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热工测量的概念和测量方法

  本章讲述了测量及测量误差的基本概念,测量的一般方法,测量仪表的组成及种类、测量误差的种类、表示方法和误差的处理方法,以及评估测量仪表质量优劣的技术指标等内容。本章重点是测量误差的种类及表示方法,测量误差的处理方法及仪表的质量标准。

  “测量技术”是研究测量原理、测量方法和测量工具的一门科学。人类在从事科学研究、工程技术及其他一切生产活动时,为了取得各种事物之间的定量关系,就必须进行测量。测量是人们认识事物本质所不可缺少的手段。

  不同的科技和生产领域,有不同的测量项目和测量特点。热工测量是指在热工过程中对各种热工参数,比如温度、压力、流量、物位等的测量(热力发电厂中,有时也把成分分析、转速、振动等列入其中)。
在热力发电中,通过热工测量可以及时地反映热力设备以及热力系统的运行工况,为进行人员提供操作的依据,并且为热工自动控制准确、及时的提供所需要的信号。因此,热工测量是保证热力设备安全、经济运行及实现自动控制的必要手段。

一、测量的定义
所谓测量,就是利用测量工具,通过实验的方法将被测量 与同性质的标准量(即测量单位)进行比较,以确定出被测量是标准量多少倍数的过程。说得到的倍数就是被测量的值,即

L=x/b

式中 x_被测量 b_标准量(测量单位) L_说得到的被测量的值,即得到的测量结果。
  从式中可知,被测量的值与说用个测量单位有关。测量单位认为规定,并得到国家或国际公认。在“国际单位制”诞生前,各国、各地区的测量单位各不相同,同类被测量比较时,必须进行单位换算,很不方便,且有限测量单位指定的科学性和严密性比较差。随着科学技术的发展和国际科技、经济交往的加强,人们迫切要求制定统一的测量单位。1960年,第十一届国际计量大会通过了“国际单位制”,代号为SI,它对长度、质量、时间、电流和热力学温度等七种基本单位作了统一规定。其他的测量单位,可以由这七种基本单位一一导出。实践证明,国际单位制具有科学、合理、精确、实用等优点,给生产建设和科技发展带来了很大方便。我国于1984年2月27号由国务院法布里《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》。法定计量单位以国际单位制为基础,结合我国实际情况增加了一些非国际单位制单位构成。在热工测量中,应积极推广使用。

二、测量方法
  测量是一种实验工作,为了及时获得准确可靠的数据,必须根据行业的要求及被测量对象的特点,选择合理的测量方法。
  根据获得测量结果的程序不同,测量可分为:
  (1)直接测量。就是将被测量直接与所选用的标准量进行比较,或者用预先标定好的测量仪表进行测量,从而直接得出测量值的方法。如用尺测长度,用玻璃管水位计测水位等。
  (2)间接测量。通过直接测量于被测量有确定函数关系的其他各个变量,然后将所得的数值代入函数进行计算,从而求得被测量值的方法称为间接测量。例如,用平衡容器测量汽包水位;通过测量导线电阻、长度及直接求电阻率等。
  (3)组合测量。组合测量是在测量出几组具有一定函数关系的liangzhi9d基础上,通过解联立方程来取被测量的方法。例如,在一定温度范围内铂电阻与温度关系为

R1=Rto(1+At+Bt2)

式中Rto-铂电阻在0℃时的电阻值 Rt-铂电阻在t℃时的电阻值 A/B-温度系数(常数)、为了求出温度系数A、B,可以分别直接测出0℃、t1℃、t℃2三个不用温度值及相应温度下的电阻值Rto、Rt1、Rt2,然后通过联立方程来求得A、B数值。

  根据检测装置动作原理不同,测量可分为:
  (1)直读法。被测量作用于仪表比较装着,使比较装着的某种参数按已知关系随被测量发生变化,由于这种变化关系已在仪表上直接刻度,故直接可由仪表刻度尺读出测量结果。例如,用玻璃管水银温度计测量温度时,可直接有水银柱高度读出温度值。

  (2)零值法(平衡法)。将被测量与一个已知量进行比较,当二者达到平衡时,仪表平衡指示器零,这时已知量就是被测量值。例如,用天平测量物体的质量,用电位差计测量电势都是采用了零法。

  (3)微差法。当被测量尚未完全与已知量相平衡时,读取它们之间的差值,由已知量和差值可求出被测量值。用不平衡电桥测量电阻就是用微差法测量的例子。零值法和微差法测量对减小测量系统的误差很有利,因此测量准确度高。应用较为广泛。

  根据仪表是否与被测对象接触,测量可分为:

  (1)接触测量法。仪表的一部分与被测对象接触,受到被测对象的作用才能得出测量结果的测量方法。例如用玻璃管水银温度计测量温度时,温度计的温包应该置于被测介质之中,以感受温度高度。
  (2)非接触测量法。仪表的任何部分都不必与被测对象直接接触就能得到测量结果的测量方法。例如用光学高温计测温,是通过被测量对象说产生的热辐射对仪表的作用而实现测温的,因此仪表不必与对象直接接触。


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