本章講述了測量及測量誤差的基本概念,測量的一般方法,測量儀表的組成及種類、測量誤差的種類、表示方法和誤差的處理方法,以及評估測量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)等內(nèi)容。本章重點是測量誤差的種類及表示方法,測量誤差的處理方法及儀表的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
“測量技術(shù)”是研究測量原理、測量方法和測量工具的一門科學(xué)。人類在從事科學(xué)研究、工程技術(shù)及其他一切生產(chǎn)活動時,為了取得各種事物之間的定量關(guān)系,就必須進行測量。測量是人們認(rèn)識事物本質(zhì)所不可缺少的手段。
不同的科技和生產(chǎn)領(lǐng)域,有不同的測量項目和測量特點。熱工測量是指在熱工過程中對各種熱工參數(shù),比如溫度、壓力、流量、物位等的測量(熱力發(fā)電廠中,有時也把成分分析、轉(zhuǎn)速、振動等列入其中)。
在熱力發(fā)電中,通過熱工測量可以及時地反映熱力設(shè)備以及熱力系統(tǒng)的運行工況,為進行人員提供操作的依據(jù),并且為熱工自動控制準(zhǔn)確、及時的提供所需要的信號。因此,熱工測量是保證熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟運行及實現(xiàn)自動控制的必要手段。
一、測量的定義
所謂測量,就是利用測量工具,通過實驗的方法將被測量 與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量(即測量單位)進行比較,以確定出被測量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍數(shù)的過程。說得到的倍數(shù)就是被測量的值,即
L=x/b
式中 x_被測量 b_標(biāo)準(zhǔn)量(測量單位) L_說得到的被測量的值,即得到的測量結(jié)果。
從式中可知,被測量的值與說用個測量單位有關(guān)。測量單位認(rèn)為規(guī)定,并得到國家或國際公認(rèn)。在“國際單位制”誕生前,各國、各地區(qū)的測量單位各不相同,同類被測量比較時,必須進行單位換算,很不方便,且有限測量單位指定的科學(xué)性和嚴(yán)密性比較差。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國際科技、經(jīng)濟交往的加強,人們迫切要求制定統(tǒng)一的測量單位。1960年,第十一屆國際計量大會通過了“國際單位制”,代號為SI,它對長度、質(zhì)量、時間、電流和熱力學(xué)溫度等七種基本單位作了統(tǒng)一規(guī)定。其他的測量單位,可以由這七種基本單位一一導(dǎo)出。實踐證明,國際單位制具有科學(xué)、合理、、實用等優(yōu)點,給生產(chǎn)建設(shè)和科技發(fā)展帶來了很大方便。我國于1984年2月27號由國務(wù)院法布里《關(guān)于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令》。法定計量單位以國際單位制為基礎(chǔ),結(jié)合我國實際情況增加了一些非國際單位制單位構(gòu)成。在熱工測量中,應(yīng)積極推廣使用。
二、測量方法
測量是一種實驗工作,為了及時獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù),必須根據(jù)行業(yè)的要求及被測量對象的特點,選擇合理的測量方法。
根據(jù)獲得測量結(jié)果的程序不同,測量可分為:
(1)直接測量。就是將被測量直接與所選用的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較,或者用預(yù)先標(biāo)定好的測量儀表進行測量,從而直接得出測量值的方法。如用尺測長度,用玻璃管水位計測水位等。
?。?)間接測量。通過直接測量于被測量有確定函數(shù)關(guān)系的其他各個變量,然后將所得的數(shù)值代入函數(shù)進行計算,從而求得被測量值的方法稱為間接測量。例如,用平衡容器測量汽包水位;通過測量導(dǎo)線電阻、長度及直接求電阻率等。
?。?)組合測量。組合測量是在測量出幾組具有一定函數(shù)關(guān)系的liangzhi9d基礎(chǔ)上,通過解聯(lián)立方程來取被測量的方法。例如,在一定溫度范圍內(nèi)鉑電阻與溫度關(guān)系為
R1=Rto(1+At+Bt2)
式中Rto-鉑電阻在0℃時的電阻值 Rt-鉑電阻在t℃時的電阻值 A/B-溫度系數(shù)(常數(shù))、為了求出溫度系數(shù)A、B,可以分別直接測出0℃、t1℃、t℃2三個不用溫度值及相應(yīng)溫度下的電阻值Rto、Rt1、Rt2,然后通過聯(lián)立方程來求得A、B數(shù)值。
根據(jù)檢測裝置動作原理不同,測量可分為:
(1)直讀法。被測量作用于儀表比較裝著,使比較裝著的某種參數(shù)按已知關(guān)系隨被測量發(fā)生變化,由于這種變化關(guān)系已在儀表上直接刻度,故直接可由儀表刻度尺讀出測量結(jié)果。例如,用玻璃管水銀溫度計測量溫度時,可直接有水銀柱高度讀出溫度值。
?。?)零值法(平衡法)。將被測量與一個已知量進行比較,當(dāng)二者達到平衡時,儀表平衡指示器零,這時已知量就是被測量值。例如,用天平測量物體的質(zhì)量,用電位差計測量電勢都是采用了零法。
?。?)微差法。當(dāng)被測量尚未完全與已知量相平衡時,讀取它們之間的差值,由已知量和差值可求出被測量值。用不平衡電橋測量電阻就是用微差法測量的例子。零值法和微差法測量對減小測量系統(tǒng)的誤差很有利,因此測量準(zhǔn)確度高。應(yīng)用較為**。
根據(jù)儀表是否與被測對象接觸,測量可分為:
?。?)接觸測量法。儀表的一部分與被測對象接觸,受到被測對象的作用才能得出測量結(jié)果的測量方法。例如用玻璃管水銀溫度計測量溫度時,溫度計的溫包應(yīng)該置于被測介質(zhì)之中,以感受溫度高度。
(2)非接觸測量法。儀表的任何部分都不必與被測對象直接接觸就能得到測量結(jié)果的測量方法。例如用光學(xué)高溫計測溫,是通過被測量對象說產(chǎn)生的熱輻射對儀表的作用而實現(xiàn)測溫的,因此儀表不必與對象直接接觸。