柴油机测试技术01.ppt
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1、船舶柴油机测试技术船舶柴油机测试技术一一 测量和误差分析测量和误差分析二二温度检测温度检测三三压力检测压力检测四四流量检测流量检测五五液位检测液位检测六六转速、功率和扭矩检测转速、功率和扭矩检测七七排气成分及烟度的检测排气成分及烟度的检测第一章第一章 测量和误差分析测量和误差分析一、测量概述一、测量概述二、测量仪器的主要性能指标二、测量仪器的主要性能指标三、测量误差与测量精度三、测量误差与测量精度四、测量数据的表示方法四、测量数据的表示方法第一节第一节 测量概述测量概述一、测量一、测量1 1、基本概念、基本概念:测量测量是人们借助于专门设备,通过实验手段对客观事物的量获取数值的认识过程,包括测
2、量的误差分析和数据处理等.测量可用下式表述:-未知物理量;-测量单位;-未知物理量的数值 在实践中,往往需要知道某个物理量在某一时刻数值的大小,因而必须对它进行检测,所需检测的物理量所需检测的物理量称为被测参数被测参数或或被测量被测量。2、主要研究内容主要研究内容 测量原理、测量方法、测量系统、测量数据处理。3 3、在轮机工程中的在轮机工程中的应用应用 1)过程监测过程监测:对过程参数的监测.例如,为了船舶安全、经济地航行,对船舶动力装置运行过程中的参数(如排气温度、冷却水温度、滑油压力、转速、气缸压力)进行间歇或连续的测量.2)过程控制过程控制:在自动控制系统中,测量环节是控制量输出的依据.
3、(如为控制燃油以规定的粘度(1225cSt)喷入燃烧室,测量燃油单元中黏度控制器内燃油的温度).4、柴油机被测参数:温度、压力、流量(耗量)、液位、转速、扭矩、排气成分、振动、噪声等。1 1)静态参数)静态参数 被测参数在整个测量过程中的数值大小不随时间变化。如:大气压力、稳定工况下的转速及排气温度等。2 2)动态参数)动态参数 被测参数在整个测量过程中的数值大小随时间变化。如:过渡工况下的转速、缸内压力、振动等。这些参数可以是周期信号,也可以是随机信号(每次测量结果都不相同,更不能预测,但多次测量结果具有共同的统计特性,可用概率统计特性来描述).二、测量方法 按测量结果产生的方式把测量方法分
4、为:直接测量法、间接测量法、组合测量法。1)1)直接测量法直接测量法:被测量的数值可直接从测量仪表获取。如:水银温度计测温度,弹簧管压力表测量压力。2)2)间接测量法间接测量法:被测量的数值不能够直接从测量仪表读得,而是对与被测量有确定函数关系的量进行直接测量,然后通过公式运算求得被测量。如柴油机有效输出功率:3)组合测量法 利用直接测量和间接测量的数据求得被测量的方法.在组合测量中,未知量与已知量存在已知的函数关系,如:铂电阻测温时,电阻值与温度关系:为确定铂电阻的温度系数,首先需测得不同温度下的电阻值,再解联立方程组,得到a、b数值.三、测量系统三、测量系统 为了测得某一被测物理量的值,总
5、要使用若干个测量设备,并把它们按一定的方式组合起来。例如,测量水的流量测量水的流量,常用标准孔板标准孔板获得与流量流量有关的差压信号差压信号,然后将差压信号差压信号输人差压流量变送器差压流量变送器,经过转换、运算,变成电信号电信号,再通过连接导线连接导线将电信号电信号传送到显示仪表显示仪表,显示出被测流量值被测流量值。为实现一定的测量目的而将测量设备进行的组合为实现一定的测量目的而将测量设备进行的组合称为测量系统测量系统。如果脱离开具体的物理系统,任何一个测量系统都是由有限个具有一定基本功能的测量环节测量环节组成的。所谓测量环节测量环节是指建立输入和输出两种物理量之间某种函数关系的一个基本部件
6、。一般测量系统由四种基本环节组成一般测量系统由四种基本环节组成:传感器、信号变换与调理元件、显示元件、传送元件。1 1、传感器、传感器 直接与被测对象发生联系,感知被测参数的变化,同时对外界发出相应的信号。须满足如下要求须满足如下要求:仅随被测参数的变化而变化,不受其它非被测参数的干扰;它的输出信号与被测参数之间呈单值函数关系;测量过程中传感器应不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。信号变换与调理传感器被测量(非电量)显示或记录电信号2、信号变换与调理元件信号变换与调理元件 实现传感器输入信号的再转换、放大或衰减、调制或解调、阻抗变换及运算等处理,使之成为便于显示、记录和控制的有用信号。如电桥电路
7、、高阻抗输入电路、集成放大电路、振荡和脉冲调宽电路。要求要求:性能稳定、精确度高、信息损失最小。3 3、显示元件显示元件 直接与观测者发生联系,把信号不失真地显示出来,可以进行记录。三种基本形式:三种基本形式:1 1)模拟式显示元件)模拟式显示元件 常见结构是以指示器与标尺的相对位置来连续指示被测参数的值。记录时,以曲线形式给出数据。如示波器、波形记录仪等。结构简单、价格低、易产生视差。2 2)数字式显示元件)数字式显示元件 直接以数字形式给出被测参数的值,不会产生视差。但直观性差、且有量化误差。记录时可打印输出数据。3 3)屏幕显示元件)屏幕显示元件 既可模拟显示,也可数字显示,便于比较判断
8、。4 4、传送元件、传送元件 建立各测量环节输入、输出信号之间的联系。传送元件可比较简单,也可相当复杂。导线、导管、光导纤维、无线电通信,都可作为传送元件的形式。传送元件一般较简单,容易被忽视。实际上,由于传送元件选择不当或安排不周,往往会造成信息能量损失、信号波形失真、引入干扰,使测量精度下降。如压力测量,导压管过长使传递信号受阻,产生传输迟延,影响动态压力测量精度。上述测量系统各组成部分的功能描述并不是唯一的,关键在于弄清它们在系统中的作用,同一元件在不同场合下可能使用不同的名称.第第2 2节节 测量仪器的主要性能指标测量仪器的主要性能指标 测量仪器的测量仪器的性能质量很大程度上决定着测量
9、结果的可靠程度。分为:静态特性、动态特性。一一)静态特性静态特性 指当输入信号输入信号不随时间变化(常量)时,其输出信号与输入信号之间的关系。主要指标主要指标:1、测量范围2、灵敏度3、分辨率4、线性度5、迟滞6、零漂1 1、测量范围、测量范围 测量系统所能测量的最小输入量(下限)至最大输入量(上限)之间的范围。测量上限与下限上限与下限代数差的绝对值称为仪器的量程仪器的量程。如如温度计,测量范围测量范围-200+800,量程量程1000 被测量被测量最好落在系统量程量程的2/33/4处。量程太小量程太小则过载,太大太大则精度下降。2、灵敏度灵敏度S S:输出信号输出信号的变化量变化量与相应的输
10、入信号输入信号变化量的比值。对于线性线性系统系统,输出量与输入量的关系是直线,灵敏度就是直线的斜率。对于非线性系统,灵敏度随输入量而变化。灵敏度是一个有因次的量,如压力传感器,输入量的单位是压力单位(MPa),输出量的单位是电压单位(mv),则灵敏度单位是mv/MPa。3 3、分辨率、分辨率:指仪表能测量到能测量到最小输入量变化的能力能力,即能引起输出量发生变化输出量发生变化的最小输入变化量最小输入变化量,用 表示。由于仪表在全量程范围内,各测量区间的 不完全相同,常用全量程范围内最大的 与满量程输出值 之比的百分数表示其分辨能力,称为分辨率,用F表示,4、线性度线性度(非线性误差):理想测量
11、系统的输入输出关系应该是线性的,而实际测量系统并非如此.线性度线性度是衡量测量系统的实际特性曲线与理想特性曲线之间符合程度.通常用仪表在全量程范围内的实际特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差与满量程输出值的百分比来表示.用 表示,显然,越小,系统线性度越好。输入输出满量程输出滞后差5 5、迟滞:、迟滞:正行程正行程:仪表的输入从量程下限增至上限的测量过程.反行程反行程:仪表的输入从量程上限减至下限的测量过程.理想测量系统的输入-输出关系应该是单值的,但实际测量中对于同一输入量,在正、反行程其输出量往往不相等,称为迟滞迟滞。迟滞差迟滞差值值:同一输入量时,在正、反行程造成输出量的 差值。迟滞是由
12、于仪表内部的摩擦力、间隙、机械材料、电气元件的滞后特性造成的。6 6、零漂、零漂 表示传感器在零输入的状态下,输出值的漂移.一般分为时间零漂时间零漂(时漂),温度漂移温度漂移(温漂):1 1)时间零漂(时漂)时间零漂(时漂)一般指在规定时间内,在室温不变的条件下零输出的变化。对于有源的传感器,则是在标准的电源条件下,零输出的变化情况。2 2)温度漂移(温漂)温度漂移(温漂)大多传感器在温度变化时特性会有所变化。一般用零点温漂零点温漂和灵敏度温漂灵敏度温漂来表示这种变化的程度,即温度每变化1,零点输出(或灵敏度)的变化值。可用变化值本身,或用变化值与满量程输出之比来表示。二二)动态特性动态特性
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