熱工測(cè)量及儀表基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共64頁。學(xué)習(xí)目的和要求1.了解常用熱工參數(shù)測(cè)量的基本方法和基本原理。2.掌握典型熱工測(cè)量儀表的基本原理、基本結(jié)構(gòu)、使用方法和安裝方法。3.理論聯(lián)系實(shí)際，具備一定熱工測(cè)量儀表的校驗(yàn)技能。2020/12/242第二頁，共64頁。信息：物質(zhì)存在的一種方式、形態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也是事物的一種普遍屬性，一般指數(shù)據(jù)、消息中所包含的意義，可以使消息中所描述事件的不定性減少。信息技術(shù)：信息的獲取、傳輸和處理的技術(shù)。緒論2020/12/243第三頁，共64頁。檢測(cè)（detection）技術(shù)的含義

測(cè)量（measurement）：將被測(cè)參數(shù)的量值與已知標(biāo)準(zhǔn)量相比較，得到被測(cè)參數(shù)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)的過程。

檢驗(yàn)：根據(jù)被測(cè)參數(shù)量值應(yīng)屬的范圍，判斷或分辨出被測(cè)參數(shù)是否合格。

檢定（校驗(yàn)）：使用儀器儀表定期與標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表比較，判斷使用儀器儀表準(zhǔn)確度（精確度）是否合格。2020/12/244第四頁，共64頁。一、熱工測(cè)量的含義

熱工測(cè)量就是檢查（包括檢驗(yàn)和檢定）和測(cè)量反映生產(chǎn)過程運(yùn)行情況的各種物理量、化學(xué)量以及生產(chǎn)設(shè)備的工作狀態(tài)，以監(jiān)視生產(chǎn)過程進(jìn)行情況和趨勢(shì)的過程。2020/12/245第五頁，共64頁。2020/12/246第六頁，共64頁。二、熱工測(cè)量的意義1.直接及時(shí)地反映熱能利用過程中各熱力設(shè)備及熱力系統(tǒng)的運(yùn)行工況，為運(yùn)行值班人員提供可靠的操作依據(jù)，并做出正確地判斷和合理地進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，保證生產(chǎn)安全可靠運(yùn)行。2.為熱工自動(dòng)化裝置準(zhǔn)確、及時(shí)地提供測(cè)量信號(hào)，代替人的重復(fù)性勞動(dòng)，擺脫繁重、臟亂的工作環(huán)境，保障設(shè)備及人身安全，減輕體力和腦力勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，避免人為的操作失誤。3.為熱力發(fā)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)核算和計(jì)算各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提供數(shù)據(jù)，節(jié)約能源，減少消耗，延長設(shè)備使用的壽命，降低生產(chǎn)成本。4.在事故情況下追憶事故前后被控設(shè)備各部分的參數(shù)，分析事故原因，吸取事故教訓(xùn)，促進(jìn)文明安全生產(chǎn)。5.保證熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的必要條件，也是經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)境保護(hù)、研究新型熱力生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備的重要手段。2020/12/247第七頁，共64頁。第一篇熱工測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)第一章熱工測(cè)量基礎(chǔ)

一熱工測(cè)量的基本概念 二熱工測(cè)量儀表的基礎(chǔ)知識(shí)2020/12/248第八頁，共64頁。一熱工測(cè)量的基本概念一、測(cè)量工作的主要任務(wù)：獲取有用的信息。

確定測(cè)量對(duì)象選擇測(cè)量工具（測(cè)量儀表）研究測(cè)量方法和測(cè)量原理規(guī)定測(cè)量單位分析測(cè)量誤差測(cè)量三要素2020/12/249第九頁，共64頁。二、測(cè)量的定義

按照被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，利用專門的測(cè)量工具通過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)或者對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算實(shí)現(xiàn)被測(cè)量x與相同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（即規(guī)定的測(cè)量單位）Ux相比較獲取比值得到測(cè)量結(jié)果（即測(cè)量值）,并且盡可能減小測(cè)量誤差的全過程。測(cè)量的基本方程2020/12/2410第十頁，共64頁。三、測(cè)量方法：基本分類：根據(jù)被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)、特點(diǎn)和測(cè)量任務(wù)的要求，實(shí)現(xiàn)被測(cè)量與測(cè)量單位比較并給出比值的方法。1.按獲得測(cè)量結(jié)果的方式：直接測(cè)量法、間接測(cè)量法、組合測(cè)量法。2.按測(cè)量儀表與被測(cè)對(duì)象是否直接接觸：接觸式測(cè)量法、非接觸式測(cè)量法。3.根據(jù)被測(cè)對(duì)象在測(cè)量過程中的狀態(tài)：靜態(tài)測(cè)量法、動(dòng)態(tài)測(cè)量法。4.根據(jù)測(cè)量結(jié)果顯示的方式：模擬式測(cè)量法、數(shù)字式測(cè)量法、屏幕式測(cè)量法。

5.根據(jù)測(cè)量的地點(diǎn)：離線測(cè)量法、在線實(shí)時(shí)測(cè)量法。2020/12/2411第十一頁，共64頁。（1）直接測(cè)量法：

直讀法：被測(cè)量作用于儀表比較裝置，使比較裝置的某種參數(shù)按已知關(guān)系隨被測(cè)量變化，從而直接從測(cè)量工具的刻度標(biāo)尺上讀出被測(cè)量的數(shù)值，而不需要任何運(yùn)算。

比較法：利用一個(gè)與被測(cè)量同類的已知標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量相比較，根據(jù)它們之間的差值和已知標(biāo)準(zhǔn)量得出被測(cè)量的數(shù)值。-零值法：被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量完全平衡。-差值法：被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量未完全平衡。不必對(duì)被測(cè)量進(jìn)行任何函數(shù)運(yùn)算，而直接使被測(cè)量與選用的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較立即得到比值或者用預(yù)先標(biāo)定好的測(cè)量工具進(jìn)行測(cè)量，從而直接得到測(cè)量結(jié)果的方法。2020/12/2412第十二頁，共64頁。（2）間接測(cè)量法：通過直接測(cè)量與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的其他各個(gè)物理量，利用已知函數(shù)關(guān)系表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，求得測(cè)量結(jié)果的方法。（3）組合測(cè)量法：測(cè)量出幾組具有一定函數(shù)關(guān)系的量值，然后通過解聯(lián)立方程組求出被測(cè)量數(shù)值的方法。2020/12/2413第十三頁，共64頁。（1）接觸式測(cè)量法：測(cè)量過程中，儀表的全部或一部分與被測(cè)對(duì)象相接觸，受到被測(cè)對(duì)象的直接作用才能得出測(cè)量結(jié)果的方法。

特點(diǎn)：對(duì)被測(cè)對(duì)象的性質(zhì)有干擾，影響測(cè)量結(jié)果的精確性，適用于靜態(tài)或運(yùn)動(dòng)速度緩慢的物質(zhì)參數(shù)測(cè)量。（2）非接觸式測(cè)量：測(cè)量過程中，儀表的任何部分都不必與被測(cè)對(duì)象進(jìn)行機(jī)械接觸就能得到測(cè)量結(jié)果的測(cè)量方法。特點(diǎn)：不干擾被測(cè)對(duì)象，但可能受外界干擾，適用于高速運(yùn)動(dòng)或環(huán)境穩(wěn)定的場(chǎng)合。2020/12/2414第十四頁，共64頁。（1）靜態(tài)測(cè)量法：被測(cè)量在測(cè)量過程中不隨時(shí)間變化。

對(duì)變化速率相對(duì)于測(cè)量速率十分緩慢的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量亦屬于靜態(tài)測(cè)量。特點(diǎn)：對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不高，精確度高，操作簡便。（2）動(dòng)態(tài)測(cè)量法：測(cè)量過程中，被測(cè)量隨時(shí)間有明顯變化。

特點(diǎn)：對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求很高，否則將引入較大的測(cè)量誤差。2020/12/2415第十五頁，共64頁。（1）模擬式測(cè)量法特點(diǎn)：儀表結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，便于直觀表示被測(cè)量變化的方向，讀數(shù)容易產(chǎn)生誤差。（2）數(shù)字式測(cè)量法特點(diǎn)：儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量速度高，精度好，讀數(shù)直觀，復(fù)現(xiàn)性好，功能多。（3）屏幕式測(cè)量法特點(diǎn)：儀表能顯示復(fù)雜的圖形和曲線，顯示直觀，設(shè)備投資和技術(shù)要求高。2020/12/2416第十六頁，共64頁。測(cè)量方法的選擇原則

被測(cè)對(duì)象和被測(cè)量本身的具體特性要求被測(cè)量的測(cè)量準(zhǔn)確程度測(cè)量環(huán)境現(xiàn)有的測(cè)量儀表2020/12/2417第十七頁，共64頁。四、測(cè)量單位：

國際單位制SI單位：國際單位制的基礎(chǔ)基本單位導(dǎo)出單位輔助單位SI單位的十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位：由SI單位加SI詞頭構(gòu)成。（SystèmeInternationald’Unités）SI詞頭2020/12/2418第十八頁，共64頁。分析測(cè)量誤差的意義

正確認(rèn)識(shí)誤差的性質(zhì)，分析誤差產(chǎn)生的原因。從根本上，消除或減小誤差正確處理測(cè)量和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理計(jì)算所得結(jié)果。通過計(jì)算得到更接近真值的數(shù)據(jù)正確組織實(shí)驗(yàn)過程，合理設(shè)計(jì)、選用儀表或測(cè)量方法。根據(jù)目標(biāo)確定最佳測(cè)量系統(tǒng)2020/12/2419第十九頁，共64頁。五、測(cè)量誤差：通過測(cè)量儀表測(cè)量得到的結(jié)果減去被測(cè)參數(shù)的真實(shí)值后的差值。1.真實(shí)值（truevalue）：在一定的時(shí)間、空間或某種狀態(tài)下被測(cè)參數(shù)客觀存在的量值。

理論真值：設(shè)計(jì)時(shí)給定或用數(shù)學(xué)、物理公式計(jì)算出的給定值。約定真值（conventionaltruevalue）：世界各國公認(rèn)的幾何量和物理量的最高基準(zhǔn)的量值。2020/12/2420第二十頁，共64頁。獲取真實(shí)值的常用方法

用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)儀器）所提供的標(biāo)準(zhǔn)值作為真實(shí)值。用高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表測(cè)量得到的值近似作為真實(shí)值。對(duì)被測(cè)量進(jìn)行N次等準(zhǔn)確度測(cè)量，各次測(cè)量值的算術(shù)平均值近似作為真實(shí)值。N越大，越接近真實(shí)值。2020/12/2421第二十一頁，共64頁。（1）測(cè)量工具誤差量具誤差儀器誤差附件誤差

以固定形式復(fù)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)量值的器具本身體現(xiàn)的量值，不可避免地存在誤差。一般要求標(biāo)準(zhǔn)器件的誤差占總誤差的1/3~1/10。測(cè)量裝置在制造過程中由于設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢定等的不完善，以及在使用過程中，由于元器件的老化、機(jī)械部件磨損和疲勞等因素而使設(shè)備所產(chǎn)生的誤差。

測(cè)量儀器所帶附件和附屬工具所帶來的誤差。

設(shè)計(jì)測(cè)量裝置時(shí)，由于采用近似原理所帶來的工作原理誤差

組成設(shè)備的主要零部件的制造誤差與設(shè)備的裝配誤差設(shè)備出廠時(shí)校準(zhǔn)與定度所帶來的誤差讀數(shù)分辨力有限造成的讀數(shù)誤差

數(shù)字式儀器特有的量化誤差

元器件老化、磨損、疲勞所造成的誤差2.誤差的來源

2020/12/2422第二十二頁，共64頁。（2）人員誤差

指由于測(cè)量者工作責(zé)任心、技術(shù)熟練程度、感官的分辨能力、視覺疲勞、測(cè)量固有習(xí)慣等而對(duì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象與結(jié)果判斷不準(zhǔn)確而造成的誤差。減少人員誤差的途徑：要求操作人員在測(cè)量過程中具有高度的責(zé)任感，熟練掌握的測(cè)量規(guī)程，并具有一定的測(cè)量身體素質(zhì)和心理素質(zhì)。（3）環(huán)境誤差指由于溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等環(huán)境因素和儀表要求條件不一致而引起的誤差。對(duì)于電子測(cè)量，主要的影響因素包括：環(huán)境溫度、電源電壓和電磁干擾等。（4）方法誤差

它是所使用的測(cè)量方法不當(dāng)，或?qū)y(cè)量設(shè)備操作使用不當(dāng)，或測(cè)量所依據(jù)的理論不嚴(yán)格，或?qū)y(cè)量計(jì)算公式不適當(dāng)簡化等原因而造成的誤差，也稱理論誤差。原則上可通過理論分析和計(jì)算或改變測(cè)量方法以及測(cè)量程序來加以消除或修正。2020/12/2423第二十三頁，共64頁。（1）系統(tǒng)誤差（systemerror）：相同測(cè)量條件（相同觀測(cè)者，相同測(cè)量器具，相同環(huán)境條件）下，多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)基本保持不變，或在條件變化時(shí)按某種一定的規(guī)律變化的誤差。

3.測(cè)量誤差的分類：根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)或出現(xiàn)的特征規(guī)律-系統(tǒng)誤差的分類和特征恒值系統(tǒng)誤差：大小和符號(hào)都不改變的系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差：按照一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。可以分為累進(jìn)性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差。2020/12/2424第二十四頁，共64頁。系統(tǒng)誤差的分類2020/12/2425第二十五頁，共64頁。-產(chǎn)生原因：由于測(cè)量儀表本身不夠完善、儀表持久使用發(fā)生的人為原因或者測(cè)量時(shí)外界環(huán)境條件發(fā)生較大變化等原因產(chǎn)生的。-減小或消除系統(tǒng)誤差的方法：修正法；補(bǔ)償法；替代法；交換法。

測(cè)量工具和測(cè)量條件不變時(shí)，增加測(cè)量次數(shù)并不能減少系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2020/12/2426第二十六頁，共64頁。（2）隨機(jī)誤差（偶然誤差，randomerror）：相同測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)沒有一定規(guī)律，以不可預(yù)知形式變化的誤差。隨機(jī)誤差就個(gè)體而言是無規(guī)律的，不能通過實(shí)驗(yàn)的方法來消除。但在等精度條件下，只要測(cè)量次數(shù)足夠多，則就會(huì)發(fā)現(xiàn)：從總體來說隨機(jī)誤差的分布服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可以從理論上來估計(jì)隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。2020/12/2427第二十七頁，共64頁。隨機(jī)誤差-產(chǎn)生原因：由測(cè)量過程中多個(gè)對(duì)測(cè)量影響微小的彼此獨(dú)立的未知和難以控制的隨機(jī)因素引起的誤差。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差2020/12/2428第二十八頁，共64頁。隨機(jī)誤差特點(diǎn)

對(duì)稱性。絕對(duì)值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等，以零誤差為中心成對(duì)稱分布。重復(fù)測(cè)量次數(shù)越多，誤差分布圖形的對(duì)稱性越好。

有限性。在一定條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定的范圍或絕對(duì)值很大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率幾乎為零。

單峰性。絕對(duì)值小的隨機(jī)誤差大于絕對(duì)值大的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率。零誤差對(duì)應(yīng)誤差概率的峰值。

抵償性。相同條件下，對(duì)同一被測(cè)量測(cè)量次數(shù)趨于無窮多，全部隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零。抵償性是隨機(jī)誤差最本質(zhì)的特點(diǎn)。2020/12/2429第二十九頁，共64頁。

隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差既有區(qū)別又有聯(lián)系，二者之間并無絕對(duì)的界限，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。對(duì)某一具體誤差，隨著測(cè)量條件的改善、認(rèn)識(shí)水平的提高，一些過去視為隨機(jī)誤差的測(cè)量誤差可能分離出來作為系統(tǒng)誤差處理。注意2020/12/2430第三十頁，共64頁。（3）粗大誤差（疏忽誤差，abnormalerror）：測(cè)量過程中由于操作人員的技術(shù)水平低和責(zé)任心差，對(duì)儀表不了解、精力不集中計(jì)算錯(cuò)誤或操作過程錯(cuò)誤等主觀過失、儀器儀表突然失靈產(chǎn)生誤動(dòng)作或測(cè)量條件意外變化等原因，造成讀數(shù)錯(cuò)誤、記錄錯(cuò)誤，明顯歪曲測(cè)量結(jié)果，超出在相同的規(guī)定條件下的預(yù)期值，使該次測(cè)量失效的誤差。

一般情況下，應(yīng)該盡量減小測(cè)量的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，并避免產(chǎn)生粗大誤差。

粗大誤差一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，測(cè)量值必須立即從測(cè)量數(shù)據(jù)中剔除，并重新進(jìn)行測(cè)量。2020/12/2431第三十一頁，共64頁。按被測(cè)參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系：動(dòng)態(tài)誤差：當(dāng)被測(cè)參數(shù)隨時(shí)間迅速變化時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)的輸出量在時(shí)間上不能與被測(cè)量的變化精確吻合時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差。靜態(tài)誤差：在被測(cè)參數(shù)不隨時(shí)間變化或隨時(shí)間變化很緩慢時(shí)的測(cè)量誤差。2020/12/2432第三十二頁，共64頁。

絕對(duì)誤差（）：儀器顯示的數(shù)值與被測(cè)參數(shù)真實(shí)值之間的代數(shù)差值。（absoluteerror）修正值（C）：4.測(cè)量誤差的表示方法2020/12/2433第三十三頁，共64頁。

相對(duì)誤差（）（relativeerror）：測(cè)量的絕對(duì)誤差與約定值之比的百分?jǐn)?shù)。－標(biāo)稱相對(duì)誤差：示值的絕對(duì)誤差與儀表示值的比值，以百分?jǐn)?shù)形式表示。－實(shí)際相對(duì)誤差：示值的絕對(duì)誤差與被測(cè)參數(shù)真實(shí)值的比值，以百分?jǐn)?shù)形式表示。

－引用相對(duì)誤差（誘導(dǎo)相對(duì)誤差）：示值的絕對(duì)誤差與儀表量程的比值，以百分?jǐn)?shù)形式表示。

4.測(cè)量誤差的表示方法（續(xù)）－最大引用相對(duì)誤差（儀表精度等級(jí)）：最大引用相對(duì)誤差去掉百分號(hào)后剩下的數(shù)值（需圓整），國家規(guī)定了等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2020/12/2434第三十四頁，共64頁。5.測(cè)量的正確度、精密度和精確度-精確度（accuracy）：正確度和精密度的總稱，表示測(cè)量值與真實(shí)值間綜合的接近程度，反映了測(cè)量結(jié)果的可靠程度。-

正確度：反映了測(cè)量過程中系統(tǒng)誤差的大小，表明了對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)測(cè)量值偏離真實(shí)值的程度。-

精密度：反映了測(cè)量過程中隨機(jī)誤差的大小，表明了對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)多次測(cè)量結(jié)果的一致程度。

對(duì)于具體的測(cè)量結(jié)果，正確度高的精密度不一定高，精密度高的而正確度不一定高，但是精確度高，則精密度和正確度一定高。2020/12/2435第三十五頁，共64頁。七、測(cè)量工具（測(cè)量儀表）：量具：以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)單個(gè)或多個(gè)已知量值的測(cè)量工具。儀器：將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成指示值或等值信號(hào)的測(cè)量工具。附件：用于擴(kuò)展器具和儀器功能或提高其性能的附加元、部件。

為了實(shí)現(xiàn)一定的測(cè)量目的，將測(cè)量工具（測(cè)量儀表）按照一定方式進(jìn)行組合的系統(tǒng)稱為測(cè)量系統(tǒng)。

熱工測(cè)量系統(tǒng)是對(duì)熱工過程中的熱工參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)，其中用來測(cè)量熱工參數(shù)的儀表叫做熱工測(cè)量儀表（簡稱為熱工儀表）。2020/12/2436第三十六頁，共64頁。一、熱工測(cè)量儀表的組成二熱工測(cè)量儀表的基礎(chǔ)知識(shí)2020/12/2437第三十七頁，共64頁。1.感受件（傳感器、檢測(cè)元件、一次元件）：直接與被測(cè)對(duì)象發(fā)生聯(lián)系，感受被測(cè)介質(zhì)信號(hào)（或能量）并隨被測(cè)量大小和變化按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示的輸出信號(hào)。①

感受件是測(cè)量裝置，能在規(guī)定條件下完成獲取外界信息的檢測(cè)任務(wù)。②輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。③輸出量是某種便于傳輸、轉(zhuǎn)換、放大、處理及顯示等的物理量，可以是氣、光、電量，但目前主要是電量。④輸出量輸入量之間具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)該保持一定的精確度。2020/12/2438第三十八頁，共64頁。電信號(hào)光信號(hào)敏感元件（sensitiveelement）感受件

將不易變換為電量信號(hào)的非電量轉(zhuǎn)換為易于轉(zhuǎn)換為電量信號(hào)的非電量信號(hào)。將敏感元件輸出非電量信號(hào)按一定對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)。物理信息生物信息化學(xué)信息變換元件（傳感元件）（transductionelement）2020/12/2439第三十九頁，共64頁。（1）選擇性。感受件的輸出信號(hào)與被測(cè)對(duì)象非被測(cè)量作用的影響大小可以忽略。（2）復(fù)現(xiàn)性。輸出信號(hào)隨被測(cè)參數(shù)變化，并且與被測(cè)參數(shù)在數(shù)值上具有單值函數(shù)關(guān)系，最好是線性關(guān)系。（3）穩(wěn)定性。規(guī)定工作條件下，保持輸入信號(hào)不變，感受件物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，輸出信號(hào)不隨時(shí)間或環(huán)境變化。（4）超然性。測(cè)量過程中，感受件盡量減小對(duì)被測(cè)對(duì)象能量的消耗，并且不干擾被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)或干擾極小。

（5）靈敏性。輸入信號(hào)一定，輸出信號(hào)大，具有較高的靈敏度。（7）經(jīng)濟(jì)性。體積小，重量輕，價(jià)格便宜，使用壽命長，易于使用、維修和校準(zhǔn)。感受件的性能好壞直接影響測(cè)量儀表能否快速、準(zhǔn)確地反映被測(cè)參數(shù)變化。因此性能應(yīng)該符合要求：（6）可靠性。感受件的工作范圍或測(cè)量范圍足夠大，具有一定的過載能力，響應(yīng)速度快，遲延小。2020/12/2440第四十頁，共64頁。感受件的分類：按感受件工作原理分類-化學(xué)型傳感器：利用敏感元件與物質(zhì)間的電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機(jī)和有機(jī)化學(xué)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。-生物型傳感器：利用生物活性物質(zhì)有選擇地識(shí)別來測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。

表明了感受件的工作原理，便于了解感受件的特性，有利于結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行感受件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。-物理型傳感器：利用某些變換元件的物理性質(zhì)以及某些功能材料的特殊的物理性能制成的傳感器。2020/12/2441第四十一頁，共64頁。感受件的分類：按感受件工作原理分類

結(jié)構(gòu)型傳感器：根據(jù)某些物理規(guī)律，被測(cè)量變化，材料的結(jié)構(gòu)變化，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)非電量信息成比例地轉(zhuǎn)換為輸出電量變化。

物性型傳感器：利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在物理或化學(xué)特性及效應(yīng)，把被測(cè)非電量直接轉(zhuǎn)換為電量。特點(diǎn)：響應(yīng)速度快，容易實(shí)現(xiàn)小型化、集成化和智能化。-

物理型傳感器2020/12/2442第四十二頁，共64頁。感受件的分類：按感受件轉(zhuǎn)換能量供給形式分類

能量變換型傳感器（無源傳感器）：在進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，不需要另外提供能量，而直接由被測(cè)對(duì)象輸入的能量變換為另一種形式能量輸出使感受件工作。-能量控制型傳感器（有源傳感器）：感受件依靠外部提供輔助能源來工作，由被測(cè)量來控制該能量的變化。2020/12/2443第四十三頁，共64頁。2.傳輸變換部件（中間元件）：將感受件輸出的信號(hào)，根據(jù)顯示件的要求傳輸給顯示元件。

作用（1）輸出信號(hào)只送給顯示件時(shí)，單純起傳輸作用。（2）放大感受件輸出的微弱信號(hào)，以滿足遠(yuǎn)距離傳輸及驅(qū)動(dòng)顯示、記錄裝置需要。（3）感受件輸出信號(hào)不便于與顯示儀表和調(diào)節(jié)裝置配接時(shí)，根據(jù)某些特定要求需要轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一數(shù)值范圍的氣、電信號(hào)。

基本要求（1）性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高。（2）信號(hào)失真和畸變程度小，信息損失少。2020/12/2444第四十四頁，共64頁。3.顯示件（二次元件）:與測(cè)量人員直接發(fā)生聯(lián)系，接受傳輸變換部件送來的信號(hào)，最終向測(cè)量人員直接反映被測(cè)參數(shù)在數(shù)值上的變化。（1）模擬顯示：由指示器在標(biāo)尺上的位置連續(xù)標(biāo)識(shí)被測(cè)量的數(shù)值。（2）數(shù)字顯示：直接以數(shù)字量表示被測(cè)量的數(shù)值。（3）屏幕畫面顯示：應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)電視屏幕通過液晶屏或CRT顯示屏以圖形、數(shù)字等多種形式顯示測(cè)量結(jié)果，還可以給出數(shù)據(jù)表格、曲線和工藝流程圖及工藝流程各處的工質(zhì)參數(shù)。要求：結(jié)構(gòu)方便測(cè)量人員讀出數(shù)據(jù)，防止觀測(cè)者的主觀誤差。2020/12/2445第四十五頁，共64頁。二、熱工測(cè)量儀表的分類1.

按被測(cè)參數(shù)分類2.

按感受件與被測(cè)對(duì)象關(guān)系分類3.

按儀表各環(huán)節(jié)組成測(cè)量系統(tǒng)的方式分類(1)

直接變換式儀表：儀表各組成環(huán)節(jié)開環(huán)聯(lián)接，即信號(hào)從輸入到輸出經(jīng)過串聯(lián)的各環(huán)節(jié)，沿一個(gè)方向傳遞。(2)

平衡式儀表：儀表環(huán)節(jié)的一部分構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由直接變換部分和反變換部分組成。接觸式測(cè)量儀表非接觸式測(cè)量儀表4.按用途分類5.按工作原理分類6.按安裝地點(diǎn)分類7.按使用方式分類8.按顯示特點(diǎn)和功能分類9.按使用能源分類2020/12/2446第四十六頁，共64頁。(1)

直接變換式儀表(2)

平衡式儀表2020/12/2447第四十七頁，共64頁。三、熱工測(cè)量儀表的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)量性能：指儀表在標(biāo)準(zhǔn)條件下能否滿足測(cè)量要求并給出準(zhǔn)確結(jié)果的能力?？垢蓴_能力：指儀表受到影響作用時(shí)仍然保持計(jì)量性能的能力。防護(hù)能力：指儀表在特殊環(huán)境下的適用性能。消耗能量：包括測(cè)量過程中消耗被測(cè)對(duì)象功率和儀表本身是否需要輔助能源的性質(zhì)。經(jīng)濟(jì)性能：即儀表價(jià)格、體積和質(zhì)量，使用壽命及自動(dòng)化程度。（一）儀表的性能：描述儀表輸入量和輸出量對(duì)應(yīng)關(guān)系。指評(píng)估儀表質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，與儀表的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量有關(guān)，是正確選擇和使用儀表的重要依據(jù)，也是校驗(yàn)儀表、判斷儀表是否合格的重要依據(jù)。

相同的測(cè)量程序、測(cè)量原理和測(cè)量方法，相同的觀測(cè)人員，相同條件下使用相同測(cè)量儀表，相同地點(diǎn)，在短時(shí)間內(nèi)的重復(fù)測(cè)量。2020/12/2448第四十八頁，共64頁。（二）儀表的質(zhì)量指標(biāo)1.靜態(tài)性能指標(biāo)：指儀表的輸入信號(hào)處于穩(wěn)定狀態(tài)或隨時(shí)間變化非常緩慢時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)間呈現(xiàn)的關(guān)系。

一般可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式、特性曲線或表格表示。數(shù)學(xué)表達(dá)式：2020/12/2449第四十九頁，共64頁。測(cè)量范圍和量程-測(cè)量下限（零點(diǎn)）；測(cè)量上限-測(cè)量范圍（range）：在允許誤差限內(nèi)測(cè)量下限與測(cè)量上限所表示的測(cè)量區(qū)間。-量程（span）：測(cè)量上限和測(cè)量下限的代數(shù)差值。

基本誤差（）：規(guī)定正常技術(shù)條件下，儀表全量程范圍內(nèi)絕對(duì)值最大的引用相對(duì)誤差。2020/12/2450第五十頁，共64頁。

允許誤差和精確度等級(jí)－允許誤差：根據(jù)儀表的設(shè)計(jì)要求和制造質(zhì)量，生產(chǎn)廠家對(duì)出廠的儀表規(guī)定正常使用時(shí)基本誤差不得超過的允許具有的最大值。－精確度等級(jí)：允許誤差去掉百分號(hào)以后余下數(shù)字的絕對(duì)值。儀表的精確度等級(jí)和允許誤差

儀表的允許誤差=±精確度等級(jí)%

儀表的精確度等級(jí)一般用符號(hào)標(biāo)志在儀表面板上。2020/12/2451第五十一頁，共64頁。

靈敏度（sensitivity）：指儀表在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，輸出信號(hào)的變化量與引起此變化的輸入信號(hào)變化量的比值。問：某測(cè)量范圍是0~100MPa的壓力表，其滿量程時(shí)指針轉(zhuǎn)角為270度，它的靈敏度是多少？度/MPa

如果儀表各刻度點(diǎn)靈敏度相同，則儀表輸入信號(hào)與輸出信號(hào)呈線性關(guān)系，儀表為線性儀表，否則為非線性儀表。對(duì)于線性儀表，刻度方便、均勻、準(zhǔn)確，容易讀數(shù)。2020/12/2452第五十二頁，共64頁。

線性度（linearity，非線性誤差）

指儀表的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的線性程度，用實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差與儀表量程范圍內(nèi)的輸出之百分比表示。1-擬合曲線（用切線或割線等直線近似代替實(shí)際靜態(tài)特性曲線）

2-實(shí)際特性曲線2020/12/2453第五十三頁，共64頁。

變差（hysteresis）：反映了儀表在相同工作條件下，對(duì)相同輸入信號(hào)的正行程（測(cè)量系統(tǒng)的輸入量從量程下限增至量程的上限的測(cè)量過程

）和反行程（測(cè)量系統(tǒng)的輸入量從量程上限減少至量程的下限的測(cè)量過程）間輸出信號(hào)的不一致程度。產(chǎn)生原因：機(jī)械部件的摩擦、間隙、彈性元件的彈性滯后、磁性材料的磁滯等。2020/12/2454第五十四頁，共64頁。重復(fù)性（repeatability）：表示同一觀察者采用相同的測(cè)量條件、方法時(shí)，儀表在輸入量按同一方向(同為正行程或同為反行程)作全量程連續(xù)多次重復(fù)測(cè)量時(shí)所得到的特性曲線不一致的程度。

重復(fù)性反映了測(cè)量儀表隨機(jī)誤差接近于零的程度。2020/12/2455第五十五頁，共64頁。

分辨率（resolution）：表示儀表當(dāng)一個(gè)被測(cè)量從一個(gè)相對(duì)于零值的任意值開始連續(xù)增加時(shí)，使指示值產(chǎn)生可察覺的最小變化量所需的輸入量的變化量。-被測(cè)量的變化小于分辨率時(shí)，儀表對(duì)輸入量變化沒有反應(yīng)。-數(shù)字儀表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨率；數(shù)字儀表顯示位數(shù)越多，分辨率越高。-一般地說，分辨率的數(shù)值小于儀表的最大絕對(duì)誤差。閾值（threshold，死區(qū)）：輸入信號(hào)變化不致引起示值可察覺的最小變動(dòng)的有限區(qū)間與量程之比的百分?jǐn)?shù)。2020/12/2456第五十六頁，共64頁。

穩(wěn)定性（stability）:一般指長期穩(wěn)定性。

即儀表在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)仍保持其性能的能力。表示為在室溫條件下，經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間間隔，如一天、一月或一年，儀表的輸出信號(hào)與起始標(biāo)定時(shí)的輸出信號(hào)之間的