過程控制與自動(dòng)化儀表-第二章-溫度壓力的檢測(cè)與變送

1、 溫度、壓力的檢測(cè)與變送溫度、壓力的檢測(cè)與變送溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法接觸式測(cè)溫接觸式測(cè)溫溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸、依靠傳熱達(dá)到熱量平衡的測(cè)溫方法測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸、依靠傳熱達(dá)到熱量平衡的測(cè)溫方法優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高方法簡(jiǎn)單、可靠、測(cè)量精度較高不足：不足：測(cè)溫需經(jīng)歷熱量的交換與平衡過程，導(dǎo)致被測(cè)介質(zhì)熱測(cè)溫需經(jīng)歷熱量的交換與平衡過程，導(dǎo)致被測(cè)介質(zhì)熱場(chǎng)的破壞與延遲場(chǎng)的破壞與延遲不適用：不適用：熱容量小熱容量小 溫度極高溫度極高 運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的物體 腐蝕性腐蝕性熱電阻（熱電阻（500500以下）以下）溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送原理：原理：熱阻

2、效應(yīng)熱阻效應(yīng)1 1）金屬熱電阻：）金屬熱電阻： 當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)的粒子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，阻礙了當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬導(dǎo)體內(nèi)的粒子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，阻礙了自由電子的定向運(yùn)動(dòng)自由電子的定向運(yùn)動(dòng)電阻電阻- -溫度函數(shù)關(guān)系：溫度函數(shù)關(guān)系：)(1 )(00ttRtRRoRo為參考溫度為參考溫度to(to(通常通常to=0to=0）時(shí)的電阻值，）時(shí)的電阻值，為正溫度系數(shù)為正溫度系數(shù)熱電阻（熱電阻（500500以下）以下）溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送1 1）金屬熱電阻：）金屬熱電阻：工業(yè)常用的熱電阻有：工業(yè)常用的熱電阻有：銅電阻銅電阻 鉑電阻鉑電阻熱電阻名稱熱電阻名稱分度號(hào)分度號(hào)00時(shí)阻值時(shí)阻值()()

3、 測(cè)溫范圍（測(cè)溫范圍（）銅電阻銅電阻Cu50Cu5050500.050.055050150150Cu100Cu1001001000.10.1鉑電阻鉑電阻Pt50Pt5050500.0030.003-200-200500500Pt100Pt1001001000.0060.006銅電阻：銅電阻：線性好，價(jià)格低，適用于無腐蝕性介質(zhì)線性好，價(jià)格低，適用于無腐蝕性介質(zhì)鉑電阻：鉑電阻：精度高，價(jià)格貴，線性度差，適用于中性和氧化性介質(zhì)精度高，價(jià)格貴，線性度差，適用于中性和氧化性介質(zhì)熱電阻（熱電阻（500500以下）以下）溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送1 1）金屬熱電阻：）金屬熱電阻：工業(yè)常用的熱電阻有：工

4、業(yè)常用的熱電阻有：銅電阻銅電阻 鉑電阻鉑電阻熱電阻名稱熱電阻名稱分度號(hào)分度號(hào)00時(shí)阻值時(shí)阻值()() 測(cè)溫范圍（測(cè)溫范圍（）銅電阻銅電阻Cu50Cu5050500.050.055050150150Cu100Cu1001001000.10.1鉑電阻鉑電阻Pt50Pt5050500.0030.003-200-200500500Pt100Pt1001001000.0060.006題：用分度號(hào)題：用分度號(hào)Pt100Pt100的熱電阻測(cè)溫，卻錯(cuò)查了的熱電阻測(cè)溫，卻錯(cuò)查了Cu50Cu50的分度表，得到的分度表，得到的溫度為的溫度為250250。問實(shí)際溫度是多少？。問實(shí)際溫度是多少？負(fù)溫度系數(shù)：負(fù)溫度系數(shù)：

5、NTCNTC型型測(cè)量范圍較寬的連續(xù)變化溫度測(cè)量范圍較寬的連續(xù)變化溫度溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送2 2）半導(dǎo)體熱敏電阻：）半導(dǎo)體熱敏電阻：cm/810PTCCTRNTCCt/71061031041051021011040801201602000熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻的溫度特性PTCPTC、CTRCTR型：型：某個(gè)溫度段內(nèi)阻值隨溫度變化急某個(gè)溫度段內(nèi)阻值隨溫度變化急劇變化，作為開關(guān)式檢測(cè)元件劇變化，作為開關(guān)式檢測(cè)元件優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溫度系數(shù)大溫度系數(shù)大缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：互換性差，非線性嚴(yán)重，互換性差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍低：測(cè)溫范圍低：5050300300熱電阻接線方式熱電阻接線方式溫度的檢測(cè)與變

6、送溫度的檢測(cè)與變送工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，顯示記錄儀表安裝在控制室工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，顯示記錄儀表安裝在控制室a a）二線制接法）二線制接法rRRti2r r為導(dǎo)線電阻為導(dǎo)線電阻適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合熱電阻接線方式熱電阻接線方式溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送b b）三線制接法）三線制接法電橋平衡電橋平衡工業(yè)中最常用的接線方式工業(yè)中最常用的接線方式)()(231rRRrRRt21RR 使tRR 3則熱電阻接線方式熱電阻接線方式溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送c c）四線制接法）四線制接法用于高精度的溫度測(cè)量用于高精度的溫度測(cè)量恒定電流源恒定電流源I

7、sIs第三導(dǎo)體定律第三導(dǎo)體定律：只要第三導(dǎo)體兩接點(diǎn)溫度相同，回路中只要第三導(dǎo)體兩接點(diǎn)溫度相同，回路中熱電勢(shì)不變熱電勢(shì)不變熱電偶（熱電偶（500500以上）以上）溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送 熱電效應(yīng)：熱電效應(yīng)： 兩種材質(zhì)不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體兩種材質(zhì)不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B連連接成回路，熱電偶兩端溫度不同，形接成回路，熱電偶兩端溫度不同，形成溫差熱電動(dòng)勢(shì)成溫差熱電動(dòng)勢(shì)冷端延伸：冷端延伸：使用補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端延伸，不會(huì)改變使用補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電偶使冷端延伸，不會(huì)改變熱電偶的熱電勢(shì)熱電偶的熱電勢(shì)ActtBCD毫伏計(jì)0t熱電偶冷 端 的 延 伸生 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng)恒 溫 環(huán) 境補(bǔ)償導(dǎo)線溫度的檢測(cè)與變

8、送溫度的檢測(cè)與變送非接觸式測(cè)溫（輻射式測(cè)溫）非接觸式測(cè)溫（輻射式測(cè)溫）溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送載熱體載熱體熱能熱能輻射能輻射能受體溫度受體溫度優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無媒介，無上限，測(cè)速快，對(duì)熱場(chǎng)無干擾無媒介，無上限，測(cè)速快，對(duì)熱場(chǎng)無干擾不足：不足：測(cè)量誤差大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴測(cè)量誤差大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴適用：適用：運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的物體 腐蝕性腐蝕性1 1、高溫輻射溫度計(jì)、高溫輻射溫度計(jì)溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送光學(xué)透鏡將輻射能加以聚集，由硅光光學(xué)透鏡將輻射能加以聚集，由硅光電池轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。輻射能可以直接電池轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。輻射能可以直接產(chǎn)生產(chǎn)生0-20mV的電壓信號(hào)的電壓信號(hào)2 2、低溫輻

9、射溫度計(jì)、低溫輻射溫度計(jì)鍺濾光片或鍺透鏡與半導(dǎo)體熱敏電阻鍺濾光片或鍺透鏡與半導(dǎo)體熱敏電阻組合而成，輸出信號(hào)需要放大后才能組合而成，輸出信號(hào)需要放大后才能使用使用3 3、光電溫度計(jì)、光電溫度計(jì)溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送智能式溫度變送器（以智能式溫度變送器（以TT302TT302為例）為例）特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）通用性強(qiáng)）通用性強(qiáng) 2 2）使用靈活）使用靈活 3 3）多種補(bǔ)償校正方式）多種補(bǔ)償校正方式 4 4）控制功能）控制功能 5 5）通信功能）通信功能 6 6）自診斷功能）自診斷功能硬件構(gòu)成：硬件構(gòu)成：壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送壓力的概念：壓力的概念：垂直作用于單位面積上的力（垂直作

10、用于單位面積上的力（P P）工程上其他壓力單位：工程上其他壓力單位：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、工程大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、工程大氣壓 毫米水柱、毫米汞柱毫米水柱、毫米汞柱參考點(diǎn)參考點(diǎn)的不同，將壓力分為：的不同，將壓力分為：1 1）差壓）差壓2 2）絕對(duì)壓力）絕對(duì)壓力3 3）表壓）表壓4 4）負(fù)壓）負(fù)壓壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)：壓力的檢測(cè)：基于基于彈性形變彈性形變彈性式測(cè)壓：彈性式測(cè)壓：被測(cè)壓力轉(zhuǎn)化為彈性元件變形位移被測(cè)壓力轉(zhuǎn)化為彈性元件變形位移基于基于靜力學(xué)原理靜力學(xué)原理的液柱式測(cè)壓：的液柱式測(cè)壓：液體靜力學(xué)原理：液體靜力學(xué)原理：ghPPP12基于基于壓電轉(zhuǎn)換壓電轉(zhuǎn)換的電氣式測(cè)壓：的電氣式測(cè)壓：

11、壓電效應(yīng)：電介質(zhì)受外力作用產(chǎn)生變形時(shí)兩個(gè)表面出現(xiàn)正負(fù)電荷壓電效應(yīng)：電介質(zhì)受外力作用產(chǎn)生變形時(shí)兩個(gè)表面出現(xiàn)正負(fù)電荷基于基于液壓傳遞液壓傳遞的活塞式測(cè)壓的活塞式測(cè)壓壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送彈性式測(cè)壓元件：彈性式測(cè)壓元件：（1 1）彈簧）彈簧（2 2）波紋管）波紋管波紋管與彈簧組合波紋管與彈簧組合壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送彈性式測(cè)壓元件：彈性式測(cè)壓元件：（3 3）膜片與膜盒）膜片與膜盒壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送DDZ-DDZ-型力矩平衡式差壓變送器型力矩平衡式差壓變送器原理：原理：力矩平衡力矩平衡結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：測(cè)量部分、杠桿系統(tǒng)、位移檢測(cè)放大器、電磁反饋機(jī)構(gòu)測(cè)量部分、杠桿系統(tǒng)、位移

12、檢測(cè)放大器、電磁反饋機(jī)構(gòu)測(cè)量部分：測(cè)量部分：iipAFA A為測(cè)量膜片有效面積為測(cè)量膜片有效面積壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送杠桿系統(tǒng)：杠桿系統(tǒng)：進(jìn)行力的傳遞和力矩比較進(jìn)行力的傳遞和力矩比較壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送智能式差壓變送器（以智能式差壓變送器（以11511151為例）為例）特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）測(cè)量精度高）測(cè)量精度高 2 2）具有溫度、靜壓補(bǔ)償功能）具有溫度、靜壓補(bǔ)償功能 3 3）具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式）具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式 4 4）具有數(shù)字微調(diào)、數(shù)字阻尼等功能）具有數(shù)字微調(diào)、數(shù)字阻尼等功能硬件構(gòu)成：硬件構(gòu)成：練習(xí)題練習(xí)題利用壓力表測(cè)量某容器中壓力，工藝要求其壓力為利用壓力表