第2章 參數(shù)檢測PPt

第2章過程參數(shù)檢測與變送本章要點1）了解參數(shù)檢測的意義、檢測儀表的基本構成及儀表的統(tǒng)一信號標準；2）了解檢測誤差的概念、熟悉儀表的性能以及零點遷移與量程調(diào)整的確定與計算；3）熟悉變送器的構成原理、信號傳輸與接線方式；4）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；5）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點；6）熟悉智能式變送器的特點及硬件構成；7）熟悉成分檢測儀表的工作原理及適用范圍。

2.1.2檢測誤差

（3）相對誤差（或標稱相對誤差）

1.檢測誤差的描述檢測誤差是指檢測儀表的測量值與被測物理量的真值之間的差值，它反映了儀表的檢測精度

（1）真值即被測物理量的真實（或客觀）取值。在當前現(xiàn)行的檢測體系中，是將“認定設備”的檢測結果作為真值。（2）絕對誤差儀表的實測值與“真值”之差記為△＝

絕對誤差不能說明檢測精度，如。。。（4）引用誤差記為

（5）基本誤差

使用標準:220V±5％、（50±2）Hz、（20±5）℃、65％±5％

通常，各國（或國際組織）將其法定計量機構的專用設備作為認定設備，它的檢測精度在這個國家（或國際組織）內(nèi)被認為是最高的。顯而易見，用這種方法確定的“真值”稱為“約定真值”。

（6）附加誤差（溫度附加、頻率附加、電源電壓附加）

2.檢測誤差的規(guī)律性（1）系統(tǒng)誤差對同一被測參數(shù)進行多次重復測量時，按一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。如。。?？朔到y(tǒng)誤差的辦法：負反饋結構？

（2）隨機誤差或統(tǒng)計誤差：統(tǒng)計計算、濾波消除

（3）粗大誤差（疏忽誤差）：剔除2.1.3檢測儀表的基本特性1.儀表的固有特性及性能指標（1）精確度及其等級1）不能用絕對誤差或相對誤差表示?如。。2）用最大引用誤差度量？（量程、最大絕對誤差）度量辦法：去掉最大引用誤差中的“±”和“％”表示：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5。（2）非線性誤差圖示（2－2）計算：（3）變差：正、反行程測量時的最大差值與量程之比的百分數(shù)計算：（4）靈敏度與分辨力計算

分辨力又稱靈敏限：儀表輸出能響應和分辨輸入的最小變化量，數(shù)字顯示儀表變化一個二進制最低有效位時輸入的最小變化量（5）漂移時漂與溫漂（6）動態(tài)誤差，原因。。。參數(shù)。。。2.檢測儀表的工作特性適應參數(shù)測量和系統(tǒng)運行的需要具有的輸入/輸出特性（1）理想工作特性：（2）零點調(diào)整與遷移被測參數(shù)的下限值或?qū)獌x表輸出下限值的被測參數(shù)最大值；使輸入下限值為零的過程稱為零點調(diào)整，否則為零點遷移。零點遷移前后的輸入/輸出特性(3)

量程調(diào)整量程是指與檢測儀表規(guī)定的輸出范圍相對應的輸入范圍量程調(diào)整是指在零點不變時將輸出上限值與輸入上限值相對應量程調(diào)整前后的輸入/輸出特性實例某測溫儀表的量程為0～500℃，輸出信號為4～20mA

，現(xiàn)欲測量200～1000℃應如何調(diào)整？2.1.4變送器的構成原理1.模擬式變送器的構成（圖2－9）1）原理說明2)

輸入/輸出關系理想線性特性

2.數(shù)字式變送器的構成原理（基于CPU的硬件電路、系統(tǒng)程序和功能模塊的軟件）（1）數(shù)字式變送器的硬件構成（圖2－10）工作過程。。。（2）軟件構成系統(tǒng)程序：硬件管理，其基本功能為模/數(shù)轉換、數(shù)據(jù)通訊、自檢；功能模塊：組態(tài)功能。2.1.5變送器的信號傳輸方式1.四線制和二線制方式（圖2－11）二線制滿足的條件：2.HART（HighwayAddressableTransduce)協(xié)議傳輸方式圖2－12模擬信號和基于頻移鍵控（FSK)的疊加傳輸速率為1200bit/s2.2溫度的檢測與變送2.2.1溫度檢測方法一、接觸式測溫1、熱電阻及其測溫原理基于熱－阻效應，測溫元件測溫原理測溫范圍/℃主要特點熱電偶熱電效應0～1600測溫范圍廣，測量精度高，便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制，應用廣泛；需進行冷端溫度補償，低溫測量精度低。鉑電阻熱阻效應－200～600測溫范圍廣，測量精度高，便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制，應用廣泛；不能測高溫。銅電阻－50～150半導體熱敏電阻－50～150靈敏度高，體積小，結構簡單，使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制。常用測溫元件1)

金屬熱電阻的測溫,計算：熱電阻名稱分度號0℃時阻值(Ω)測溫范圍（℃）特點銅電阻Cu5050±0.05－50～150線性好，價格低，適用于無腐蝕性介質(zhì)Cu100100±0.1鉑電阻Pt5050±0.003-200～500精度高，價格貴，適用于中性和氧化性介質(zhì)，但線性度差Pt100100±0.006常用熱電阻工業(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（，）溫度/℃00102030405060708090

電阻值Ω－200－100－018．4960．25100．0－56．1996．06－52．1192．16－48．0088．22－43．3784．27－39．7180．31－35．5376．32－31．3272．33－27．0268．33－22．8064．300100200300400500600700800100．00138．50175．84212．02247．04280．90313．59345．13375．51103．90142．29179．51215．57250．48284．22316．80348．22378．48107．79146．06183．17219．12253．90287．53319．99351．30381．45111．67149．82186．32222．65257．32290．83323．18354．37384．40115．54153．58190．45226．17260．72294．11326．35357．42387．34119．40157．31194．07229．67264．11297．39329．51360．47390．26123．24161．04197．69233．17267．49300．65332．66363．50－127．07164．76201．29236．65270．86303．91335．79366．52－130．89168．46204．88240．13274．22307．15338．92369．53－134．70172．16208．45243．59277．56310．38342．03372．52－熱敏電阻的溫度特性（圖2－13）三種特性的用。。。優(yōu)點：溫度系數(shù)大；缺點：互換性差，非線性嚴重，測溫范圍低：－50～300℃。適用于家電和汽車的測溫。

（2）熱電阻的接線方式（圖2－14）a)

用于測量精度不高的場合b)電橋平衡，與導線電阻無關C）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2.熱電偶及其測溫原理（＞500℃）（1）熱電偶的測溫原理：熱電效應（圖2－15）接觸電勢的形成。。。，溫差電勢。三點結論：1）電極材料相同，總電勢為零；2）冷、熱端溫度相同，總電勢為零；3）電極材料不同，溫度相同，熱電勢不同。（2）熱電勢的檢測與第三導體定律(圖2－16）當，有第三導體定律：只要第三導體兩接點溫度相同，回路中熱電勢不變（3）冷端延伸與等值替換原理為什么要延伸？補償導線的作用？等值替換原理（圖2－17）等值替換的條件：熱電回路的總熱電勢：→因而有依據(jù)則有結論：將滿足的補償導線代替熱電偶使冷端延伸，不會改變熱電偶的熱電勢補償導線的連接示意圖（4）標準熱電偶及其補償導線標準熱電偶：熱電勢與溫度的關系、允許誤差、型號（分度號）按國際標準（IEC)統(tǒng)一規(guī)定。表2－3我國部分標準化熱電偶及其補償導線熱電偶配套的補償導線（絕緣層著色）分度號熱電偶材料①測溫范圍/℃型號②正極材料負極材料長期短期S

鉑銠10

－鉑③0～13001600SC銅（紅）銅鎳（綠）B鉑銠30－鉑銠6

0～16001800BC銅（紅）銅（灰）K鎳鉻－鎳硅－50～10001300KX鎳鉻（紅）鎳硅（黑）T銅－康銅－200～300350TX銅（紅）康銅（白）（5）熱電偶的冷端溫度校正為什么要校正？1）查表法：示例：K型熱偶，測t,冷端溫度測得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=560℃2)電橋補償法：利用電橋某橋臂電阻因環(huán)境溫度變化產(chǎn)生的附加電壓補償熱電偶冷端溫度變化引起的熱電勢的變化

(圖2－19及說明）工作原理。。。示例：鉑銠－鉑銠熱偶，0～100℃：6μv/℃，橋臂電流為0.5mA,α＝0.004/℃。全補償?shù)臈l件為：經(jīng)計算：加保護套管：可延長使用壽命；但使慣性滯后↑（1.5～4min).不加為毫秒級接觸式測溫優(yōu)點：精度高、小范圍線性度與穩(wěn)定性好測溫范圍寬（500～2000℃；缺點：高于2000℃時，不能長期使用，對運動物體的測溫，不能使用二非接觸式測溫（輻射式測溫）1.非接觸式測溫及其特點

原理：載熱體→熱能→輻射能→受體溫度↑。特點：無媒介，無上限，測速快，對熱場無干擾，用于運動物體、腐蝕性介質(zhì)的測溫；缺點：測量誤差大、標定難結構復雜、價格貴2.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→透鏡（反射鏡）→熱電堆（熱敏電阻、硅光電池）→電信號。（1）.高溫輻射計：光學玻璃透鏡（光波長0.7～1.1μm）與硅光電池(700～2000℃→20mV)組成；誤差：＜1500℃，±0.7%;＞1500℃，

±1%；響應時間＜1毫秒

（2）.

低溫輻射計：鍺透鏡與半導體熱敏電阻組成；接收2～15μm紅外波；范圍：0～200℃；誤差：±1%；響應時間＜2毫秒，信號需放大。

（3）光電溫度計：光透鏡（光波長0.6～2.7μm

）＋流化鉛光敏電阻；范圍：400

～800℃；誤差：±1%；響應時間＜1.5毫秒,信號需放大。2.3壓力的檢測與變送（意義）2.3.1壓力的概念及其檢測一.壓力的概念：垂直作用于單位面積上的力（1Pa=1N/mm、換算:P43，表2－4）1.差壓(△P)；2.絕對壓力/大氣壓；3.表壓；4.負壓；壓力關系（圖2－29）二.彈性式測壓元件及原理1.彈簧管（波登管）、多圈彈管，角位移→電信號；2.波紋管、波/簧組合→提高線性度；3.膜片與膜盒(說明)2.4流量的檢測與變送2.4.1流量的概念與檢測方法1.流量的基本概念：瞬時流量（單位時間內(nèi)流過工藝管道某截面的流體數(shù)量）與累積流量（某段時間內(nèi)流過工藝管道某截面的流體總量）；體積、重量與質(zhì)量流量。（1）體積流量：(2)

重量流量：(N/h)(N)(3)

質(zhì)量流量：