化工自動(dòng)化及儀表專(zhuān)業(yè)必修版

1、第三章 檢測(cè)變送華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系 本章主要內(nèi)容：3.1 概述3.2 溫度檢測(cè)3.3 流量檢測(cè)3.4 壓力檢測(cè)3.5 物位檢測(cè)3.6 變送器3.1 概 述3.1.0 檢測(cè)變送的重要性3.1.1 測(cè)量誤差3.1.2 儀表性能指標(biāo) 在過(guò)程生產(chǎn)的自動(dòng)控制中要通過(guò)檢測(cè)元件獲取生產(chǎn)工藝參數(shù)（被控變量），通常是溫度、壓力、流量、物位（四大參數(shù)）。 檢測(cè)元件又稱(chēng)為敏感元件、傳感器。它直接響應(yīng)工藝變量，并將其轉(zhuǎn)變成一個(gè)與之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓等。 3.1.0 檢測(cè)變送的重要性 由于檢測(cè)元件的輸出信號(hào)種類(lèi)繁多，且信號(hào)較弱不易察覺(jué)，因此，需要采用變送器

2、將檢測(cè)元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電、氣信號(hào)（420mA 直流電流信號(hào) ,20100KPa氣壓信號(hào)），送往控制器對(duì)被控變量進(jìn)行控制。 我們將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱(chēng)為檢測(cè)儀表。檢測(cè)實(shí)施正確控制的第一步變送將檢測(cè)元件輸出的各種信號(hào)、微弱信號(hào)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一(標(biāo)準(zhǔn))的電、氣信號(hào)。 靜態(tài)：正確y(t)正確反映c(t)的值 可靠長(zhǎng)期工作動(dòng)態(tài)：迅速y(t)要迅速反映c(t)的變化過(guò)程控制對(duì)檢測(cè)儀表要求：3.1.1 測(cè)量誤差(1) 絕對(duì)誤差：儀表的測(cè)量值與被真實(shí)值之差。(2) 相對(duì)誤差（儀表引用誤差）測(cè)量誤差：檢測(cè)儀表獲得的測(cè)量值與實(shí)際被測(cè)變量真實(shí)值之間的差距。理論上：實(shí)際上：絕對(duì)誤差與儀表的量程之比。(3

3、) 允許誤差（相對(duì)誤差的最大值）3.1.2 儀表性能指標(biāo)精確度（精度） 表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。 儀表的精度等級(jí)是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來(lái)劃分成若干等級(jí)的。 儀表精度等級(jí)數(shù)值越小，說(shuō)明儀表測(cè)量準(zhǔn)確度越高。 精度等級(jí)：允許誤差去掉“”號(hào)及“%”后，按國(guó)家規(guī)定的系列圓整后的數(shù)值。 儀表的精度等級(jí)以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如1.0外加一個(gè)圓圈或三角形。精度等級(jí)1.0，說(shuō)明該儀表允許誤差為1.0%。國(guó)家規(guī)定的儀表精度系列等級(jí)有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0級(jí)。1.01.0例1 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600-1100，其

4、最大絕對(duì)誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級(jí)。 由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.8級(jí)儀表，而該儀表的最大引用誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表的允許誤差，所以這臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.0級(jí)。解 儀表的最大允許誤差為國(guó)家規(guī)定的儀表精度系列等級(jí)有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0級(jí)。例2 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600-1100，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過(guò)4 ，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿(mǎn)足工藝要求。0.8%介于允許誤差0.5%與1.0%之間，如果選擇允許誤差為1.0%,則其精度等級(jí)應(yīng)為1.0級(jí)。量程為6001100，精確度為1.0級(jí)的儀表，

5、可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為5，超過(guò)了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為0.5%，精度等級(jí)為0.5級(jí)的儀表。解 根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為結(jié)論： 校表：計(jì)算得到的最大允許誤差值向上園整確定儀表的精度等級(jí)。 選表：計(jì)算得到的最大允許誤差值向下靠近選定儀表的精度等級(jí)。 儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變量確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。量程的上限 ：一般確定為被測(cè)變量正常值的4/33/2倍；量程的下限 ：一般確定為被測(cè)變量正常值向下的1/3處。 (2) 變差 在外界條件不變的情況下，使用同一臺(tái)儀表對(duì)某一變量進(jìn)行正、反行程測(cè)量時(shí)對(duì)

6、應(yīng)于同一測(cè)量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。(3) 線性度 衡量?jī)x表實(shí)際特性偏離線性程度的指標(biāo)。 線性度差，則降低了儀表精度。圖3.1 線性度(4) 靈敏度和分辨率靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值。即： 靈敏度=Y/X 它體現(xiàn)了單位輸入所引起的輸出變化量。靈敏度反映了儀表對(duì)被測(cè)變量變化的靈敏程度。分辨率：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸入變化量。 即： 分辨率=X /Y 它體現(xiàn)了引起單位輸出所需要的輸入變化量。分辨率也是儀表靈敏程度的一種體現(xiàn)。(5) 動(dòng)態(tài)誤差 由于儀表動(dòng)作的慣性延遲和測(cè)量傳遞滯后，當(dāng)被測(cè)量突然變化后要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能準(zhǔn)確顯示出來(lái)，這樣造成的誤差。注：在工業(yè)生產(chǎn)中

7、被測(cè)量變化較快，所以不能忽略動(dòng)態(tài)誤差。3.2 溫度檢測(cè)3.2.1 溫度檢測(cè)方法3.2.2 熱電偶3.2.3 熱電阻3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用3.2.1 溫度檢測(cè)方法按測(cè)溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸分為： 接觸式非接觸式接觸式：測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、超高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。非接觸式：測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件

8、接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到超高溫，不破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。 3.2.2 熱電偶(1) 測(cè)溫原理熱電效應(yīng)圖3.2 熱電偶的熱電效應(yīng)（稱(chēng)為參比端、冷端、固定端）（稱(chēng)為工作端、熱端、自由端）將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B連在一起組成一個(gè)閉合回路，而且兩個(gè)接點(diǎn)的溫度o,則回路內(nèi)將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度和o的函數(shù)之差，而其極性則取決于A和B的材料。根據(jù)熱電偶的“

9、中間導(dǎo)體定律”可知：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒(méi)有接入第三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同；如果回路中接入更多種導(dǎo)體，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)值。因此熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。熱電偶的“中間導(dǎo)體定律”分度表：當(dāng)0=0時(shí)， 與溫度對(duì)應(yīng)的數(shù)值表。（非線性）分度號(hào)：與分度表所對(duì)應(yīng)的熱電偶的代號(hào)。常用工業(yè)熱電偶比較常用熱電偶類(lèi)型：普通型熱電偶： 熱電極、絕緣管、接線盒等鎧裝熱電偶常用熱電偶類(lèi)型普通型熱電偶 由熱電極、絕緣管、接線盒等構(gòu)成。鎧裝熱電偶 熱電極、絕緣管、保護(hù)套管內(nèi)部固化成 一

10、體。熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；可彎曲安裝使用；測(cè)量范圍大；機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3多點(diǎn)熱電偶 適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在溫度梯度不顯著，須同時(shí)測(cè)量多個(gè)位置或位置的多處測(cè)量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲(chǔ)罐等裝置中。圖3.4 多點(diǎn)熱電偶 防爆型熱電偶 防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會(huì)產(chǎn)生火花，電弧和危險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過(guò)接合面間隙熄火，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而隔爆。 防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好

11、； 測(cè)溫范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好； 無(wú)固定裝置固定法蘭式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式圖3.5 防爆型熱電偶 一覽圖(2) 補(bǔ)償導(dǎo)線解決參比端溫度的恒定問(wèn)題。補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價(jià)格便宜，0100范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣圖3.6 補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖(3) 熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測(cè)量的準(zhǔn)確性）補(bǔ)償原理：工作端溫度，參比端0，熱電勢(shì)為參比端溫度補(bǔ)償方法： 計(jì)算法冰浴法機(jī)械調(diào)零法（動(dòng)圈表調(diào)零法），等級(jí)1.0以上補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器例如：用鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶測(cè)溫，熱電偶參比端溫度o =20，測(cè)得的熱電勢(shì)E（，o）為32.479mV。求實(shí)際溫度。解：由K分

12、度表中查得E（20，0）為0.798mV, 則： E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查K分度表，得實(shí)際溫度是800。計(jì)算法舉例：3.2.3 熱電阻金屬熱電阻測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。常用熱電阻： 銅電阻和鉑電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專(zhuān)用型熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用。測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的-200C+500C范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。無(wú)固定裝置熱電阻固定螺紋式熱電阻活動(dòng)法蘭式熱電阻固定螺紋錐式熱電阻固定螺紋管接頭式熱電阻活絡(luò)管接頭式熱電阻 裝配式熱電阻防噴

13、式鎧裝熱電阻扁接插式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻端面熱電阻適合于測(cè)量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體表面溫度。防腐熱電阻采用新型防腐材料（聚四氟乙烯F46），適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測(cè)溫。是氯堿行業(yè)的專(zhuān)用測(cè)溫儀表。 端面熱電阻 防腐熱電阻微型熱電偶/熱電阻 適用于狹小場(chǎng)所的溫度測(cè)量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)不可缺少的測(cè)溫元件。爐壁熱電偶/熱電阻 適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測(cè)量。微型熱電偶/熱電阻 特殊熱電偶/熱電阻 爐壁熱電偶/熱電阻 半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。NTC型：負(fù)溫度系數(shù)； PTC

14、型：正溫度系數(shù)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。缺點(diǎn)：非線性嚴(yán)重、互換性差、測(cè)溫范圍窄3.2.4 熱電偶、熱電阻的選用(1)選用原則：較高溫度熱電偶 中低溫區(qū)熱電阻一般以500為分界。原因有兩點(diǎn)：(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量?jī)x表放大器和抗干擾要求很高。(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很突出。(2)安裝(1)選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的插入深度(2)熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號(hào)。(3)檢測(cè)元件應(yīng)避開(kāi)熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避免被測(cè)介質(zhì)溢出或冷空氣吸

15、入而引入誤差。熱電阻的三線直接法：熱電阻溫度變送器輸入回路是一個(gè)不平衡電橋，熱電阻為橋路的一個(gè)橋臂。由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，其阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，造成測(cè)量誤差。 所謂三線制接法，就是從熱電阻兩端引出三根相同的連接導(dǎo)線。如圖所示，由于流過(guò)兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，不影響測(cè)量橋路輸出。3.3 流量檢測(cè)主要研究?jī)?nèi)容：3.3.1 基本概念3.3.2 速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器）3.3.3 容積式流量計(jì)3.3.4 質(zhì)量流量計(jì)3.3.5 流量?jī)x表的選用3.3.1 基本概念流量（瞬時(shí)流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體的數(shù)量

16、。累積流量（總流量）：某一時(shí)段內(nèi)流過(guò)的流體的總和。瞬時(shí)流量在某一時(shí)段的累積量。流量的表示方法：質(zhì)量流量(qm)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的質(zhì)量。 單位：(kg/s)體積流量(qv)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下) qm=qv 單位: m3/s 體積流量(qvn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下:溫度為20，壓力為101.325 Pa ） qvn=qm/n qvn=qv/n 單位: Nm3/s流體的密度受流體的工作狀態(tài)（如溫度、壓力）影響。 對(duì)于液體，壓力變化對(duì)密度的影響非常小，一般可以忽略不計(jì)。 溫度對(duì)密度的影響要大一些，一般溫度每變化10時(shí)，液體密度的變

17、化約在1%以?xún)?nèi)，所以當(dāng)溫度變化不是很大，測(cè)量準(zhǔn)確度要求不是很高的情況下，往往也可以忽略不計(jì)。 對(duì)于氣體，密度受溫度、壓力變化影響較大，如在常溫常壓附近，溫度每變化10，密度變化約為3%；壓力每變化10kPa，密度約變化3%。 因此在測(cè)量氣體流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量流體的溫度和壓力。 3.3.2 速度式流量計(jì)（差壓式流量傳感器） 差壓式流量傳感器又稱(chēng)節(jié)流式流量傳感器，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3-22 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(a) 孔板； (b) 噴嘴； (c) 文丘里管 (1) 節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量敏感檢測(cè)元件，是安裝在

18、流體流動(dòng)的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里管。 (2) 測(cè)量原理測(cè)量原理 在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)壓能和靜壓能，在一定條件下這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換，但參加轉(zhuǎn)換的能量總和不變。用節(jié)流元件測(cè)量流量時(shí)，流體流過(guò)節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差p(p =p1-p2)，且流過(guò)的流量越大，節(jié)流裝置前后的壓差也越大，流量與壓差之間存在一定關(guān)系，這就是差壓式流量傳感器測(cè)量原理。 圖3-23 節(jié)流件前后流速和壓力分布情況流量方程式為 對(duì)于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過(guò)節(jié)流元件時(shí)， 由于壓力變化必然會(huì)引起密度的改變，即12，這時(shí)在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)小于1，如果是

19、不可壓縮性流體，則=1。(3) 差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng) 圖3-24 差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 1）節(jié)流裝置是將被測(cè)流體的流量值變換成差壓信號(hào)p，節(jié)流裝置輸出的差壓信號(hào)由壓力信號(hào)管路輸送到差壓變送器（或差壓計(jì)）。被測(cè)流量與差壓p成平方根關(guān)系，如果直接用來(lái)顯示流量，流量標(biāo)尺是非線性的。如選用帶有開(kāi)方運(yùn)算的差壓變送器，則變送器的輸出與流量成線性關(guān)系。應(yīng)用注意事項(xiàng)： 2）為了使儀表的指示值與通過(guò)管道的實(shí)際流量相符，必須做到： 因?yàn)椴顗鹤兯推鞯膲翰詈惋@示儀表的流量標(biāo)尺有若干種規(guī)格，選擇時(shí)應(yīng)與節(jié)流裝置孔徑匹配。 在測(cè)量蒸汽和氣體流量時(shí)，常遇到工作條件的密度與設(shè)計(jì)時(shí)的密度c不相同，這時(shí)必須對(duì)示數(shù)進(jìn)行修正。差

20、壓變送器的安裝：介質(zhì)為液體時(shí)： 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾45左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時(shí)，要裝置貯氣罐。 介質(zhì)為氣體時(shí)：差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, 防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。介質(zhì)為蒸汽時(shí)： 應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿(mǎn)冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口處要裝設(shè)凝液罐。介質(zhì)具有腐蝕性時(shí)： 可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來(lái)傳遞壓力，或采用噴吹法。其它常用流量計(jì) 靶式流量計(jì) 在流體通過(guò)的管道中，垂直于流動(dòng)方向插上一塊圓盤(pán)形的靶。流體通過(guò)時(shí)對(duì)靶片產(chǎn)生推力，經(jīng)杠桿系統(tǒng)產(chǎn)生力矩。力

21、矩與流量的平方近似成正比。靶式流量計(jì)適用于測(cè)量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。 旋渦流量計(jì) 其測(cè)量方法基于流體力學(xué)中的卡門(mén)渦街原理。把一個(gè)旋渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流線型對(duì)稱(chēng)物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過(guò)旋渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋渦，形成渦列，且左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列稱(chēng)為卡門(mén)渦街。 在一定的雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，體積流量qv與旋渦的頻率f成線性關(guān)系。只要測(cè)出旋渦的頻率f就能求得流過(guò)流量計(jì)管道流體的體積流量qv 。 另外，還有轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等等。3.3.3 容積式流量計(jì)該流量計(jì)系直讀累積式流體流量計(jì)，是由裝有一對(duì)橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計(jì)量

22、室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計(jì)采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。測(cè)得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。圖3. 30橢圓齒輪流量測(cè)量示意圖3.3.4 質(zhì)量流量計(jì) 直接式質(zhì)量流量傳感器科里奧利質(zhì)量流量傳感器 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)， 處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。 3.4 壓力檢測(cè)3.4.1 壓力單位及壓力檢測(cè)方法主要研究?jī)?nèi)容：3.4.2 常用壓力檢測(cè)儀表3.4.3 壓力表的選用3.4.1 壓力單位及壓力檢測(cè)方法(1) 壓力單位工程技術(shù)上所稱(chēng)的“壓力”實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)里的“壓強(qiáng)”，定義為均勻而垂直作用于單位面積上的力。其

23、表達(dá)式為 式中: P壓力； F作用力； A作用面積。 國(guó)際單位制（SI）中定義：1牛頓力垂直均勻地作用在1平方米面積上形成的壓力為1“帕斯卡”。帕斯卡簡(jiǎn)稱(chēng)“帕”，單位符號(hào)為Pa。 其他的壓力單位“工程大氣壓”（即kgf/cm2）、 “毫米汞柱”（即mmHg）、 “毫米水柱”（即mmH2O）等還在應(yīng)用。(2) 壓力的表示方法絕對(duì)壓力 指作用于物體表面積上的全部壓力，其零點(diǎn)以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，又稱(chēng)總壓力或全壓力，一般用大寫(xiě)符號(hào)P表示。大氣壓力 是指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，以P0表示。 (1)彈性式壓力表 彈性式壓力表是以彈性元件受壓后所產(chǎn)生的彈性變形作為測(cè)量基礎(chǔ)的。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，

24、現(xiàn)場(chǎng)使用和維修都很方便，又有較寬的壓力測(cè)量范圍，因此在工程中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。 3.4.2 常用壓力檢測(cè)儀表彈性元件 采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件，可以適用于不同場(chǎng)合、不同范圍的壓力測(cè)量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。圖3-34 彈性元件示意圖 圖3-34給出了一些常用彈性元件的示意圖。其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測(cè)量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的測(cè)量。 圖3-35 單圈彈簧管結(jié)構(gòu)圖3-36 彈簧管壓力表 應(yīng)變片式壓力傳感器 應(yīng)變效應(yīng)(2)壓力傳感器當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面

25、上就產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱(chēng)為壓電材料。壓電材料種類(lèi)較多，有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。 壓電式壓力傳感器 1-絕緣體 2-壓電元件3-殼體 4-膜片 壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻效應(yīng)工作的，即當(dāng)它受壓時(shí)，其電阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻元件有單晶硅膜片以及在N型單晶硅膜片上擴(kuò)散P型雜質(zhì)的擴(kuò)散硅等。 壓阻式壓力傳感器其測(cè)量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于

26、測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。 電容式壓力傳感器壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功能，如指示、記錄、報(bào)警、控制等。選用的依據(jù)如下：(1) 必須滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)過(guò)程的要求，包括量程和精度；(2) 考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性、易燃易爆程度等；(3) 注意儀表安裝使用時(shí)所處的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、電磁場(chǎng)、振動(dòng)等。 3.4.3 壓力表的選用3.5 物位檢測(cè)3.5.0 基本概念研究?jī)?nèi)容：3.5.1 物位檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)3.5.2 常用物位檢測(cè)儀表差壓式液位計(jì)3.5.3 物位檢測(cè)儀表的選

27、用3.5.0 基本概念 在容器中液體介質(zhì)的界面高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位。測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì)，測(cè)量料位的儀表叫料位計(jì)，測(cè)量?jī)煞N密度不同的液體介質(zhì)分界面的高低（界位）的儀表叫界面計(jì)。上述三種儀表統(tǒng)稱(chēng)為物位計(jì)。3.5.1 物位檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)按工作原理主要有以下幾種類(lèi)型：直讀式：根據(jù)流體的連通性原理來(lái)測(cè)量液位。 靜壓式：壓力式和差壓式。根據(jù)液柱或物料堆積高度變化對(duì)某點(diǎn)上產(chǎn)生的靜（差）壓力的變化的原理測(cè)量物位。 浮力式：它根據(jù)浮子高度隨液位高低而改變或液體對(duì)浸沉在液體中的浮筒（或稱(chēng)沉筒）的浮力隨液位高度變化而變化的原理來(lái)測(cè)量液位。前者稱(chēng)為恒浮力式，后者稱(chēng)為變浮力式。電氣式：根據(jù)把物位