過程控制王再英版第2章

第2章檢測(cè)儀表要控制一個(gè)生產(chǎn)過程，首先必須實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)過程中的有關(guān)參數(shù)。例如溫度、壓力、流量、液位等。用來檢測(cè)這些參數(shù)的工具稱為檢測(cè)儀表，其中包括測(cè)量指示儀表及將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的測(cè)量變送器。2.1檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)儀表種類繁多，但目的都是快速、準(zhǔn)確地測(cè)量某種物理量。因此，對(duì)于檢測(cè)儀表的性能有一套通用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!1.絕對(duì)誤差檢測(cè)儀表的指示值X與被測(cè)量真值Xt之間存在的差值稱為絕對(duì)誤差Δ。表示為：

Δ=X－Xt

由于真值是無法得到的理論值。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可用精確度較高的標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值X0代替真值Xt，表示為：Δ=X－X0

儀表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差中最大的絕對(duì)誤差稱為最大絕對(duì)誤差Δmax。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2．基本誤差基本誤差是一種簡(jiǎn)化的相對(duì)誤差，又稱引用誤差或相對(duì)百分誤差。定義為：

而：儀表量程=測(cè)量上限－測(cè)量下限儀表的基本誤差表明了儀表在規(guī)定的工作條件下測(cè)量時(shí)，允許出現(xiàn)的最大誤差。

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!例1

某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為－100～700℃，校驗(yàn)該表時(shí)測(cè)得全量程內(nèi)最大絕對(duì)誤差為＋5℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。解：該儀表的基本誤差為：

將該表的δ去掉“十”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值為0.625。由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.625級(jí)儀表，而該儀表的誤差超過了0.5級(jí)儀表所允許的最大絕對(duì)誤差。

故：這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!目前，我國生產(chǎn)的儀表常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5等。精度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級(jí)越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級(jí)以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其精度大多為0.5級(jí)以下。儀表的精度等級(jí)一般用符號(hào)標(biāo)志在儀表面板上。如

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!分辨率表示儀表顯示值的精細(xì)程度。如一臺(tái)儀表的顯示位數(shù)為四位，其分辨率便為千分之一。數(shù)字儀表的顯示位數(shù)越多，分辨率越高。

分辨力是指儀表能夠顯示的、最小被測(cè)值。如一臺(tái)溫度指示儀，最末一位數(shù)字表示的溫度值為0.1℃，即該表的分辨力為0.1℃。對(duì)于數(shù)字式儀表，則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!6、響應(yīng)時(shí)間當(dāng)用儀表對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)量突然變化以后，儀表指示值總是要經(jīng)過一段時(shí)間后才能準(zhǔn)確地顯示出來。這段時(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算：從輸入一個(gè)階躍信號(hào)開始，到儀表的輸出信號(hào)（即指示值）變化到新穩(wěn)態(tài)值的95％所用的時(shí)間。以上是檢測(cè)儀表常用的性能指標(biāo)。txytp過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!接觸式測(cè)溫儀表有：1、膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。有液體膨脹式溫度計(jì)：利用液體（水銀、酒精）受熱時(shí)體積膨脹的特性測(cè)溫。玻璃管溫度計(jì)電接點(diǎn)式玻璃管溫度計(jì)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!雙金屬片常用來做溫度報(bào)警或控制隨著溫度上升，雙金屬片逐漸彎曲，當(dāng)其觸點(diǎn)接觸到固定觸點(diǎn)時(shí)，報(bào)警燈和繼電器回路被接通。調(diào)節(jié)螺釘用來調(diào)整固定觸點(diǎn)的位置，以調(diào)整報(bào)警溫度。雙金屬片調(diào)節(jié)螺釘絕緣柱

如圖是一雙金屬溫控器。繼電器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!3、熱電偶溫度計(jì)利用物體的熱電性質(zhì)測(cè)溫。4、熱電阻溫度計(jì)利用金屬電阻值或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的性質(zhì)測(cè)溫。5、半導(dǎo)體溫度計(jì)利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的特性，通過測(cè)量感溫器元件（結(jié)）電壓變化來測(cè)量溫度。非接觸式測(cè)溫的具體方法有：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2.2.2熱電偶熱電偶是以熱電效應(yīng)為原理的測(cè)溫元件，能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)（mV）。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠、信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。一般用于測(cè)量500～1600℃之間的溫度。2.2.2.1熱電偶的測(cè)溫原理將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱為熱電勢(shì)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2、溫差電勢(shì)對(duì)于同一金屬A（或B），其兩端溫度不同，自由電子所具有的動(dòng)能不同，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電勢(shì)，稱為溫差電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成：接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。但溫差電勢(shì)值遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，常忽略不計(jì)。tA

Bt0過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!

鎳鉻—鎳硅熱電偶分度表（簡(jiǎn)表）分度號(hào)Kt0=0℃，E/mVt/℃0010203040506070809000.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.63213.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.62932.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.51938.91539.31039.70340.09640.48840.897100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.05948.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.398過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!2、中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒有影響。因?yàn)闊犭娕荚谑褂脮r(shí)，總要將熱電偶回路打開，接入測(cè)量?jī)x表，即插入第三種導(dǎo)體。

測(cè)量?jī)x表過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3、中間溫度定律一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為t、t0時(shí)的熱電勢(shì)，等于兩支同溫度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、ta和ta、t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即EAB

(t，to)=E

AB(t,0)－

E

AB(to,0)據(jù)此，只要給出冷端為0℃時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系EAB(t,0)，便可求出冷端任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)。－=符合分度表要求ABt0tAB0tAB0t0

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!2.2.2.4熱電偶類型

理論上任何兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體都可以組成熱電偶，但考慮有良好的應(yīng)用性能，必須對(duì)熱電偶材料加以選擇。選取原則：在測(cè)溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)及物理性質(zhì)，熱電勢(shì)要大，且與溫度接近線性關(guān)系。國際電工委員會(huì)（簡(jiǎn)稱IEC）規(guī)定了熱電偶材料的取材標(biāo)準(zhǔn)。用分度號(hào)命名不同取材的熱電偶，并給出了標(biāo)準(zhǔn)的熱電勢(shì)分度表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!鉑及其合金（B、S）屬于貴重金屬，價(jià)格很貴，但其熱電勢(shì)非常穩(wěn)定，主要用做標(biāo)準(zhǔn)熱電偶及測(cè)量1100℃以上的高溫。鎳鉻－鎳硅（K）

線性度最好鎳鉻－康銅（E）靈敏度最高銅－康銅（T）價(jià)格最便宜不同材質(zhì)的熱電偶，其熱電勢(shì)與熱端溫度的特性關(guān)系不同。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!根據(jù)中間溫度定律，補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶相連后，其總的熱電勢(shì)等于兩支熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)的代數(shù)和。

E(t,t0)=E偶

(t,tn)＋E補(bǔ)(tn,t0)用補(bǔ)償導(dǎo)線延長(zhǎng)熱電偶的必須條件是：補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在低溫段與所配熱電偶相同。因此，不同的熱電偶配不同的補(bǔ)償導(dǎo)線。常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線見表2.2。補(bǔ)償導(dǎo)線熱偶ttnt0E(t,t0)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!例

用K型熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電勢(shì)E（t，t0）＝36.122mV，而自由端的溫度t0＝30℃，求被測(cè)的實(shí)際溫度。解由分度表可以查得

E（30，0）＝1.203mV則E（t，0）

＝E（t，30）+E（30，0）＝36.122+1.203＝37.325mV再查分度表可以查得37.325mV對(duì)應(yīng)的溫度為900℃。計(jì)算法適用于實(shí)驗(yàn)或臨時(shí)測(cè)溫。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!3、冰浴法把熱電偶的冷端插入盛有絕緣油的試管中，然后將試管放入裝有冰水混合物的容器中，保持冷端為0℃。這種方法多數(shù)用于熱電偶的檢定。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!5．半導(dǎo)體PN結(jié)補(bǔ)償法利用半導(dǎo)體PN結(jié)電壓隨溫度升高而降低的特性自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶的冷端溫度引起的誤差。圖中半導(dǎo)體三極管基極結(jié)電壓Vbe隨溫度升高而降低。將Vbe放大后即可輸出。

只要保持三極管集電極電流Ic恒定，冷端補(bǔ)償電壓e0即與冷端溫度成正比。Vbe過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!工業(yè)中用得最多的是鉑電阻和銅電阻，也有鎳電阻、銦電阻、錳電阻及碳電阻等用于低溫及超低溫測(cè)量。電阻溫度系數(shù)大，電阻率大；在測(cè)溫范圍內(nèi)物理化學(xué)性能穩(wěn)定；溫度特性的線性度好。作為工業(yè)用熱電阻的材料要求：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!2.銅電阻銅電阻價(jià)格便宜，線性度好，但溫度稍高易氧化，常用于-50~+100℃溫度測(cè)量。銅電阻有兩種分度號(hào)：Cu50，Cu100。電阻溫度關(guān)系：

Rt=R0(1+αt)(-50~150℃)

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!3.熱電阻的三線制接法電阻測(cè)溫信號(hào)通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí)，熱電阻的接線如用兩線接法，接線電阻隨溫度變化會(huì)給電橋輸出帶來較大誤差，必須用三線接法。RtR3rrrR1R2RtR3rrR1R2過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!

2.2.3.2熱敏電阻半導(dǎo)體材料的電阻值具有負(fù)溫度系數(shù)，可以作溫度傳感元件，特點(diǎn)是：溫度(℃)1081061041021001601208040電阻(Ω)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性

電阻率大—電阻體積小，響應(yīng)快；溫度系數(shù)大—靈敏度高；非線性嚴(yán)重—影響精度。溫度特性分散—互換性差過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!動(dòng)圈式儀表實(shí)質(zhì)上是測(cè)量電流的儀表，其指示機(jī)構(gòu)的核心部件是一個(gè)磁電式毫安表。

利用通電線圈在磁場(chǎng)中受到力矩的作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的原理，帶動(dòng)裝在動(dòng)圈上的指針移動(dòng)，從而指示出被測(cè)參數(shù)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!RDRMR串RTRL熱電偶由于熱敏電阻溫度系數(shù)太大，用一個(gè)錳銅電阻RM（50Ω）和熱敏電阻R

T

（68Ω20℃）并聯(lián)。R串按量程大小調(diào)整。1、配熱電偶的動(dòng)圈儀表熱電偶直接輸出毫伏信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈儀表。但有動(dòng)圈電阻溫度補(bǔ)償和量程匹配問題要解決。1）用熱敏電阻補(bǔ)償動(dòng)圈電阻的溫度誤差過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2、配熱電阻的動(dòng)圈儀表一般用電橋?qū)犭娮栊盘?hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。則R1R3=R2（R0+RT0）且R1=R2，

R3=RT0+R0有：I1=

I2=

I當(dāng)T

℃時(shí)，電橋輸出Uab=R3I–（RT+R0）I=R3I–（RT0+?RT+R0）I

=–?RTI1）電橋工作原理RwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r

r

r

設(shè)T0

℃時(shí)，電橋平衡。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2.2.5.2數(shù)字式指示儀表

數(shù)字式指示儀表是以數(shù)字電壓表為主體而構(gòu)成的測(cè)量?jī)x表。其原理框圖如下：

檢測(cè)變送寄存器模/數(shù)轉(zhuǎn)換脈沖計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)數(shù)字譯碼器顯示器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!2.2.5.3自動(dòng)記錄儀表自動(dòng)記錄儀能實(shí)時(shí)記錄被測(cè)參數(shù)。記錄的方式有紙記錄和無紙記錄兩類。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!

平衡電橋測(cè)溫原理

當(dāng)被測(cè)溫度為下限時(shí)，Rt有最小值Rt0，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)在Rp的左端，此時(shí)電橋的平衡條件是:

R3（Rt0+Rp）＝R2R4

被測(cè)溫度升高后，電橋輸出不平衡電壓，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)觸點(diǎn)向右移動(dòng)，直至新的平衡點(diǎn):

兩式相減得：

R3（Rt0+?Rt+Rp-r1）＝R2（R4+r1

）過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!2.自動(dòng)電位差計(jì)式記錄儀

自動(dòng)電位差計(jì)式記錄儀輸入電壓信號(hào)，因此可配接熱電偶。和自動(dòng)平衡電橋式記錄儀相比，兩者除測(cè)量部分不同外，其余部分都相同。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!數(shù)字式記錄儀表形式多樣，內(nèi)裝CPU，無紙記錄被測(cè)參數(shù)?？蓪?shí)時(shí)顯示，也可隨時(shí)調(diào)出歷史曲線?？啥嗤ǖ烙涗?。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!2.2.6.1模擬式溫度變送器模擬式溫度變送器有多個(gè)品種、規(guī)格，以配合不同的傳感元件和不同的量程需要，但結(jié)構(gòu)基本相同。-+電量傳感元件被測(cè)溫度輸入電路放大電路反饋電路輸出電流圖2.24溫度變送器原理框圖E1過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!下面具體分析各環(huán)節(jié)的工作原理。1．輸入電路熱電偶溫度變送器的輸入電路主要是在熱電偶回路中串接一個(gè)電橋電路。電橋的功能是實(shí)現(xiàn)熱電偶的冷端補(bǔ)償和測(cè)量零點(diǎn)的調(diào)整。Ei=Et+VRcu－

VR4冷端補(bǔ)償設(shè)計(jì)：?VRcut0=E(t0,0)Ei零點(diǎn)調(diào)整溫度補(bǔ)償過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!大幅度的零點(diǎn)調(diào)整叫零點(diǎn)遷移。實(shí)用價(jià)值是：有些工藝的參數(shù)變化范圍很小，例如，某設(shè)備的溫度總在500～1000℃之間變化。如果儀表測(cè)量范圍在0～1800℃之間，則500℃以下、1000℃以上的測(cè)量區(qū)域?qū)儆诶速M(fèi)。因?yàn)樽兯推鞯妮敵龇秶且欢ǖ??？赏ㄟ^零點(diǎn)遷移，配合量程調(diào)整，使儀表的測(cè)量范圍在500～1000℃之間，可提高測(cè)量精度。Ei=Et+

?VRcut0

+VRcu0－VR4零點(diǎn)調(diào)整過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!RP1為零點(diǎn)遷移電位器，RP2為量程遷移電位器，改變RP2，可改變反饋電壓Vf的分壓比，即改變反饋強(qiáng)度，因而改變整個(gè)變送器的量程。差動(dòng)輸入：實(shí)際輸入電路Et+VRCU→

IC2+

VRP’1

+VRP’2→

IC2-Et調(diào)RP1、RP2互相影響。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!實(shí)際放大電路

高增益、低漂移的IC2

，構(gòu)成差動(dòng)放大器復(fù)合管Ta1、Ta2構(gòu)成射極輸出器，實(shí)現(xiàn)V-I的轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓管VD0的作用是在電流輸出回路斷線時(shí)，電壓輸出信號(hào)不受影響調(diào)制隔離過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!實(shí)際反饋電路IC1及非線性反饋構(gòu)成的線性化修正電路，將V’f轉(zhuǎn)換為電壓Vf后，反饋到IC2的反相輸入端。經(jīng)Tf隔離，經(jīng)整流、濾波，在Rf、Cf

上得到與IO成正比的直流反饋電壓V’f過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!

安全防爆措施VDi1、VDi2限壓、Ri1、Ri2限流。變壓器隔離限壓限流過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!西儀444系列溫度變送器上海橫河YT200溫度變送器過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!3．精確度（精度）為了便于量值傳遞，國家規(guī)定了儀表的精確度（精度）等級(jí)系列。如0.5級(jí)，1.0級(jí)，1.5級(jí)等。儀表精度的確定方法：將儀表的基本誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)，套入規(guī)定的儀表精度等級(jí)系列。例如某臺(tái)儀表的基本誤差為±1.0％，則確認(rèn)該表的精確度等級(jí)符合1.0級(jí)；如果某臺(tái)儀表的基本誤差為±1.3％，則該表的精確度等級(jí)符合1.5級(jí)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!例2

某臺(tái)測(cè)壓儀表的測(cè)壓范圍為0～8MPa。根據(jù)工藝要求，測(cè)壓示值的誤差不允許超過±0.05MPa，問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？

解：根據(jù)工藝要求，儀表的允許基本誤差為：

去掉“±”和“％”號(hào)后，0.625介于0.5～1.0之間。若選精度為1.0級(jí)的儀表，其允許的最大絕對(duì)誤差為±0.08MPa。超過了工藝允許的數(shù)值。故：應(yīng)選擇0.5級(jí)的表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!4、靈敏度和分辨率

靈敏度表示指針式測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度，常以儀表輸出（如指示裝置的直線位移或角位移）與引起此位移的被測(cè)參數(shù)變化量之比表示：靈敏限表示指針式儀表在量程起點(diǎn)處，能引起儀表指針動(dòng)作的最小被測(cè)參數(shù)變化值。

S－儀表靈敏度；ΔY－儀表指針位移的距離（或轉(zhuǎn)角）；ΔX－引起ΔY的被測(cè)參數(shù)變化量。×100℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!5、變差在外界條件不變的情況下，同一儀表對(duì)被測(cè)量進(jìn)行往返測(cè)量時(shí)（正行程和反行程），產(chǎn)生的最大差值與測(cè)量范圍之比稱為變差。變差=量程正反行程最大差值×100%造成變差的原因:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間存在的間隙和摩擦力;彈性元件的彈性滯后等。?ymaxyxmin

xmaxOx過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!2.2溫度檢測(cè)及儀表溫度是表征物體冷熱程度的物理量。是工業(yè)生產(chǎn)中最普遍而重要的操作參數(shù)。2.2.1溫度檢測(cè)方法一般利用物體的某些物理性質(zhì)隨溫度變化的特性來感知、測(cè)量溫度。有接觸式測(cè)溫——通過測(cè)溫元件與被測(cè)物體的接觸而感知物體的溫度。非接觸式測(cè)溫——通過接受被測(cè)物體發(fā)出的熱輻射熱來感知溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!

固體膨脹式溫度計(jì)：用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊接在一起制成雙金屬片。受熱后，由于兩金屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲。

若將雙金屬片制成螺旋形，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)指針在刻度盤上指示出相應(yīng)溫度值。

過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!原理:封閉容器中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽，受熱后體積膨脹，壓力增大。2、壓力式溫度計(jì)利用封閉容器中的介質(zhì)壓力隨溫度變化的現(xiàn)象來測(cè)溫。用壓力表指示溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!紅外線測(cè)溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)1、輻射式溫度計(jì)通過測(cè)量物體熱輻射功率來測(cè)量溫度。2、紅外式溫度計(jì)通過測(cè)量物體紅外波段熱輻射功率來測(cè)量溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!1、接觸電勢(shì)當(dāng)不同導(dǎo)體A、B接觸時(shí)，兩邊的自由電子密度不同，在交界面上產(chǎn)生電子的相互擴(kuò)散，致使在接觸處產(chǎn)生接觸電勢(shì)。

其大小取決于兩種材料的種類和接觸點(diǎn)的溫度。t熱端A

Bt0冷端eAB(t)=KtelnNA(t)NB(t)NA(t)、NB(t)—自由電子密度；

e—單位電荷過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!

3、回路總電勢(shì)熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成，稱熱電勢(shì)。由于溫差電勢(shì)很小，熱電勢(shì)基本由接觸電勢(shì)構(gòu)成：

EAB

（t，t0）=eAB（t）-eAB（t0）此計(jì)算式中，有的常數(shù)很難確定，無法實(shí)用。實(shí)際中用實(shí)測(cè)標(biāo)定。但從上述公式可以得出基本結(jié)論：

對(duì)于確定的熱電偶，熱電勢(shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān)。當(dāng)冷端溫度固定時(shí)，E（t，t0）是熱端溫度

t的單值函數(shù)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!2.2.2.2熱電偶的基本定律1、均質(zhì)導(dǎo)體定律

由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長(zhǎng)度如何，以及沿長(zhǎng)度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)。因此，熱電偶必須由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成。但其截面和長(zhǎng)度不限。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!有

EABC

(t，t0)=eAB(t)+eBC(t0)+eCA(t0)當(dāng)t=t0

時(shí)有eAB(t0)+eBC(t0)+eCA(t0)=0即eBC(t0)+e

CA(t0)=－e

AB(t0)則EABC

(t，t0)=e

AB(t)－

e

AB(t0)設(shè)將熱電偶AB一端打開，接入第三種導(dǎo)體C

由此可知，只要接入第三種導(dǎo)體的兩個(gè)連接點(diǎn)溫度相等，它的接入對(duì)回路電勢(shì)毫無影響。這一結(jié)論可以推廣至接入多種導(dǎo)體。ABCt0t0t過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!2.2.2.3熱電偶的構(gòu)造熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。普通型鎧裝型普通熱電偶過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!

幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶簡(jiǎn)介熱電偶名稱分度號(hào)測(cè)溫范圍（℃）平均靈敏度特點(diǎn)鉑銠30—鉑銠6B0～+180010μV/℃穩(wěn)定性好,精度高,可在氧化氣氛使用鉑銠l0—鉑S0～+160010μV/℃同上，線性度優(yōu)于B鎳鉻—鎳硅K0～+100040μV/℃價(jià)廉,，可在氧化及中性氣氛中使用鎳鉻—康銅E-200～+90080μV/℃靈敏,價(jià)廉,可在氧化及弱還原氣氛中使用銅—康銅T-200～+40050μV/℃價(jià)廉,但銅易氧化,常用于150℃以下溫度測(cè)量過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!2.2.2.5熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度有關(guān)，還與冷端溫度有關(guān)。所以使用時(shí)，需保持熱電偶冷端溫度恒定。但熱電偶的冷端和熱端離得很近，使用時(shí)冷端溫度較高且變化較大。為此應(yīng)將熱電偶冷端延至溫度穩(wěn)定處。為了節(jié)約，工業(yè)上選用在低溫區(qū)與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價(jià)金屬，作為熱偶絲在低溫區(qū)的替代品來延長(zhǎng)熱電偶，稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。

補(bǔ)償導(dǎo)線熱偶過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!使用補(bǔ)償導(dǎo)線只是將熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度比較穩(wěn)定的地方，而標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)要求冷端溫度為零度，為此還要采取進(jìn)一步的補(bǔ)償措施。1．查表法（計(jì)算法）如果某介質(zhì)的溫度為t，用熱電偶進(jìn)行測(cè)量，其冷端溫度為t0，測(cè)得的熱電勢(shì)為EAB（t,t0）。根據(jù)中間溫度定律，有

EAB（t,0）＝EAB（t,t0）＋EAB（t0,0）得出標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)EAB（t,0），再查分度表就可得出被測(cè)溫度。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!2、儀表零點(diǎn)調(diào)整法

如果熱電偶冷端溫度比較穩(wěn)定，與之相接的顯示儀表又可以調(diào)整零點(diǎn)，那么在測(cè)試前，將儀表指針就調(diào)整到冷端溫度處，再開始測(cè)量。此法比較簡(jiǎn)單，但由于冷端溫度（室溫）也有波動(dòng)，所以只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用?！?00℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)＋－E(t,t0)E(t0,0)E(t,0)電橋補(bǔ)償導(dǎo)線4、補(bǔ)償電橋法過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!2.2.3熱電阻對(duì)于500℃以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，容易受到干擾而測(cè)不準(zhǔn)。一般使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行中低溫度的測(cè)量。熱電阻有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。2.2.3.1金屬熱電阻金屬熱電阻測(cè)溫精度高。大多數(shù)金屬電阻阻值隨溫度升高而增大。具有正溫度系數(shù)。α=1

dRR

dT溫度系數(shù)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!電阻溫度關(guān)系：

Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3](-200~0℃)Rt=R0(1+At+Bt2)(

0~850℃)鉑電阻有兩種分度號(hào)：Pt10,Pt1001.鉑電阻

鉑材料容易提純，其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定；測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性好、精度高。被國際電工委員會(huì)規(guī)定為-259~+630℃間的基準(zhǔn)器，但線性度稍差，常用于-200~+600℃溫度測(cè)量。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!普通熱電阻結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)型式常見有普通型熱電阻、鎧裝熱電阻。其結(jié)構(gòu)是，以云母片或石英玻璃柱作骨架，將金屬絲用雙線法繞在骨架上，以消除電感。此外，還有薄膜型熱電阻。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!電阻測(cè)溫信號(hào)通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí)，熱電阻必須用三線制接法，以抵消接線電阻隨溫度變化對(duì)電橋的影響。測(cè)量?jī)x表RtRtR3rrrR1R2過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!

2.2.4集成溫度傳感器集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)測(cè)溫器件。特點(diǎn)：體積小、反應(yīng)快、線性較好、價(jià)格便宜，測(cè)溫范圍為-50~150℃。集成溫度傳感器按輸出量形式不同，可分為電壓型、電流型和數(shù)字型三類。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!2.2.5溫度顯示與記錄熱電偶、熱電阻等傳感元件的測(cè)溫信號(hào)，必須經(jīng)后級(jí)儀表處理，將溫度顯示出來或記錄保存?！?00℃2.2.5.1動(dòng)圈式指示儀表可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示溫度，是最簡(jiǎn)單的模擬指示儀表。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!動(dòng)圈測(cè)量機(jī)構(gòu)原理當(dāng)測(cè)量信號(hào)通過張絲加在動(dòng)圈上，有電流流過動(dòng)圈時(shí)，動(dòng)圈受磁場(chǎng)力作用而偏轉(zhuǎn)。動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)使張絲扭轉(zhuǎn)，于是張絲產(chǎn)生反抗動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，當(dāng)兩力矩平衡時(shí)，動(dòng)圈就停留在某一位置上，指針指示出被測(cè)參數(shù)值?！?00℃過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!2）外接電阻和外接調(diào)整電阻熱電偶和動(dòng)圈儀表相接后，流過動(dòng)圈的電流為：R外=R熱+R補(bǔ)+R連+R調(diào)R內(nèi)=表內(nèi)電阻之和測(cè)量時(shí)要求回路：R總=15Ω通過調(diào)整R調(diào)實(shí)現(xiàn)。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!可見三線制接法可以消除接線電阻的影響。一般規(guī)定每根連接導(dǎo)線的電阻值為5Ω。RwRmRdR0R2R1RtR3abRTI2I1r

r

r

2）三線制與外接調(diào)整電阻在考慮接線電阻后，電橋輸出：Uab=（R3+r)

I–（RT+?RT

+R0+r）I=–?RT

I過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!

例：配熱電偶的數(shù)字式測(cè)溫儀表原理框圖標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì)濾波放大線性化標(biāo)度變換過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!1.自動(dòng)平衡電橋式記錄儀

RpRtR3r圖2.22自動(dòng)平衡電橋原理圖R0R2R1利用電橋的平衡動(dòng)作進(jìn)行測(cè)量記錄?？膳浣訜犭娮杞M成測(cè)溫記錄儀。過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!

r1

是滑線電阻Rp的輸出可變電阻。電機(jī)帶動(dòng)觸點(diǎn)B向新的平衡位置移動(dòng)，到達(dá)平衡點(diǎn)時(shí)，電橋輸出為零，電機(jī)停止。B的位置就可以反映?Rt，即反映了溫度的變化。觸點(diǎn)位移與?Rt呈比例關(guān)系：過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!配接熱電偶，必須考慮冷端補(bǔ)償問題。圖2.23中，將R2換成銅電阻，和熱電偶的冷端置于同一溫度下。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，設(shè)計(jì)使電壓VR2的增加量恰好彌補(bǔ)熱電勢(shì)的減少值。VR2=E(t0,0)E(t,t0)過程控制王再英版第2章共86頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!2.2.6溫度變送器檢測(cè)信號(hào)要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任務(wù)就是將不標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào)，如熱電偶、熱電阻的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。數(shù)字控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)有：FF協(xié)議、HART協(xié)議等模擬控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)是：

Ⅱ

型：0~10mA、0～10VIII型：4～20mA、1～5V過程控制王再英版第2