第一篇 第一讲 热工测量系统的组成及仪表的质量指标

第一篇热工仪表第一讲热工测量系统的组成及仪表的主要质量指标一、热工测量系统的组成1．传感单元又称传感器，一般由敏感元件（检测元件）和适用元件组成。2．信号处理单元信号处理单元用来将传感器的信号变换成更适合于显示的信号，通常转换成变成标准化信号，如0～10mA，4～20mA、0～5V等直流信号。现代测量系统常把传感器来的信号通过模／数转换，把电压信号变成二进制数码的形式。3．数据显示单元用来显示测量值，反映被测参数在数量上的变化。二、测量误差的概念常见的测量误差表达方式如下所述：1．绝对误差仪表测量值与被测量的真实值之间的差值，称为绝对误差。2．相对误差相对误差为绝对误差与实际值之比，常用百分数表示。对于大小数值不同的测量值，以相对误差更能比较出测量的准确程度，即相对误差越小，准确程度越高。3．折合误差折合误差为绝对误差与所用测量仪表的量程之比，也以百分数表示。三、仪表的主要质量指标1．仪表的准确度（精确度）（1）绝对误差：用两仪表（准确度较高的作为标准表、准确度较低的作为被校表）同时对同一参数进行测量，比较它们的示值（这在计量工作中称为仪表的校验或检定），被校仪表读数与标准表读数之间的差值称为被校表示值的绝对误差，即绝对误差：（2）相对误差：相对误差y用以下公式计算：三、仪表的主要质量指标（3）仪表的折合误差：仪表的绝对误差不能用于判断仪表的质量，因为两只仪表如果绝对误差相同，但量程范围不同，显然量程范围较大的那只仪表具有较高的准确度。所以，判断仪表的质量常常不用仪表的绝对误差而用仪表的折合误差，所谓折合误差就是仪表绝对误差折合成该标尺范围的百分数，即：仪表的折合误差=±仪表的绝对误差／（标尺上限一标尺下限）×100％如两块仪表测温时，若绝对误差都是±6℃，若一块表标尺范围是500℃，则其折合误差为±1．2％。另一只仪表，标尺范围是-50～＋150℃，其折合误差为±3％。显然，两只仪表的绝对误差虽然都是±6℃，但第一只仪表的质量比较高。（4）仪表的基本误差和附加误差：仪表在正常工作条件下（例如：环境温度、湿度、振动、电源电压、频率等）的最大误差，用基本误差来表示。仪表不在规定的正常工作条件下工作，由外界条件变动引起的额外误差，称为附加误差。例如，当仪表的工作温度超过规定的范围时，将引起温度附加误差。（5）仪表的允许误差及准确度等级：某类仪表在正常工作条件下，人为规定其误差的极限值，称为仪表的允许误差。仪表的允许误差与国家规定的准确度等级（精确度等级或精度等级）有关。国家准确度等级按系列化排列为0．005，0．01，0．02，0．04，0．05，0．l，0．2，0．35，0．5，1．0，1．5，2．5，4．0，5．0级数越小，准确度越高，0．5级仪表的误差为±0．5％，1．0级仪表的允许误差为±1．0％。2．变差（滞后误差）在外界条件不变的情况下，仪表上、下行程时输入—输出特性曲线之间的最大偏差对量程范围的百分数称为仪表的变差，它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的，如图所示。3．重复性同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围多次变化信号时，对应于同一输入值，仪表输出值的一致性称为重复性。重复性是以全量程上最大的不一致值相对于量程范围的百分数来表示的。4．灵敏度与不灵敏区灵敏度的定义是仪表的输出量变化与引起该变化的输入变化量的比值，即：而不能引起输出变化的输入信号范围，即缓慢地向增大或减小方向改变输入信号时，输出不发生变化的最大输入变化幅度相对于量程的百分数，称为不灵敏区。5．漂移在保持一定的输入信号、环境和工作条件下，经过一段时间后，输出的变化称为漂移。它是以仪表全量程上输出的最大变化量对量程的百分数表示的。漂移通常是由于电子元件的老化，弹性元件的失效，节流元件的磨损，热电偶、热电阻元件的污染等原因引起的。