化工儀表及自動(dòng)化版

化工儀表及自動(dòng)化緒論內(nèi)容提要

化工自動(dòng)化的意義及目的

化工自動(dòng)化的發(fā)展概況

化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類2化工自動(dòng)化的意義及目的

加快生產(chǎn)速度、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件。能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用率、保障人身安全的目的。生產(chǎn)過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，以適應(yīng)當(dāng)代信息技術(shù)革命和信息產(chǎn)業(yè)革命的需要。3化工自動(dòng)化的發(fā)展情況20世紀(jì)40年代以前絕大多數(shù)化工生產(chǎn)處于手工操作狀況，操作工人根據(jù)反映主要參數(shù)的儀表指示情況，用人工來改變操作條件，生產(chǎn)過程單憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。低效率，花費(fèi)龐大。20世紀(jì)50年代到60年代人們對化工生產(chǎn)各種單元操作進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，使得化工生產(chǎn)過程朝著大規(guī)模、高效率、連續(xù)生產(chǎn)、綜合利用方向迅速發(fā)展。4化工自動(dòng)化的發(fā)展概況20世紀(jì)70年代以來，化工自動(dòng)化技術(shù)水平得到了很大的提高20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)開始用于控制生產(chǎn)過程，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)20世紀(jì)80年代末至90年代，現(xiàn)場總線和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展5化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類按功能不同，分四類：檢測儀表(包括各種參數(shù)的測量和變送)

顯示儀表(包括模擬量顯示和數(shù)字量顯示)

控制儀表(包括氣動(dòng)、電動(dòng)控制儀表及數(shù)字式控制器)

執(zhí)行器(包括氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等執(zhí)行器)圖0-1各類儀表之間的關(guān)系6化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類1.自動(dòng)檢測系統(tǒng)

利用各種儀表對生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)進(jìn)行測量、指示或記錄的部分。作用對過程信息的獲取與記錄作用。

圖0-2熱交換器自動(dòng)檢測系統(tǒng)示意圖7化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類自動(dòng)檢測系統(tǒng)中主要的自動(dòng)化裝置敏感元件傳感器顯示儀表

對被測變量作出響應(yīng),把它轉(zhuǎn)換為適合測量的物理量。

對檢測元件輸出的物理量信號(hào)作進(jìn)一步信號(hào)轉(zhuǎn)換

將檢測結(jié)果以指針位移、數(shù)字、圖像等形式,準(zhǔn)確地指示、記錄或儲(chǔ)存。8化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類

2.自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)

對某些關(guān)鍵性參數(shù)設(shè)有自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)裝置，是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)電路按主要構(gòu)成元件不同分類：有觸點(diǎn)式無觸點(diǎn)式兩類9化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類

3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)

自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。

自動(dòng)開停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟,將生產(chǎn)過程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。10化工儀表及自動(dòng)化系統(tǒng)的分類4.自動(dòng)控制系統(tǒng)

對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制,使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí),能自動(dòng)地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。11本學(xué)科的作用

通過本門課程的學(xué)習(xí),應(yīng)能了解主要工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量及物位)的檢測方法及其儀表的工作原理及特點(diǎn);

能根據(jù)工藝要求,正確地選用和使用常見的檢測儀表及控制儀表;

能了解化工自動(dòng)化的初步知識(shí),理解基本控制規(guī)律,懂得控制器參數(shù)是如何影響控制質(zhì)量的;12本學(xué)科的作用

能根據(jù)工藝的需要,和自控設(shè)計(jì)人員共同討論和提出合理的自動(dòng)控制方案;

能為自控設(shè)計(jì)提供正確的工藝條件和數(shù)據(jù);

能在生產(chǎn)開停車過程中,初步掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)及控制器的參數(shù)整定;

能了解檢測技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展趨勢和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。13END化工儀表及自動(dòng)化第一章檢測儀表基本知識(shí)

內(nèi)容提要

測量過程與測量誤差測量儀表的品質(zhì)指標(biāo)測量系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型檢測系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式檢測儀表與測量方法的分類化工檢測的發(fā)展趨勢1測量過程與測量誤差測量是用實(shí)驗(yàn)的方法,求出某個(gè)量的大小。舉例測一段導(dǎo)線的長度直接測量間接測量測量實(shí)質(zhì)：是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。2測量過程與測量誤差測量誤差：由儀表讀得的被測值(測量值)與被測參數(shù)的真實(shí)值之間的差距。測量誤差按其產(chǎn)生原因的不同,可以分為三類：系統(tǒng)誤差疏忽誤差偶然誤差3測量過程與測量誤差絕對誤差xI：儀表指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值

相對誤差4檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)51.測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的標(biāo)尺范圍檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)相對百分誤差δ允許誤差6檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)

儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)，便可以用來確定儀表的精確度等級(jí)。目前常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)7檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)8儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

準(zhǔn)確度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)越高，儀表的準(zhǔn)確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準(zhǔn)確度大多在0.5級(jí)以下。

儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)注意

在工業(yè)上應(yīng)用時(shí),對檢測儀表準(zhǔn)確度的要求,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)操作的實(shí)際情況和該參數(shù)對整個(gè)工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定,這樣才能保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。9檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)2.檢測儀表的恒定度

變差是指在外界條件不變的情況下，用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（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時(shí)，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。圖1-1測量儀表的變差10儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應(yīng)及時(shí)檢修。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)113.靈敏度與靈敏限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測參數(shù)變化量的比值。即

式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測參數(shù)變化量。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對誤差的一半。

注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨率表示。

檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)124.反應(yīng)時(shí)間

反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，說明儀表需要較長時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時(shí)間的長短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。

儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法

當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號(hào)由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時(shí)間，可用來表示反應(yīng)時(shí)間。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)135.線性度

線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖1-2線性度示意圖

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準(zhǔn)曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。檢測儀表的品質(zhì)指標(biāo)

6.重復(fù)性

重復(fù)性表示檢測儀表在被測參數(shù)按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得標(biāo)定特性曲線不一致的程度。若標(biāo)定的特性曲線一致,重復(fù)性就好,重復(fù)性誤差就小。圖1-3重復(fù)性示意圖14檢測系統(tǒng)中的常見信號(hào)類型作用于檢測裝置輸入端的被測信號(hào)，通常要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號(hào)類型1.位移信號(hào)2.壓力信號(hào)3.電氣信號(hào)4.光信號(hào)15檢測系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞形式

1.模擬信號(hào)

在時(shí)間上是連續(xù)變化的,即在任何瞬時(shí)都可以確定其數(shù)值的信號(hào)。2.數(shù)字信號(hào)

數(shù)字信號(hào)是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號(hào),通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。

3.開關(guān)信號(hào)

用兩種狀態(tài)或用兩個(gè)數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號(hào)。16檢測儀表與測量方法的分類

1.檢測儀表的分類①依據(jù)所測參數(shù)的不同,可分成壓力(包括差壓、負(fù)壓)檢測儀表、流量檢測儀表、物位(液位)檢測儀表、溫度檢測儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。②按表達(dá)示數(shù)的方式不同,可分成指示型、記錄型、訊號(hào)型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。③按精度等級(jí)及使用場合的不同,可分為實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表,分別使用在現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)定室。17檢測儀表與測量方法的分類2.測量方法的分類按照測量結(jié)果的獲得過程直接測量間接測量

18檢測儀表與測量方法的分類

（1）直接測量

利用經(jīng)過標(biāo)定的儀表對被測參數(shù)進(jìn)行測量，直接從顯示結(jié)果獲得被測參數(shù)的具體數(shù)值的測量方法。

根據(jù)被測參數(shù)獲得方式的不同，直接測量又有偏差法與平衡法（零位法）之分。除此之外,還有一種將平衡法與偏差法結(jié)合起來的微差法

19檢測儀表與測量方法的分類（2）間接測量

當(dāng)被測量不宜直接測量時(shí),可以通過測量與被測量有關(guān)的幾個(gè)相關(guān)量后,再經(jīng)過計(jì)算來確定被測量的大小。20化工檢測的發(fā)展趨勢1.檢測技術(shù)的現(xiàn)代化2.檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化

3.軟測量技術(shù)和虛擬儀器21END化工儀表及自動(dòng)化第二章壓力檢測

內(nèi)容提要壓力單位及測壓儀表彈性式壓力計(jì)彈性元件彈簧管壓力表電氣式壓力計(jì)應(yīng)變片式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器電容式壓力傳感器1內(nèi)容提要智能式變送器智能變送器的特點(diǎn)智能變送器的結(jié)構(gòu)原理壓力計(jì)的選用及安裝壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的安裝2概述3

在化工生產(chǎn)中,壓力是指由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,壓力往往是重要的操作參數(shù)之一。

壓力的檢測與控制,對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行,達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的。第一節(jié)壓力單位及測壓儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）4第一節(jié)壓力單位及測壓儀表

為了使大家了解國際單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。56壓力單位帕/Pa兆帕/MPa工程大氣壓/(kgf/cm2)物理大氣壓/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1各種壓力單位換算表第一節(jié)壓力單位及測壓儀表7在壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。

當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。p表P真P絕P絕大氣壓力線

零線圖2-1絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系第一節(jié)壓力單位及測壓儀表8測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。1.液柱式壓力計(jì)

它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等

優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點(diǎn)

其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。

第一節(jié)壓力單位及測壓儀表2.彈性式壓力計(jì)

它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測量的。

3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。9第一節(jié)壓力單位及測壓儀表4.活塞式壓力計(jì)

它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。

10第二節(jié)彈性式壓力計(jì)11定義

彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。優(yōu)點(diǎn)

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。

可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

第二節(jié)彈性式壓力計(jì)12

一、彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當(dāng)測壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。圖2-2彈性元件示意圖

彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。第二節(jié)彈性式壓力計(jì)13

二、彈簧管壓力表

分類使用的測壓元件單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。

用途普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。

1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表第二節(jié)彈性式壓力計(jì)基本測量原理

單圈彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當(dāng)通入被測的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時(shí)，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來。

14第二節(jié)彈性式壓力計(jì)

在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。

警惕！15第二節(jié)彈性式壓力計(jì)

圖2-4

電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4

—靜觸點(diǎn)；2

—?jiǎng)佑|點(diǎn)；3

—綠燈；5

—紅燈

壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)1和4。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時(shí)，2和4接觸，紅色信號(hào)燈5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，2與1接觸，接通了綠色信號(hào)燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。16第三節(jié)電氣式壓力計(jì)定義電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。17優(yōu)點(diǎn)1.該儀表的測量范圍較廣，分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；

2.由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。

第三節(jié)電氣式壓力計(jì)組成

一般由壓力傳感器、測量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。圖2-5電氣式壓力計(jì)組成方框圖1819第三節(jié)電氣式壓力計(jì)

一、應(yīng)變片壓力傳感器

應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變原理構(gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。圖2-6應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1—應(yīng)變筒；2—外殼；3—密封膜片第三節(jié)電氣式壓力計(jì)

二、壓阻式壓力傳感器

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。工作原理20第三節(jié)電氣式壓力計(jì)特點(diǎn)

精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；

便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化；

可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。21圖3-12壓阻式壓力傳感器1—基座；2—單晶硅片；3—導(dǎo)環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻第三節(jié)電氣式壓力計(jì)

三、電容式壓力變送器

工作原理22先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量。

圖2-8電容式測量膜盒1—中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)；2—固定電極；3—測量側(cè)；4—隔離膜片第四節(jié)智能式變送器

智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。23一、智能變送器的特點(diǎn)①性能穩(wěn)定,可靠性好,測量精度高,基本誤差僅為±0.1%。②量程范圍可達(dá)100∶1,時(shí)間常數(shù)可在0～36s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。第四節(jié)智能式變送器③具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能,在檢測溫度時(shí),可對非線性進(jìn)行自動(dòng)校正。④具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊,可以與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連。⑤可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過現(xiàn)場通訊器,使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能,簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程,使維護(hù)和使用都十分方便。24第四節(jié)智能式變送器二、智能變送器的結(jié)構(gòu)原理從整體上來看,由硬件和軟件兩大部分組成。從電路結(jié)構(gòu)上來看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。25第四節(jié)智能式變送器舉例以美國費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。圖2-93051C型智能差壓變送器（4～20mA）方框圖26第四節(jié)智能式變送器

3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。

實(shí)現(xiàn)的功能圖2-10手持通信器的連接示意圖（1）組態(tài)（2）測量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷

27第四節(jié)智能式變送器

要對智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。注意28第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝一、壓力計(jì)的選用

壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個(gè)問題。

儀表類型的選用

儀表精度級(jí)的選取

儀表測量范圍的確定

29第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝1.測壓點(diǎn)的選擇

應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小。①要選在被測介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。②測量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。③測量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。30二、壓力計(jì)的安裝第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝2.導(dǎo)壓管鋪設(shè)

①導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為6～10mm，長度應(yīng)盡可能短，最長不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。②導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1:10～1:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。③當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。④取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。31第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝3.壓力計(jì)的安裝①壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。②安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。32第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝③測量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸[圖3-17（a）］；對于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測介質(zhì)密度ρ2大于和小于隔離液密度ρ1的兩種情況。圖2-11壓力計(jì)安裝示意圖１—壓力計(jì)；２—切斷閥門；３—凝液管；４—取壓容器33第五節(jié)壓力計(jì)的選用及安裝④壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，作為密封墊片，以防泄漏。⑤當(dāng)被測壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按Δp＝±Hρg進(jìn)行修正。式中H為高度差，ρ為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。⑥為安全起見，測量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無人通過之處，以防發(fā)生意外。34END化工儀表及自動(dòng)化第三章流量檢測

內(nèi)容提要差壓式流量計(jì)節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置力矩平衡式差壓變送器差壓式流量計(jì)的測量誤差轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作原理電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)漩渦流量計(jì)1內(nèi)容提要質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)其他流量計(jì)靶式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)電磁流量計(jì)2概述

介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。

流量大?。簡挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。

總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。定義3概述質(zhì)量流量M體積流量Q如以t表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是

流量計(jì)：測量流體流量的儀表。計(jì)量表：測量流體總量的儀表。

4概述1.速度式流量計(jì)

以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。

2.容積式流量計(jì)

以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。3.質(zhì)量流量計(jì)

以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。5分類第一節(jié)差壓式流量計(jì)

差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。

通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。6第一節(jié)差壓式流量計(jì)

一、節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式1.節(jié)流現(xiàn)象

流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。

節(jié)流裝置就是在管道中放置的一個(gè)局部收縮元件,應(yīng)用最廣泛的是孔板,其次是噴嘴、文丘里管。

7第一節(jié)差壓式流量計(jì)圖3-1孔板裝置及壓力、流速分布圖

要準(zhǔn)確測量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會(huì)改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測壓點(diǎn)及測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意8第一節(jié)差壓式流量計(jì)2.節(jié)流基本方程式

流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的?？梢钥闯鲆懒髁颗c壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值。

流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

9第一節(jié)差壓式流量計(jì)

二、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置

國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。

采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需要的通用化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料。

10第一節(jié)差壓式流量計(jì)1.節(jié)流裝置的選用①在加工制造和安裝方面,以孔板為最簡單,噴嘴次之,文丘里管最復(fù)雜。造價(jià)高低也與此相對應(yīng)。實(shí)際上,在一般場合下,以采用孔板為最多。②當(dāng)要求壓力損失較小時(shí),可采用噴嘴、文丘里管等。11第一節(jié)差壓式流量計(jì)③在測量某些易使節(jié)流裝置腐蝕、沾污、磨損、變形的介質(zhì)流量時(shí),采用噴嘴較采用孔板為好。④在流量值與壓差值都相同的條件下,使用噴嘴有較高的測量精度,而且所需的直管長度也較短。⑤如被測介質(zhì)是高溫、高壓的,則可選用孔板和噴嘴。文丘里管只適用于低壓的流體介質(zhì)。12第一節(jié)差壓式流量計(jì)

2.節(jié)流裝置的安裝使用①必須保證節(jié)流裝置的開孔和管道的軸線同心,并使節(jié)流裝置端面與管道的軸線垂直。②在節(jié)流裝置前后長度為兩倍于管徑(2D)的一段管道內(nèi)壁上,不應(yīng)有凸出物和明顯的粗糙或不平現(xiàn)象。13第一節(jié)差壓式流量計(jì)③任何局部阻力(如彎管、三通管、閘閥等)均會(huì)引起流速在截面上重新分布,引起流量系數(shù)變化。所以在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管。④標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(孔板、噴嘴),一般都用于直徑D≥50mm的管道中。⑤被測介質(zhì)應(yīng)充滿全部管道并且連續(xù)流動(dòng)。⑥管道內(nèi)的流束(流動(dòng)狀態(tài))應(yīng)該是穩(wěn)定的。⑦被測介質(zhì)在通過節(jié)流裝置時(shí)應(yīng)不發(fā)生相變。14第一節(jié)差壓式流量計(jì)三、力矩平衡式差壓變送器

變送器是單元組合式儀表中不可缺少的基本單元之一。

所謂單元組合式儀表,這是將對參數(shù)的檢測及其變送、顯示、控制等各部分,分別做成只完成某一種功能而又能各自獨(dú)立工作的單元儀表(簡稱單元,例如變送單元、顯示單元、控制單元等)。15第一節(jié)差壓式流量計(jì)分類

按使用的能源不同,單元組合式儀表有氣動(dòng)單元組合式儀表(QDZ型)和電動(dòng)單元組合式儀表(DDZ型)。

差壓變送器可以將差壓信號(hào)Δp轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的氣壓信號(hào)或電流信號(hào),可以連續(xù)地測量差壓、液位、分界面等工藝參數(shù)。當(dāng)它與節(jié)流裝置配合時(shí),可以用來連續(xù)測量液體、蒸汽和氣體的流量。16第一節(jié)差壓式流量計(jì)

力矩平衡式差壓變送器是一種典型的自平衡檢測儀表，它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測量準(zhǔn)確度(一般為0.5級(jí))、工作穩(wěn)定、可靠、線性好、不靈敏區(qū)小、溫度誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)。17第一節(jié)差壓式流量計(jì)

四、差壓式流量計(jì)的測量誤差

在現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測量誤差，有的甚至高達(dá)10％～20％。

不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù)和符合使用條件等，才能保證差壓式流量計(jì)有足夠的實(shí)際測量精度。注意18第一節(jié)差壓式流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因被測流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。節(jié)流裝置安裝不正確?？装迦肟谶吘壍哪p。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象差壓計(jì)安裝或使用不正確到23頁到27頁19第一節(jié)差壓式流量計(jì)20

導(dǎo)壓管要正確地安裝，防止堵塞與滲漏，否則會(huì)引起較大的測量誤差。對于不同的被測介質(zhì)，導(dǎo)壓管的安裝亦有不同的要求，下面分類討論。

圖3-3測量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置

圖3-4測量液體流量時(shí)的連接圖1—節(jié)流裝置；2—引壓導(dǎo)管；3—放空閥；4—平衡閥；5—差壓變送器；6—貯氣罐；7—切斷閥第一節(jié)差壓式流量計(jì)①取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角α為0°～45°。②引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定坡度（至少1∶20～1∶10），使氣泡易于排出。③在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。

（1）測量液體的流量時(shí)，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)都充滿同樣的液體而無氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。21第一節(jié)差壓式流量計(jì)22（2）測量氣體流量時(shí)，上述的這些基本原則仍然適用。

①取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。

②引壓導(dǎo)管最好垂直向上，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度，以使引壓導(dǎo)管中不滯留液體。

③如果差壓計(jì)必須裝在節(jié)流裝置之下，則需加裝貯液罐和排放閥，如圖3-5所示。

（3）測量蒸汽的流量時(shí)，要實(shí)現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問題，以消除冷凝液液位的高低對測量精度的影響。常見的接法見圖3-6所示。第一節(jié)差壓式流量計(jì)圖3-5測量氣體流量時(shí)的連接圖1—節(jié)流裝置；2—引壓導(dǎo)管；3—差壓變送器；4—貯液罐；5—排放閥圖3-6測量蒸汽流量的連接圖1—節(jié)流裝置；2—凝液罐；3—引壓導(dǎo)管；4—排放閥；5—差壓變送器；6—平衡閥23第一節(jié)差壓式流量計(jì)24差壓計(jì)或差壓變送器安裝或使用不正確也會(huì)引起測量誤差。

由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，如圖3-7所示。

測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計(jì)）的介質(zhì)流量時(shí)，必須采取隔離措施。常用的兩種隔離罐形式如圖3-8所示。

第一節(jié)差壓式流量計(jì)圖3-7差壓計(jì)閥組安裝示意圖1，2—切斷閥；3—平衡閥圖3-26隔離罐的兩種形式25第二節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)一、工作原理26

轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。圖3-9轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖第二節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是（3-13）根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小或?qū)⑹剑?-26）代入上兩式，得或由式（3-25）可得（3-14）27第二節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)28

二、電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)

它可以將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄。

LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯示兩部分組成。

1.流量變送部分

圖3-10差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)第二節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)換原理

若將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵芯連接起來，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鐵芯一起運(yùn)動(dòng)，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢的大小。29第二節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)302.電動(dòng)顯示部分圖3-11LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第三節(jié)漩渦流量計(jì)

精度高、測量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、無機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。31

漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。圖3-12卡門渦列(a)圓柱渦列；(b)三角柱渦列第三節(jié)漩渦流量計(jì)

熱學(xué)法電容法壓差法漩渦頻率的檢測方法圖3-13圓柱檢出器原理圖1—空腔；2—圓柱棒；3—導(dǎo)壓孔；4—鉑電阻絲；5—隔墻

滿足h／L＝0.281時(shí)，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。由圓柱體形成的卡曼漩渦，其單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率為32第四節(jié)質(zhì)量流量計(jì)定義直接測量單位時(shí)間內(nèi)所流過的介質(zhì)的質(zhì)量,即質(zhì)量流量M。

優(yōu)點(diǎn)

質(zhì)量流量計(jì)的最后輸出信號(hào)只與介質(zhì)的質(zhì)量流量M成比例,這就能從根本上提高流量測量的精度,省去了煩瑣的換算和修正。質(zhì)量流量的基本方程式為33第四節(jié)質(zhì)量流量計(jì)一、直接式質(zhì)量流量計(jì)圖3-14雙孔板差壓式質(zhì)量流量測量示意圖（3-18）（3-19）將式(3-19)減去式(3-18),可得即34第四節(jié)質(zhì)量流量計(jì)35

二、補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)1.流速-密度補(bǔ)償法

圖3-15流速-密度補(bǔ)償法質(zhì)量流量

2.壓差-密度法圖3-16壓差-密度補(bǔ)償法第四節(jié)質(zhì)量流量計(jì)

3.壓差-流速補(bǔ)償法

圖3-17壓差-流速補(bǔ)償法36（3-20）又由于（3-21）將式(3-21)代入式(3-20)，得第五節(jié)其他流量計(jì)一、靶式流量計(jì)便于某些黏度較高或含有懸浮物介質(zhì)的流量檢測。圖3-18半導(dǎo)體應(yīng)變片式靶式流量變送器

1—靶；2—輸出力杠桿；3—推桿；4—懸臂塊；R1～R4—半導(dǎo)體應(yīng)變片37第五節(jié)其他流量計(jì)二、橢圓齒輪流量計(jì)381.工作原理圖3-19橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量2.使用特點(diǎn)

適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。第五節(jié)其他流量計(jì)三、渦輪流量計(jì)39圖3-20渦輪流量計(jì)1—渦輪；2—導(dǎo)流器；3—磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器；4—外殼；5—前置放大器優(yōu)點(diǎn)

安裝方便。測量精度高，可耐高壓。反應(yīng)快，可測脈動(dòng)流量。輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。缺點(diǎn)

一般應(yīng)加過濾器。安裝時(shí)，前后要有一定的直管段。

第五節(jié)其他流量計(jì)四、電磁流量計(jì)40能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。

圖3-21

電磁流量計(jì)原理感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷，大小由下式?jīng)Q定

（3-23）而（3-24）將式（4-24）代入式（4-23），得第五節(jié)其他流量計(jì)注意

只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，且導(dǎo)電率要求不小于水的導(dǎo)電率，不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數(shù)的放大器，會(huì)造成測量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源。不能有振動(dòng)。41END化工儀表及自動(dòng)化第四章物位檢測內(nèi)容提要物位檢測的意義及主要類型壓差式液位計(jì)工作原理零點(diǎn)遷移問題用法蘭式差壓變送器測量液位其他物位計(jì)電容式物位計(jì)核輻射物位計(jì)雷達(dá)式液位計(jì)稱重式液罐計(jì)量儀1第一節(jié)物位檢測的意義及主要類型2幾個(gè)概念液位料位液位計(jì)料位計(jì)界面計(jì)測量物位的兩個(gè)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)式物位儀表第二節(jié)差壓式液位計(jì)將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此3一、工作原理圖4-1差壓式液位計(jì)原理圖第二節(jié)差壓式液位計(jì)

當(dāng)用差壓式液位計(jì)來測量液位時(shí),若被測容器是敞口的,氣相壓力為大氣壓,則差壓計(jì)的負(fù)壓室通大氣就可以了,這時(shí)也可以用壓力計(jì)來直接測量液位的高低。若容器是受壓的,則需將差壓計(jì)的負(fù)壓室與容器的氣相相連接。以平衡氣相壓力pA的靜壓作用。結(jié)論4第二節(jié)差壓式液位計(jì)5

二、零點(diǎn)遷移問題在使用差壓變送器測量液位時(shí)，一般來說實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力p1、p2分別為則圖4-2負(fù)遷移示意圖第二節(jié)差壓式液位計(jì)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(shí)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。6第二節(jié)差壓式液位計(jì)圖4-3正負(fù)遷移示意圖圖4-4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(shí)，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。

7一般型號(hào)后面加“A”的為正遷移；加“B”的為負(fù)遷移。第二節(jié)差壓式液位計(jì)

三、用法蘭式差壓變送器測量液位

單法蘭式

雙法蘭式

法蘭式差壓變送器按其結(jié)構(gòu)形式8

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(shí)引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用法蘭式差壓變送器，如下圖所示。圖4-5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—變送器第二節(jié)差壓式液位計(jì)圖4-6單法蘭插入式差壓變送器1—擋板；2—噴嘴；3—彈簧；4—反饋波紋管；5—主杠桿；6—密封片；7—?dú)んw；8—連桿；9—插入筒；10—膜盒圖4-7雙法蘭式差壓變送器1—擋板；2—噴嘴；3—杠桿；4—反饋波紋管；5—密封片；6—插入式法蘭；7—負(fù)壓室；8—測量波紋管；9—正壓室；10—硅油；11—毛細(xì)管；12—密封環(huán)；13—膜片；14—平法蘭9第三節(jié)其他物位計(jì)一、電容式物位計(jì)1.測量原理圖4-8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(shí)，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。10

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。

第三節(jié)其他物位計(jì)2.液位的檢測4-9非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測量1—內(nèi)電極；2—外電極；3—絕緣套；4—流通小孔當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其零點(diǎn)的電容為

對非導(dǎo)電介質(zhì)液位測量的電容式液位傳感器原理如下圖所示。當(dāng)液位上升為H時(shí)，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁?1第三節(jié)其他物位計(jì)

電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測介質(zhì)的介電系數(shù)ε與空氣介電系數(shù)ε0不等的原理進(jìn)行工作，（ε-ε0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。結(jié)論12第三節(jié)其他物位計(jì)3.料位的檢測

用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測量非導(dǎo)電固體料位。左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測量料位的示意圖。

電容量變化與料位升降的關(guān)系為131—金屬電極棒；2—容器壁圖4-10料位檢測第三節(jié)其他物位計(jì)優(yōu)點(diǎn)

電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。

缺點(diǎn)

需借助較復(fù)雜的電子線路。

應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。14第三節(jié)其他物位計(jì)二、核輻射物位計(jì)

射線的透射強(qiáng)度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關(guān)系見式（4-9）。（4-9）圖4-10核輻射物位計(jì)示意圖1—輻射源；2—接受器特點(diǎn)適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測量，還可以測量高溫融熔金屬的液位。可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。但由于放射線對人體有害，使用范圍受到一些限制。15第三節(jié)其他物位計(jì)三、雷達(dá)式液位計(jì)

雷達(dá)式液位計(jì)是一種采用微波技術(shù)的液位檢測儀表。

可以用來連續(xù)測量腐蝕性液體、高黏度液體和有毒液體的液位。它沒有可動(dòng)部件、不接觸介質(zhì)、沒有測量盲區(qū),而且測量精度幾乎不受被測介質(zhì)的溫度、壓力、相對介電常數(shù)的影響,在易燃易爆等惡劣工況下仍能應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)16第三節(jié)其他物位計(jì)圖4-12雷達(dá)式液位計(jì)示意圖

雷達(dá)波由天線發(fā)出到接收到由液面來的反射波的時(shí)間t由下式確定由于故

雷達(dá)探測器對時(shí)間的測量有微波脈沖法及連續(xù)波調(diào)頻法兩種方式。17第三節(jié)其他物位計(jì)圖4-13微波脈沖法原理示意圖要使用導(dǎo)波管？18第三節(jié)其他物位計(jì)四、稱重式液罐計(jì)量儀既能將液位測得很準(zhǔn)，又能反映出罐中真實(shí)的質(zhì)量儲(chǔ)量。稱重儀根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)。由于杠桿平衡時(shí)（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均勻截面（3-66）（3-67）19第三節(jié)其他物位計(jì)圖4-14稱重式液罐計(jì)量儀1—下波紋管；2—上波紋管；3—液相引壓管；4—?dú)庀嘁龎汗埽?—砝碼；6—絲杠；7—可逆電機(jī)；8—編碼盤；9—發(fā)訊器式中如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得將式（3-67）代入式（3-65），得（3-68）20END化工儀表及自動(dòng)化第五章溫度檢測內(nèi)容提要概述測溫儀表的分類溫度檢測的基本原理熱電偶溫度計(jì)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償熱電阻溫度計(jì)測溫原理常用熱電阻 1內(nèi)容提要溫度變送器電動(dòng)溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器2第一節(jié)概述一、測溫儀表的分類

溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。分類按測量方式

接觸式與非接觸式

3第一節(jié)概述測溫方式溫度計(jì)種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)使用范圍／℃接觸式測溫儀表玻璃液體溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉容易破損、讀數(shù)麻煩、一般只能現(xiàn)場指示,不能記錄與遠(yuǎn)傳-100～100（150）有機(jī)液體0～350（-30～650）水銀雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械強(qiáng)度大、價(jià)格低、能記錄、報(bào)警與自控

精度低、不能離開測量點(diǎn)測量,量程與使用范圍均有限

0～300（-50～600）壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、不怕震動(dòng)、具有防爆性、價(jià)格低廉、能記錄、報(bào)警與自控精度低、測量距離較遠(yuǎn)時(shí),儀表的滯后性較大、一般離開測量點(diǎn)不超過10米0～500（-50～600）液體型0～100（-50～200）蒸汽型電阻溫度計(jì)測量精度高,便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制

結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不能測量高溫,由于體積大,測點(diǎn)溫度較困難

-150～500（-200～600）鉑電阻0～100（-50～150）銅電阻-50～150（180）鎳電阻-100～200（300）熱敏電阻熱電偶溫度計(jì)測溫范圍廣,精度高,便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償,在低溫段測量精度較低

-20～1300（1600）鉑銠10-鉑-50～1000（1200）鎳鉻-鎳硅-40～800（900）鎳鉻-銅鎳-40～300（350）銅-銅鎳非接觸式測溫儀表光學(xué)高溫計(jì)攜帶用、可測量高溫、測溫時(shí)不破壞被測物體溫度場

測量時(shí),必須經(jīng)過人工調(diào)整,有人為誤差,不能作遠(yuǎn)距離測量,記錄和自控900～2000（700～2000）輻射高溫計(jì)測溫元件不破壞被測物體溫度場,能作遠(yuǎn)距離測量、報(bào)警和自控、測溫范圍廣只能測高溫,低溫段測量不準(zhǔn),環(huán)境條件會(huì)影響測量精度,連續(xù)測高溫時(shí)須作水冷卻或氣冷卻100～2000（50～2000）表5-1各種溫度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍4第一節(jié)概述1.應(yīng)用熱膨脹原理測溫圖5-1雙金屬片5

圖5-2

雙金屬溫度信號(hào)器1—雙金屬片；2—調(diào)節(jié)螺釘；3—絕緣子；4—信號(hào)燈

利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計(jì)。第一節(jié)概述2.應(yīng)用壓力隨溫度變化的原理測溫3.應(yīng)用熱阻效應(yīng)測溫

4.應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫

5.應(yīng)用熱輻射原理測溫

6第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)一、熱電偶7熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測溫儀表。圖5-3熱電偶溫度計(jì)測溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導(dǎo)線；3—測量儀表熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導(dǎo)線。圖5-4熱電偶示意圖第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)81.熱電現(xiàn)象及測溫原理

圖5-5熱電現(xiàn)象圖5-6接觸電勢形成的過程左圖閉合回路中總的熱電勢或圖5-7熱電偶原理第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)注意

由于熱電極的材料不同,所產(chǎn)生的接觸熱電勢亦不同,因此不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。熱電偶一般都是在自由端溫度為0℃時(shí)進(jìn)行分度的,因此,若自由端溫度不為0℃而為t0時(shí),則熱電勢與溫度之間的關(guān)系可用下式進(jìn)行計(jì)算。

EAB(t,t0)=EAB(t,0)-EAB(t0,0)

9第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)注意：由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢與溫度的關(guān)系都是非線性的(當(dāng)然各種熱電偶的非線性程度不同),因此在自由端溫度不為零時(shí),將所測熱電勢對應(yīng)的溫度值加上自由端溫度,并不等于實(shí)際的被測溫度。

10第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)112.插入第三種導(dǎo)線的問題利用熱電偶測量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來測量熱電勢的數(shù)值，見下圖。

總的熱電勢（5-4）能量守恒原理（5-5）（5-6）將式（5-5）5代入式（5-4）圖3-58熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證引入線兩端的溫度相同。

12第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)圖5-9開路熱電偶的應(yīng)用13第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)143.常用熱電偶的種類工業(yè)上對熱電極材料的要求在測溫范圍內(nèi)其熱電性質(zhì)要穩(wěn)定,不隨時(shí)間變化;

在測溫范圍內(nèi)要有足夠物理、化學(xué)穩(wěn)定性,不易被氧化或腐蝕;

電阻溫度系數(shù)要小,電導(dǎo)率要高,組成熱電偶后產(chǎn)生的熱電勢要大,其值與溫度成線性關(guān)系或有簡單的函數(shù)關(guān)系;復(fù)現(xiàn)性要好,這樣便于成批生產(chǎn),而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性;材料組織均勻、要有韌性,便于加工成絲。第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)15熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測溫范圍/℃新舊正熱電極負(fù)熱電極長期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表5-2常用熱電偶第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)164.熱電偶的構(gòu)造及結(jié)構(gòu)形式

圖5-10熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護(hù)套管接線盒第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)17

二、補(bǔ)償導(dǎo)線與冷端溫度補(bǔ)償

采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。

它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0～100℃）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價(jià)金屬。見左圖。1.補(bǔ)償導(dǎo)線圖5-11補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)

假設(shè)將鎳鉻記為A、鎳硅記為B、銅記為C、銅鎳記為D,并考慮到引入銅導(dǎo)線對回路的總熱電勢沒有影響(因其兩端溫度均為t0)，則圖5-11所示回路的總熱電勢為(5-7)如果假定各接點(diǎn)溫度全為t1，代入式(5-7)，則有

(5-8)(5-9)或

由于t1一般是在100℃以下,在此溫度范圍內(nèi),根據(jù)補(bǔ)償導(dǎo)線的性質(zhì),有(5-10)18第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)將此式代入式(5-9)

(5-11)將式(5-11)代入式(5-7),便有

(5-12)因?yàn)楣?5-13)19第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配。熱電偶名稱補(bǔ)償導(dǎo)線工作端為100℃，冷端為0℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢mV正極負(fù)極鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳銅銅鎳鉻銅鎳銅鎳銅鎳0.64±0.034.10±0.156.95±0.30表5-3常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線20第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)注意

使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí),應(yīng)當(dāng)注意補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極必須與熱電偶的正、負(fù)極各端對應(yīng)相接。此外,正、負(fù)兩極的接點(diǎn)溫度t1應(yīng)保持相同,延伸后的冷端溫度t0應(yīng)比較恒定且比較低。對于鎳鉻-銅鎳等一類用廉價(jià)金屬制成的熱電偶,則可用其本身材料作補(bǔ)償導(dǎo)線,將冷端延伸到環(huán)境溫度較恒定的地方。21第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)2.冷端溫度的變化對測量的影響及消除方法

在應(yīng)用熱電偶測溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為０℃，或者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償。一般采用下述幾種方法。圖5-12

熱電偶冷端溫度保持０℃的方法（1）熱電勢的修正方法

在實(shí)際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0℃，而是某一溫度t0，這就引起測量誤差。因此，必須對冷端溫度進(jìn)行修正。22第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)實(shí)際生產(chǎn)中，其冷端溫度為t0，即有或

由此可知，熱電勢的修正方法是把測得的熱電勢EAB（t，t0），加上熱端為室溫t0，冷端為0℃時(shí)的熱電偶的熱電勢EAB（t0，0），才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢EAB（t，0）。23第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)舉例例5-3用鉑銠10-鉑熱電偶進(jìn)行溫度檢測,熱電偶的冷端溫度t0=30℃，顯示儀表的溫度讀數(shù)(假定此儀表是不帶冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償且是以溫度刻度的)為985℃，試求被測溫度的實(shí)際值。24解：由分度號(hào)為S的鉑銠10-鉑熱電偶分度表(附錄一)查出985℃時(shí)的熱電勢值為9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又從分度表中查得E(t0,0)=E(30,0)=0.173mV。將此兩個(gè)數(shù)值代入式(5-14),得

E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV)

再查分度表可知,對應(yīng)于9.585mV的溫度t=1000℃,這就是該支鉑銠10-鉑熱電偶所測得的溫度實(shí)際值。第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)（2）校正儀表零點(diǎn)法

若采用測溫元件為熱電偶時(shí)，要使測溫時(shí)指示值不偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。注意：只能在測溫要求不太高的場合下應(yīng)用。（3）補(bǔ)償電橋法

利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。

25第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)

由于電橋是在20℃時(shí)平衡的，所以采用這種補(bǔ)償電橋時(shí)須把儀表的機(jī)械零位預(yù)先調(diào)到20℃處。如果補(bǔ)償電橋是在0℃時(shí)平衡設(shè)計(jì)的（DDZ-Ⅱ型溫度變送器中的補(bǔ)償電橋），則儀表零位應(yīng)調(diào)在0℃處。注意！圖5-13具有補(bǔ)償電橋的熱電偶測溫線路26第二節(jié)熱電偶溫度計(jì)27（4）補(bǔ)償熱電偶法

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常用多支熱電偶而配用一臺(tái)測溫儀表。圖5-14補(bǔ)償熱電偶連接線路第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)28

在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測量較為適宜。

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻，顯示儀表以及連接導(dǎo)線所組成。第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)

對于線性變化的熱電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

熱電阻溫度計(jì)適用于測量-200～+500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。

一、測溫原理

利用熱電阻的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測量的。

29第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)

二、工業(yè)常用熱電阻作為熱電阻的材料一般要求是：

電阻溫度系數(shù)、電阻率要大；熱容量要??；在整個(gè)測溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性；電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性；價(jià)格便宜。

30第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)311.鉑電阻

金屬鉑容易提純,在氧化性介質(zhì)中具有很高的物理化學(xué)穩(wěn)定性,有良好的復(fù)制性。但價(jià)格較貴。

要確定Rt～t的關(guān)系,首先要確定R0的大小。R0不同,Rt～t的關(guān)系也不同。這種Rt～t的關(guān)系稱為分度表,用分度號(hào)來表示。

工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為Pt100,它的R0=100Ω,其分度表見附錄四。第三節(jié)熱電阻溫度計(jì)322.銅電阻

金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測溫范圍為-50～+150℃內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。

在-50～+150℃的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性的。即

工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R0＝50Ω，對應(yīng)的分度號(hào)為Cu50。另一種是R0＝100Ω，對應(yīng)的分度號(hào)為Cu100。第四節(jié)溫度變送器一、電動(dòng)溫度變送器33

電動(dòng)溫度變送器是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛的一種模擬式溫度變送器,它能與常用的各種熱電偶和熱電阻配合使用,將某點(diǎn)的溫度或某兩點(diǎn)的溫差轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(hào)輸出。第四節(jié)溫度變送器

DDZ-Ⅲ型溫度(溫差)變送器是電動(dòng)單元組合儀表中的一個(gè)變送單元。

根據(jù)輸入信號(hào)的不同，DDZ-Ⅲ型溫度變送器主要有熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器和直流毫伏變送器三種類型。34第四節(jié)溫度變送器

DDZ-Ⅲ型熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)大體上可以分為溫度檢測元件、輸入電路、放大電路和反饋電路,其原理框圖如圖5-15所示。溫度檢測元件輸入電路放大電路反饋電路被測溫度輸出電流I0

圖5-15溫度變送器原理框圖35第四節(jié)溫度變送器二、一體化溫度變送器36

它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。

圖5-16一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)測溫元件和變送器模塊常用的變送器芯片：AD693、XTR101、XTR103、IXR100等變送器模塊的正常工作溫度-20～+80℃第四節(jié)溫度變送器三、智能式溫度變送器37以SMART公司的TT302溫度變送器為例加以介紹。優(yōu)點(diǎn)

可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度；具有量程范圍寬、精度高；環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)；質(zhì)量輕；安裝維護(hù)方便。結(jié)構(gòu)由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。第四節(jié)溫度變送器輸入板主電路板液晶顯示器信號(hào)輸入信號(hào)輸出圖5-17TT302溫度變送器基本構(gòu)成框圖38END化工儀表及自動(dòng)化第六章顯示儀表

內(nèi)容提要模擬式顯示儀表自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)電子自動(dòng)平衡電橋數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn)模-數(shù)變換器電子計(jì)數(shù)器顯示器數(shù)字式顯示儀表的基本組成數(shù)字模擬混合記錄儀新型顯示儀表無紙記錄儀虛擬顯示儀表1概述顯示儀表：

凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積的儀表。分類模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表屏幕顯示儀表2第一節(jié)模擬式顯示儀表一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)

電位差計(jì)是用來測量電勢或電位的,當(dāng)它與熱電偶配合時(shí),可以用來測量和顯示溫度。2.自動(dòng)電子電位差計(jì)的工作原理

根據(jù)這種電壓平衡原理來進(jìn)行工作。3第一節(jié)模擬式顯示儀表4圖6-1電子電位差計(jì)原理圖

電子電位差計(jì)既保持了手動(dòng)電位差計(jì)測量精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且無須用手去調(diào)節(jié)就能自動(dòng)指示和記錄被測溫度值。結(jié)論熱電偶測量橋路放大器可逆電機(jī)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)同步電機(jī)穩(wěn)壓電源圖6-2電子電位差計(jì)原理方框圖第一節(jié)模擬式顯示儀表52.自動(dòng)電子電位差計(jì)的測量橋路圖6-3XW系列電位差計(jì)測量橋路原理圖第一節(jié)模擬式顯示儀表橋路中各電阻的作用

(1)滑線電阻

RP與工藝電阻RB

改變滑動(dòng)觸點(diǎn)在

RP上的位置,可以產(chǎn)生不同的橋路輸出電壓以平衡熱電偶的熱電勢。(2)始端(下限)電阻RG

RG的大小取決于測量下限的高低。(3)量程電阻RM

RM是決定儀表量程大小的電阻。它的大小由儀表測量范圍與所采用的熱電偶分度號(hào)來決定。6第一節(jié)模擬式顯示儀表(5)冷端溫度補(bǔ)償電阻R2

降低了測量誤差。(4)上支路限流電阻R4

把上支路的工作電流限定在4mA。（6-1）(6)下支路限流電阻R3

它與R2配合，保證了下支路回路的工作電流為2mA。

（6-2）7第一節(jié)模擬式顯示儀表

以上計(jì)算都是粗略的,在進(jìn)行精確的計(jì)算時(shí),還要考慮許多實(shí)際的情況,例如滑線電阻

RP的兩端一般是移不到頭的。所以在計(jì)算RG、R4時(shí)必須考慮這種情況。

注意8第一節(jié)模擬式顯示儀表二、電子自動(dòng)平衡電橋9（1）平衡電橋測溫原理利用平衡電橋來測量熱電阻變化。圖6-5平衡電橋

當(dāng)被測溫度為下限時(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（6-3）第一節(jié)模擬式顯示儀表

滑動(dòng)觸點(diǎn)B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。結(jié)論當(dāng)被測溫度升高后的平衡條件是（6-4）用式（6-4）減式（6-3），則得（6-5）10第一節(jié)模擬式顯示儀表11（2）自動(dòng)電子平衡電橋圖6-7電子平衡電橋原理方框圖

為了準(zhǔn)確地指示出被測溫度的數(shù)值，將熱電阻的連接采用三線制接法，并加外接調(diào)整電阻。圖6-6

自動(dòng)平衡電橋工作原理第一節(jié)模擬式顯示儀表12自動(dòng)電子平衡電橋與自動(dòng)電子電位差計(jì)的比較相同處與這兩種儀表配套的測溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結(jié)構(gòu)上十分相似。儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)及指示記錄部分都是完全相同的。第一節(jié)模擬式顯示儀表不同處它們測量的電量形式不相同。兩者的作用原理不同。測溫元件與測量橋路的連接方式不同。當(dāng)用熱電偶配電子電位差計(jì)測溫時(shí)，其測量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋測溫時(shí)，則不存在這個(gè)問題。13第二節(jié)數(shù)字式顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn)14

數(shù)字式顯示儀表是能將被測的連續(xù)電量(模擬量)自動(dòng)地變成斷續(xù)量,然后進(jìn)行數(shù)字編碼,并將測量結(jié)果以數(shù)字顯示的電測儀表。A/D變換器電子計(jì)數(shù)器顯示器模擬量數(shù)字量讀出圖6-8數(shù)字式顯示儀表方框圖第二節(jié)數(shù)字式顯示儀表