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热工仪表复习提纲1、 测量的基本概念、测量的基本方法及测量仪表的品质指标（精度、变差、灵敏度、分辨率等）1.1.1测量的概念测量是一个比较的过程是将被测量（被测参数）与同性质的标准量进行比较，求取二者的比值，从而得到被测量数值大小的过程1、 按如何取得测量结果进行分类分为：直接测量、间接测量 组合测量2、 按采用测量的方法来分类：偏差式测量 、零位式测量和微差式测量 1、测量误差：对某一参数进行测量时，由于各种因素的影响，使测量值与被测参数的真值之间存在一定的差值，此差值就是测量误差造成测量误差的原因有： a、测量方法引起的误差； b、测量工具，仪器引起的误差； c、环境条件变化引起的误差； d、测量人员水平和观察能力引起的误差； e、被测量对象本身变化所引起的误差2、研究测量误差的意义：正确认识测量误差的性质与分析测量误差产生的原因，寻求最大限度地减小与消除测量误差的途径寻求正确处理测量数据的理论和方法，以便在同样条件下，能获得最精确最可靠地反映真值的测量结果1、根据误差产生的原因将测量误差分为：系统误差 随机误差 粗大误差 2、根据仪表使用的工作条件分为：基本误差 附加误差 允许误差 a.基本误差：在正常工作条件下，仪表的示值误差。

b.附加误差：仪表在非正常工作条件下所产生的测量误差 c.允许误差（也称仪表最大允许误差）：仪表允许的误差界限指仪表的测量上限和仪表的基本误差界限（精度等级为0.1→基本误差限±0.1﹪，1→±1﹪）的乘积 3、根据被测量变化的速度分为：静态误差 动态误差1、测量范围与量程测量范围是指在正常的工作条件下，检测系统或仪表能够测量的被测量值的总范围，其最低值和最高值称为测量范围的下限与上限，测量范围用下限至上限值来表示；测量范围上限与下限的代数差称为测量量程2、精度（精度等级或准确度） 精度和误差是一对孪生兄弟，因为有误差存在，才有精度的概念一般用最大引用误差表示： △max →仪表允许的最大绝对误差 将％及±去掉，所得数值即为精度等级 a越大，精度越低； a越小，精度越高例1：某一压力表的量程为0～50Kgf/cm2，其允许的最大绝对误差为±1kgf/cm2，则： 取其数字部分，则仪表的精度等级为2级，无2级标准，故取2.5级工业用仪表精度等级有0.5、1.0、1.5、2.5、4等级别。

一只合格的仪表，在使用过程中其指示值出现的最大绝对误差应小于或等于仪表的允许的绝对误差否则测量结果不合格，故我们知道了一只仪表的精度，就可以知道该仪表在使用中的可靠程度仪表选择的一般原则：在满足工艺条件的前提下，尽量选用精度较低的仪表例2：一只测温范围为0～1100℃的测温仪表，其精度等级为1级，则用此表测温时其可能产生多少的温差？4、灵敏度和灵敏限（1）灵敏度：灵敏度是仪表在稳定状态下输出微小的变化与输入微小变化之比，即以下式表示： 式中： S →仪表的灵敏度； △α→指针式仪表的线位移或角位移； △ x →输入变化量 △x越小，△a越大，仪表灵敏度越高，稳定性越差2）灵敏限：当仪表的输入量从零不断增加时, 在仪表示值发生可察觉的极微小变化时, 此时对应的输入量的最小变化值, 称为灵敏限注意：上述指标仅适用于指针式仪表，在数字式仪表中，往往用分辨率来表示仪表灵敏度的大小5、分辨率 分辨率是指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量仪表最低量程的分辨率称为该表的最高分辨率也叫灵敏度。

如:某仪表的分辨率为10μV6、线性度(非线性误差) 线性度：对于理论上是线性输入输出特性曲线的仪表，实际特性曲线往往偏离线性关系它们间的最大差值与量程范围之比的百分数称为线性度用于反映仪表实测输入输出特性曲线与理想线性输入输出特性曲线的偏离程度例题：1、某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该仪表时得到的最大绝对误差为＋4℃，试确定该仪表的精度等级 解： 该仪表实际等级为： 去掉“+”号与“%”其数值为0.8 根据工业仪表精度等级无0.8级，该仪表的误差超过0.5级仪表所允许的最大误差，故取1.0级例题2、某台测量仪表的测温范围0~1000℃根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过±7℃，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求? 解：根据工艺要求仪表的允许精度等级 0.7其数值介0.5~1.0之间 如果选择1.0级仪表的最大允许误差超过±7℃，故选择0.5级才满足要求2、 测量仪表的组成及各组成部分的作用 检测仪表组一般由四部分组成：感受、传递和显示及传输1、 感受部分（一次仪表）感受被测参数的变化，并将感受到的参数信号或以能量的形式，转换成显示部分所能接受的信号传递出去，因此也称传感器。

如：电量、位移等 要求：a.准确性，输入信号与输出信号的关系 → 单值函数 线性关系 b.稳定性，受外界因素的干扰影响小 c.灵敏性 d.其它，经济、耐腐蚀、低能耗2、传递部分（变换器或变送器）将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性化或转换成统一的信号，供给显示器①当传感器中输出的信号可以直接送显示器时，传递部分仅起传递作用；②当传感器中输出的信号不符合显示器的要求时，传递部分还起到变换作用3、显示部分（显示器或二次仪表） 向观察者显示被测量数值得大小它可以通过指针、数字、曲线、图像等方式显示 显示仪表分为：指针式，数字式，屏幕式4、传输通道为上述的个环节的输入、输出信号提供通路 注意：传输通道的合理选择、布置与匹配可有效防止信号损失、失真和外界干扰，提高测量的准确度 如：温度测量用补偿导线、屏蔽导线等 3、什么是不确定度，引入不确定度对测量结果分析有何意义测量不确定度与误差有什么样的区别？4、 目前常见的温标有哪些？什么是温标的三要素？了解各种常见温度计的组成及基本结构。

目前所用的温标有几种？ 1.华氏温标 2.摄氏温标 3.热力学温标5、 什么是热电效应、热电偶的测温原理？1、热电偶的测温原理 把两种性质不同的导体A和B的两端连接起来，形成一个闭合回路如果他们的两个接点处的温度分别为t和t0，当t﹥t0时，回路中就有电动势EAB（t, t0）产生，这一现象成为热电效应该电势称为热电势，热电势由接触电势和温差电势两部分组成6、掌握热电偶的相关性质，特别是中间导体定律及中间温度定律，明白其原理及推导过程热电偶是工业上最常用的温度检测器件之一优点：•测量精度高因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响•测量范围广常用的热电偶从-50～+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）•构造简单，使用方便热电偶通常是由两种不同的金属组成，而且不受大小的限制，外有保护套管，使用非常方便；适用于远距离测量和自动控制 热电偶温度检测仪表的组成：热电偶、补偿导线、显示仪构成 与被测对象接触的一端：热端、测量端、工作段 与显示仪表连接的一端：冷端、自由端、参考端热电偶分度表是将冷端温度保持为0 ℃，通过实验建立起来的热电势与温度之间的数值对应关系。

1)均质导体定律由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（半导体）的截面积如何及各处的温度分布如何，都不能产生热电势推论：A）热电偶必须由两种不同性质的材料构成B）由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的据此，可检查点击材料的均匀性2)中间导体定律在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电势3)中间温度定律如果不同的两种导体材料组成热电偶回路,其接点温度分别为T1、T2(如图所示)时,则其热电势为EAB(T1, T2)；当接点温度为T2、T3时，其热电势为EAB(T2, T3)；当接点温度为T1、T3时，其热电势为EAB(T1, T3)，则有：7、 了解热电偶的分类，知道热电偶冷端温度补偿的常见方法及原理热电偶的基本结构及类型 热电偶的结构:有四部分组成，即热电极、绝缘管、保护套管、接线盒热电偶的材料要求： A、热电势要足够大，与温度呈线性或近似线性关系； B、在使用温度范围内，物理、化学性能稳定； C、热电性能稳定，易于复现，同类型热电偶互换性好； D、电导率高，比热与电阻温度系数要小；E、加工方便，价格便宜。

1. 铂铑10-铂热电偶（S型） 贵金属热电偶电极线径规定为0.5mm， 正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金 负极（SN）为纯铂，故俗称为单铂铑热电偶 长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃优点：准确度高，稳定性好，测温温区和使用寿命长，物理化学性能良好，在高温下抗氧化性能好，适用于氧化和惰性气氛中缺点：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染敏感，贵金属材料昂贵，因此一次性投资较大2. 铂铑30-铂铑6（B型）为贵金属热电偶热偶丝线径规定为0.5mm， 正极（BP）和负极（BN）的名义化学成分均为铂铑合金，只是含量不同，故俗称为双铂铑热电偶 长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃优点：准确度高，稳定性好，测温温区宽，使用寿命长等，适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸汽中；参比端不需进行冷端补偿，因为在0～50℃范围内热电势小于3µV缺点：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，抗污染能力差，贵金属材料昂贵3. 镍铬-镍硅热电偶（K型）使用量最大的廉金属热电偶，用量为其他热电偶的总和 正极（KP）的名义化学成分为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）的名义化学化学成分为Ni:Si=97:3。

其使用温度为-200～1300℃优点：线性度好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和复现性均好，抗氧化性强，价格便宜能用于氧化性和惰性气氛中K型热电偶不能在高温下直接用于硫、还原性或还原、氧化交替的气氛中，也不能用于真空中5、热电偶冷端温度补偿 为什么须对冷端温度进行补偿？ 要求冷端温度恒定或为零度，是因为热电偶所产生的热电势不仅与被测温度有关，而且还和冷端的温度有关，只有冷端温度恒定后，热电势才能和被测温度成单值函数关系；保持冷端为0℃，是因为热电偶分度表和显示仪表都是以冷端为0℃制定和设计的；实际测量时，冷端温度受设备温度和。