1、2019年12月課程內容：課程內容： 本課程主要引見熱能動力工程中常見參數溫度、本課程主要引見熱能動力工程中常見參數溫度、壓力、流量、物位、成分、機械量等的檢測原理、壓力、流量、物位、成分、機械量等的檢測原理、方法；檢測、顯示儀表的組成、構造與特點；現代檢方法；檢測、顯示儀表的組成、構造與特點；現代檢測技術及其開展。測技術及其開展。內容提綱內容提綱檢檢測測技技術術基基礎礎溫溫度度測測量量壓壓力力測測量量流流量量測測量量物物位位測測量量成成分分檢檢測測顯顯示示儀儀表表機機械械量量測測量量現現代代檢檢測測技技術術第第1章章 過程檢測技術根底過程檢測技術根底1.1 過程檢測的根本概念過程檢測的根本概

2、念1.2 丈量誤差及處置方法丈量誤差及處置方法誤差概念絕對、相對、分類系統、隨機、粗大；根本、附加與允許誤差概念絕對、相對、分類系統、隨機、粗大；根本、附加與允許誤差、誤差的分析與處置誤差傳送、合成與分解誤差、誤差的分析與處置誤差傳送、合成與分解1.3 丈量不確定度的評定丈量不確定度的評定 丈量不確定度概念、與精度的異同丈量不確定度概念、與精度的異同 掌握檢測技術的概念、研討內容、組成傳感器、變送器械、顯示儀掌握檢測技術的概念、研討內容、組成傳感器、變送器械、顯示儀表、通道、主要性能目的精度、線性度、變差、反復必、分辨力、表、通道、主要性能目的精度、線性度、變差、反復必、分辨力、分辨率、根本方

3、法接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏向分辨率、根本方法接觸式與非接觸、直接、間接、組合式、偏向與零位分類與零位分類 、運用情況、開展動態。、運用情況、開展動態。隨機誤差處置：算術平均偏向、規范偏向均方根偏向、置信區間、隨機誤差處置：算術平均偏向、規范偏向均方根偏向、置信區間、丈量結果表達、丈量結果數據處置丈量結果表達、丈量結果數據處置4被測被測變量變量傳感器傳感器參數檢測的根本過程參數檢測的根本過程被測對象被測對象變送器變送器顯示、控制儀顯示、控制儀表表( (安裝安裝) )p參數檢測：用專門的技術工具，依托能量的變換、實驗和計算找到被丈量的值參數檢測：用專門的技術工具，依托能量的變換、實驗

4、和計算找到被丈量的值p檢測系統：被測對象、傳感器檢測元件、敏感元件、變送器和顯示安裝等部分組成檢測系統：被測對象、傳感器檢測元件、敏感元件、變送器和顯示安裝等部分組成p傳感器：傳感器： 又稱為檢測元件、敏感元件，直接呼應被測變量，經能量轉換并轉化為一個又稱為檢測元件、敏感元件，直接呼應被測變量，經能量轉換并轉化為一個與被丈量成對應關系的便于傳送的輸出信號；有時不經變送直接去顯示與被丈量成對應關系的便于傳送的輸出信號；有時不經變送直接去顯示p變送器：變送器： 把傳感器的輸出轉換成如把傳感器的輸出轉換成如010mA010mA、4-20mA4-20mA等規范一致的模擬信號或者滿等規范一致的模擬信號或

5、者滿足特定規范的數字量信號，這種檢測儀表，稱為變送器足特定規范的數字量信號，這種檢測儀表，稱為變送器p顯示儀表：除了就地指示儀表外，被數碼、光柱、無紙記錄儀、計算機監控系統等替代顯示儀表：除了就地指示儀表外，被數碼、光柱、無紙記錄儀、計算機監控系統等替代被丈量被丈量傳感器傳感器Pam變送器變送器mVHzA微弱信號微弱信號非線性非線性15VDC420mA010mA規范信號規范信號顯示、控制顯示、控制儀表儀表(安裝安裝)一次儀表一次儀表二次儀表二次儀表檢測儀表檢測儀表檢測儀表組成檢測儀表組成誤差：絕對誤差、相對誤差實踐、給出值、援用誤差：絕對誤差、相對誤差實踐、給出值、援用(1) 隨機誤差隨機誤差

6、( random error )正態分布正態分布性質：性質：緣由：安裝誤差、環境誤差、運用誤差緣由：安裝誤差、環境誤差、運用誤差處置：統計分析、計算處置處置：統計分析、計算處置 減小減小對稱性對稱性有界性有界性抵償性抵償性單峰性單峰性絕對值相等的正負誤差出現的次數相等絕對值相等的正負誤差出現的次數相等絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現的次數多絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現的次數多偶爾誤差絕對值不會超越一定程度偶爾誤差絕對值不會超越一定程度當丈量次數足夠多時，偶爾誤當丈量次數足夠多時，偶爾誤差算術平均值趨于差算術平均值趨于0(2) 系統誤差系統誤差( system error ) ：(3)

7、粗大誤差粗大誤差( abnormal error ) ：根本誤差根本誤差附加誤差附加誤差丈量結果數據處置步驟(1)對測得值進展修正，列成表格；(2)求算術平均值：(3)列出殘差ni與ni2 ，并驗證Sni =0；(4)用貝塞爾公式計算規范差s：(5)按|ni|3s原那么，剔除壞值，并從(2)重新計算；(6)判別有無系統誤差，如有系差，查明緣由，重新丈量；(7)求算術平均值的規范偏向：(8)得出最終表達式，即：11niixxn；211()1niixxn；/n； ( =1,2,3)xxzz。第第1 章運用舉例章運用舉例 中間導體定律處理了熱電勢丈量問題中間導體定律處理了熱電勢丈量問題；等值替代定律

8、處理了冷端延伸問題；等值替代定律處理了冷端延伸問題；中間溫度定律：中間溫度定律：e(t,0)=e(t,t0)+e(t0,0)輻射式溫度計：實際根底、測溫方法、種類、紅外測溫輻射式溫度計：實際根底、測溫方法、種類、紅外測溫測溫新技術集成溫度傳感器、模擬型測溫新技術集成溫度傳感器、模擬型AD590、電壓輸出、電壓輸出LM35/45、數字式、數字式DS18B20、 光纖光柵光纖光柵第第2 2章章 溫度檢測與儀表溫度檢測與儀表第第2章運用舉例章運用舉例第第3 3章章 壓力檢測與儀表壓力檢測與儀表液體壓力計液體壓力計彈性式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力傳感器電氣式壓力傳感器其他壓力傳感器其他壓力傳感器壓力

9、檢測壓力檢測敏感元件和轉換原理敏感元件和轉換原理U形形管管單單管管式式彈彈簧簧管管波波紋紋管管差差壓壓膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍爾爾式式電電容容式式差差壓壓應應變變式式壓壓電電式式壓壓阻阻式式電電感感式式諧諧振振式式力力平平衡衡式式10壓力儀表的選用儀表量程的選擇儀表量程的選擇被測壓力較穩定：被測壓力較穩定：P任務任務maxP量程量程max 3/4被測壓力動搖大：被測壓力動搖大：P任務任務maxP量程量程max 2/3P任務任務min P量程量程max 1/3假設假設P任務任務max和和P任務任務min難同時滿足，先難同時滿足，先P任務任務max條條件件儀表準確度等級的選擇儀表準確度等級的選

10、擇儀表的根本誤差實踐被測壓力允許的最大絕對誤差儀表的根本誤差實踐被測壓力允許的最大絕對誤差MAX節約原那么，滿足要求即可節約原那么，滿足要求即可所選儀表的相對百分誤差：所選儀表的相對百分誤差：MAX MAX /1100%儀表類型的選擇儀表類型的選擇量程系列：量程系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它們，以及它們10n倍數倍數準確度等級：準確度等級： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.6，2.5，4.0等等3/42/31/3第第3章運用舉例章運用舉例第4章 流 量 測 量第第4章運用舉例章運用舉例第第5 5章章 物

11、位檢測與儀表物位檢測與儀表浮力式物位計浮力式物位計差壓式液位計差壓式液位計電容式物位計電容式物位計超聲波物位計超聲波物位計雷達式、磁致伸縮式雷達式、磁致伸縮式放射性同位素放射性同位素料位檢測料位檢測相界面檢測相界面檢測1差壓式液位計 留意表達式的留意表達式的書寫，先寫正書寫，先寫正壓室，再寫負壓室，再寫負壓式，再求差壓式，再求差xyyminymax2零點調整和零點遷移 使差壓變送器的輸出下限值使差壓變送器的輸出下限值ymin與丈量下限值與丈量下限值xmin相對應相對應在在xmin=0時，稱為零點調整時，稱為零點調整 在在xmin0時，稱為零點遷移時，稱為零點遷移xyxminxmaxyminym

12、ax 模擬變送器：調Z0 (有調零電位器)數字變送器：軟件xmin0(相當于大范圍零點調整相當于大范圍零點調整)xmaxxmin問題問題1：什么時候需求進展零點調整？：什么時候需求進展零點調整？問題問題2：什么時候需求進展量程調整？：什么時候需求進展量程調整？問題問題3：零點調整和量程調整可以分別實施嗎？：零點調整和量程調整可以分別實施嗎？問題問題4：什么時候需求進展零點遷移？：什么時候需求進展零點遷移？導電液體液位丈量1-內電極；2-絕緣套管；3-容器電容傳感器導電液體 H=0時，傳感器的時，傳感器的起始電容為起始電容為C0：)d/Dln(L2C000 當液高為當液高為H 時，電容傳感時，電

13、容傳感器的電容量器的電容量C為：為：)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHC不銹鋼或不銹鋼或紫銅棒紫銅棒聚四氟乙烯塑料非導電液體液位丈量1-內電極；2-外電極；3-絕緣環裸電極作內電極，外套以開有液體流通孔的金屬外電極，經過絕緣環裝配成電容傳感器。 電容傳感器非導電液體用)/ln(200dDLC H=0時： H=H時:)/ln()(2)/ln(200dDHLdDHCp第第5章運用舉例章運用舉例第6章 機械量檢測 轉速、轉矩與功率丈量轉速、轉矩與功率丈量 振動與加速度檢測振動與加速度檢測 位移與厚度丈量位移與厚度丈量 力與電子稱量儀表力與電子稱量儀表熱工參數檢測傳感器綜合運用的總結。如：

14、熱工參數檢測傳感器綜合運用的總結。如：電容能在哪些參數檢測中運用？電容能在哪些參數檢測中運用？霍爾效應能檢測哪些參數？霍爾效應能檢測哪些參數？應變效應能檢測哪些參數？應變效應能檢測哪些參數？轉速、轉矩、振動、位移等參數相互關系及丈量運用電磁式、光電式、霍爾式、電容式、離心式速度傳感器任務原理與運用概述概述紅外氣體分析儀紅外氣體分析儀氧化鋯氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀其它氣體分析儀氣相色譜儀其它氣體分析儀氣相色譜儀濕度檢測儀表了解濕度檢測儀表了解第第7章章 過程分析儀表過程分析儀表第第8章章 顯示儀表顯示儀表利用標尺、指針、曲線等方式顯示利用標尺、指針、曲線等方式顯示數字式方式顯示數字式方式顯示檢

15、測處置、顯示、記錄、數據存儲、通檢測處置、顯示、記錄、數據存儲、通訊、控制、復雜數學運算等多個或全部訊、控制、復雜數學運算等多個或全部功能集合于一體。功能集合于一體。iq0qh熱電勢熱電阻電壓電流信號變換工藝變量前置放大非線性校正A/D轉換標度變換數字顯示數字輸出V/I轉換電流輸出比較和控制報警輸出光柱電平驅動光柱顯示模數轉換、非線性補償、標度變換模數轉換、非線性補償、標度變換現代檢測系統根本構造、組成與特點現代檢測系統根本構造、組成與特點智能儀器、個人儀器、自動測試系統智能儀器、個人儀器、自動測試系統虛擬儀器概念、組成、特點、數據采集系統構造虛擬儀器概念、組成、特點、數據采集系統構造圖像檢測

16、技術圖像檢測技術軟丈量技術軟丈量技術檢測技術及其運用檢測技術及其運用第第9 9章現代檢測技術及其運用章現代檢測技術及其運用虛擬儀器的根本概念 1 虛擬儀器的定義 傳統儀器：特定功能和儀器外觀。 虛擬儀器VI，Virtual Instrumentation：是一種以計算機和測試模塊的硬件為根底、以計算機軟件為中心所構成的，并且在計算機顯示屏幕上虛擬的儀器面板，以及由計算機所完成的儀器功能，都可由用戶軟件來定義的計算機儀器。 2數據采集 DAQ系統 DAQ數據采集系統從真實世界捕捉并數據采集系統從真實世界捕捉并傳輸物理量，從傳感器等設備搜集和丈量被測傳輸物理量，從傳感器等設備搜集和丈量被測信號，并

17、將它們送到計算機進展處置。信號，并將它們送到計算機進展處置。公用模塊公用模塊基于研華模塊的數據采集系統ADAM- 6000無線傳感網絡無線傳感網絡模塊模塊PCI總線多功能卡總線多功能卡USB 模塊模塊ADAM-4000ADAM-5000變送器：變送器： 溫度溫度 壓力壓力 流量流量 液位液位 成份成份傳感器：傳感器： 熱電阻熱電阻 熱電偶熱電偶 檢測儀表檢測儀表I/O模塊的主要類型包括：模擬量輸入模塊模塊的主要類型包括：模擬量輸入模塊AI 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊AO 開關量輸入模塊開關量輸入模塊DI 開關量輸出模塊開關量輸出模塊DO 將現場儀表輸出的將現場儀表輸出的( (規范規范) )模

18、擬量信號轉化為計算機可以處置的數字信號模擬量信號轉化為計算機可以處置的數字信號. .變送器：變送器： 溫度溫度 壓力壓力 流量流量 液位液位 成份成份傳感器：傳感器： 熱電阻熱電阻 熱電偶熱電偶 模擬信號模擬信號420mA010mA15VDCmV、模數轉換模數轉換(AI)端口端口(地址地址)數字信號數字信號0409501023計計算算機機數字信號數字信號0409501023工程化轉換工程化轉換工程量工程量01000400KPa軟件實現軟件實現檢測儀表檢測儀表硬件濾波硬件濾波如 ：如 ： R C濾波濾波軟件濾波，如：軟件濾波，如：中值濾波、軟件中值濾波、軟件RC濾波，濾波，將計算機內部數字信號轉化為現場儀表可接納的將計算機內部數字信號轉化為現場儀表可接納的420mA等規范信號等規范信號調理閥調理閥變頻器變頻器執行器控制信號執行器控制信號420mA010mA15VDC010VDC數模轉換數模轉換(D/A)端口端口(地址地址)數 字 信數 字 信號號0409501023存儲器存儲器工程量工程量0100軟件實現軟件實現工程化反變換工程化