測量元件與變換器(2)市公開課一等獎(jiǎng)省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第三章檢測儀表與傳感器一、基本要求1.掌握儀表精度意義與測量誤差關(guān)系。2.了解儀表性能指標(biāo)。3.初步掌握各種壓力檢測儀表基本原理及壓力表選取方法。4.了解各種流量計(jì)測量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。5.了解各種物位測量方法。初步掌握液位測量中零點(diǎn)遷移意義及計(jì)算方法。測量元件與變換器(2)第1頁6.掌握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中冷端溫度賠償作用及方法。7.了解電動溫度變送器作用及原理。測量元件與變換器(2)第2頁1.參數(shù)檢測2.非電量電測法3.準(zhǔn)確度4.絕對誤差5.實(shí)際相對誤差6.示值相對誤差7.引用相對誤差8.允許誤差9.指示變差10.精密度11.儀表精度等級12.準(zhǔn)確度13.靈敏度14.靈敏限15.分辨率16.線性度17.反應(yīng)時(shí)間二、慣用術(shù)語測量元件與變換器(2)第3頁第三章測量元件與傳感器

§3.1概述一、參數(shù)測量參數(shù)檢測：將被測參數(shù)經(jīng)過一次或?qū)掖文芰拷粨Q，取得一個(gè)便于顯示和傳遞信號過程。依據(jù)信號不一樣，參數(shù)檢測儀表能夠分為：氣動檢測儀表和電動檢測儀表兩類。非電量電測法：將非電量工藝參數(shù)，如壓力、溫度、流量、物位等，轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電路參數(shù)（信號）檢測方法。測量元件與變換器(2)第4頁二、檢測儀表性能1.準(zhǔn)確度與誤差準(zhǔn)確度：測量值與被測量真值靠近程度；絕對誤差：測量值與被測量真值之差；相對誤差：絕對誤差與被測量真值之比；實(shí)際相對誤差：絕對誤差與被測量真值之比；示值相對誤差：絕對誤差與儀表指示值之比；引用相對誤差：絕對誤差與儀表滿刻度值之比。允許誤差：最大引用相對誤差。測量元件與變換器(2)第5頁2.指示變差與精密度變差：外界條件不變，同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進(jìn)行正、反行程測量時(shí)，被測量值正行和反行所得到兩條特征曲線之間最大偏差。變差＝最大絕對差值/（測量上限值－測量下限值）準(zhǔn)確度（簡稱精度）：儀表精密而準(zhǔn)確程度，表征儀表檢測微小參數(shù)改變能力。儀表精度等級：用允許誤差絕對值表示：慣用儀表等級有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等。測量元件與變換器(2)第6頁3.靈敏度、靈敏限與分辨力靈敏度：儀表指示位移改變量與被測參數(shù)改變量之比。靈敏限：能引發(fā)儀表指針發(fā)生位移改變被測參數(shù)最小改變量。靈敏限大小應(yīng)小余儀表允許絕對誤差二分之一.分辨力：測試儀表數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔所代表被測參數(shù)改變量。測量元件與變換器(2)第7頁二、檢測儀表性能4.線性度與反應(yīng)時(shí)間線性度：表征線性刻度儀表輸入量與輸出量實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線吻合程度。δf＝(Δf/儀器量程)×100％反應(yīng)時(shí)間：顯示值改變相對于實(shí)際值改變滯后時(shí)間。被測變量儀表顯示值測量元件與變換器(2)第8頁三、檢測系統(tǒng)組成被測參數(shù)敏感元件信號變換信號傳輸信號測量顯示統(tǒng)計(jì)+-A/DPLC控制測量元件與變換器(2)第9頁§3.2壓力測量與變送

一、壓力表示與單位壓力表示：絕對壓力單位面積所受到力相對壓力（表壓）絕對壓力與大氣壓之差真空度大氣壓與絕對壓力之差絕對壓力絕對壓力真空度表壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓測量元件與變換器(2)第10頁壓力（壓強(qiáng)）單位壓強(qiáng)（俗稱壓力）：單位面積所受到垂直作用力。工程上“壓力”與力學(xué)中“壓力”不表示同一個(gè)概念。帕PaN/m2毫米汞柱mmHg兆帕MPa106N/m2水柱mH2O工程大氣壓10mH2O巴dyn/cm2物理大氣壓20oC海平面psilb/in2測量元件與變換器(2)第11頁二、壓力計(jì)分類與工作原理工業(yè)壓力計(jì)通常按敏感元件類型進(jìn)行分類：液柱式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)測量元件與變換器(2)第12頁1.液柱式壓力計(jì)測量原理：P=h所以h=P/測量元件與變換器(2)第13頁2.活塞式壓力計(jì)測量原理：P=G/S

所以G=P?S準(zhǔn)確度高慣用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢驗(yàn)其它壓力計(jì)測量元件與變換器(2)第14頁3、彈性式壓力計(jì)與慣用壓力表工作原理：采取彈性元件將壓強(qiáng)大小轉(zhuǎn)換為位移量，再經(jīng)過機(jī)械傳動和放大，推進(jìn)指針偏移。依據(jù)敏感元件形式不一樣能夠分為以下3類：彈簧管式壓力計(jì)：工作原理圖薄膜式壓力計(jì)波紋管式壓力計(jì)測量元件與變換器(2)第15頁4、電氣式壓力計(jì)與信號轉(zhuǎn)換電氣式壓力計(jì)，實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力計(jì)所產(chǎn)生微小位移或活塞式壓力計(jì)所產(chǎn)生力轉(zhuǎn)換為電信號輸出一類壓力計(jì)。電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成：一次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)；二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號。測量元件與變換器(2)第16頁(一)電氣式壓力計(jì)一次探頭慣用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。常見壓力變換器（壓力探頭）有：霍爾片式壓力變換器應(yīng)變式壓力變換器；壓電電阻式壓力變換器；電感式壓力變換器；電容式壓力變換器力矩平衡式壓力計(jì)（差壓變送器）測量元件與變換器(2)第17頁霍爾式壓力計(jì)一次探頭霍爾半導(dǎo)體在垂直電流和磁場作用下，會產(chǎn)生側(cè)向電壓：UH=RHBINS測量元件與變換器(2)第18頁電阻應(yīng)變式壓力計(jì)一次探頭電線電阻為：R=L/S當(dāng)電線受到拉（應(yīng)）力作用時(shí)，L變大，S變小，R變大。當(dāng)粘一組串聯(lián)平行細(xì)導(dǎo)線（電阻應(yīng)變片）金屬（彈性元件）因壓力改變而發(fā)生微小變形（應(yīng)變）時(shí)，細(xì)導(dǎo)線電阻隨之發(fā)生改變。從而，將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)化為電阻參數(shù)。電阻改變壓力改變彈性變形測量元件與變換器(2)第19頁電感式壓力計(jì)一次探頭磁路磁阻與鐵芯間隙相關(guān)。所以，當(dāng)銜鐵或鐵芯位置發(fā)生改變時(shí)，其電感也隨之發(fā)生改變。從而，能夠?qū)⑽灰屏哭D(zhuǎn)化為電感量。測量元件與變換器(2)第20頁電容式壓力計(jì)一次探頭電容器電容量：C=S/d當(dāng)S或d發(fā)生改變時(shí)，電容量發(fā)生改變。測量元件與變換器(2)第21頁電氣壓力計(jì)前置放大器傳感元件參量改變通常是非常微弱，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，需要進(jìn)行初步放大。電阻和電容傳感器普通采取電橋放大，以電壓方式輸出；電感式傳感器普通采取振蕩電路放大，以頻率方式輸出；電壓傳感器普通采取直流放大器，以電壓或電流方式輸出。測量元件與變換器(2)第22頁電氣壓力計(jì)前置放大器測量元件與變換器(2)第23頁(二)電氣壓力計(jì)二次儀表作用：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通訊信號。DDZⅢ型儀表標(biāo)準(zhǔn)通訊信號為：4~20mA。智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一些功效，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號（改變）阻尼，故障診療等。測量元件與變換器(2)第24頁三、壓力計(jì)選型選型內(nèi)容：1、類型選擇功效：顯示、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、傳送（數(shù)字、模擬）介質(zhì)條件：溫度、腐蝕性、粘度、臟污程度等；如：氨氣表防腐，氧氣表禁油。環(huán)境條件：溫度、震動、電磁場等。2、量程與盤面大?。还ぷ鲏毫Υ笥?/3量程，小于2/3（1/2）量程。盤面大小應(yīng)方便安裝和觀察。3、精度等級：依據(jù)工藝需要確定。測量元件與變換器(2)第25頁四、壓力計(jì)安裝安裝事項(xiàng)：取壓位置：由工藝條件確定；盡可能防止渦流影響；防止流速影響；防止導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。隔離：溫度隔離：采取銅管散熱；腐蝕性隔離：采取隔離箱（凝液管）；臟污隔離：采取空氣包。測量元件與變換器(2)第26頁常見壓力傳感器外形工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送器高溫壓力變送器隔離壓差變送器測量元件與變換器(2)第27頁常見壓力傳感器外形隔膜壓力變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器測量元件與變換器(2)第28頁常見壓力傳感器外形微型探針壓力計(jì)OEM壓力芯片OEM血壓計(jì)本安壓力變送器濕式壓力變送器暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)測量元件與變換器(2)第29頁§3.3流量測量與變送

按測量路徑分類：速度式流量計(jì)經(jīng)過測量過流速度，用過流面積換算成流量。容積式流量計(jì)采取固定溶積空間逐次衡量過流容積。質(zhì)量流量計(jì)-計(jì)量可壓縮流體質(zhì)量經(jīng)過量。電磁式流量計(jì)

--測量導(dǎo)電介質(zhì)流量。聲、光、熱學(xué)流量計(jì)

--超聲波、激光、X射線、核磁共振測量元件與變換器(2)第30頁

流量測量方法與流量儀表分類1.流量測量方法(1)利用伯努利方程原理，經(jīng)過測量流體差壓信號來反應(yīng)流量差壓式流量測量法；(2)經(jīng)過直接測量流體流速來得出流量速度式流量測量法；(3)利用標(biāo)準(zhǔn)小容積來連續(xù)測量流量容積式測量；(4)以測量流體質(zhì)量流量為目標(biāo)質(zhì)量流量測量法。

2.流量儀表分類速度式流量計(jì)：經(jīng)過測量過流速度，用過流面積換算成流量容積式流量計(jì)：采取固定容積逐次衡量過流容積質(zhì)量流量計(jì)：計(jì)量可壓縮流體質(zhì)量經(jīng)過量。測量元件與變換器(2)第31頁一、速度式流量計(jì)依據(jù)測速方法能夠分為以下幾類：壓差流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)超聲波流量計(jì)渦輪番量計(jì)堰式流量計(jì)測量元件與變換器(2)第32頁1.壓差流量計(jì)組成：節(jié)流裝置+壓差計(jì)測量原理：由流體力學(xué)知識可知，流體經(jīng)過孔板節(jié)流裝置后，會產(chǎn)生一定壓降。依據(jù)流速和壓降關(guān)系能夠推導(dǎo)出以下方程：經(jīng)過測量孔板前 后壓差即可計(jì)算 出流速和流量。p1p2測量元件與變換器(2)第33頁流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)壓力和流速改變情況

=

測量原理及流量方程測量元件與變換器(2)第34頁

—截面1和2上流體靜壓力；

—截面1和2上流束直徑；—截面1和2上流體平均流速；

、—截面1和2上流體密度

、

求出：體積流量

質(zhì)量流量

測量元件與變換器(2)第35頁對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度改變而引入流束膨脹系數(shù)進(jìn)行修正采取節(jié)流件前流體密度，由此流量公式可更普通表示為：測量元件與變換器(2)第36頁流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻、單相，或者可認(rèn)為是單相流體。b.流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經(jīng)節(jié)流件前流動應(yīng)到達(dá)充分紊流，流束平行于管道軸線且無旋轉(zhuǎn)，流經(jīng)節(jié)流件時(shí)不發(fā)生相變。c.流動是穩(wěn)定或隨時(shí)間緩變。（2）節(jié)流裝置

①標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置適用條件測量元件與變換器(2)第37頁1-節(jié)流元件2-引壓管路3-三閥組4-差壓計(jì)

節(jié)流式流量計(jì)組成

測量元件與變換器(2)第38頁②標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件結(jié)構(gòu)形式a.標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊含有與管道同心圓形開孔圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣圓筒形孔，順流出口呈擴(kuò)散錐形。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價(jià)格廉價(jià)。

壓力損失較大，測量精度較低，只適合用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時(shí)，孔板易變形。標(biāo)準(zhǔn)孔板測量元件與變換器(2)第39頁b.標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一個(gè)以管道軸線為中心線旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。ISA1932噴嘴測量元件與變換器(2)第40頁長徑噴嘴測量元件與變換器(2)第41頁c.文丘里管有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高測量精度，對流體中懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用較多。但尺寸大、粗笨，加工困難，成本高，普通用在有特殊要求場所。測量元件與變換器(2)第42頁③節(jié)流裝置取壓方式

依據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置，取壓方式可分為：

理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓等五種。節(jié)流裝置取壓方式測量元件與變換器(2)第43頁角接取壓裝置

法蘭取壓裝置當(dāng)前廣泛采取是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，輕易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，輕易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。

測量元件與變換器(2)第44頁（3）差壓計(jì)差壓計(jì)與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計(jì)。

差壓計(jì)經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接收被測流體流過節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生差壓信號，并依據(jù)生產(chǎn)要求，以不一樣信號形式把差壓信號傳遞給顯示儀表，從而實(shí)現(xiàn)對流量參數(shù)顯示、統(tǒng)計(jì)和自動控制。

差壓計(jì)種類很多，凡可測量差壓儀表均可作為節(jié)流式流量計(jì)中差壓計(jì)使用。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采取差壓變送器。它們可將測得差壓信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa氣壓信號和4-20mA直流電流信號。測量元件與變換器(2)第45頁（4）差壓式流量計(jì)測量誤差被測流體工作狀態(tài)變動節(jié)流裝置安裝不正確孔板入口邊緣磨損導(dǎo)壓管安裝不準(zhǔn)確壓差計(jì)安裝或使用不正確測量元件與變換器(2)第46頁2.轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）垂直流道中金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力共同作用下平衡。壓差與流速相關(guān)；流速取決于轉(zhuǎn)子位置。由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取經(jīng)過流量；測量轉(zhuǎn)子位置可深入取得對應(yīng)電氣信號。測量元件與變換器(2)第47頁轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)構(gòu)①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)子依據(jù)不一樣測量范圍及不一樣介質(zhì)(氣體或液體)可分別采取不一樣材料制成不一樣形狀。流量示值刻在錐形管上.②金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)錐形管采取金屬材料制成，其流量檢測原理與玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)相同。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)有就地指示型和電氣信號遠(yuǎn)傳型兩種.測量元件與變換器(2)第48頁⑶轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度換算轉(zhuǎn)子流量計(jì)是一個(gè)非通用性儀表，出廠時(shí)其刻度需單獨(dú)標(biāo)定。儀表廠在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，以空氣標(biāo)定測量氣體流量儀表；以水標(biāo)定測量液體流量儀表。若被測介質(zhì)不是水或空氣，則流量計(jì)指示值與實(shí)際流量值之間存在差異，必須對流量指示值按照實(shí)際被測介質(zhì)密度、溫度、壓力等參數(shù)詳細(xì)情況進(jìn)行刻度修正。液體介質(zhì)

氣體介質(zhì)

測量元件與變換器(2)第49頁電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作原理測量元件與變換器(2)第50頁3.電磁流量計(jì)當(dāng)流道兩側(cè)有磁場作用時(shí)，導(dǎo)電流體在流動過程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢：Ex=BDv

10-12

所以有：

Q=KExEX1EX2測量元件與變換器(2)第51頁電磁流量計(jì)由兩部分組成：電磁流量變換器----由帶激磁線圈絕緣測量管產(chǎn)生電勢信號。二次儀表----作用：提供激磁電源，將變換器輸出微弱電勢信號進(jìn)行放大，并輸出對應(yīng)電流信號。----組成：前置放大、主放大、相敏檢波、功率放大、霍爾反饋（克服電源波動）、電源等。測量元件與變換器(2)第52頁3.電磁流量計(jì)

(1)測量原理和結(jié)構(gòu)

電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制成一個(gè)流量計(jì)，測量原理如圖所表示。

當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直于磁力線方向流動而切割磁力線時(shí)，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此電勢與流速成正比。

測量元件與變換器(2)第53頁流體流量方程為：

B—為磁感應(yīng)強(qiáng)度

D

—管道內(nèi)徑

u—流體平均流速E—感應(yīng)電勢

測量元件與變換器(2)第54頁(2)

電磁流量計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn)：壓力損失小，適合用于含有顆粒、懸浮物等流體流量測量；能夠用來測量腐蝕性介質(zhì)流量；流量測量范圍大；流量計(jì)管徑小到1mm，大到2m以上；測量精度為0.5-1.5級；電磁流量計(jì)輸出與流量呈線性關(guān)系；反應(yīng)快速，能夠測量脈動流量。

缺點(diǎn)：被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品流量測量；流速測量下限有一定程度；工作壓力受到限制。結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本較高。測量元件與變換器(2)第55頁4.超聲波流量計(jì)多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動物質(zhì)并產(chǎn)生散射時(shí)，其散射波頻率會產(chǎn)生改變（頻移），且頻率改變量與物質(zhì)運(yùn)動速度成正比。超聲波流量計(jì)特點(diǎn)：非接觸式測量；流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。測量元件與變換器(2)第56頁二、容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)主要包含兩類：齒輪式流量計(jì)一對緊密嚙合齒輪與殼體之間形成固定間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體經(jīng)過間隙輸送經(jīng)過。流體經(jīng)過量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比?；钊搅髁坑?jì)利用活塞每一次往復(fù)運(yùn)動輸送定量流體。計(jì)量泵：用外力推進(jìn)容積式流量計(jì)即可定量輸送流體最大特點(diǎn)是：對被測流體粘度不敏感，慣用于測量重油等粘稠流體。測量元件與變換器(2)第57頁橢圓齒輪番量計(jì)橢圓齒輪番量計(jì)工作原理：測量元件與變換器(2)第58頁2.腰輪番量計(jì)

腰輪番量計(jì)又稱羅茨流量計(jì)，其工作原理與橢圓齒輪番量計(jì)相同，結(jié)構(gòu)也很相同，只是轉(zhuǎn)子形狀略有不一樣。腰輪番量計(jì)轉(zhuǎn)子是一對不帶齒腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程中兩腰輪不直接接觸而保持微小間隙，依靠套在殼體外與腰輪同軸上嚙合齒輪來完成驅(qū)動。腰輪番量計(jì)測量元件與變換器(2)第59頁3.伺服式容積流量計(jì)

在流量計(jì)工作時(shí)，腰輪由伺服電機(jī)經(jīng)過傳動齒輪帶動，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動快慢，隨流體入出口壓力差大小而改變。

導(dǎo)壓管將入出口壓力引至差壓變送器以測量入出口壓差改變，當(dāng)入出口壓差大于零時(shí)，差壓變送器輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機(jī)帶動腰輪加緊旋轉(zhuǎn)，使流量計(jì)排出較大流量流體，從而使壓差趨近于零。這種近于無壓差流量計(jì)，使泄漏量減小到最低程度，因而能夠?qū)崿F(xiàn)小流量高精度測量，而且測量誤差幾乎不受流體壓力、粘度和密度影響。測量元件與變換器(2)第60頁伺服式腰輪番量計(jì)工作原理測量元件與變換器(2)第61頁三、質(zhì)量流量計(jì)間接式質(zhì)量流量計(jì)分別測量體積流量和密度再用乘法計(jì)算出質(zhì)量流量。直接式質(zhì)量流量計(jì)利用科氏力作用使彎曲彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生震動相位差質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只用于壓力改變較大可壓縮流體。測量元件與變換器(2)第62頁間接式質(zhì)量流量計(jì)

普通是采取體積流量計(jì)和密度計(jì)或兩個(gè)不一樣類型體積流量計(jì)組合，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測量。常見組合方式主要有3種。

⑴差壓式流量計(jì)與密度計(jì)組合體積流量質(zhì)量流量測量元件與變換器(2)第63頁⑵體積流量計(jì)與密度計(jì)組合測量元件與變換器(2)第64頁

⑶差壓流量計(jì)與體積流量計(jì)組合測量元件與變換器(2)第65頁2.直接式質(zhì)量流量計(jì)

直接式質(zhì)量流量計(jì)輸出信號直接反應(yīng)質(zhì)量流量，有許各種型式。

⑴熱式質(zhì)量流量計(jì)

依據(jù)傳熱規(guī)律兩點(diǎn)溫度差流體定壓比熱測量元件與變換器(2)第66頁(2)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)

簡稱科氏力流量計(jì),是一個(gè)利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比科里奧利力原理來直接測量質(zhì)量流量儀表。科氏力流量計(jì)結(jié)構(gòu)有各種形式，普通由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。

科氏力流量計(jì)測量原理測量元件與變換器(2)第67頁3.流量儀表主要技術(shù)參數(shù)(1)流量范圍指流量計(jì)可測最大流量與最小流量范圍。

(2)量程和量程比流量范圍內(nèi)最大流量與最小流量值之差稱為流量計(jì)量程。最大流量與最小流量比值稱為量程比，亦稱流量計(jì)范圍度。(3)允許誤差和精度等級流量儀表在要求正常工作條件下允許最大誤差，稱為該流量儀表允許誤差，普通用最大相對誤差和引用誤差來表示。

測量元件與變換器(2)第68頁流量儀表精度等級是依據(jù)允許誤差大小來劃分，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。

(4)壓力損失壓力損失大小是流量儀表選型一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)。壓力損失小，流體能消耗小，輸運(yùn)流體動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟(jì)效益對應(yīng)降低。故希望流量計(jì)壓力損失愈小愈好。

測量元件與變換器(2)第69頁§3.4物位測量與變送物位：液位：容器中液體表面高低；料位：容器中固體堆積高度；界面：兩種密度不一樣介質(zhì)分界面。測量元件與變換器(2)第70頁物位計(jì)分類直讀式物位計(jì)浮力式物位計(jì)壓差式物位計(jì)電磁式物位計(jì)核輻射式物位計(jì)超聲波物位計(jì)光電式物位計(jì)測量元件與變換器(2)第71頁一、直讀式物位計(jì)用帶有刻度透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）作為容器壁一部分或連通管，能夠直接顯示容器內(nèi)液位高低。測量元件與變換器(2)第72頁二、浮力式物位計(jì)利用浮子高度隨液面或液體界面改變而改變原理工作。測量元件與變換器(2)第73頁三、差壓式物位計(jì)1、工作原理：利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比關(guān)系進(jìn)行測量。液體密閉容器液體敞開容器固體稱重倉測量元件與變換器(2)第74頁2、零點(diǎn)遷移問題無遷移：普通情況下，△P=Hρg實(shí)際應(yīng)用中，變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別安裝有隔離罐。即發(fā)生了遷移：（如圖3-41所表示）△P=Hρ1g–(h2–h1)ρ2g則：H=0時(shí)，△P=–(h2–h1)ρ2g對比無遷移情況，相當(dāng)于負(fù)壓室多了一項(xiàng)壓力：(h2–h1)ρ2g。儀表零點(diǎn)發(fā)生負(fù)遷移，量程不變。處理方法：調(diào)整儀表安裝遷移彈簧。測量元件與變換器(2)第75頁四、電容式物位計(jì)電容式液位計(jì)電容（繩）式料位計(jì)主要用于測量不導(dǎo)電流體測量元件與變換器(2)第76頁四、電容式物位計(jì)圓柱形電容器電容量表示式為：電極間充入高度為H介質(zhì)前后電容量改變值為：

由此可見，電容量改變量與充料高度成正比。測量電容量改變即可知料位改變。測量元件與變換器(2)第77頁五、電極式物位計(jì)利用物料導(dǎo)電性能測量高低液位。也能夠用于導(dǎo)電性較弱液體和潮濕固體。測量元件與變換器(2)第78頁六、核輻射式物位計(jì)放射線經(jīng)過介質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度衰減與物質(zhì)吸收系數(shù)和介質(zhì)層厚度相關(guān)：當(dāng)前，工業(yè)上使用放射線物位計(jì)有連續(xù)式和間斷式兩種。測量元件與變換器(2)第79頁七、超聲波物位計(jì)利用聲波在空氣中傳輸速度不變原理，經(jīng)過檢測聲波發(fā)射和反射全過程時(shí)間間隔能夠計(jì)算出物料界面到探頭距離，從而得到物位高低。注意事項(xiàng)：確保反射波能回到探頭；預(yù)防物料對聲波吸收（如表面泡沫漂?。?。測量元件與變換器(2)第80頁§3.4溫度測量與變送溫度是化工過程中最普遍而主要操作參數(shù)。全部過程都是在一定溫度條件下進(jìn)行；溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向；溫度決定一些反應(yīng)進(jìn)程程度；溫度顯示反應(yīng)能量改變。溫度不能直接測量。溫度測量都是經(jīng)過溫度傳遞到敏感元件后，敏感元件某一物理量隨溫度改變而進(jìn)行測量。測量元件與變換器(2)第81頁溫度測量基本原理

測量溫度時(shí)感受溫度元件叫感溫元件。感溫元件是利用物體不一樣物理性質(zhì)來反應(yīng)溫度，慣用物理性質(zhì)有以下幾個(gè)方面：利用物體受熱體積膨脹性質(zhì)來測溫；利用工作物質(zhì)壓力隨溫度改變原理測溫；利用金屬導(dǎo)體電阻隨溫度改變而改變性質(zhì)；利用熱電現(xiàn)象；利用熱輻射原理測溫。測量元件與變換器(2)第82頁慣用溫度計(jì)種類及適用溫度測量元件與變換器(2)第83頁一、膨脹式溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管延伸而直接顯示溫度雙金屬溫度計(jì)不一樣金屬受熱膨脹不一樣，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度t=t0tt0測量元件與變換器(2)第84頁二、壓力式溫度計(jì)測溫原理：封閉系統(tǒng)中液體、氣體或飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力改變原理。溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì)毛細(xì)管：傳遞壓力彈簧管：顯示壓力（溫度）測量元件與變換器(2)第85頁三、輻射式溫度計(jì)經(jīng)過特定波長光波強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來確定光源溫度。輻射式溫度計(jì)：測定熱輻射強(qiáng)度；光學(xué)溫度計(jì)：采取光學(xué)分頻法，測定不一樣頻率光波強(qiáng)度比值；比色法：直接經(jīng)過可見光顏色對比，確定光源溫度。輻射式溫度計(jì)，通慣用于測量高溫條件，尤其是光學(xué)溫度計(jì)和比色溫度計(jì)需要利用物體在高溫下發(fā)射可見光進(jìn)行檢測。測量元件與變換器(2)第86頁

取兩根不一樣材料金屬導(dǎo)線A和B，將其兩端焊接在一起，這么就組成了一個(gè)閉合回路。假如將其一端加熱，使接點(diǎn)1處溫度t高于2處溫度t0，那么在此閉合回路中就有熱電勢產(chǎn)生，假如在其中串聯(lián)一個(gè)安培表，就能看見有電勢顯示，這種現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象。四、熱電偶溫度計(jì)1.熱電偶工作原理測量元件與變換器(2)第87頁產(chǎn)生熱電現(xiàn)象原因不一樣金屬含有不一樣電子密度；兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮訑U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場——熱電現(xiàn)象；電子在擴(kuò)散作用和電場力作用下最終到達(dá)平衡；接觸電勢差僅與兩金屬材料和接觸點(diǎn)溫度相關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)，接觸電勢差越高。++--擴(kuò)散作用電場作用金屬A金屬B測量元件與變換器(2)第88頁2.熱電偶材質(zhì)與選擇熱電偶材質(zhì)要求：單位溫度改變熱電勢大，且盡可能靠近線性關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；含有很好延展性，