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熱工測量的概念和測量方法
2014-11-11
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(diǎn)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(jìn)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(xiàng)目和測量特點(diǎn)。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(yùn)行工況，為進(jìn)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(jì)運(yùn)行及實(shí)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(shí)驗(yàn)的方法將被測量 與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（即測量單位）進(jìn)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(jìn)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(jì)交往的加強(qiáng)，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(shí)踐證明，國際單位制具有科學(xué)、合理、精確、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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：
?。?）直接測量。就是將被測量直接與所選用的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，或者用預(yù)先標(biāo)定好的測量儀表進(jìn)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(jìn)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。
（3）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。
(2)零值法（平衡法）。將被測量與一個已知量進(jìn)行比較，當(dāng)二者達(dá)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。
(3)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)用較為廣泛。
根據(jù)儀表是否與被測對象接觸，測量可分為：
（1）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。
?。?）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(shí)現(xiàn)測溫的，因此儀表不必與對象直接接觸。
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