊（DO）外設(shè)過程控制計(jì)算機(jī)AI/DI輸入子系統(tǒng)}{被控過程（對象）被控變量操作變量…………AO/DO輸出子系統(tǒng)模擬量輸入模塊(A/D、AI)將現(xiàn)場儀表輸出的(標(biāo)準(zhǔn))模擬量信號轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理的數(shù)字信號.變送器：

溫度壓力流量液位成份傳感器：熱電阻熱電偶

……模擬信號4～20mA0～10mA1～5VDCmV、Ω……模數(shù)轉(zhuǎn)換(AI)端口(地址)數(shù)字信號0～40950～1023……計(jì)算機(jī)數(shù)字信號0～40950～1023……工程化轉(zhuǎn)換工程量0～100℃0～400KPa……軟件實(shí)現(xiàn)檢測儀表硬件濾波如：RC濾波軟件濾波，如：中值濾波、軟件RC濾波，……模擬量輸出模塊（D/A、AO）將計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場儀表可接收的4~20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)節(jié)閥變頻器……執(zhí)行器控制信號4～20mA0～10mA1～5VDC0～10VDC……數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)端口(地址)數(shù)字