過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)與變送

1、 第第2 2章章 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與變送過(guò)程參數(shù)檢測(cè)與變送1 1）了解參數(shù)檢測(cè)的意義、檢測(cè)儀表的基本構(gòu)成及儀）了解參數(shù)檢測(cè)的意義、檢測(cè)儀表的基本構(gòu)成及儀表的統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)；表的統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)；2 2）了解檢測(cè)誤差的概念、熟悉儀表的性能以及零點(diǎn)）了解檢測(cè)誤差的概念、熟悉儀表的性能以及零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整的確定與計(jì)算；遷移與量程調(diào)整的確定與計(jì)算；3 3）熟悉變送器的構(gòu)成原理、信號(hào)傳輸與接線方式；）熟悉變送器的構(gòu)成原理、信號(hào)傳輸與接線方式；4 4）了解溫度檢測(cè)方法、熟悉溫度變速器的工資原理、）了解溫度檢測(cè)方法、熟悉溫度變速器的工資原理、掌握其使用方法；掌握其使用方法；5 5）掌握壓力、流量、物位等檢測(cè)儀表的工

2、作原理與掌握壓力、流量、物位等檢測(cè)儀表的工作原理與使用方法，熟悉壓力變送器的工作原理及使用特使用方法，熟悉壓力變送器的工作原理及使用特點(diǎn)；點(diǎn)；6 6）熟悉智能式變送器的特點(diǎn)及硬件構(gòu)成；）熟悉智能式變送器的特點(diǎn)及硬件構(gòu)成；參數(shù)檢測(cè)與變送參數(shù)檢測(cè)與變送轉(zhuǎn)換元件敏感元件信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路電 源 被測(cè)量 輸入量 測(cè)量電路 電量 輸出量檢測(cè)的重要意義檢測(cè)的重要意義2.1.1 2.1.1 檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表1.傳感器傳感器 國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB7665-87規(guī)定：規(guī)定：“能感受規(guī)定的被測(cè)量能感受規(guī)定的被測(cè)量 并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置， 通

3、常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。2.變送器變送器 將輸出信號(hào)變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。將輸出信號(hào)變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)即各儀表之間的通信協(xié)議：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)即各儀表之間的通信協(xié)議：010mA、02V、20100kPa; 420mA、15V數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)。 組成框圖（圖組成框圖（圖21） axx %)100%(100 xxa（2 2）絕對(duì)誤差）絕對(duì)誤差 儀表的實(shí)測(cè)值與儀表的實(shí)測(cè)值與“真值真值”之差之差 %100minmaxxx 2.2.檢測(cè)誤差的規(guī)律性檢測(cè)誤差的規(guī)律性（1 1）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差 對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次

4、重復(fù)測(cè)量時(shí)，按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。克服系統(tǒng)誤差的辦法克服系統(tǒng)誤差的辦法：負(fù)反饋結(jié)構(gòu)：負(fù)反饋結(jié)構(gòu) （2）隨機(jī)誤差或統(tǒng)計(jì)誤差）隨機(jī)誤差或統(tǒng)計(jì)誤差：統(tǒng)計(jì)計(jì)算、濾波消除：統(tǒng)計(jì)計(jì)算、濾波消除 （3 3）粗大誤差）粗大誤差（疏忽誤差）：剔除（疏忽誤差）：剔除2.1.3 2.1.3 檢測(cè)儀表的基本特性檢測(cè)儀表的基本特性1.1.儀表的固有特性及性能指標(biāo)儀表的固有特性及性能指標(biāo)（1 1）精確度及其等級(jí)精確度及其等級(jí)1 1）不能用絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示）不能用絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示? ?2）用最大引用誤差度量？（量程、最大絕對(duì)誤差）用最大引用誤差度量？（量程、最大絕對(duì)誤差）度量辦法度量辦法：

5、去掉最大引用誤差中的：去掉最大引用誤差中的“”和和“”表示：表示：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5。%100minmaxmaxxxff%100minmaxmaxxxbb（2 2）非線性誤差非線性誤差圖示（圖示（2 22 2）計(jì)算：計(jì)算：（3 3）變差：正、反行程測(cè)量時(shí)的變差：正、反行程測(cè)量時(shí)的最大差值與量程之比的百分?jǐn)?shù)最大差值與量程之比的百分?jǐn)?shù)計(jì)算：計(jì)算：（4 4）靈敏度與分辨力 計(jì)算 分辨力又稱(chēng)靈敏限：儀表輸出能響應(yīng)和分辨分辨力又稱(chēng)靈敏限：儀表輸出能響應(yīng)和分辨輸入的最小變化量，數(shù)字顯示儀表變化一個(gè)輸入的最小變化量，數(shù)字顯示儀表

6、變化一個(gè)二進(jìn)制最低有效位時(shí)輸入的最小變化量二進(jìn)制最低有效位時(shí)輸入的最小變化量（5 5）漂移漂移 時(shí)漂與溫漂時(shí)漂與溫漂（6 6）動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差2.2.檢測(cè)儀表的工作特性檢測(cè)儀表的工作特性適應(yīng)參數(shù)測(cè)量和系統(tǒng)運(yùn)行的需要具有的輸入適應(yīng)參數(shù)測(cè)量和系統(tǒng)運(yùn)行的需要具有的輸入/ /輸出特性輸出特性（1 1）理想工作特性：理想工作特性：minminminmaxminmax)(yxxxxyyy（2 2）零點(diǎn)調(diào)整與遷移零點(diǎn)調(diào)整與遷移使輸入下限值為零的過(guò)程稱(chēng)為零使輸入下限值為零的過(guò)程稱(chēng)為零點(diǎn)調(diào)整，否則為零點(diǎn)遷移。點(diǎn)調(diào)整，否則為零點(diǎn)遷移。零點(diǎn)遷移前后的輸入零點(diǎn)遷移前后的輸入/ /輸出特性輸出特性(3)(3) 量程調(diào)整

7、量程調(diào)整量程是指與檢測(cè)儀表規(guī)定量程是指與檢測(cè)儀表規(guī)定的輸出范圍相對(duì)應(yīng)的輸入的輸出范圍相對(duì)應(yīng)的輸入范圍范圍量程調(diào)整是指在零點(diǎn)不量程調(diào)整是指在零點(diǎn)不變時(shí)將輸出上限值與輸變時(shí)將輸出上限值與輸入上限值相對(duì)應(yīng)入上限值相對(duì)應(yīng)量程調(diào)整前后的輸入量程調(diào)整前后的輸入/ /輸出特性輸出特性實(shí)例實(shí)例 某測(cè)溫儀表的量程為某測(cè)溫儀表的量程為0 0500500，輸出信號(hào)為輸出信號(hào)為4 420mA20mA ，現(xiàn)欲測(cè)量現(xiàn)欲測(cè)量20020010001000應(yīng)如何調(diào)整？應(yīng)如何調(diào)整？2.1.4 2.1.4 變送器的構(gòu)成原理變送器的構(gòu)成原理1.1.模擬式變送器的構(gòu)成（圖模擬式變送器的構(gòu)成（圖2 29 9）測(cè) 量 部 分iK零 點(diǎn) 遷

8、 移x放 大 器K反 饋 回 路fKy0zizfz011zKKKxKKKKyffi1 1）原理說(shuō)明原理說(shuō)明2)2) 輸入輸入/ /輸出關(guān)系輸出關(guān)系理想線性特性理想線性特性01, 1zKxKKyKKffii 存 儲(chǔ) 器x傳 感 器 組 件A/D轉(zhuǎn) 換 器CPU通 信 電 路FSK 信 號(hào)D/A轉(zhuǎn) 換 器2.2.數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理（基于數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理（基于CPUCPU的硬件電路、的硬件電路、系統(tǒng)程序和功能模塊的軟件系統(tǒng)程序和功能模塊的軟件）（1 1）數(shù)字式變送器的數(shù)字式變送器的硬件構(gòu)成（圖硬件構(gòu)成（圖2 21010）（2 2）軟件構(gòu)成軟件構(gòu)成系統(tǒng)程序：硬件管理，其基本功能為模系統(tǒng)程序：

9、硬件管理，其基本功能為模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通訊、自檢；功能模塊：組態(tài)功能。自檢；功能模塊：組態(tài)功能。2.1.5 2.1.5 變送器的信號(hào)傳輸方式變送器的信號(hào)傳輸方式1.1.四線制和二線制方式（圖四線制和二線制方式（圖2 21111）LR四線制變送器0I電源LR二線制變送器0I電源TUmin00II )(maxmax0min0rRIEUL)(maxmin0minmin0minLRIEIP二線制滿足的條件：2.HART2.HART（Highway Addressable Transduce)Highway Addressable Transduce)協(xié)議傳輸方式協(xié)議傳輸方式圖圖2

10、 212 12 模擬信號(hào)和基于頻移鍵控（模擬信號(hào)和基于頻移鍵控（FSK)FSK)的疊加的疊加傳輸速率為傳輸速率為1200bit/s1200bit/s2.2 2.2 溫度的檢測(cè)與變送溫度的檢測(cè)與變送2.2.1 溫度檢測(cè)方法一、接觸式測(cè)溫1、熱電阻熱電阻及其測(cè)溫原理基于熱阻效應(yīng)，測(cè)溫元件測(cè)溫原理測(cè)溫范圍/主要特點(diǎn)熱電偶熱電效應(yīng)01600測(cè)溫范圍廣，測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，低溫測(cè)量精度低。鉑電阻熱阻效應(yīng)200600測(cè)溫范圍廣，測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；不能測(cè)高溫。銅電阻50150半導(dǎo)體熱敏電阻50150靈敏度高

11、，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；互換性較差，測(cè)量范圍有一定限制。)(1)(00ttRtR常用測(cè)溫元件1)1) 金屬熱電阻的測(cè)溫金屬熱電阻的測(cè)溫, ,計(jì)算：熱電阻名稱(chēng)分度號(hào)0時(shí)阻值()測(cè)溫范圍（）特點(diǎn)銅電阻Cu50500.0550150線性好，價(jià)格低，適用于無(wú)腐蝕性介質(zhì)Cu1001000.1鉑電阻Pt50500.003-200500精度高，價(jià)格貴，適用于中性和氧化性介質(zhì)，但線性度差Pt1001000.006常用熱電阻常用熱電阻工業(yè)常用熱電阻的分度表工業(yè)常用熱電阻的分度表附表A 附表A-1 鉑熱電阻（分度號(hào)Pt100）分度表（ ， ）00.1000R003850.0溫度溫度/001020304050

12、60708090 電阻值電阻值 20010001849602510005619960652119216480088224337842739718031355376323132723327026833228064300100200300400500600700800100001385017584212022470428090313593451337551103901422917951215572504828422316803482237848107791460618317219122539028753319993513038145111671498218632222652573229083323

13、1835437384401155415358190452261726072294113263535742387341194015731194072296726411297393295136047390261232416104197692331726749300653326636350127071647620129236652708630391335793665213089168462048824013274223071533892369531347017216208452435927756310383420337252附表附表A-2 A-2 銅熱電阻（分度號(hào)銅熱電阻（分度號(hào)Cu50) Cu50

14、) 分度表（分度表（R0=50.00 R0=50.00 0 0。004280004280）溫度溫度/00102030405060708090 電阻值 0 050.0050.0047.8552.1445.7054.2843.5556.4241.4058.5639.2460.70-62.84-64.98-67.12-69.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13-2)2) 半導(dǎo)體熱敏電阻的測(cè)溫半導(dǎo)體熱敏電阻的測(cè)溫計(jì)算：KTTTBTRTR15.2730,)11(exp)()(000KBTTTRTRB60001500,11)(ln)(ln00溫度系數(shù)溫度系數(shù)：溫度變化：溫

15、度變化11時(shí)電阻值的相對(duì)變化量。時(shí)電阻值的相對(duì)變化量。計(jì)算：2)()(1TBdTTdRTR負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)：NTCNTC型；正溫度系數(shù)：型；正溫度系數(shù)：PTCPTC型；臨界：型；臨界：CRTCRT型型熱敏電阻的溫度特性（圖熱敏電阻的溫度特性（圖2 21313）cm/810PTCCTRNTCCt/71061031041051021011040801201602000,2rRRti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。適用于家電和汽車(chē)的測(cè)溫。適用于家電和汽車(chē)的測(cè)溫。 （2 2） 熱電阻的接線方式

16、（圖熱電阻的接線方式（圖2 21414）a) 用于測(cè)量精度不高的場(chǎng)合用于測(cè)量精度不高的場(chǎng)合b)電橋平衡，與導(dǎo)線電阻無(wú)關(guān)tRRRRRR23121,C C）用于高精度的溫度測(cè)量，如用用于高精度的溫度測(cè)量，如用內(nèi)阻很高的電子電位差計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)阻很高的電子電位差計(jì)測(cè)量nNTC的應(yīng)用設(shè)計(jì)n電子溫度計(jì)、電子萬(wàn)年歷、電子鐘溫度顯示、電子禮品； n冷暖設(shè)備、加熱恒溫電器； n汽車(chē)電子溫度測(cè)控電路； n溫度傳感器、溫度儀表； n醫(yī)療電子設(shè)備、電子盥洗設(shè)備； n手機(jī)電池及充電電器。nPTC的應(yīng)用設(shè)計(jì)n用恒溫加熱PTC熱敏電阻的恒溫加熱原理特性， 可以設(shè)計(jì)應(yīng)用在直發(fā)器、發(fā)夾、發(fā)夾板、離子燙、燙發(fā)、燙發(fā)板、陶瓷燙發(fā)板、發(fā)

17、鉗、卷發(fā)器、電熱梳、負(fù)離子燙發(fā)器 ，恒溫培養(yǎng)箱、電子保溫瓶、保溫箱、保溫杯、電烤箱、輸液寶、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、日用電器、小家電.等等。流體式液體加熱器應(yīng)用設(shè)計(jì) 這是一種流體式液體加熱器，液體從加熱器內(nèi)流過(guò)即被加熱到需要的溫度。用PTC元件作為發(fā)熱源，具有升溫速度快、恒溫發(fā)熱、功率自調(diào)整、熱轉(zhuǎn)換率高、抗水垢能力強(qiáng)、即使干燒也不損壞等特點(diǎn)。 被廣泛應(yīng)用于家電行業(yè)各類(lèi)電熱器具中。 2.2.熱電偶及其測(cè)溫原理熱電偶及其測(cè)溫原理（500500）（1 1）熱電偶的測(cè)溫原理）熱電偶的測(cè)溫原理：熱電效應(yīng)（圖：熱電效應(yīng)（圖2 21515）接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)。接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)。)()(),(),(),()()

18、(),(000000tEtEttEttEttEtEtEttEABABABABABABABtconstABttEttan010),(三點(diǎn)結(jié)論三點(diǎn)結(jié)論：1 1）電極材料相同，總電勢(shì)為零；）電極材料相同，總電勢(shì)為零；2 2）冷、熱端溫度相同，總電勢(shì)為零；）冷、熱端溫度相同，總電勢(shì)為零；3 3）電）電極材料不同，溫度相同，熱電勢(shì)不同極材料不同，溫度相同，熱電勢(shì)不同。（2 2）熱電勢(shì)的檢測(cè)與第三導(dǎo)體定律）熱電勢(shì)的檢測(cè)與第三導(dǎo)體定律( (圖圖2 21616）)()()(),(000tEtEtEttECABCABABC當(dāng)當(dāng)0tt ，0)()()(),(00000tEtEtEttECABCABABC),()(

19、)(),(000ttEtEtEttEABABABABC有第三導(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，：只要第三導(dǎo)體兩接點(diǎn)溫度相同，回路中熱電勢(shì)不變回路中熱電勢(shì)不變（3 3）冷端延伸與等值替換原理）冷端延伸與等值替換原理為什么要延伸？補(bǔ)償導(dǎo)線的作用？等值替換原理（圖等值替換原理（圖2 21717）),(),(00ttEttECCDCAB等值替換的條件：等值替換的條件：),(),(00ttEttECCDCAB100Ct熱電回路的總熱電勢(shì)：熱電回路的總熱電勢(shì)：)()()()(),(00CCADCCBDABABCDtEtEtEtEttECttt00)()()()(CCACDCCBDCABtE

20、tEtEtE因而有因而有),(), ()()()()(), (000ttEt tEtEtEtEtEt tECCDCABCDCDCCABABABCD依據(jù)依據(jù)則有則有), ()()()()(),(), (), (0000t tEtEtEtEtEttEt tEt tEABABCABCABABCCDCABABCD結(jié)論：將滿足 的補(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)),(),(00ttEttECCDCABActtBCD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)線補(bǔ)償導(dǎo)線的連接示意圖補(bǔ)償導(dǎo)線的連接示意圖（4 4）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及其補(bǔ)償導(dǎo)線）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及其補(bǔ)償導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)熱電偶：熱電勢(shì)與溫度的

21、關(guān)系、允許誤差、型號(hào)（分度號(hào)）按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC)統(tǒng)一規(guī)定。表表2 23 3 我國(guó)部分標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶及其補(bǔ)償導(dǎo)線我國(guó)部分標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶及其補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶配套的補(bǔ)償導(dǎo)線（絕緣層著色）分度號(hào)熱電偶材料測(cè)溫范圍/型號(hào)正極材料負(fù)極材料長(zhǎng)期短期S 鉑銠10 鉑013001600SC銅（紅）銅鎳（綠）B鉑銠30鉑銠6 016001800BC銅（紅）銅（灰）K鎳鉻鎳硅5010001300KX鎳鉻（紅）鎳硅（黑）T銅康銅200300350TX銅（紅）康銅（白）（5）熱電偶的冷端溫度校正為什么要校正？為什么要校正？1）查表法：) 0 ,(),() 0 ,(nABnABABtEttEtE示例：K型熱偶，測(cè)t,冷端溫度

22、 30nt測(cè)得 E(t,30)=21.995mV,E(30,0)=1.203mV,經(jīng)計(jì)算：E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=23.198m，反查分度表：t=5602)2)電橋補(bǔ)償法：電橋補(bǔ)償法：利用電橋某利用電橋某橋臂電阻橋臂電阻因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的附加電壓的附加電壓補(bǔ)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)的變化償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)的變化( (圖圖2 21919及說(shuō)明）及說(shuō)明）工作原理。工作原理。示例：鉑銠鉑銠熱偶，0100：6v/，橋臂電流為0.5mA,0.004/。全補(bǔ)償?shù)臈l件為：）（/6/004. 0)()(VRmAIcu經(jīng)計(jì)算：經(jīng)計(jì)算：30(0）t

23、Rcu加保護(hù)套管：可延長(zhǎng)使用壽命；但使慣性滯后加保護(hù)套管：可延長(zhǎng)使用壽命；但使慣性滯后（1.51.54min).4min).不加為毫秒級(jí)不加為毫秒級(jí)接觸式測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：精度高、小范圍線性度與穩(wěn)定性好測(cè)溫范圍寬（接觸式測(cè)溫優(yōu)點(diǎn)：精度高、小范圍線性度與穩(wěn)定性好測(cè)溫范圍寬（50050020002000；缺點(diǎn)：高于；缺點(diǎn)：高于20002000時(shí)，不能長(zhǎng)期使用，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)溫，不時(shí)，不能長(zhǎng)期使用，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的測(cè)溫，不能使用能使用二二 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） 1. 1.非接觸式測(cè)溫及其特點(diǎn)非接觸式測(cè)溫及其特點(diǎn) 原理原理：載熱體：載熱體熱能熱能輻射能輻射能受體溫度受體溫度。特點(diǎn)特

24、點(diǎn)：無(wú)媒介，無(wú)上限，測(cè)速快，對(duì)熱場(chǎng)無(wú)干擾，用于運(yùn)動(dòng)物體、腐蝕：無(wú)媒介，無(wú)上限，測(cè)速快，對(duì)熱場(chǎng)無(wú)干擾，用于運(yùn)動(dòng)物體、腐蝕 性介質(zhì)的測(cè)溫；性介質(zhì)的測(cè)溫；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：測(cè)量誤差大、標(biāo)定難結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴：測(cè)量誤差大、標(biāo)定難結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴2.常用元件及共性常用元件及共性 高溫輻射計(jì)、低溫輻射計(jì)、光電溫度計(jì)；：熱輻射高溫輻射計(jì)、低溫輻射計(jì)、光電溫度計(jì)；：熱輻射 透鏡（反射透鏡（反射 鏡）鏡）熱電堆（熱敏電阻、硅光電池）熱電堆（熱敏電阻、硅光電池） 電信號(hào)。電信號(hào)。（1 1）. .高溫輻射計(jì)：光學(xué)玻璃透鏡高溫輻射計(jì)：光學(xué)玻璃透鏡（光波長(zhǎng)（光波長(zhǎng)0.70.71.1m1.1m）與硅光電池與硅光電池(700(70

25、0200020mV)200020mV)組成；組成； 誤差：誤差：15001500，0.7%; 0.7%; 15001500， 1%1%； 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間1 1毫秒毫秒 （2 2）. . 低溫輻射計(jì)：鍺透鏡與半導(dǎo)體熱敏電阻組成；接收低溫輻射計(jì)：鍺透鏡與半導(dǎo)體熱敏電阻組成；接收215m紅外紅外波；范圍：波；范圍：0200；誤差：誤差： 1%；響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間2毫秒，毫秒，信號(hào)需放大。信號(hào)需放大。 （3 3）光電溫度計(jì)：光透鏡（）光電溫度計(jì)：光透鏡（光波長(zhǎng)光波長(zhǎng)0.60.62.7m2.7m ）流化鉛光敏電阻；范）流化鉛光敏電阻；范圍：圍：400400 800800；誤差：誤差： 1%1%；響應(yīng)時(shí)間

26、響應(yīng)時(shí)間1.51.5毫秒毫秒, ,信號(hào)需放大。信號(hào)需放大。三三. . 測(cè)溫儀表的選用測(cè)溫儀表的選用1 1. .選用原則選用原則1 1）精度符合誤差要求；）精度符合誤差要求；2 2）操作方便、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)合理，統(tǒng)一品種與規(guī)格）操作方便、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)合理，統(tǒng)一品種與規(guī)格3 3）量程略大于實(shí)測(cè)范圍）量程略大于實(shí)測(cè)范圍（9090）；4 4）高溫：熱電偶；低溫：熱電阻）高溫：熱電偶；低溫：熱電阻5 5）保護(hù)套管的耐壓等級(jí)管線或設(shè)備的耐壓等級(jí)）保護(hù)套管的耐壓等級(jí)管線或設(shè)備的耐壓等級(jí)溫度儀表操作條件指示地點(diǎn)一般現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量范圍性能特點(diǎn)壓力表式溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)液體溫度計(jì)銅電阻鉑電阻熱電阻銅康銅鎳鉻康銅鎳鉻鎳

27、硅鉑銠鉑鉑銠鉑銠熱電偶測(cè)量范圍輻射溫度計(jì)室溫?zé)犭娮韪邏簾犭娮栉⑿蜔犭娮栌凸奁骄鶞囟扔?jì)恒溫室,冷藏庫(kù)等特殊熱電阻鎧裝熱電偶多點(diǎn)(只)熱電偶耐磨熱電偶吹氣熱電偶用于震動(dòng)，腐蝕等場(chǎng)合特殊熱電偶測(cè)量范圍精度高就地集中一 般-50 +150-200 +1500 +3000 +6000 +11000 +14000 +1600+2000特殊遠(yuǎn)傳5%，溫度8700 +1600-200 +650 選用原則示意圖選用原則示意圖2 2. .2.2.2 2.2.2 典型模擬式溫度變送器典型模擬式溫度變送器一一. DDZ-. DDZ-型溫度變送器型溫度變送器1. DDZ-型溫度變送器的構(gòu)成及特點(diǎn)型溫度變送器的構(gòu)成及特點(diǎn)

28、(圖圖221）說(shuō)明說(shuō)明:1):1)輸入回路可實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償、熱電阻三線制引入、零輸入回路可實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償、熱電阻三線制引入、零點(diǎn)調(diào)整與遷移、量程調(diào)整；點(diǎn)調(diào)整與遷移、量程調(diào)整；2 2）反饋回路可實(shí)現(xiàn)非線性校正；）反饋回路可實(shí)現(xiàn)非線性校正；特點(diǎn)特點(diǎn)：1 1）集成運(yùn)放：可使儀表的精確性、可靠性、穩(wěn)定性及技術(shù)指標(biāo)集成運(yùn)放：可使儀表的精確性、可靠性、穩(wěn)定性及技術(shù)指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)；符合國(guó)標(biāo)；2 2）通用模塊與專(zhuān)用模塊相結(jié)合，使用靈活。方便；通用模塊與專(zhuān)用模塊相結(jié)合，使用靈活。方便；3 3）反饋反饋線性化保證輸入線性化保證輸入/ /輸出關(guān)系的線性化；輸出關(guān)系的線性化；4 4）統(tǒng)一集中供電，二線制接線方統(tǒng)

29、一集中供電，二線制接線方式；式；5 5）采用安全火花防爆措施采用安全火花防爆措施2.3 2.3 壓力的檢測(cè)與變送壓力的檢測(cè)與變送2.3.1 2.3.1 壓力的概念及其檢測(cè)壓力的概念及其檢測(cè)一一. .壓力的概念壓力的概念：垂直作用于單位面積上的力（：垂直作用于單位面積上的力（1Pa=1N/mm1Pa=1N/mm、換算換算:P43:P43，表，表2 24 4）1 1. .差壓差壓( (P)P)； 2.2.絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力(P(Pabsabs)/)/大氣壓；大氣壓； 3 3. .表壓表壓(P(Pg g) )；4.4.負(fù)壓負(fù)壓(P(Pv v) ) ；二二. .彈性式測(cè)壓元件及原理彈性式測(cè)壓元件及原理1

30、 1. .彈簧管（波登管）、多圈彈管，彈簧管（波登管）、多圈彈管，角位移角位移電信號(hào)；電信號(hào)；2 2. .波紋管、波波紋管、波/ /簧組合簧組合提高線性度；提高線性度；3 3. .膜片與膜盒膜片與膜盒2.3.2 DDZ-2.3.2 DDZ-型力矩平衡式差壓型力矩平衡式差壓 變送器變送器一一. .原理圖（原理圖（2 23333）1.1.測(cè)量部分測(cè)量部分：iipAF2.2.杠桿系統(tǒng)的受力分析（圖杠桿系統(tǒng)的受力分析（圖2 23535）：）：iFllF21100023,FlMFlMFlMfffi、結(jié)構(gòu)圖（結(jié)構(gòu)圖（2 23434）3.位移檢測(cè)放大器（位移位移檢測(cè)放大器（位移/電流轉(zhuǎn)換器）電流轉(zhuǎn)換器）（1

31、）檢測(cè)變壓器、振蕩電路檢測(cè)變壓器、振蕩電路 （圖（圖236）220eeu)(00uu振蕩器工作過(guò)程（圖振蕩器工作過(guò)程（圖237）（2 2）放大器：）放大器：整流濾波與功整流濾波與功率放大率放大4.電磁力反饋機(jī)構(gòu)電磁力反饋機(jī)構(gòu)5.整機(jī)特性（圖整機(jī)特性（圖239）)tan(1002310lFlllAplKKKIiff00002310tanFKpKFlKlpAlKlllIiiffiff2.3.3 2.3.3 電容式差壓變送器（特點(diǎn)、構(gòu)成）電容式差壓變送器（特點(diǎn)、構(gòu)成）算法算法：ipKppKd1211)(ddACddAC0201dKddddddAddddACCCC2000001212)11()11(i

32、pKppKKCCCC321211212)(dddddd0201,2. 轉(zhuǎn)換放大電路（圖轉(zhuǎn)換放大電路（圖242）1. 檢測(cè)部件（圖檢測(cè)部件（圖241）作用作用：將輸入差壓線性地轉(zhuǎn)換成兩電容之差與兩：將輸入差壓線性地轉(zhuǎn)換成兩電容之差與兩 電容之和的比值電容之和的比值 對(duì)流量的測(cè)量與控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的一項(xiàng)重要任務(wù)。圖1 水箱液位控制系統(tǒng)流程圖1 1 水箱水箱2 2 壓力變送器壓力變送器3 3 液位調(diào)節(jié)器液位調(diào)節(jié)器4 4 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥2.4 流量的檢測(cè)與變送流量的檢測(cè)與變送2.4.1 流量的概念與檢測(cè)方法流量的概念與檢測(cè)方法 流量的基本概念：流量的基本概念： 瞬時(shí)流量（瞬時(shí)流量（單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)

33、工藝管道某截面的流體數(shù)量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)工藝管道某截面的流體數(shù)量）; 累積流量（累積流量（某段時(shí)間內(nèi)流過(guò)工藝管道某截面的流體總量）某段時(shí)間內(nèi)流過(guò)工藝管道某截面的流體總量）; (1) 體積流量：體積流量：vAqvdAvA(2) 重量流量：重量流量：vgqqvgQQ（瞬時(shí)）（瞬時(shí)）（累積）（累積）（瞬時(shí)）（瞬時(shí)）（累積）（累積）0tvvQq dt體積、重量與質(zhì)量流量體積、重量與質(zhì)量流量2.4.1 流量的概念與檢測(cè)方法流量的概念與檢測(cè)方法(4) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的體積流量：、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的體積流量：三種流量之關(guān)系：三種流量之關(guān)系：mvvggqgqqq/ /vnmnvnqqq

34、(3) 質(zhì)量流量：質(zhì)量流量：vmqqvmQQ（瞬時(shí)）（瞬時(shí)）（累積）（累積） 容積式流量計(jì)利用容積法測(cè)量流量，即以單位時(shí)間內(nèi)所排出流體的固定容積數(shù)目作為依據(jù)來(lái)計(jì)算流量，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、括板流量計(jì)和旋轉(zhuǎn)活塞式流量計(jì)等。 容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì) 速度式流量計(jì)利用流體力學(xué)法測(cè)量流量，即以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為依據(jù)來(lái)計(jì)算流量，如差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等。(2) 質(zhì)量流量檢測(cè)法：質(zhì)量流量檢測(cè)法： 間接法（間接法（體積流量乘以密度體積流量乘以密度）和直接法（）和直接法（儀表直接測(cè)得儀表直接測(cè)得）。）。2. 流量的檢測(cè)方法流量的檢測(cè)方法

35、 (1) 體積流量檢測(cè)法：容積法和速度法；體積流量檢測(cè)法：容積法和速度法；2.4.2 2.4.2 典型流量檢測(cè)儀表典型流量檢測(cè)儀表 容積式流量計(jì)：容積式流量計(jì)： 工作原理工作原理( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )： 當(dāng)流體通過(guò)當(dāng)流體通過(guò)“計(jì)量空間計(jì)量空間”時(shí)，時(shí)，在它的進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力在它的進(jìn)出口之間產(chǎn)生一定的壓力差，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分在壓力差作用下產(chǎn)差，其轉(zhuǎn)動(dòng)部分在壓力差作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口。生旋轉(zhuǎn)，并將流體由入口排向出口。流體一次次充滿流體一次次充滿“計(jì)量空間計(jì)量空間”，一，一次次被送往出口。由于次次被送往出口。由于“計(jì)量空間計(jì)量空間”的體積是確定的，只要測(cè)得轉(zhuǎn)子的的體積是確定的，只要

36、測(cè)得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以得到被測(cè)流體體轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以得到被測(cè)流體體積的累積流量。積的累積流量。 圖2 典型容積式流量計(jì)的工作過(guò)程q橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理：橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理：nVqv4橢圓齒輪流量計(jì)的特點(diǎn)：橢圓齒輪流量計(jì)的特點(diǎn)： 橢圓齒輪流量計(jì)計(jì)量精度高，適用于高粘度介質(zhì)流量的測(cè)量，但不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會(huì)將齒輪卡死，以致無(wú)法測(cè)量流量)。如果被測(cè)液體介質(zhì)中夾雜有氣體時(shí)，也會(huì)引起測(cè)量誤差。圖3 橢圓齒輪流量計(jì)的原理圖橢圓齒輪流量計(jì)的安裝：橢圓齒輪流量計(jì)的安裝： 橢圓齒輪流量計(jì)在安裝前應(yīng)清潔管道。若液體內(nèi)含有固體顆粒，則必須在管道上游加裝過(guò)濾器；若含氣體應(yīng)安裝排氣裝置。

37、 安裝時(shí)，應(yīng)使流量計(jì)的橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面平行。橢圓齒輪流量計(jì)的使用橢圓齒輪流量計(jì)的使用(難點(diǎn)難點(diǎn))： 不同型號(hào)規(guī)格的橢圓齒輪流量計(jì)對(duì)最小使用流量有一允許值，只有當(dāng)實(shí)際被測(cè)流量大于該下限流量允許值時(shí)，測(cè)量精度才能得到保證。 長(zhǎng)期使用后的橢圓齒輪流量計(jì)，其內(nèi)部的齒輪會(huì)被腐蝕和磨損，從而影響測(cè)量精度。 橢圓齒輪流量計(jì)被測(cè)介質(zhì)的溫度，不能過(guò)高。否則不僅會(huì)增加測(cè)量誤差，而且有使齒輪發(fā)生卡死的可能。2. 速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)(1) 節(jié)流式（差壓式）流量計(jì)：節(jié)流式（差壓式）流量計(jì)：孔板、擋板、文丘里管孔板、擋板、文丘里管孔板孔板 差壓式流量計(jì)結(jié)差壓式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠且構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠且適合于多

38、種介質(zhì)流量適合于多種介質(zhì)流量檢測(cè)，是應(yīng)用非常廣檢測(cè)，是應(yīng)用非常廣泛的一類(lèi)流量測(cè)量?jī)x泛的一類(lèi)流量測(cè)量?jī)x表。表。圖4 孔板前后流體的流線、流速和壓力分布圖不可壓縮理想流體不可壓縮理想流體伯努利方程：伯努利方程：22112222pvpv流體連續(xù)性方程：流體連續(xù)性方程：2211vAvA 當(dāng)流體通過(guò)節(jié)流裝置的節(jié)流孔時(shí)，流束形成局部收縮，當(dāng)流體通過(guò)節(jié)流裝置的節(jié)流孔時(shí)，流束形成局部收縮，流速加快，動(dòng)能增加，靜壓降低，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓差，流速加快，動(dòng)能增加，靜壓降低，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓差，根據(jù)根據(jù)伯努利方程伯努利方程和和流體流動(dòng)的連續(xù)性原理流體流動(dòng)的連續(xù)性原理可得壓差與流量之可得壓差與流量之間的關(guān)系為：

39、間的關(guān)系為： 差壓式流量計(jì)依據(jù)流體流動(dòng)的差壓式流量計(jì)依據(jù)流體流動(dòng)的節(jié)流原理節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。式中式中為收縮系數(shù)為收縮系數(shù)02AA推得推得:212240112()1vppAdDA 修正修正:pAqpAqmv2200分別為流量系數(shù)和膨脹系數(shù)。分別為流量系數(shù)和膨脹系數(shù)。、2.5 2.5 物位的檢測(cè)與變送（液位、料位、界位）物位的檢測(cè)與變送（液位、料位、界位）2.5.1 物位檢測(cè)的主要方法物位檢測(cè)的主要方法 靜壓式測(cè)量法靜壓式測(cè)量法 壓力式：敞口容器；壓力式：敞口容器； 差壓式：閉口容器差壓式：閉口容器電氣式測(cè)量法電氣式測(cè)量法 物位變化物位變化電氣參數(shù)：電阻、電容、磁場(chǎng)等變電氣參數(shù)：電阻、電容、磁場(chǎng)等變化化與電容式差壓變送器配合與電容式差壓變送器配合標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。3. 聲學(xué)式測(cè)量法聲學(xué)式測(cè)量法；4. 射