能源与动力工程测试技术(2014年下学期)复习提纲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,能源与动力工程测试技术复习提纲,2014,年,12,月,课程内容：,本课程主要介绍热能动力工程中常见参数（,温度、压力、流量、物位、成分、机械量等）,的检测原理、方法；检测、显示仪表的组成、结构与特点；现代检测技术及其发展。,内容提纲,检,测,技,术,基,础,温,度,测,量,压,力,测,量,流,量,测,量,物,位,测,量,成,分,检,测,显,示,仪,表,机,械,量,测,量,现,代,检,测,技,术,第,1,章 过程检测技术基础,1.1,过程检测的基本概念,1.2,测量误差及,处理,方法,误差概念（绝对、相对）、分类（系统、随机、粗大；基本、附加与允许误差）、误差的分析与处理（误差传递、合成与分解）,1.3,测量不确定度的评定,测量不确定度概念、与精度的异同,掌握检测技术的概念、研究内容、,组成,（传感器、变送器械、显示仪表、通道）、,主要性能指标,（精度、线性度、变差、重复必、分辨力、分辨率）、,基本方法,（接触式与非接触、直接、间接、组合式、偏差与零位）分类、应用情况、发展动态。,随机误差处理：算术平均偏差、标准偏差（均方根偏差）、置信区间、,测量结果表达、测量结果数据处理,4,被测,变量,传感器,参数检测的基本过程,被测对象,变送器,显示、控制仪表,(,装置,),参数检测,：用专门的技术工具，依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值,检测系统,：被测对象、传感器（检测元件、敏感元件）、变送器和显示装置等部分组成,传感器,：又称为检测元件、敏感元件，直接响应被测变量，经能量转换并转化为一个与被测量成对应关系的便于传送的输出信号；有时不经变送直接去显示,变送器,：把传感器的输出转换成如,010mA,、,4-20mA,等标准统一的模拟信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表，称为变送器,显示仪表：,除了就地指示仪表外，被数码、光柱、无纸记录仪、计算机监控系统等替代,被测量,传感器,Pa,m,变送器,mV,Hz,A,微弱信号,非线性,1,5VDC,4,20mA,0,10mA,标准信号,显示、控制,仪表,(,装置,),一次仪表,二次仪表,检测仪表,仪表精度等级有：,0.005,，,0.02,，,0.05,，,0.1,，,0.2,，,0.4,，,0.5,，,1.0,，,1.6,，,2.5,，,4.0,等,。,检测仪表组成,误差：绝对误差、相对误差（实际,、,给出值、引用）,(1),随机误差,(random error),正态分布,性质,：,原因,：装置误差、环境误差、使用误差,处理：,统计分析、计算处理 减小,对称性,有界性,抵偿性,单峰性,绝对值相等的正负误差出现的次数相等,绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多,偶然误差绝对值不会超过一定程度,当测量次数足够多时，偶然误差算术平均值趋于,0,(2),系统误差,(system error),：,(3),粗大误差,(abnormal error),：,基本误差,附加误差,测量结果数据处理步骤,(1),对测得值进行修正，列成表格；,(2),求算术平均值：,(3),列出残差,n,i,与,n,i,2,，并验证,S,n,i,=0,；,(4),用,贝塞尔公式,计算标准差,s,：,(5),按,|,n,i,|3,s,原则，剔除坏值，并从,(2),重新计算；,(6),判断有无系统误差，如有系差，查明原因，重新测量；,(7),求算术平均值的标准偏差：,(8),得出最终表达式，即：,第,1,章应用举例,重点掌握：,热电偶、热电阻,，其它作一般了解,补偿导线的问题,热电偶分度号（会查表）,冷端温度补偿,普通型、铠装型及其特点,要求能够计算,热电偶的测量原理、基本定律,热电阻的本质,分度号,信号连接方式,热电阻的结构形式,要求能够计算,温度检测仪表的选用和安装,中间导体定律解决了热电势测量问题；等值替代定律解决了冷端延伸问题；中间温度定律：,e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0),与显示仪表配套、测温线路,辐射式温度计：理论基础、测温方法、种类、红外测温,测温,新技术（,集成温度传感器、模拟型,AD590,、电压输出,LM35/45,、数字式,DS18B20,、,光纤,光栅）,第,2章 温度检测,与仪表,第,2,章应用举例,表压、绝压、真空度,几种常用的压力检测仪表,弹簧管压力表,压电式压力变送器,电容式差压变送器,应变片式压力变送器,扩散硅式压力变送器,霍尔式压力变送器,智能式差压变送器,压力检测仪表的选用：,量程、精度、材质,压力检测仪表的安装,压力（差压）变送器：调零、零点迁移,检测原理（传感器部分）,基本构成,特点（不涉及复杂的电路）,一般适用场合,其它仪表基本通用,第,3章 压力,检测与仪表,液体压力计,弹性式压力计,电气式压力传感器,其他压力传感器,压力检测,敏感元件和转换原理,U,形管,单管式,弹簧管,波纹管差压,膜盒式,膜片式,霍尔式,电容式差压,应变式,压电式,压阻式,电感式,谐振式,力平衡式,10,压力仪表的选用,仪表量程的选择,被测压力较稳定：,P,工作,max,P,量程,max,3/4,被测压力波动大：,P,工作,max,P,量程,max,2/3,P,工作,min,P,量程,max,1/3,若,P,工作,max,和,P,工作,min,难同时满足，先,P,工作,max,条件,仪表准确度等级的选择,仪表的基本误差实际被测压力允许的最大绝对误差,MAX,节约原则，满足要求即可,所选仪表的相对百分误差：,MAX,MAX,/1100%,仪表类型的选择,量程系列：,1kPa,，,1.6kPa,，,2.5kPa,，,4.0kPa,，,6.0kPa,，以及它们,10,n,倍数,准确度等级,：,0.005,，,0.02,，,0.05,，,0.1,，,0.2,，,0.4,，,0.5,，,1.0,，,1.6,，,2.5,，,4.0,等,3/4,2/3,1/3,第,3,章应用举例,了解几个基本概念：体积流量和质量流量，瞬时流量和累积流量,具体的流量计,孔板流量计,（计算、修正）,转子流量计,（计算、修正）,均速管流量计,电磁流量计,涡轮流量计,涡街流量计,容积式流量计,超声波流量计,科氏力质量流量计,检测原理（最基本的公式）,特 点,安装使用,第,4,章 流 量 测 量,第,4,章应用举例,第,5,章 物位检测与仪表,浮力式物位计,差压式液位计,电容式物位计,超声波物位计,雷达式、磁致伸缩式,放射性同位素,料位检测,相界面检测,检测原理（最基本的公式）,特 点,安装使用,物位检测仪表,差压式液位计、电容式液位计,最本质的问题是：量程的选择和零点迁移（怎么计算的？）,1,）差压式液位计,基本工作原理,P=gH,P=,1,gH,P=,1,gH-,2,g(h,2,-h,1,),P=,1,gH+,1,gh,1,零点迁移的目的：使,H,0,时，变送器输出为,I,omin,（如,4mA,）,无迁移,负迁移,迁移量：,-,2,g(h,2,-h,1,),正迁移,1,gh,1,注意表达式的书写，先写正压室，再写负压式，再求差,x,y,y,min,y,max,2,）,零点调整和零点迁移,使,差压,变送器的输出下限值,y,mi,n,与测量下限值,x,mi,n,相对应,在,x,mi,n,=0,时，称为零点调整,在,x,min,0,时，称为零点迁移,x,y,x,min,x,max,y,min,y,max,模拟变送器：,调,Z,0,(,有调零电位器,),数字变送器：软件,x,mi,n,0,(,相当于大范围零点调整,),x,max,x,min,问题,1,：什么时候需要进行零点调整？,问题,2,：什么时候需要进行量程调整？,问题,3,：零点调整和量程调整可以分别实施吗？,问题,4,：什么时候需要进行零点迁移？,导电液体液位测量,1-,内电极；,2-,绝缘套管；,3-,容器,电容传感器,导电液体,H=0,时，传感器的起始电容为,C,0,：,当液高为,H,时，电容传感器的电容量,C,为：,不锈钢或紫铜棒,聚四氟乙烯塑料,非导电液体液位测量,1-,内电极；,2-,外电极；,3-,绝缘环,裸电极作内电极，外套以开有液体流通孔的金属外电极，通过绝缘环装配成电容传感器。,电容传感器,非导电液体用,H=0,时：,H=H,时,:,第,5,章应用举例,第,6,章 机械量检测,转速、转矩,与功率测量,振动,与加速度检测,位移,与厚度测量,力与电子称量仪表,热工参数检测传感器综合应用的总结。如：,电容能在哪些参数检测中应用？,霍尔效应能检测哪些参数？,应变效应能检测哪些参数？,转速、转矩、振动、位移等参数相互关系及测量应用,检测原理（最基本的公式）,特 点,安装使用,电磁式、光电式、霍尔式、电容式、离心式速度传感器工作原理与应用,概述,红外气体分析仪,氧化锆氧量分析仪,其它气体分析仪（气相色谱仪）,湿度检测仪表（了解）,第,7,章 过程分析仪表,检测原理（最基本的公式）,特 点,安装使用,第,8,章 显示仪表,显示仪表用于各种检测参数指示、记录，以使操作人员能够准确、直观地把握系统的实际运行状态。,显示仪表种类繁多，按照显示的方式来分，通常可分为三大类：,模拟式显示仪表,数字式显示仪表,新型显示仪表,按照功能来分，通常可分为：,显示仪表,显示记录仪表,显示调节仪表,显示报警仪表,利用标尺、指针、曲线等方式显示,数字式方式显示,检测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体。,显示仪表,检测仪表,执行器,控制器,/,计算机控制系统,被控对象,数字显示仪,以数字形式直接显示测量结果,大多以专用的大规模集成电路芯片外加必要的外围电路组成。,多数数字显示仪表还可以有信号输出、报警控制等附加功能。,热电势,热电阻,电压,电流,信号变换,工艺变量,前置放大,非线性校正,A/D,转换,标度变换,数字显示,数字输出,V/I,转换,电流输出,比较和控制,报警输出,光柱电平驱动,光柱显示,模数转换,、,非线性补偿,、,标度变换,现代检测系统,（基本结构、组成与特点）,（,智能仪器、个人仪器、自动测试系统）,虚拟仪器,（概念、组成、特点、数据采集系统结构）,图像检测技术,软测量技术,检测技术及其应用,第,9,章现代检测技术及其应用,控制室仪表,现场仪表,进料口,变送器,执行器,调节器,仪表控制,显示仪表,安装在哪里？,控制器,(,调节器,),对象,检测仪表,+,SP,执行器,显示仪表,Optional,执行器有哪些？,阀门,电动调节阀、气动调节阀,电动开关阀（电磁）、气动开关阀,泵（电机）,变频,开关,检测仪表有哪些？,连续信号：变送器（,如,T,、,P,、,L,、,F,、,A,，通常输出,420mA,、,1,5V,等标准信号,）,传感器（,热电阻、热电偶,）,开关信号：液位开关、料位开关、接近开关,(,通常输出,on/off,信号,),自动检测与控制系统组成,虚拟仪器的基本概念,1,）虚拟仪器的定义,传统仪器：特定功能和仪器外观。,虚拟仪器（,VI,，,Virtual Instrumentation,）：是一种以计算机和测试模块的,硬件为基础,、以计算机,软件为核心,所构成的，并且在计算机显示屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机仪器。,2,）数据采集（,DAQ,）系统,DAQ,（数据采集）系统从真实世界捕捉并传输物理量，从传感器等设备收集和测量被测信号，并将它们送到计算机进行处理。,最常见的,IO,接口：,AI,模,/,数转换,(,模拟量输入,),DI,开关量输入,(,数字量输入,),通用模块,专用模块,420mA,等信号,二进制信号,计算机控制站,IO,接口,？,AI(A/D),DI,基于研华模块的数据采集系统,ADAM-6000,无线传感网络模块,PCI,总线多功能卡,USB,模块,ADAM-4000,ADAM-5000,变送器：,温度,压力,流量,液位,成份,传感器：,热电阻,热