過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表華電資料

1、華電內(nèi)部資料（部分圖形分析題不好整理，由讀者自行整理）2011級(jí)孫旭鴻學(xué)長(zhǎng)整理測(cè)量方法原理：實(shí)現(xiàn)被測(cè)量與其測(cè)量單位相比較所采用的方法；儀表工作所基于的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)測(cè)量?jī)x表：感受件、顯示件、傳送件測(cè)量系統(tǒng)：檢測(cè)部分（輸出信號(hào)與被測(cè)參數(shù)在數(shù)值上應(yīng)呈單值關(guān)系，最好是線性關(guān)系；輸出信號(hào)只能隨被測(cè)量變化；傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的影響盡量?。?；信號(hào)變換部分；分析處理顯示部分；通信接口與總線部分儀表性能：操作性能（操作維修是否方便、能否安全可靠運(yùn)行及抗干擾與防護(hù)能力強(qiáng)弱）經(jīng)濟(jì)性（功耗、價(jià)格、使用壽命）可靠性（保險(xiǎn)期、有效性、狹義可靠性）計(jì)量性能（1、準(zhǔn)確度：表示測(cè)量結(jié)果與測(cè)量真值之間的接近程度。（示值誤

2、差：示值誤差是指儀表的某一個(gè)測(cè)量值的誤差，它反映在該點(diǎn)儀表示值的準(zhǔn)確性?；菊`差：在規(guī)定的正常工作條件下，儀表整個(gè)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)示值誤差中絕對(duì)值最大的誤差稱為儀表的基本誤差。允許誤差：按計(jì)量部門(mén)的規(guī)定，儀表廠家保證某一類儀表的基本誤差不超過(guò)某個(gè)規(guī)定的數(shù)值，此數(shù)值就被稱為儀表的允許誤差。精度等級(jí)：以引用誤差丫y的形式表示的允許誤差去掉百分號(hào)剩下的數(shù)值）2、靈敏度：儀表的靈敏度是指其輸出信號(hào)的變化值與對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)變化值的比值。3、線性度：反映儀表的輸入一輸出特性曲線與選用的對(duì)比直線之間的偏離程度。線性度又稱為非線性誤差。4、變差：輸入量上升和下降時(shí)，同一輸入量相應(yīng)的兩輸出量平均值之間的最大偏差與

3、量程之比的百分?jǐn)?shù)稱為儀表的變差。原因：通常是由于儀表運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦、間隙、彈性元件的彈性滯后等原因造成的。5、分辨率：反映儀表對(duì)輸入量微小變化的反應(yīng)能力。6、重復(fù)性：同一工作條件下，按同一方向輸入信號(hào)，并在全量程范圍內(nèi)多次變換信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)同一輸入值，儀表輸出值的一致性成為重復(fù)性。）測(cè)量范圍是指在正常工作條件下，測(cè)量系統(tǒng)或儀表能夠測(cè)量的被測(cè)量值的總范圍。其最低值和最高值分別稱為測(cè)量范圍的下限和上限，測(cè)量范圍用下限至上限值來(lái)表示；測(cè)量范圍上限和下限的代數(shù)差稱為測(cè)量量程。儀表的檢定方法：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定法、示值比較檢定法測(cè)量誤差來(lái)源：測(cè)量裝置的誤差、環(huán)境誤差、方法誤差、人員誤差。隨機(jī)誤差：在相同條件下對(duì)

4、同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，誤差的大小和符號(hào)的變化沒(méi)有一定的規(guī)律，且不可預(yù)知。分布特點(diǎn)是：有界性、單峰性、對(duì)稱性、抵償性。均方根誤差反映了測(cè)量值在真值附近的散布程度系統(tǒng)誤差：在同一條件下多次測(cè)量同一量值時(shí)，大小和符號(hào)保持不變，或按一定規(guī)律變化的誤差。分類：恒值、變值：（累進(jìn)、周期、按復(fù)雜規(guī)律變化）。發(fā)現(xiàn)方法：實(shí)驗(yàn)對(duì)比法、殘余誤差觀察法、參與誤差校核法粗大誤差：明顯歪曲了測(cè)量結(jié)果而使測(cè)量結(jié)果而使該次測(cè)量失效的誤差，也稱疏忽誤差。測(cè)量不確定度：表征合理地賦予被測(cè)量的分散性并與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，是指測(cè)量結(jié)果的不可信程度，是可用于定量表達(dá)被測(cè)參量測(cè)量結(jié)果分散程度的參數(shù)。分類：標(biāo)準(zhǔn)不確定度、合成不確

5、定度、擴(kuò)展不確定度。熱電偶測(cè)溫原理：把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩端相接組成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)分別置于t和Q兩種不同溫度時(shí)，則在回路中就會(huì)有電動(dòng)勢(shì)存在，稱為熱電勢(shì)，形成的回路電流稱為熱電流；若將冷端溫度保持恒定，則對(duì)一定材料的熱電偶，其總熱電勢(shì)就只是熱端溫度t的單值函數(shù)，即|I（t,|?。?.（t）-c，只要測(cè)出熱電勢(shì)的大小，就能得到熱端溫度的數(shù)值。熱電偶的基本定律：1、均質(zhì)導(dǎo)體定律：由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路不論導(dǎo)體或半導(dǎo)體的截面積、長(zhǎng)度和各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)2、中間導(dǎo)體定律:由不同材料組成的閉合回路中，若各種材料接觸點(diǎn)的溫度都相同，則回路中熱電勢(shì)的總和等于零。3、中間溫

6、度定律：熱電偶A、B在接點(diǎn)溫度為t1、t3時(shí)的熱電勢(shì)等于熱電偶A、B在接點(diǎn)溫度分別為t1,t2和t2,t3時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和，即上濁（t1,t3）=.（t1,t2）+1（t2,t3）冷端溫度處理原因：熱電偶的測(cè)溫原理表明：熱電偶的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)差，只有當(dāng)冷端溫度不變時(shí)，熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng)，從而使測(cè)量得不到正確結(jié)果，因此必須對(duì)熱電偶冷端溫度變化的影響采取補(bǔ)償措施，使熱電偶的熱電勢(shì)只反映熱端溫度（被測(cè)溫度）的變化，而不受冷端溫度變化的影響。方法：1、計(jì)算修正法2、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法3、恒溫法：恒溫法分為冰點(diǎn)槽法和恒溫箱法4、補(bǔ)償電

7、橋法（冷端補(bǔ)償器）：補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)的變化。5、補(bǔ)償導(dǎo)線法（1、分類：補(bǔ)償型：材料與對(duì)延伸型：材料與對(duì)應(yīng)的熱電偶相同,補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶極熱電性質(zhì)相同、應(yīng)的熱電偶不同，價(jià)格便宜，但在低溫下熱電性質(zhì)相同;但準(zhǔn)確度要求略低2、要求：在一定的溫度范圍內(nèi)使用、極性不能接反、接入點(diǎn)溫度一致）2、保證元件有一定的插入深度，元3、對(duì)于高溫管道，在測(cè)點(diǎn)引出處要加保溫材料隔熱。：管道內(nèi)流體溫度測(cè)量：1、測(cè)溫位置不能在溫度死角區(qū)域件感溫點(diǎn)應(yīng)處在管道中心流速最大處1號(hào)采用鉑電阻溫度計(jì)，安裝在管道拐角處，沿管道中心線插得很深，溫度計(jì)迎著汽流，安裝部位的管道有很厚

8、的絕熱層，測(cè)溫管露出部分少，測(cè)溫誤差接近于零。2號(hào)采用玻璃管水銀溫度計(jì)，垂直氣流插入，外露部分短且有絕緣層，測(cè)量誤差-1度。3號(hào)和2號(hào)不同之處是測(cè)溫管的直徑和管道厚度都比較大，誤差-2度。4號(hào)和2號(hào)的不同之處是測(cè)溫管沒(méi)有插入到管道中心，誤差-15度。5號(hào)用鉑電阻溫度計(jì)，垂直氣流插入，外露部分較長(zhǎng)且未保溫，誤差-45度。高溫氣體溫度測(cè)量降低沿測(cè)溫管傳導(dǎo)散熱采取的措施：1、選擇合適的安裝位置，確保煙氣掃過(guò)測(cè)溫管裝在煙道內(nèi)的整個(gè)部分。2、提高測(cè)溫管裝設(shè)地點(diǎn)的煙氣內(nèi)壁的壁溫，如也讓煙氣流過(guò)。3、測(cè)溫管裝設(shè)部位外壁要敷較厚的絕緣層，使沿測(cè)溫管的散熱量減小。非接觸測(cè)溫計(jì)分類：光學(xué)輻射式高溫計(jì)：光學(xué)高溫計(jì)、

9、光電高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)、比色高溫計(jì)；紅外輻射溫度計(jì)：全紅外線輻射型、單色紅外輻射型、比色型等。基本原理：黑體的輻射出射度與溫度有單值函數(shù)關(guān)系，通過(guò)測(cè)全輻射體的輻射出射度對(duì)應(yīng)出溫度（輻射高溫計(jì)）。優(yōu)點(diǎn)：（1）儀表不破壞被測(cè)介質(zhì)的溫度場(chǎng)（2）感溫件不必和被測(cè)介質(zhì)達(dá)到平衡，儀表滯后小。（3）理論上儀表測(cè)溫上限不受限制。感受元件不必與被測(cè)介質(zhì)達(dá)到同樣溫度值，因此測(cè)溫部件不被高溫破壞。（4）輸出信號(hào)大，靈敏度高，準(zhǔn)確度高光學(xué)高溫計(jì)：原理：普朗克定律，物體的光譜輻射出射率M與溫度有關(guān)而物體在高溫下會(huì)發(fā)光，稱亮度，因亮度L與光譜輻射出射率M成正比，故通過(guò)測(cè)物體亮度L可求物體溫度步驟：移動(dòng)物鏡可把被測(cè)物體的成

10、像落在燈絲所在平面上，移動(dòng)目鏡使人眼清晰的看到被測(cè)物體與燈絲的成像，比較二者亮度。如果背景暗而燈絲發(fā)亮，則說(shuō)明燈絲亮度高于被測(cè)物體，應(yīng)調(diào)整燈絲電流使其亮度降低；若背景亮而燈絲發(fā)黑，則燈絲亮度比被測(cè)物體低，應(yīng)增大燈絲電流，提高亮度。直到燈絲隱滅而不清。說(shuō)明二者亮度相等，則可讀取結(jié)果。（紅色濾光片：造成單色光；灰色：保證標(biāo)準(zhǔn)燈泡鎢絲不過(guò)熱的情況下能增加測(cè)量范圍）亮度溫度|叮：當(dāng)物體在輻射波長(zhǎng)為，溫度為時(shí)T,其光譜輻射亮度L和黑體在輻射波長(zhǎng)為，溫度為.時(shí)的光譜輻射亮度hrl相等，則把i.稱為這個(gè)物體在波長(zhǎng)下的亮度溫度。影響測(cè)量精確度因素：發(fā)射率&入的影響、中間介質(zhì)的影響輻射高溫計(jì)：理論基礎(chǔ)：斯忒蕃一

11、玻爾茲曼定律，即測(cè)量全輻射體所有波長(zhǎng)的輻射能量通過(guò)公式MooT4可確定全輻射體的溫度，加以修正可得到實(shí)際物體溫度。熱電堆：由幾支同樣的熱電偶同向串聯(lián)，其目的是增加輸出的熱電勢(shì)，提高靈敏度影響測(cè)量精確度因素：發(fā)射率&的影響、熱電堆冷端溫度的影響、距離系數(shù)L/D的影響輻射溫度：被測(cè)物體真實(shí)溫度為T(mén),其對(duì)應(yīng)的輻射出射度M，絕對(duì)黑體在溫度Tp時(shí)的輻射出射度，M=溫度Tp稱為“輻射溫度”（由于物體的的不同，同一輻射出射度M,在不同物體對(duì)應(yīng)不同溫度，所以顯示儀表上標(biāo)注的是儀表是輻射溫度）T=.比色高溫計(jì)：原理：根據(jù)維恩偏移定律工作的溫度計(jì)。通過(guò)測(cè)物體兩個(gè)不同波長(zhǎng)下的光譜輻射出射度的比值推得溫度。比色溫度：

12、實(shí)際物體（溫度T）在兩個(gè)波長(zhǎng)入1，和入2的相應(yīng)亮度比值等于絕對(duì)黑體（Ts）在兩個(gè)波長(zhǎng)入1,和入2的亮度比，絕對(duì)黑體的溫度Ts就稱為實(shí)際物體的比色溫度。特點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確度更高、可在周?chē)h(huán)境較惡劣下測(cè)溫液體壓力計(jì)：原理：利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)反映被測(cè)壓力的大小。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，高準(zhǔn)確度，應(yīng)用廣泛；量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便。誤差分析：毛細(xì)現(xiàn)象、溫度影響、重力加速度、讀數(shù)誤差。彈性式壓力計(jì)：原理：根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生變形和壓力大小有確定關(guān)系的原理制成。彈性元件的特性：1、蠕變和疲勞形變：彈性元件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷作用

13、，當(dāng)負(fù)荷取消后，不能恢復(fù)原來(lái)的形態(tài)，這種特性稱為彈性元件的蠕變2、彈性遲滯：彈性元件在彈性范圍內(nèi)加負(fù)荷與減負(fù)荷時(shí)其彈性形變輸出特性曲線不重合，這種特性稱為彈性遲滯3、彈性后效：當(dāng)加在彈性元件上的負(fù)荷停止變化或被取消時(shí)，彈性元件的形變并不是立即就完成，而是要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才完成相應(yīng)的形變，這種特性稱為彈性后效4、彈性特性5、剛度和靈敏度6、溫度特性擴(kuò)散硅壓力傳感器：原理：被測(cè)壓力作用在感壓膜片上，硅膜片在適當(dāng)位置有擴(kuò)散電阻，硅膜片受到差壓作用產(chǎn)生應(yīng)變，使擴(kuò)散電阻阻值發(fā)生改變。布置擴(kuò)散電阻：擴(kuò)散電阻接成差動(dòng)電橋，如圖，R2、R3兩個(gè)電阻處于中間位置（r）,使其受壓應(yīng)力。連接擴(kuò)散電阻：如圖示，R1R

14、2R3R4接成差動(dòng)橋路形式，可以消除環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響，并且可以提高測(cè)量靈敏度，其靈敏度為單電阻的4倍。流量?jī)x表：容積（腰輪、橢圓齒輪、刮板）速度（差壓、渦輪、渦街、電磁、超聲波）質(zhì)量量程比：在保證儀表準(zhǔn)確度的條件下，可測(cè)出的最大流量與最小流量的比值。實(shí)際流量小于最小流量會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差過(guò)大，超過(guò)允許誤差。容積式流量計(jì)：原理：如果使流體以固定的、已知大小的體積V逐次從流量計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過(guò)儀器的體積流量，qv=nV。特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：1、測(cè)量準(zhǔn)確度高2、安裝管道條件對(duì)流量計(jì)沒(méi)有影響，之前不需要直管段3、測(cè)量范圍較寬4、直讀式可直接得到流體總量；缺點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體

15、積龐大，只適用于中小口徑儀表2、大部分只適用于潔凈單向流體3、測(cè)量過(guò)程會(huì)給流動(dòng)帶來(lái)脈動(dòng)4、適用范圍不寬測(cè)量特點(diǎn)：適用于小口徑流量和高粘度流體流量的測(cè)量；慣性較大，動(dòng)態(tài)特性不好（儀表有可動(dòng)部分）；存在漏油量，有測(cè)量誤差，小流量不精確渦街流量計(jì)：利用流體流過(guò)阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過(guò)測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的優(yōu)點(diǎn)輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)，抗干擾，便于遠(yuǎn)距離傳輸，精度高，壓損小，量程比寬。缺點(diǎn)：需配置足夠長(zhǎng)的直管段，才能保證測(cè)量精確度，不適用低雷諾數(shù)的流量測(cè)量。旋渦分離頻率f的檢測(cè)方法：1、檢測(cè)漩渦發(fā)生后在漩渦發(fā)生體上受力的變化頻率，即受力檢測(cè)類（應(yīng)力，電容，電磁）2、檢測(cè)漩渦發(fā)生后在漩

16、渦發(fā)生體上流動(dòng)的變化頻率，即流速檢測(cè)類（熱敏，超聲，光電）渦輪流量計(jì)：（適用測(cè)量低粘度介質(zhì)）工作原理：在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過(guò)時(shí)，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。超聲波流量計(jì)：原理：超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測(cè)得流體的流速。（測(cè)速：時(shí)差法，相位差法，頻差法）特點(diǎn)：不接觸被測(cè)介質(zhì)，不破壞流場(chǎng)，沒(méi)有壓損，不受被測(cè)流體溫度，壓力，密度等影響。差壓式流量：原理：伯努利定律，通過(guò)測(cè)量流體流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的差壓來(lái)測(cè)量流速或流量。選點(diǎn)測(cè)速：1、畢托管：原理：流體流動(dòng)的能量守恒方程即伯努利方程和理想流體流動(dòng)的動(dòng)12（qli

17、-pJ力方程。（測(cè)點(diǎn)流速）2、均速管（測(cè)均速）:阿牛巴、威力巴（防堵性好）3、翼型動(dòng)壓管4、文丘里動(dòng)壓管電磁流量計(jì)：原理：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,測(cè)量導(dǎo)電液體。均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向直徑為D管道。當(dāng)導(dǎo)電液體流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，在磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)和流速成比例。特點(diǎn)：1、無(wú)可動(dòng)部件和插入管道的阻流件，故壓力損失小2、測(cè)量范圍大3、反應(yīng)靈敏可測(cè)雙相流及脈動(dòng)流量.4、之前要有長(zhǎng)度510倍管道直徑的直管段5、工作溫度不超過(guò)2000C,壓力不過(guò)高6）、被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電的，不能測(cè)氣體、蒸汽及石油產(chǎn)品等。節(jié)流式流量計(jì)：原理：1）在管道內(nèi)裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件

18、處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差.2）在節(jié)流件一定，流體狀態(tài)一定，管道工況一定，取壓方式一定的條件下，管道流量與節(jié)流差壓流量計(jì)的差壓信號(hào)有確定的關(guān)系。組成：將流體流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置，傳輸壓力信號(hào)的管路和測(cè)量差壓并顯示流量的差壓計(jì)。其中標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置組成：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件、符合標(biāo)準(zhǔn)的取壓裝置、節(jié)流件前后直管段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件：標(biāo)準(zhǔn)孔板（角接取壓，法蘭取壓，D-D/2取壓），標(biāo)準(zhǔn)噴嘴（角接取壓），文丘里管，文丘里噴嘴。（括號(hào)中為取壓裝置）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置適用的流體：滿管流、單相流、定常流、無(wú)相變流、無(wú)旋流，不適用脈動(dòng)流和臨界流。適用管道：節(jié)流件前后有足夠長(zhǎng)的直管段L、上游2D范圍內(nèi)為圓形截面管道、上游10D至下游4D管道清潔，并滿足粗糙度規(guī)定。壓力損失：流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，由于流體微團(tuán)的碰撞以及