過程參數(shù)的檢測與變送

1、 第第2 2章章 過程參數(shù)檢測與變送過程參數(shù)檢測與變送1 1）了解參數(shù)檢測的意義、檢測儀表的基本構(gòu)成及儀）了解參數(shù)檢測的意義、檢測儀表的基本構(gòu)成及儀表的統(tǒng)一信號標(biāo)準(zhǔn)；表的統(tǒng)一信號標(biāo)準(zhǔn)；2 2）了解檢測誤差的概念、熟悉儀表的性能以及零點(diǎn)）了解檢測誤差的概念、熟悉儀表的性能以及零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整的確定與計算；遷移與量程調(diào)整的確定與計算；3 3）熟悉變送器的構(gòu)成原理、信號傳輸與接線方式；）熟悉變送器的構(gòu)成原理、信號傳輸與接線方式；4 4）了解溫度檢測方法、熟悉溫度變速器的工資原理、）了解溫度檢測方法、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、物位等檢測儀表的工

2、作原理與掌握壓力、流量、物位等檢測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)檢測與變送參數(shù)檢測與變送轉(zhuǎn)換元件敏感元件信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路電 源 被測量 輸入量 測量電路 電量 輸出量檢測的重要意義檢測的重要意義2.1.1 2.1.1 檢測儀表檢測儀表1.傳感器傳感器 國標(biāo)國標(biāo)GB7665-87規(guī)定：規(guī)定：“能感受規(guī)定的被測量能感受規(guī)定的被測量 并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，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 將輸出信號變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器。將輸出信號變成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號即各儀表之間的通信協(xié)議：統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號即各儀表之間的通信協(xié)議：010mA、02V、20100kPa; 420mA、15V數(shù)字信號。數(shù)字信號。 組成框圖（圖組成框圖（圖21） axx %)100%(100 xxa（2 2）絕對誤差）絕對誤差 儀表的實(shí)測值與儀表的實(shí)測值與“真值真值”之差之差 %100minmaxxx 2.2.檢測誤差的規(guī)律性檢測誤差的規(guī)律性（1 1）系統(tǒng)誤差）系統(tǒng)誤差 對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測量時，對同一被測參數(shù)進(jìn)行多次

4、重復(fù)測量時，按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差?？朔到y(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)計誤差）隨機(jī)誤差或統(tǒng)計誤差：統(tǒng)計計算、濾波消除：統(tǒng)計計算、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 檢測儀表的基本特性檢測儀表的基本特性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）精確度及其等級精確度及其等級1 1）不能用絕對誤差或相對誤差表示）不能用絕對誤差或相對誤差表示? ?2）用最大引用誤差度量？（量程、最大絕對誤差）用最大引用誤差度量？（量程、最大絕對誤差）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）計算：計算：（3 3）變差：正、反行程測量時的變差：正、反行程測量時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)計算：計算：（4 4）靈敏度與分辨力 計算 分辨力又稱靈敏限：儀表輸出能響應(yīng)和分辨分辨力又稱靈敏限：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輸入的最小變化量，數(shù)字顯示儀表

6、變化一個二進(jìn)制最低有效位時輸入的最小變化量二進(jìn)制最低有效位時輸入的最小變化量（5 5）漂移漂移 時漂與溫漂時漂與溫漂（6 6）動態(tài)誤差動態(tài)誤差2.2.檢測儀表的工作特性檢測儀表的工作特性適應(yīng)參數(shù)測量和系統(tǒng)運(yùn)行的需要具有的輸入適應(yīng)參數(shù)測量和系統(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程稱為零使輸入下限值為零的過程稱為零點(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)整量程是指與檢測儀表規(guī)定量程是指與檢測儀表規(guī)定的輸出范圍相對應(yīng)的輸入的輸出范圍相對應(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)不變時將輸出上限值與輸變時將輸出上限值與輸入上限值相對應(yīng)入上限值相對應(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 某測溫儀表的量程為某測溫儀表的量程為0 0500500，輸出信號為輸出信號為4 420mA20mA ，現(xiàn)欲測量現(xiàn)欲測量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 量 部 分iK零 點(diǎn) 遷

8、 移x放 大 器K反 饋 回 路fKy0zizfz011zKKKxKKKKyffi1 1）原理說明原理說明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 器x傳 感 器 組 件A/D轉(zhuǎn) 換 器CPU通 信 電 路FSK 信 號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 變送器的信號傳輸方式變送器的信號傳輸方式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 模擬信號和基于頻移鍵控（模擬信號和基于頻移鍵控（FSK)FSK)的疊加的疊加傳輸速率為傳輸速率為1200bit/s1200bit/s2.2 2.2 溫度的檢測與變送溫度的檢測與變送2.2.1 溫度檢測方法一、接觸式測溫1、熱電阻熱電阻及其測溫原理基于熱阻效應(yīng)，測溫元件測溫原理測溫范圍/主要特點(diǎn)熱電偶熱電效應(yīng)01600測溫范圍廣，測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動控制，應(yīng)用廣泛；需進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，低溫測量精度低。鉑電阻熱阻效應(yīng)200600測溫范圍廣，測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動控制，應(yīng)用廣泛；不能測高溫。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)簡單，使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制。)(1)(00ttRtR常用測溫元件1)1) 金屬熱電阻的測溫金屬熱電阻的測溫, ,計算：熱電阻名稱分度號0時阻值()測溫范圍（）特點(diǎn)銅電阻Cu50500.0550150線性好，價格低，適用于無腐蝕性介質(zhì)Cu1001000.1鉑電阻Pt50500.003-200500精度高，價格貴，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（分度號銅熱電阻（分度號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)體熱敏電阻的測溫半導(dǎo)體熱敏電阻的測溫計算：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時電阻值的相對變化量。時電阻值的相對變化量。計算：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，測溫范圍低：測溫范圍低：5050300300。適用于家電和汽車的測溫。適用于家電和汽車的測溫。 （2 2） 熱電阻的接線方式

16、（圖熱電阻的接線方式（圖2 21414）a) 用于測量精度不高的場合用于測量精度不高的場合b)電橋平衡，與導(dǎo)線電阻無關(guān)tRRRRRR23121,C C）用于高精度的溫度測量，如用用于高精度的溫度測量，如用內(nèi)阻很高的電子電位差計測量內(nèi)阻很高的電子電位差計測量nNTC的應(yīng)用設(shè)計n電子溫度計、電子萬年歷、電子鐘溫度顯示、電子禮品； n冷暖設(shè)備、加熱恒溫電器； n汽車電子溫度測控電路； 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 這是一種流體式液體加熱器，液體從加熱器內(nèi)流過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)各類電熱器具中。 2.2.熱電偶及其測溫原理熱電偶及其測溫原理（500500）（1 1）熱電偶的測溫原理）熱電偶的測溫原理：熱電效應(yīng)（圖：熱電效應(yīng)（圖2 21515）接觸電勢，溫差電勢。接觸電勢，溫差電勢。)()(),(),(),()()

18、(),(000000tEtEttEttEttEtEtEttEABABABABABABABtconstABttEttan010),(三點(diǎn)結(jié)論三點(diǎn)結(jié)論：1 1）電極材料相同，總電勢為零；）電極材料相同，總電勢為零；2 2）冷、熱端溫度相同，總電勢為零；）冷、熱端溫度相同，總電勢為零；3 3）電）電極材料不同，溫度相同，熱電勢不同極材料不同，溫度相同，熱電勢不同。（2 2）熱電勢的檢測與第三導(dǎo)體定律）熱電勢的檢測與第三導(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，回路中熱電勢不變回路中熱電勢不變（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：熱電回路的總熱電勢：)()()()(),(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，不會改變熱電偶的熱電勢),(),(00ttEttECCDCABActtBCD毫伏計0t熱電偶冷端的延伸生產(chǎn)現(xiàn)場恒溫環(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：熱電勢與溫度的

21、關(guān)系、允許誤差、型號（分度號）按國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC)統(tǒng)一規(guī)定。表表2 23 3 我國部分標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶及其補(bǔ)償導(dǎo)線我國部分標(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）分度號熱電偶材料測溫范圍/型號正極材料負(fù)極材料長期短期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t,冷端溫度

22、 30nt測得 E(t,30)=21.995mV,E(30,0)=1.203mV,經(jīng)計算：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的變化償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢的變化( (圖圖2 21919及說明）及說明）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)計算：經(jīng)計算：30(0）t

23、Rcu加保護(hù)套管：可延長使用壽命；但使慣性滯后加保護(hù)套管：可延長使用壽命；但使慣性滯后（1.51.54min).4min).不加為毫秒級不加為毫秒級接觸式測溫優(yōu)點(diǎn)：精度高、小范圍線性度與穩(wěn)定性好測溫范圍寬（接觸式測溫優(yōu)點(diǎn)：精度高、小范圍線性度與穩(wěn)定性好測溫范圍寬（50050020002000；缺點(diǎn)：高于；缺點(diǎn)：高于20002000時，不能長期使用，對運(yùn)動物體的測溫，不時，不能長期使用，對運(yùn)動物體的測溫，不能使用能使用二二 非接觸式測溫（輻射式測溫）非接觸式測溫（輻射式測溫） 1. 1.非接觸式測溫及其特點(diǎn)非接觸式測溫及其特點(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)：無媒介，無上限，測速快，對熱場無干擾，用于運(yùn)動物體、腐蝕：無媒介，無上限，測速快，對熱場無干擾，用于運(yùn)動物體、腐蝕 性介質(zhì)的測溫；性介質(zhì)的測溫；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：測量誤差大、標(biāo)定難結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格貴：測量誤差大、標(biāo)定難結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格貴2.常用元件及共性常用元件及共性 高溫輻射計、低溫輻射計、光電溫度計；：熱輻射高溫輻射計、低溫輻射計、光電溫度計；：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。電信號。（1 1）. .高溫輻射計：光學(xué)玻璃透鏡高溫輻射計：光學(xué)玻璃透鏡（光波長（光波長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)時間響應(yīng)時間1 1毫秒毫秒 （2 2）. . 低溫輻射計：鍺透鏡與半導(dǎo)體熱敏電阻組成；接收低溫輻射計：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)時間響應(yīng)時間2毫秒，毫秒，信號需放大。信號需放大。 （3 3）光電溫度計：光透鏡（）光電溫度計：光透鏡（光波長光波長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)時間

26、響應(yīng)時間1.51.5毫秒毫秒, ,信號需放大。信號需放大。三三. . 測溫儀表的選用測溫儀表的選用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)測范圍）量程略大于實(shí)測范圍（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)套管的耐壓等級管線或設(shè)備的耐壓等級）保護(hù)套管的耐壓等級管線或設(shè)備的耐壓等級溫度儀表操作條件指示地點(diǎn)一般現(xiàn)場測量范圍性能特點(diǎn)壓力表式溫度計雙金屬溫度計液體溫度計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量范圍輻射溫度計室溫?zé)犭娮韪邏簾犭娮栉⑿蜔犭娮栌凸奁骄鶞囟扔嫼銣厥?冷藏庫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，腐蝕等場合特殊熱電偶測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）說明說明: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)符合國標(biāo)；符合國標(biāo)；2 2）通用模塊與專用模塊相結(jié)合，使用靈活。方便；通用模塊與專用模塊相結(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 壓力的檢測與變送壓力的檢測與變送2.3.1 2.3.1 壓力的概念及其檢測壓力的概念及其檢測一一. .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.絕對壓力絕對壓力(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. .彈性式測壓元件及原理彈性式測壓元件及原理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；電信號；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.測量部分測量部分：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.位移檢測放大器（位移位移檢測放大器（位移/電流轉(zhuǎn)換器）電流轉(zhuǎn)換器）（1

31、）檢測變壓器、振蕩電路檢測變壓器、振蕩電路 （圖（圖236）220eeu)(00uu振蕩器工作過程（圖振蕩器工作過程（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. 檢測部件（圖檢測部件（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 對流量的測量與控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一項重要任務(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 流量的檢測與變送流量的檢測與變送2.4.1 流量的概念與檢測方法流量的概念與檢測方法 流量的基本概念：流量的基本概念： 瞬時流量（瞬時流量（單位時間內(nèi)流過

33、工藝管道某截面的流體數(shù)量單位時間內(nèi)流過工藝管道某截面的流體數(shù)量）; 累積流量（累積流量（某段時間內(nèi)流過工藝管道某截面的流體總量）某段時間內(nèi)流過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）（瞬時）（累積）（累積）（瞬時）（瞬時）（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 流量的概念與檢測方法流量的概念與檢測方法(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）（瞬時）（累積）（累積） 容積式流量計利用容積法測量流量，即以單位時間內(nèi)所排出流體的固定容積數(shù)目作為依據(jù)來計算流量，如橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、括板流量計和旋轉(zhuǎn)活塞式流量計等。 容積式流量計容積式流量計 速度式流量計速度式流量計 速度式流量計利用流體力學(xué)法測量流量，即以測量流體在管道內(nèi)的流速作為依據(jù)來計算流量，如差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、渦輪流量計等。(2) 質(zhì)量流量檢測法：質(zhì)量流量檢測法： 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（儀表直接測得儀表直接測得）。）。2. 流量的檢測方法流量的檢測方法

35、 (1) 體積流量檢測法：容積法和速度法；體積流量檢測法：容積法和速度法；2.4.2 2.4.2 典型流量檢測儀表典型流量檢測儀表 容積式流量計：容積式流量計： 工作原理工作原理( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )： 當(dāng)流體通過當(dāng)流體通過“計量空間計量空間”時，時，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)動部分在壓力差作用下產(chǎn)差，其轉(zhuǎn)動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“計量空間計量空間”，一，一次次被送往出口。由于次次被送往出口。由于“計量空間計量空間”的體積是確定的，只要測得轉(zhuǎn)子的的體積是確定的，只要

36、測得轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù)，就可以得到被測流體體轉(zhuǎn)動次數(shù)，就可以得到被測流體體積的累積流量。積的累積流量。 圖2 典型容積式流量計的工作過程q橢圓齒輪流量計的工作原理：橢圓齒輪流量計的工作原理：nVqv4橢圓齒輪流量計的特點(diǎn)：橢圓齒輪流量計的特點(diǎn)： 橢圓齒輪流量計計量精度高，適用于高粘度介質(zhì)流量的測量，但不適用于含有固體顆粒的流體(固體顆粒會將齒輪卡死，以致無法測量流量)。如果被測液體介質(zhì)中夾雜有氣體時，也會引起測量誤差。圖3 橢圓齒輪流量計的原理圖橢圓齒輪流量計的安裝：橢圓齒輪流量計的安裝： 橢圓齒輪流量計在安裝前應(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濾器；若含氣體應(yīng)安裝排氣裝置。

37、 安裝時，應(yīng)使流量計的橢圓齒輪轉(zhuǎn)動軸與地面平行。橢圓齒輪流量計的使用橢圓齒輪流量計的使用(難點(diǎn)難點(diǎn))： 不同型號規(guī)格的橢圓齒輪流量計對最小使用流量有一允許值，只有當(dāng)實(shí)際被測流量大于該下限流量允許值時，測量精度才能得到保證。 長期使用后的橢圓齒輪流量計，其內(nèi)部的齒輪會被腐蝕和磨損，從而影響測量精度。 橢圓齒輪流量計被測介質(zhì)的溫度，不能過高。否則不僅會增加測量誤差，而且有使齒輪發(fā)生卡死的可能。2. 速度式流量計速度式流量計(1) 節(jié)流式（差壓式）流量計：節(jié)流式（差壓式）流量計：孔板、擋板、文丘里管孔板、擋板、文丘里管孔板孔板 差壓式流量計結(jié)差壓式流量計結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠且構(gòu)簡單、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，是應(yīng)用非常廣檢測，是應(yīng)用非常廣泛的一類流量測量儀泛的一類流量測量儀表。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)流體通過節(jié)流裝置的節(jié)流孔時，流束形成局部收縮，當(dāng)流體通過節(jié)流裝置的節(jié)流孔時，流束形成局部收縮，流速加快，動能增加，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的連續(xù)性原理流體流動的連續(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： 差壓式流量計依據(jù)流體流動的差壓式流量計依據(jù)流體流動的節(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)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來實(shí)現(xiàn)流量測量。節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來實(shí)現(xiàn)流量測量。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 物位的檢測與變送（液位、料位、界位）物位的檢測與變送（液位、料位、界位）2.5.1 物位檢測的主要方法物位檢測的主要方法 靜壓式測量法靜壓式測量法 壓力式：敞口容器；壓力式：敞口容器； 差壓式：閉口容器差壓式：閉口容器電氣式測量法電氣式測量法 物位變化物位變化電氣參數(shù)：電阻、電容、磁場等變電氣參數(shù)：電阻、電容、磁場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。標(biāo)準(zhǔn)信號。3. 聲學(xué)式測量法聲學(xué)式測量法；4. 射