化工儀表及自動化第章8

化工儀表及自動化第三章檢測儀表與傳感器

1內(nèi)容提要物位檢測及儀表概述差壓式液位變速器電容式物位傳感器核輻射物位計稱重式液罐計量儀溫度檢測及儀表溫度檢測方法熱電偶溫度計熱電阻溫度計電動溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器測溫元件的安裝2第四節(jié)物位檢測及儀表一、概論幾個概念液位 料位液位計 料位計 界面計測量物位的兩個目的按其工作原理分為直讀式物位儀表差壓式物位儀表浮力式物位儀表電磁式物位儀表核輻射式物位儀表聲波式物位儀表光學(xué)式物位儀表●

確定容器或貯存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數(shù)量;●進(jìn)行監(jiān)視和控制生產(chǎn)工藝過程。3二、差壓式液位變送器1.工作原理圖3-39差壓液位變送器原理圖圖3-40壓力表式液位計第四節(jié)物位檢測及儀表4第四節(jié)物位檢測及儀表將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此當(dāng)被測容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時，只需將差壓變送器的負(fù)壓室通大氣即可。若不需要遠(yuǎn)傳信號，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。5第四節(jié)物位檢測及儀表2.零點(diǎn)遷移問題圖3-41負(fù)遷移示意圖在使用差壓變送器測量液位時，一般來說實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p2分別為則6第四節(jié)物位檢測及儀表遷移彈簧的作用

改變變送器的零點(diǎn)。遷移和調(diào)零

都是使變送器輸出的起始值與被測量起始點(diǎn)相對應(yīng)，只不過零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。遷移

同時改變了測量范圍的上、下限，相當(dāng)于測量范圍的平移，它不改變量程的大小。7第四節(jié)物位檢測及儀表圖3-42正負(fù)遷移示意圖圖3-43正遷移示意圖舉例某差壓變送器的測量范圍為0～5000Pa，當(dāng)壓差由0變化到5000Pa時，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負(fù)遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。8第四節(jié)物位檢測及儀表3.用法蘭式差壓變送器測量液位圖3-44法蘭式差壓變送器測量液位示意圖1—法蘭式測量頭；2—毛細(xì)管；3—變送器

單法蘭式

雙法蘭式

法蘭式差壓變送器按其結(jié)構(gòu)形式

為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。9三、電容式物位傳感器1.測量原理圖3-45電容器的組成1—內(nèi)電極；2—外電極兩圓筒間的電容量C當(dāng)D和d一定時，電容量C的大小與極板的長度L和介質(zhì)的介電常數(shù)ε的乘積成比例。通過測量電容量的變化可以用來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面。第四節(jié)物位檢測及儀表10四、、核核輻輻射射物物位位計計射線線的的透透射射強(qiáng)強(qiáng)度度隨隨著著通過過介介質(zhì)質(zhì)層層厚厚度度的的增增加加而而減減弱弱，具具體體關(guān)關(guān)系系見見式式（（3-63））。。（3-63））圖3-48核核輻輻射射物物位位計計示示意意圖圖1——輻輻射射源源；；2——接接受受器器第四四節(jié)節(jié)物物位位檢檢測測及及儀儀表表五、、磁磁致致伸伸縮縮式式液液位位計計六、、光光纖纖式式液液位位計計七、、稱稱重重式式液液罐罐計計量量儀儀111.液液面面和和界界面面測測量量應(yīng)應(yīng)選選用用差差壓壓式式儀儀表表、、浮浮筒筒式式儀儀表表和和浮浮子子式式儀儀表表。。不不滿滿足足要要求求時時，，可可選選用用電電容容式式、、電電阻阻式式、、聲聲波波式式、、磁磁致致伸伸縮縮式式等等儀儀表表。。2.儀儀表表的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式及及材材質(zhì)質(zhì)應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)被被測測介介質(zhì)質(zhì)的的特特性性來來選選擇擇。。3.儀儀表表的的顯顯示示方方式式和和功功能能，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)被被測測介介質(zhì)質(zhì)的的特特性性來來選選擇擇。。4.儀儀表表量量程程應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)工工藝藝對對象象實(shí)實(shí)際際需需要要現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)的的范范圍圍或或?qū)崒?shí)際際變變化化范范圍圍確確定定。。5.儀儀表表精精確確度度應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)工工藝藝要要求求選選擇擇。。6.用用于于爆爆炸炸危危險險場場所所的的電電子子式式物物位位儀儀表表，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)危危險險場場所所類類別別及及被被測測介介質(zhì)質(zhì)的的危危險險程程度度，，選選擇擇合合適適的的防防爆爆結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式或或采采取取其其他他的的防防爆爆措措施施。。第四四節(jié)節(jié)物物位位檢檢測測及及儀儀表表八、、物物位位測測量量儀儀表表的的選選型型（（P75表表3-6））12一、溫度檢測測方法溫度不能直接接測量，只能能借助于冷熱熱不同物體之之間的熱交換換，以及物體體的某些物理理性質(zhì)隨冷熱熱程度不同而而變化的特性性來加以間接接測量。分類按測量范圍按用途高溫計、溫度度計標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)實(shí)用儀表按工作原理膨脹式溫度計計、壓力式溫溫度計、熱電電偶溫度計、、熱電阻溫度度計和輻射高高溫計按測量方式接觸式與非接接觸式第五節(jié)溫度度檢測及儀表表13第五節(jié)溫度度檢測及儀表表易受外界干擾擾，標(biāo)定困難難測溫范圍大，，適于測溫度度分布，不破破壞被測溫度度場，響應(yīng)快快0～3500200～2000光電探測熱電探測紅外線低溫段測量不不準(zhǔn)，環(huán)境條條件會影響測測溫準(zhǔn)確度測溫時，不破破壞被測溫度度場400～2000700～3200900～1700輻射式光學(xué)式比色式輻射式非接觸式測溫儀表不能測高溫，，需注意環(huán)境境溫度的影響響測量精度高，，便于遠(yuǎn)距離離、多點(diǎn)、集集中測量和自自動控制-200～～600-50～150鉑銅熱電阻需冷端溫度補(bǔ)補(bǔ)償，在低溫溫段測量精度度較低測溫范圍廣，，精度高，便便于遠(yuǎn)距離、、多點(diǎn)、集中中測量和自動動控制0～1600-50～1000-50～600鉑銠-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-考銅熱電偶精度低，測溫溫距離短，滯滯后大結(jié)構(gòu)簡單，耐耐震，防爆能能記錄、報警警，價格低廉廉-30～600-20～3500～250液體氣體蒸汽壓力式精度低，量程程和使用范圍圍有限結(jié)構(gòu)緊湊，牢牢固可靠-80～600雙金屬測量上限和精精度受玻璃質(zhì)質(zhì)量的限制，，易碎，不能能記錄遠(yuǎn)傳結(jié)構(gòu)簡單，使使用方便，測測量準(zhǔn)確，價價格低廉-50～600玻璃液體膨脹式接觸式測溫儀表缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)測溫范圍／℃℃溫度計種類測溫方式常用溫度計的的種類及優(yōu)缺缺點(diǎn)14第五節(jié)溫度度檢測及儀表表1.膨脹式溫溫度計圖3-50雙雙金屬片圖3-51雙金屬溫度信信號器1—雙金屬片片；2—調(diào)節(jié)節(jié)螺釘；3——絕緣子；4—信號燈膨脹式溫度計計是基于物體受熱熱時體積膨脹脹的性質(zhì)而制成成的。152.壓力式溫溫度計它是根據(jù)在封封閉系統(tǒng)中的的液體、氣體體或低沸點(diǎn)液液體的飽和蒸蒸汽受熱后體體積膨脹或壓壓力變化這一一原理而制成成的，并用壓壓力表來測量量這種變化，，從而測得溫溫度。圖3-52壓壓力式溫度度計結(jié)構(gòu)原理理圖1—傳動機(jī)構(gòu)構(gòu)；2—刻度度盤；3——指針；4——彈簧管；5—連桿；6—接頭；7—毛細(xì)管；；8—溫包；；9—工作物物質(zhì)應(yīng)用壓力隨溫溫度的變化來來測溫的儀表表叫壓力式溫度計計。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表16第五節(jié)溫度度檢測及儀表表3.輻射式溫溫度計輻射式高溫計計是基于物體熱熱輻射作用來來測量溫度的的儀表。壓力式溫度計計的構(gòu)造由以下三部分分組成溫包毛細(xì)管彈簧管（或盤盤簧管）17二、熱電偶溫溫度計熱電偶溫度計計是以熱電效應(yīng)應(yīng)為基礎(chǔ)的測測溫儀表。圖3-53熱熱電偶溫度度計測溫系統(tǒng)統(tǒng)示意圖1—熱電偶；；2—導(dǎo)線；；3—測量儀儀表熱電偶溫度計計由三部分組成成：熱電偶；；測量儀表；；連接熱電偶偶和測量儀表表的導(dǎo)線。1.熱電偶圖3-54熱熱電偶示意意圖第五節(jié)溫度度檢測及儀表表18熱電偶溫度計計是由三部分分組成：熱電偶——是是由不同材料料的導(dǎo)體焊接接而成，作為為感溫元件測量儀表———動圈儀表或或電位差計連接導(dǎo)線———銅導(dǎo)線及補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)線工作端熱端測量端tt0自由端冷端熱電極1.熱電偶及及測溫原理熱電偶溫度計計是以熱電效效應(yīng)為基礎(chǔ)的的測溫儀表。。熱電效應(yīng)：把兩種導(dǎo)體或或者半導(dǎo)體連連接成一個閉合回回路，把這兩兩個接點(diǎn)分別別置于溫度t的熱源源和溫度t0中，在回路中就會會產(chǎn)生電勢，，這種效應(yīng)叫作作熱電效應(yīng)。。19（1）熱電現(xiàn)現(xiàn)象及測溫原原理圖3-55熱熱電現(xiàn)象圖3-56接接觸電勢形形成的過程圖3-57熱熱電偶原理理及電路圖左圖閉合回路路中總的熱電電勢或第五節(jié)溫度度檢測及儀表表20整個回路的熱熱電勢由接接觸電電勢組成成溫差電勢接觸電勢：兩兩種不同導(dǎo)體體A、B接觸觸時，由于兩者電子密密度不同，則則電子在兩個個方向擴(kuò)散速率率不同，從而而在A、B間間形成一個電位位差，這就是是接觸電勢。。溫差電勢：在在同一種導(dǎo)體體的兩端因其其溫度不同而而產(chǎn)生的電勢勢。溫差電勢遠(yuǎn)小小于接觸電勢勢，整個熱電偶回回路的熱電勢勢:當(dāng)A、B和t0一定時，EAB（t,t0）是溫度t的的單值函數(shù)，，這就是熱電偶偶測溫的基本本依據(jù)。AB+++－－－eAB212.熱電偶基基本定律★熱電回路路的熱電勢僅僅取決于熱電電極的材料和和兩個接觸點(diǎn)點(diǎn)溫度，與溫度沿沿?zé)犭姌O的分分布及電極尺尺寸和形狀無無關(guān)；★在熱電偶偶回路中，接接入第三種材材料的導(dǎo)線，，只要第三導(dǎo)導(dǎo)線的兩端的溫度度相同，第三三導(dǎo)線的引入入不會影響熱熱電偶的電勢；★兩種金屬屬A和B分別別與金屬C配配偶的熱電勢勢為EAC和ECB，則A和B配配偶產(chǎn)生的的熱電勢EAB為EAC和ECB之差，即★若結(jié)點(diǎn)溫溫度為t1和t2時回路的熱電電勢為E1；結(jié)點(diǎn)溫度為為t2和t3時的熱電勢為為E2，則結(jié)點(diǎn)溫度度為t1和t3時的回路熱電電勢為E=E1+E2——冷端修正正理論依據(jù)。。223.熱電勢與與溫度關(guān)系特特性可用列列表法表表示（冷冷端溫度均為為0℃）數(shù)學(xué)表示法圖示法★列表法將溫度與熱電電偶的熱電勢勢列成相應(yīng)的的表格，不同同的熱電偶其數(shù)值是是不同的，每每種熱電偶都都對應(yīng)一個分分度號?！飻?shù)學(xué)表示示法熱電勢與溫度度的關(guān)系用一一個公式表示示：★圖示法把熱電勢與溫溫度關(guān)系用曲曲線在坐標(biāo)紙紙上表示出來來。23第五節(jié)溫度度檢測及儀表表注意如果組成熱電電偶回路的兩兩種導(dǎo)體材料料相同，則無無論兩接點(diǎn)溫溫度如何，閉閉合回路的總總熱電勢為零零；如果熱電電偶兩接點(diǎn)溫溫度相同，盡盡管兩導(dǎo)體材材料不同，閉閉合回路的總總熱電勢也為為零；熱電偶偶產(chǎn)生的熱電電勢除了與兩兩接點(diǎn)處的溫溫度有關(guān)外，，還與熱電極極的材料有關(guān)關(guān)。也就是說說不同熱電極極材料制成的的熱電偶在相相同溫度下產(chǎn)產(chǎn)生的熱電勢勢是不同的。。24第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（3）常用熱熱電偶的種類類工業(yè)上對熱電電極材料的要要求溫度每每增加加１℃℃時所所能產(chǎn)產(chǎn)生的的熱電電勢要要大，，而且且熱電電勢與與溫度度應(yīng)盡盡可能能成線線性關(guān)關(guān)系；；物理穩(wěn)穩(wěn)定性性要高高；化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性性要高高；材料組組織要要均勻勻，要要有韌韌性，，便于于加工工成絲絲；復(fù)復(fù)現(xiàn)性性好，，便于于成批批生產(chǎn)產(chǎn)，而而且在在應(yīng)用用上也也可保保證良良好的的互換換性。。25第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表180016001200900750350300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-40～300鉑銠6合金純鉑鎳硅合合金銅鎳合合金銅鎳合合金銅鎳合合金鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合合金鎳鉻合合金鐵銅LL-2LB-3EU-2--CKBSKEJTWRRWRPWRNWREWRFWRC鉑銠30-鉑銠銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅硅鎳鉻-銅鎳鎳鐵-銅銅鎳銅-銅銅鎳短期使使用長期使使用負(fù)熱電電極正熱電電極舊新測溫范范圍/℃熱電極極材料料分度號號代號熱電偶偶名稱稱表3-4工工業(yè)業(yè)用熱熱電偶偶26（4））熱電電偶的的結(jié)構(gòu)構(gòu)①普通通型熱熱電偶偶圖3-59熱熱電偶偶的結(jié)結(jié)構(gòu)熱電極極絕緣管管保護(hù)套套管接線盒盒第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表27第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表80150500120014001700橡皮、、絕緣緣漆琺瑯玻璃管管石英管管瓷管純氧化化鋁管管工作溫溫度/℃材料料表3-5常常用用絕緣緣子材材料表3-6常常用用保護(hù)護(hù)套管管6001000120014001900以以上無縫鋼鋼管不銹鋼鋼管石英管管瓷管Al2O3陶瓷管管工作溫溫度/℃材料料28第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表②鎧鎧裝熱熱電偶偶由金屬屬套管管、絕絕緣材材料（（氧化化鎂粉粉）、、熱電電偶絲絲一起起經(jīng)過過復(fù)合合拉伸伸成型型，然然后將將端部部偶絲絲焊接接成光光滑球球狀結(jié)結(jié)構(gòu)。。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速速度快快、使使用方方便、、可彎彎曲、、氣密密性好好、不不怕振振、耐耐高壓壓等。。③表表面型型熱電電偶專門用用來測測量物物體表表面溫溫度的的一種種特殊殊熱電電偶。。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速速度極極快、、熱慣慣性極極小。。29第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表④快快速熱熱電偶偶測量高高溫熔熔融物物體一一種專專用熱熱電偶偶。熱電偶偶的結(jié)結(jié)構(gòu)形形式可可根據(jù)據(jù)它的的用途途和安安裝位位置來來確定定。在在熱電電偶選選型時時，要要注意意三個個方面面：熱熱電極極的材材料；；保護(hù)護(hù)套管管的結(jié)結(jié)構(gòu)，，材料料及耐耐壓強(qiáng)強(qiáng)度；；保護(hù)護(hù)套管管的插插入深深度。。30第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表２補(bǔ)償償導(dǎo)線線的選選用圖3-61補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線接接線圖圖采用一一種專專用導(dǎo)導(dǎo)線，，將熱熱電偶偶的冷冷端延延伸出出來，，這既既能保保證熱熱電偶偶冷端端溫度度保持持不變變，又又經(jīng)濟(jì)濟(jì)。它也是是由兩兩種不不同性性質(zhì)的的金屬屬材料料制成成，在在一定定溫度度范圍圍內(nèi)（（0～～100℃℃）與與所連連接的的熱電電偶具具有相相同的的熱電電特性性，其其材料料又是31補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線的的特點(diǎn)點(diǎn)：①在在一定定溫度度范圍圍內(nèi)，，補(bǔ)償償導(dǎo)線線與所所要連連接的的熱電電極具有相相同的的熱電電性能能；②價價格比比較低低廉；；③不④熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的兩個接點(diǎn)處溫度相同；⑤使用時型號相配，極性不能接錯。第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表32第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表在使用用熱電電偶補(bǔ)補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線時時，要要注意意型號號相配配。0.645±0.0374.095±0.1056.317±0.1704.277±0.047綠藍(lán)棕白銅鎳銅鎳銅鎳銅鎳紅紅紅紅銅銅鎳鉻銅鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅硅（鎳鎳鋁））鎳鉻-銅鎳鎳銅-銅銅鎳顏色材料顏色材料負(fù)極正極工作端端為100℃，，冷端端為0℃時時的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)熱熱電勢勢/mV補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線熱電偶偶名稱稱表3-7常常用用熱電電偶的的補(bǔ)償償導(dǎo)線線33３.冷冷端溫溫度的的補(bǔ)償償在應(yīng)用用熱電電偶測測溫時時，只只有將將冷端端溫度度保持持為0℃，，或者者是進(jìn)進(jìn)行一一定的的修正正才能能得出出準(zhǔn)確確的測測量結(jié)結(jié)果。。這樣樣做，，就稱稱為熱電偶偶的冷冷端溫溫度補(bǔ)補(bǔ)償。一般般采用用下述述幾種種方法法。（1））冷端端溫度度保持持為0℃的的方法法圖3-61熱熱電偶偶冷端端溫度度保持持0℃℃的方方法（2））冷端端溫度度修正正方法法在實(shí)際際生產(chǎn)產(chǎn)中，，冷端端溫度度往往往不是是0℃℃，而而是某某一溫溫度t1，這就就引起起測量量誤差差。因因此，，必須須對冷冷端溫溫度進(jìn)進(jìn)行修修正。。第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表34第五節(jié)節(jié)溫溫度檢檢測及及儀表表舉例某一設(shè)設(shè)備的的實(shí)際際溫度度為t，其冷冷端溫溫度為為t1，這時時測得得的熱熱電勢勢為E（t，t1）。為為求得得實(shí)際際t的溫度度，可可利用用下式因?yàn)橛纱丝煽芍?，，冷端端溫度度的修修正方方法是是把測測得的的熱電電勢E（t，，t1），，加加上上熱熱端端為為室室溫溫t１，冷冷端端為為0℃℃時時的的熱熱電電偶偶的的熱熱電電勢勢E（t1，0）），，才才能能得得到到實(shí)實(shí)際際溫溫度度下下的的熱熱電電勢勢E（t，，0））。。35第五五節(jié)節(jié)溫溫度度檢檢測測及及儀儀表表用計計算算的的方方法法來來修修正正冷冷端端溫溫度度，，是是指指冷冷端端溫溫度度內(nèi)內(nèi)恒恒定定值值時時對對測測溫溫的的影影響響。。該該方方法法只只適適用用于于實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室或或臨臨時時測測溫溫，，在在連連續(xù)續(xù)測測量量中中顯顯然然是是不不實(shí)實(shí)用用的的。。注意意36第五五節(jié)節(jié)溫溫度度檢檢測測及及儀儀表表舉例例例6用用鎳鎳鉻鉻-銅銅鎳鎳熱熱電電偶偶測測量量某某加加熱熱爐爐的的溫溫度度。。測測得得的的熱熱電電勢勢E（t，，t1）＝＝66982μμV，，而而自自由由端端的的溫溫度度t1＝30℃℃，，求求被被測測的的實(shí)實(shí)際際溫溫度度。。解由附附錄錄三三可可以以查查得得則再查查附附錄錄三三可可以以查查得得68783μμV對對應(yīng)應(yīng)的的溫溫度度為為900℃℃。。37第五五節(jié)節(jié)溫溫度度檢檢測測及及儀儀表表由于于熱熱電電偶偶所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱電電勢勢與與溫溫度度之之間間的的關(guān)關(guān)系系都都是是非非線線性性的的（（當(dāng)當(dāng)然然各各種種熱熱電電偶偶的的非非線線性性程程度度不不同同）），，因因此此在在自自由由端端的的溫溫度度不不為為零零時時，，將將所所測測得得熱熱電電勢勢對對應(yīng)應(yīng)的的溫溫度度值值加加上上自自由由端端的的溫溫度度，，并并不不等等于于實(shí)實(shí)際際的的被被測測溫溫度度。。譬如如在在上上例例中中，，測測得得的的熱熱電電勢勢為為66982μμV，，由由附附錄錄三三可可查查得得對對應(yīng)應(yīng)溫溫度度為為876.6℃℃，，如如果果再再加加上上自自由由端端溫溫度度30℃℃，，則則為為906.6℃℃，，這這與與實(shí)實(shí)際際被被測測溫溫度度有有一一定定誤誤差差。。其其實(shí)實(shí)際際熱熱電電勢勢與與溫溫度度之之間間的的非非線線性性程程度度越越嚴(yán)嚴(yán)重重，，則則誤誤差差就就越越大大。。38第五節(jié)溫溫度檢檢測及儀儀表（3）校若采用測測溫元件件為熱電電偶時，，要使測測溫時指指示值不不偏低，，可預(yù)先先將儀表表指針調(diào)調(diào)整到相相當(dāng)于室室溫的數(shù)數(shù)值上。。注意：只能在測測溫要求求不太高高的場合合下應(yīng)用用。（4）補(bǔ)補(bǔ)償電橋橋法利用不平平衡電橋橋產(chǎn)生的的電勢，，來補(bǔ)償償熱電偶偶因冷端端溫度變變化而引引起的熱熱電勢變變化值。39第五節(jié)溫溫度檢檢測及儀儀表由于電橋橋是在20℃時注意！圖3-62具具有補(bǔ)償償電橋的的熱電偶偶測溫線線路40第五節(jié)溫溫度檢檢測及儀儀表（5）補(bǔ)補(bǔ)償熱電電偶法圖3-63補(bǔ)補(bǔ)償熱電電偶連接接線路在實(shí)際生生產(chǎn)中，，為了節(jié)節(jié)省補(bǔ)償41三、熱電電阻溫度度計在中、低低溫區(qū)，，一般是是使用熱熱電阻溫溫度計來來進(jìn)行溫溫度的測測量較為為適宜。。第五節(jié)溫溫度檢檢測及儀儀表熱電偶一一般適用用于測量量500℃以上上的較高高溫度，，對于在在500℃℃以下的的中、低低溫輸出出電勢很很小，對對測量電電路的放放大器和抗干擾擾能力要要求很高高，否則則不準(zhǔn)；；另外，，由于冷冷端溫度度的變化和和環(huán)境溫溫度的變變化所引引起的相相對誤差差顯得突突出，不不易得到完完全的補(bǔ)補(bǔ)償。所以，在在中、低低溫區(qū)，，一般使使用熱電電阻溫度度計測量量，適用于-200～+500℃℃，輸出出值大，，測量準(zhǔn)準(zhǔn)確。42熱電阻溫溫度計是由熱電電阻（感感溫元件件），顯顯示儀表表（不平平衡電橋橋或平衡衡電橋））以及連連接導(dǎo)線線所組成成。圖3-64熱熱電阻溫度度計第五節(jié)溫度度檢測及儀表表熱電阻溫度計熱電阻（感溫元件）

不平衡電橋顯示儀表平衡電橋連接導(dǎo)線43對于呈線性特特性的電阻來來說，其電阻阻值與溫度關(guān)關(guān)系如下式熱電阻溫度計計適用于測量量-200～～+500℃℃范圍內(nèi)液體體、氣體、蒸蒸汽及固體表表面的溫度。。1.測溫原理理利用金屬導(dǎo)體體的電阻值隨隨溫度變化而而變化的特性性（電阻溫度度效應(yīng)）來進(jìn)進(jìn)行溫度測量量的。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表442.工業(yè)常用用熱電阻作為熱電阻的的材料一般要要求是：電阻溫度系數(shù)數(shù)、電阻率要要大；熱容量要??；；在整個測溫范范圍內(nèi)，應(yīng)具具有穩(wěn)定的物物理、化學(xué)性性質(zhì)和良好的的復(fù)制性；電阻值隨溫度度的變化關(guān)系系，最好呈線線性。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表45第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（1）鉑電阻阻在0～650℃的溫度范范圍內(nèi)，鉑電電阻與溫度的的關(guān)系為由實(shí)驗(yàn)求得工業(yè)上常用的的鉑電阻有兩兩種，一種是是R0＝10Ω，對對應(yīng)分度號為為Pt10。。另一種是R0＝100Ω，，對應(yīng)分度號號為Pt100。46第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（2）銅電阻阻金屬銅易加工工提純，價格格便宜；它的的電阻溫度系系數(shù)很大，且且電阻與溫度度呈線性關(guān)系系；在測溫范范圍為-50～+150℃內(nèi)，具有有很好的穩(wěn)定定性。在-50～+150℃的的范圍內(nèi)，銅銅電阻與溫度度的關(guān)系是線線性的。即工業(yè)上常用的的銅電阻有兩兩種，一種是是R0＝50Ω，對對應(yīng)的分度號號為Cu50。另一種是是R0＝100Ω，，對應(yīng)的分度度號為Cu100。47３.熱電阻的的結(jié)構(gòu)（1）普通型型熱電阻主要由電阻體體、保護(hù)套管管和接線盒等等主要部件所所組成。圖3-65熱熱電阻的支支架形狀(已已繞電阻絲)（2）鎧裝熱熱電阻將電阻體預(yù)先先拉制成型并并與絕緣材料料和保護(hù)套管管連成一體。。（3）薄膜熱熱電阻將熱電阻材料料通過真空鍍鍍膜法，直接接蒸鍍到絕緣緣基底上。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表48采用光纖作為為敏感元件或或能量傳輸介介質(zhì)構(gòu)成。特點(diǎn)：靈敏度度高、電絕緣緣性好、可適適用于強(qiáng)烈電電磁干擾、強(qiáng)強(qiáng)輻射的惡劣劣環(huán)境；體積積小、重量輕輕、可彎曲；；可實(shí)現(xiàn)不帶帶電的全光型型探頭等。分類第五節(jié)溫度度檢測及儀表表四、光纖溫度度變送器功能型非功能型液晶光纖溫度度傳感器熒光光纖溫度度傳感器半導(dǎo)體光纖溫溫度傳感器光纖輻射溫度度計49第五節(jié)溫度度檢測及儀表表五、電動溫度度變送器DBW型溫度度（溫差）變變送器是DDZ-ⅢⅢ系列電動單單元組合式檢檢測調(diào)節(jié)儀表表中的一個主主要單元。它它既可與各種種類型的熱電電偶、熱電阻阻配套使用，，又可與具有有毫伏輸出的的各種變送器器配合，然后后，它和顯示示單元、控制制單元配合，，實(shí)現(xiàn)對溫度度或溫差及其其他各種參數(shù)數(shù)進(jìn)行顯示、、控制。50第五節(jié)溫度度檢測及儀表表DDZ-Ⅲ型型的溫度變送送器與DDZ-Ⅱ型的溫溫度變送器進(jìn)進(jìn)行比較，它它有以下主要要特點(diǎn)。線路上采用了了安全火花型型防爆措施。。在熱電偶和熱熱電阻的溫度度變送器中采采用了線性化化機(jī)構(gòu)。在線路中，由由于使用了集集成電路，這這樣使該變送送器具有良好好的可靠性、、穩(wěn)定性等各各種技術(shù)性能能。51第五節(jié)溫度度檢測及儀表表溫度變送器有有三種類型：：熱電偶溫度變變送器；熱電阻溫度變變送器；直流毫伏變送送器。1.熱電偶溫溫度變送器結(jié)構(gòu)分為輸入入橋路、放大大電路及反饋饋電路。圖3-66熱熱電偶溫度度變送器的結(jié)結(jié)構(gòu)方框圖52第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（1）輸入電電橋作用：冷端溫度補(bǔ)償償、調(diào)整零點(diǎn)點(diǎn)。圖3-67輸輸入電橋53第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（2）反饋電電路在DDZ-ⅢⅢ型的溫度變變送器中，在在溫度變送器器中的反饋回回路加入線性性化電路。圖3-68熱熱電偶溫度度變送器的線線性化方法方方框圖（3）放大電電路54第五節(jié)溫度度檢測及儀表表2.熱電阻溫溫度變送器結(jié)構(gòu)分為輸入入電橋、放大大電路及反饋饋電路。圖3-69熱熱電阻溫度度變送器的結(jié)結(jié)構(gòu)方框圖55輸入橋路利用不平衡電電橋產(chǎn)生的電電勢,來補(bǔ)償償熱電偶因冷冷端溫度變化化而引起的熱熱電勢變化,起到冷端溫溫度補(bǔ)償、零零點(diǎn)調(diào)整作用用。以三線制的連連接方式接入入電橋，將電電阻轉(zhuǎn)化為電電壓。反饋電路對熱電偶的非非線性進(jìn)行修修正，使變送送器輸出信號號直接與被測測溫度成線性性關(guān)系，以便便顯示與控制制。放大電路將毫伏信號變變換為高電平平輸出，現(xiàn)在在一般采用特特殊的低漂移移、高增益集集成運(yùn)算放大大器。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表56六、一體化溫溫度變送器它是指將變送送器模塊安裝裝在測溫元件件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)內(nèi)的一種溫度度變送器。圖3-73一一體化溫度度變送器結(jié)構(gòu)構(gòu)框圖第五節(jié)溫度度檢測及儀表表七、智能式溫溫度變送器57第五節(jié)溫度度檢測及儀表表八、測溫儀表表的選用及安安裝1.溫度測量量儀表的選用用（1）就地溫溫度儀表的選選用（2）溫度檢檢測元件的選選用（3）特殊場場合適用的熱熱電偶、熱電電阻582.測溫元件件的安裝要求求（1）在測量量管道溫度時時，應(yīng)保證測測溫元件與流流體充分接觸觸，以減少測測量誤差。見見圖3-76。（2）測溫元元件的感溫點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)處于管道道中流速最大大處。（3）測溫元元件應(yīng)有足夠夠的插入深度度，以減小測測量誤差。見見圖3-77。第五節(jié)溫度度檢測及儀表表59第五節(jié)溫度度檢測及儀表表圖3-76測測溫元件安安裝示意圖之之一圖3-77測測溫元件安安裝示意圖之之二60第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（4）若工藝藝管道過?。ǎㄖ睆叫∮?0mm），，安裝測溫元元件處應(yīng)接裝裝擴(kuò)大管，如如圖3-78所示。（5）熱電偶偶、熱電阻的的接線盒面蓋蓋應(yīng)向上，以以避免雨水或或其他液體、、臟物進(jìn)入接接線盒中影響響測量，如圖圖3-79所所示。圖3-78小小工藝管道道上測溫元件件安裝示意圖圖3-79熱熱電偶或熱熱電阻安裝示意圖61第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（6）為了防防止熱量散失失，測溫元件件應(yīng)插在有保保溫層的管道道或設(shè)備處。。（7）測溫元元件安裝在負(fù)負(fù)壓管道中時時，必須保證證其密封性，，以防外界冷冷空氣進(jìn)入，，使讀數(shù)降低低。62第五節(jié)溫度度檢測及儀表表2.布線要求求（1）按照規(guī)規(guī)定的型號配配用熱電偶的的補(bǔ)償導(dǎo)線，，注意熱電偶偶的正、負(fù)極極與補(bǔ)償導(dǎo)線線的正、負(fù)極極相連接，不不要接錯。（2）熱電阻阻的線路電阻阻一定要符合合所配二次儀儀表的要求。。（3）為了保保護(hù)連接導(dǎo)線線與補(bǔ)償導(dǎo)線線不受外來的的機(jī)械損傷，，應(yīng)把連接導(dǎo)導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線穿入鋼管管內(nèi)或走槽板板。63第五節(jié)溫度度檢測及儀表表（6）補(bǔ)償導(dǎo)導(dǎo)線不應(yīng)有中中間接頭，否否則應(yīng)加裝接接線盒。另外外，最好與其其他導(dǎo)線分開開敷設(shè)。（5）導(dǎo)線應(yīng)應(yīng)盡量避開交交流動力電線線。（4）導(dǎo)線應(yīng)應(yīng)盡量避免有有接頭。應(yīng)有有良好的絕緣緣。禁止與交交流輸電線合合用一根穿線線管，以免引引起感應(yīng)。64顯示儀表：凡能將生產(chǎn)過過程中各種參參數(shù)進(jìn)行指示示、記錄或累累積的儀表。。顯示儀表一般般都裝在控制制室的儀表盤盤上。它和各種測量元件件或變送單元元配套使用；又又能與控制單元配套使用，分類模擬式顯示儀儀表數(shù)字顯示儀表表屏幕顯示儀表表第七節(jié)顯示示儀表65★模擬式顯示示儀表：以指針或記錄錄筆的角位移移或線位移來來模擬顯示被被測參數(shù)連續(xù)續(xù)變化的情況況的儀表。特特點(diǎn)：測量速速度較慢，精精度低，難以以準(zhǔn)確讀數(shù)，，但結(jié)構(gòu)簡單單，工作可靠靠，價廉，能能直觀反映被被測量變量的的變化趨勢，，因而在工業(yè)業(yè)生產(chǎn)中仍然然在大量使用用?！飻?shù)字式儀表表：直接以數(shù)字形形式顯示被測測變量，其測測量速度快，，精度高，讀讀數(shù)直觀準(zhǔn)確確，可以配以以自動打印，，便于和計算算機(jī)等數(shù)字化化裝置直接配配套使用?！锲聊伙@示儀儀表與計算機(jī)聯(lián)用用的顯示裝置置，可把生產(chǎn)產(chǎn)過程中的工工藝參數(shù)以文文字、符號和和圖形等形式式在屏幕上顯顯示出來，具具有模擬和數(shù)數(shù)字顯示儀表表兩者的功能能，具有計算算機(jī)大存儲量量的記錄能力力和快速處理理能力，是計計算機(jī)檢測和和控制系統(tǒng)中中必不可少的的裝置，其應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域正在在擴(kuò)大，是未未來控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展方向向。概述66模擬式顯示儀儀表一、自動電子子電位差計電子電位差計計是用來測量直直流電壓信號號的，凡是能能轉(zhuǎn)換成毫伏伏級直流電壓壓信號的工藝藝變量都能用用它來測量。。1.手動電位位差計工作原理根據(jù)平衡法將將被測電勢與與已知的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)電勢相比較較，當(dāng)兩者的的差值為零時時，被測電勢勢就等于已知知的標(biāo)準(zhǔn)電勢勢。圖4-1電電壓平衡原理理圖測量時，可調(diào)調(diào)節(jié)滑動觸點(diǎn)點(diǎn)C的位置，，使同時有67模擬式顯示儀儀表2.自動電子子電位差計的的工作原理根據(jù)這種電壓壓平衡原理來來進(jìn)行工作。。特點(diǎn)用可逆電動機(jī)機(jī)及一套機(jī)械械傳動機(jī)構(gòu)代代替了人手進(jìn)進(jìn)行電壓平衡衡操作；用放大器代替替了檢流計來來檢測不平衡衡電壓并控制制可逆電機(jī)的的工作。圖4-2電電子電位差計計原理圖電子電位差計計既保持了手手動電位差計計測量精度高高的優(yōu)點(diǎn)，而而且無須用手手去調(diào)節(jié)就能能自動指示和和記錄被測溫溫度值。結(jié)論68模擬式顯示儀儀表3.自動電子子電位差計的的測量橋路圖4-3電電位差計測量圖4-2電電子電位位差計原理理圖（1）冷端端溫度補(bǔ)償償問題舉例用鎳鉻-鎳鎳硅熱電偶偶測量溫度度，其熱端端溫度不變變，而冷端端溫度從0℃升高到到25℃，，這時熱電電勢將降低低１mV，，儀表指針針會指示偏偏低。69模擬式顯示示儀表如果把R２做成隨溫度度變化的電電阻，且在在溫度從0℃升高到到25℃時時，其阻值值變化量ΔΔR2＝0.5ΩΩ，這時，，電阻R2上的電壓降降UDB也增大，ΔUDB＝ΔR2·I2＝1mV。。為了統(tǒng)一一規(guī)格，上上支路的電電流規(guī)定為為4mA（（或2mA），下支支路電流規(guī)規(guī)定2mA（或1mA）。因因?yàn)闇y量橋橋路的補(bǔ)償償電壓UCD＝UCB－UDB，現(xiàn)在UDB增加了1mV，那么么UCD就會減少1mV，此此時滑動觸觸點(diǎn)C的平衡位置置不需變化化。由于UCD的變化與熱熱電勢的變變化相等，，故能起到到溫度補(bǔ)償償作用，使使儀表的指指示值基本本不受冷端端溫度變化化的影響。。70模擬式顯示示儀表（2）量程程匹配問題題圖4-4XW系列列電位差計計測量橋路路原理圖R2—冷端補(bǔ)償償銅電阻；；RM—量程電阻阻；RB—工藝電阻阻；RP—滑線電阻阻；R4—終端電阻阻（限流電電阻）；R3—限流電阻阻；RG—始端電阻阻；E—穩(wěn)壓電源源1V；I1—上支路電電流4mA；I2—下支路電電流2mA①R2銅電阻裝裝在儀表后后接線板上上以使其和和熱電偶冷冷端處于同同一溫度。。②下支路限限流電阻R3它與R2配合，保證證了下支路路回路的工工作電流為為2mA。。③上支路限限流電阻R4把上支路的的工作電流流限定在4mA。④滑線電阻阻RP儀表的示值值誤差、記記錄誤差、、變差、靈靈敏度以及及儀表運(yùn)行行的平滑性性等都和滑滑線電阻的的優(yōu)劣有關(guān)關(guān)。⑤量程電阻阻RM決定儀表量量程大小的的電阻。⑥始端（下下限）電阻阻RG大小取決于于測量下限限的高低。。71模擬式顯示示儀表4.自動電電子電位差差計的結(jié)構(gòu)構(gòu)測量橋路放大器可逆電機(jī)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)圖4-5電子電位差差計方框原原理圖72模擬式顯示示儀表二、自動電電子平衡電電橋1.平衡電電橋測溫原原理利用平衡電電橋來測量量熱電阻變變化。圖4-6平平衡電橋橋當(dāng)被測溫度度為下限時時，Rt有最小值Rt0，滑動觸點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)在RP的左端，此此時電橋的的平衡條件件是（4-3））73模擬式顯示示儀表滑動觸點(diǎn)B的位置就就可以反映映電阻的變變化，亦即即反映了溫溫度的變化化。并且可可以看到觸觸點(diǎn)的位移移與熱電阻阻的增量呈呈線性關(guān)系系。結(jié)論當(dāng)被測溫度度升高后的的平衡條件件是（4-4））用式（4-4）減式式（4-3），則得得（4-5））74模擬式顯示示儀表2.自動電電子平衡電電橋圖4-7自動平衡電電橋結(jié)構(gòu)原原理圖圖4-8自自動電子子平衡電橋橋方框圖為了準(zhǔn)確地地指示出被被測溫度的的數(shù)值，將將熱電阻的的連接采用用三線制接接法，并加加外接調(diào)整整電阻。75模擬式顯示示儀表3.自動電電子平衡電電橋與自動動電子電位位差計的比比較相同處與這兩種儀儀表配套的的測溫元件件（熱電偶偶、熱電阻阻）在外形形結(jié)構(gòu)上十十分相似。。儀表的外形形及其組成成：如放大大器、可逆逆電機(jī)、同同步電機(jī)及及指示記錄錄部分都是是完全相同同的。76模擬式顯示示儀表不同處它們的輸入入信號不同同。兩者的作用用原理不同同。當(dāng)用熱電偶偶配電子電電位差計測測溫時，其其測量橋路路需要考慮慮熱電偶冷冷端溫度的的自動補(bǔ)償償問題；而而用熱電阻阻配電子平平衡電橋測測溫時，則則不存在這這個問題。。測溫元件與與測量橋路路的連接方方式不同。。77模擬式顯示示儀表其他模擬式式顯示儀表表：動圈式顯示示儀表采用靈敏度度較高的磁磁電系測量量機(jī)構(gòu)將被被測信號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為指針針的角位移移，實(shí)質(zhì)上上是一種利利用偏差法法測量電流流的儀表。。光柱式顯示示儀表將輸入信號號通過由許許多發(fā)光二二極管組成成的光柱顯顯示出來，，具有顯示示醒目、形形象直觀、、精度穩(wěn)定定的特點(diǎn)。。78張絲1.動圈式式儀表的作作用原理當(dāng)測量信號號通過張絲絲加在動圈圈上時，便便有電流流流過動圈。。此時載流流線圈將受受磁場力作作用而轉(zhuǎn)動動，動圈的的轉(zhuǎn)動使張張絲扭轉(zhuǎn)，，此時張絲絲就產(chǎn)生反反抗動圈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的力矩矩，當(dāng)兩力力矩平衡時時，動圈就就停留在某某一位置上上。由于動動圈的位置置與輸入毫毫伏信號相相對應(yīng)，當(dāng)當(dāng)面板直接接刻成溫度度標(biāo)尺時，，裝在動圈圈上的指針針就指示出出被測對象象的溫度數(shù)數(shù)值。79數(shù)字式顯示示儀表一、數(shù)字式式顯示儀表表的特點(diǎn)及及分類特點(diǎn)清晰直觀、、讀數(shù)方便便、不會產(chǎn)產(chǎn)生視差。。線路簡單、、可靠性好好、耐振性性好。有利于制造造、調(diào)試和和維修，降降低生產(chǎn)成成本。分類按輸入信號號的形式來來分，有電電壓型和頻頻率型兩類類。按被被測測信信號號的的點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)來來分分，，它它又又可可分分成成單單點(diǎn)點(diǎn)和和多多點(diǎn)點(diǎn)兩兩種種。。根據(jù)據(jù)儀儀表表所所具具有有的的功功能能，，又又可可分分為為數(shù)數(shù)字字顯顯示示儀儀、、數(shù)數(shù)字字顯顯示示報報警警儀儀、、數(shù)數(shù)字字顯顯示示輸輸出出儀儀、、數(shù)數(shù)字字顯顯示示記記錄錄儀儀以以及及具具有有復(fù)復(fù)合合功功能能的的數(shù)數(shù)字字顯顯示示報報警警輸輸出出記記錄錄儀儀等等80數(shù)字字式式顯顯示示儀儀表表圖4-9數(shù)字字式式顯顯示示儀儀表表分分類類圖圖81數(shù)字字式式顯顯示示儀儀表表二、、數(shù)數(shù)字字式式顯顯示示儀儀表表的的基基本本組組成成圖4-10數(shù)數(shù)顯顯儀儀表表組組成成結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1.信信號號變變換換電電路路2.前前置置放放大大電電路路3.非非線線性性校校正正或或開開方方運(yùn)運(yùn)算算電電路路4.模模數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電路路（（A／／D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換））5.標(biāo)標(biāo)度度變變換換電電路路6.數(shù)數(shù)字字顯顯示示電電路路及及光光柱柱電電平平驅(qū)驅(qū)動動電電路路7.V／／I轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電路路和和控控制制電電路路82前置置放放大大器器：：輸入入信信號號有有時時很很小小（（如如熱熱電電偶偶）），，必必須須經(jīng)經(jīng)放放大大電電路路放放大大至至伏伏級級電電壓壓幅幅度度才才能能供供A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換電電路路工工作作；；有時時輸輸入入信信號號夾夾帶帶干干擾擾信信號號，，因因此此也也可可以以在在前前置置放放大大電電路路中中加加一一些些濾濾波波電電路路來來抑抑制制干干擾擾影影響響。。非線線性性補(bǔ)補(bǔ)償償電電路路：：許多多檢檢測測元元件件（（如如熱熱電電偶偶、、節(jié)節(jié)流流元元件件））具具有有非非線線性性特特性性；；用來來補(bǔ)補(bǔ)償償輸輸入入信信號號和和被被測測參參數(shù)數(shù)之之間間的的非非線線性性關(guān)關(guān)系系，，使使顯顯示示值值與與被被