化工常用儀表類型及原理課件

化工儀表主講：任道凱化工儀表主講：任道凱目錄第一章：概述儀表的性能指標(biāo)第二章：壓力檢測(cè)及儀表壓力單位及測(cè)壓儀表彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)智能型壓力變送器第三章：流量檢測(cè)及儀表差壓式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)電磁流量計(jì)漩渦流量計(jì)第四章：物位檢測(cè)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(jì)第五章：第溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)方法熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)電動(dòng)溫度變送器目錄第一章：概述電磁流量計(jì)第一章概述第一章概述第一章概述一、測(cè)量過程與測(cè)量誤差6

測(cè)量過程在實(shí)質(zhì)上都是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程，而測(cè)量儀表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。

測(cè)量誤差指由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。第一章概述一、測(cè)量過程與測(cè)量誤差6測(cè)量過程在實(shí)第一章概述絕對(duì)誤差xi：儀表指示值,xt：被測(cè)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(duì)誤差7第一章概述絕對(duì)誤差xi：儀表指示值,xt：被測(cè)量的真值由第一章概述二、儀表的性能指標(biāo)81.精確度（簡稱精度）說明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對(duì)誤差和儀表的測(cè)量范圍相對(duì)百分誤差δ允許誤差第一章概述二、儀表的性能指標(biāo)81.精確度（簡稱精度）說明第一章概述

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(duì)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)9第一章概述儀表的δ允越大，表示它的精第一章概述例1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為-50～200℃。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±3℃，試問應(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)工藝上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值介于1.0～1.5之間，如果選擇精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表，其允許的誤差為±1.5％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇1.0級(jí)儀表才能滿足工藝要求。11第一章概述例1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為-50～200℃。第一章概述12儀表的精度等級(jí)是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

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)量儀表，其精度大多在0.5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：第一章概述12儀表的精度等級(jí)是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一第一節(jié)概述2.變差

變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。圖3-1測(cè)量儀表的變差14注意：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。第一節(jié)概述2.變差變差是指在外界條件不變的情況第一章概述153.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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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，往往用分辨力表示。

第一章概述153.靈敏度與靈敏限儀表的靈敏第一章概述4.分辨率

對(duì)于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。

不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。16第一章概述4.分辨率對(duì)于數(shù)字式儀表，分辨力是第一節(jié)概述175.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(cè)量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖3-2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(duì)于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。第一節(jié)概述175.線性度線性度是表征線性刻度儀表第一章概述186.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(cè)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。第一章概述186.反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表第二章壓力檢測(cè)及儀表第二章壓力檢測(cè)及儀表第二章壓力檢測(cè)及儀表一、壓力單位及測(cè)量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）24第二章壓力檢測(cè)及儀表一、壓力單位及測(cè)量儀表壓力是指均勻垂直第二章壓力檢測(cè)及儀表27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。

當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。圖3-4絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系第二章壓力檢測(cè)及儀表27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力第二章壓力檢測(cè)及儀表28測(cè)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(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)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(cè)量范圍較窄，一般用來測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。

第二章壓力檢測(cè)及儀表28測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原第二章壓力檢測(cè)及儀表2.彈性式壓力計(jì)

它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。例如彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)。3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測(cè)量的儀表。例如各種壓力傳感器和壓力變送器。29第二章壓力檢測(cè)及儀表2.彈性式壓力計(jì)它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成第二章壓力檢測(cè)及儀表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(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測(cè)量的。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測(cè)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。

30第二章壓力檢測(cè)及儀表4.活塞式壓力計(jì)它是根據(jù)水第二章壓力檢測(cè)及儀表二、彈性式壓力計(jì)31定義

彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)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(cè)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(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)?？捎脕頊y(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

第二章壓力檢測(cè)及儀表二、彈性式壓力計(jì)31定義彈性第二章壓力檢測(cè)及儀表321.彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。圖3-5

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。第二章壓力檢測(cè)及儀表321.彈性元件彈性元件是一第二章壓力檢測(cè)及儀表332.彈簧管壓力表

分類使用的測(cè)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章壓力檢測(cè)及儀表332.彈簧管壓力表分類使用的測(cè)壓元第二章壓力檢測(cè)及儀表基本測(cè)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(cè)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(cè)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。

34第二章壓力檢測(cè)及儀表基本測(cè)量原理單圈彈簧管是一根第二章壓力檢測(cè)及儀表

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！35第二章壓力檢測(cè)及儀表在化工生產(chǎn)過程中，第二章壓力檢測(cè)及儀表

圖3-7

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)章指針，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)章。36第二章壓力檢測(cè)及儀表圖3-7電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4—第二章壓力檢測(cè)及儀表三、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。37優(yōu)點(diǎn)1.該儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè)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。

第二章壓力檢測(cè)及儀表三、電氣式壓力計(jì)定義電氣式壓力計(jì)是一種第二章壓力檢測(cè)及儀表圖3-8電氣式壓力計(jì)組成方框圖組成

一般由壓力傳感器、測(cè)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。38第二章壓力檢測(cè)及儀表圖3-8電氣式壓力計(jì)組成方框圖組成第二章壓力檢測(cè)及儀表幾種常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式壓力傳感器

霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。

圖3-9

霍爾效應(yīng)

霍爾電勢(shì)可用下式表示

式中，UH為霍爾電勢(shì)；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。39第二章壓力檢測(cè)及儀表幾種常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式第二章壓力檢測(cè)及儀表

將霍爾元件與彈簧管配合，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖3-10所示。

圖3-10霍爾片式壓力傳感器1—彈簧管；2

—磁鋼；3

—霍爾片

當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例。

利用這一電勢(shì)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動(dòng)控制。41第二章壓力檢測(cè)及儀表將霍爾元件與彈簧管配合，42第二章壓力檢測(cè)及儀表2.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?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)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(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。圖3-11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42第二章壓力檢測(cè)及儀表2.應(yīng)變片壓力傳感器第二章壓力檢測(cè)及儀表3.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(cè)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43第二章壓力檢測(cè)及儀表3.壓阻式壓力傳感器壓阻式第二章壓力檢測(cè)及儀表圖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(cè)量壓力，稍加改變，還可以測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。44第二章壓力檢測(cè)及儀表圖3-12壓阻式壓力傳感器1—基座；JF202系列壓阻式壓力傳感器JF202系列壓阻式壓力傳感器第二章壓力檢測(cè)及儀表4.電容式壓力變送器

電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測(cè)儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA（DC）電流信號(hào)。

工作原理圖3-14電容式差壓變送器原理圖1—隔離膜片；2，7—固定電極；3—硅油；4—測(cè)量膜片；5—玻璃層；6—底座；8—引線49先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。

第二章壓力檢測(cè)及儀表4.電容式壓力變送器電電容式壓力變送器電容式壓力變送器第二章壓力檢測(cè)及儀表電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級(jí)。

小結(jié)50第二章壓力檢測(cè)及儀表電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效第三章流量檢測(cè)及儀表第三章流量檢測(cè)及儀表第三章流量檢測(cè)及儀表一、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63第三章流量檢測(cè)及儀表一、概述介質(zhì)流量是控制生第三章流量檢測(cè)及儀表1.速度式流量計(jì)

以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。例如壓差式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等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(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)等3.質(zhì)量流量計(jì)

以測(cè)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。

65分類第三章流量檢測(cè)及儀表1.速度式流量計(jì)以測(cè)量流體第三章流量檢測(cè)及儀表二、差壓式流量計(jì)

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

通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的章流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。66第三章流量檢測(cè)及儀表二、差壓式流量計(jì)差壓式（也稱第三章流量檢測(cè)及儀表1.章流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）章流現(xiàn)象

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

章流裝置包括章流件和取壓裝置。67第三章流量檢測(cè)及儀表1.章流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）章流第三章流量檢測(cè)及儀表圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖

要準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量流體在章流裝置前后的壓力變化。因而所測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測(cè)壓點(diǎn)及測(cè)壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意68第三章流量檢測(cè)及儀表圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖第三章流量檢測(cè)及儀表（2）章流基本方程式

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。可以看出流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

69α-流量系數(shù)；ε-膨脹矯正系數(shù)；F0–截流裝置的開孔截面積。第三章流量檢測(cè)及儀表（2）章流基本方程式流量第三章流量檢測(cè)及儀表2.標(biāo)準(zhǔn)章流裝置國內(nèi)外把最常用的章流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)章流裝置”。

標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括章流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。70第三章流量檢測(cè)及儀表2.標(biāo)準(zhǔn)章流裝置國內(nèi)外把最常用第三章流量檢測(cè)及儀表文丘里管第三章流量檢測(cè)及儀表文丘里管第三章流量檢測(cè)及儀表優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適用于大流量的測(cè)量流體經(jīng)過孔板后壓力損失大，當(dāng)工藝管道上不允許有較大的壓力損失時(shí)，便不宜采用。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管壓力損失較孔板小結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工74第三章流量檢測(cè)及儀表優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，安第三章流量檢測(cè)及儀表

標(biāo)準(zhǔn)章流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。

雖然章流裝置對(duì)管道直徑小于50mm，低雷諾數(shù)的流體的測(cè)量精度不高，而轉(zhuǎn)子流量計(jì)則特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。75第三章流量檢測(cè)及儀表標(biāo)準(zhǔn)章流裝置僅適用于測(cè)量管第三章流量檢測(cè)及儀表三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)841.工作原理

以壓降不變，利用章流面積的變化來測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變章流面積的流量測(cè)量方法。圖3-27轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖第三章流量檢測(cè)及儀表三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)841.工作原理第三章流量檢測(cè)及儀表862.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3-28差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)第三章流量檢測(cè)及儀表862.電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)它可第三章流量檢測(cè)及儀表88（2）電動(dòng)顯示部分圖3-29LTD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)第三章流量檢測(cè)及儀表88（2）電動(dòng)顯示部分圖3-29LT第三章流量檢測(cè)及儀表四、橢圓齒輪流量計(jì)(容積式流量計(jì))981.工作原理圖3-30橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理2.使用特點(diǎn)

適用于高黏度介質(zhì)的流量測(cè)量。測(cè)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。第三章流量檢測(cè)及儀表四、橢圓齒輪流量計(jì)(容積式流量計(jì))98第三章流量檢測(cè)及儀表五、渦輪流量計(jì)99圖3-31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(cè)量精度高，可耐高壓。反應(yīng)快，可測(cè)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。

第三章流量檢測(cè)及儀表五、渦輪流量計(jì)99圖3-31渦輪流量第三章流量檢測(cè)及儀表六、電磁流量計(jì)100能夠測(cè)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3-32

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

（3-43）而（3-44）將式（4-44）代入式（4-43），得第三章流量檢測(cè)及儀表六、電磁流量計(jì)100能夠測(cè)量酸、堿、鹽第三章流量檢測(cè)及儀表注意

只能用來測(cè)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(cè)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(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且易受外界電磁場(chǎng)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)。101第三章流量檢測(cè)及儀表注意只能用來測(cè)量導(dǎo)電液體第三章流量檢測(cè)及儀表七、漩渦流量計(jì)精度高、測(cè)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、章能效果明顯。圖3-33卡曼渦街102漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測(cè)量流體流量的儀表。第三章流量檢測(cè)及儀表七、漩渦流量計(jì)精度高、測(cè)量范圍第三章流量檢測(cè)及儀表熱敏檢測(cè)法電容檢測(cè)法應(yīng)力檢測(cè)法超聲檢測(cè)法漩渦頻率的檢測(cè)方法圖3-34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103F-單側(cè)漩渦產(chǎn)生頻率；v-流體平均流速；d-圓柱體直徑；St-斯特勞哈爾系數(shù)。第三章流量檢測(cè)及儀表熱敏檢測(cè)法漩渦頻率的檢測(cè)方法圖3-3漩渦流量計(jì)漩渦流量計(jì)第四章物位檢測(cè)及儀表第四章物位檢測(cè)及儀表第四章物位檢測(cè)及儀表一、概論3幾個(gè)概念液位料位液位計(jì)界位計(jì)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)式物位儀表第四章物位檢測(cè)及儀表一、概論3幾個(gè)概念液位料位按第四章物位檢測(cè)及儀表二、差壓式液位變送器4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(jì)第四章物位檢測(cè)及儀表二、差壓式液位變送器4工作原理圖3-3第四章物位檢測(cè)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(cè)容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時(shí)，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(hào)，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。5第四章物位檢測(cè)及儀表將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相第四章物位檢測(cè)及儀表三、電容式物位傳感器1.測(cè)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(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(cè)量電容量的變化可以用來檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面。

第四章物位檢測(cè)及儀表三、電容式物位傳感器1.測(cè)量原理圖3-第四章物位檢測(cè)及儀表2.液位的檢測(cè)3-46非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測(cè)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(duì)非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)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第四章物位檢測(cè)及儀表2.液位的檢測(cè)3-46非導(dǎo)電介質(zhì)的液第四章物位檢測(cè)及儀表

電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測(cè)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第四章物位檢測(cè)及儀表電容量的變化與液位高度H成第四章物位檢測(cè)及儀表3.料位的檢測(cè)

用電容法可以測(cè)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(cè)量非導(dǎo)電固體料位。1—金屬電極棒；2—容器壁左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測(cè)量料位的示意圖。

電容量變化與料位升降的關(guān)系為13圖3-47料位檢測(cè)第四章物位檢測(cè)及儀表3.料位的檢測(cè)用電容法可以電容式物位位變送器電容式物位位變送器第四章物位檢測(cè)及儀表優(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第四章物位檢測(cè)及儀表優(yōu)點(diǎn)電容物位計(jì)的傳感部分結(jié)構(gòu)簡單、使第四章物位檢測(cè)及儀表四、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（3-63）。可知其強(qiáng)度呈指數(shù)規(guī)律衰減。I-穿過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度圖3-48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(cè)量，還可以測(cè)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(duì)人體有害，使用范圍受到一些限制。15第四章物位檢測(cè)及儀表四、核輻射物位計(jì)射線的透射強(qiáng)度隨著通過第五章溫度檢測(cè)及儀表第五章溫度檢測(cè)及儀表第五章溫度檢測(cè)及儀表一、溫度檢測(cè)方法

溫度不能直接測(cè)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(cè)量。分類按測(cè)量范圍

按用途

高溫計(jì)、溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表

按工作原理

膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì)

按測(cè)量方式

接觸式與非接觸式

18第五章溫度檢測(cè)及儀表一、溫度檢測(cè)方法溫度不能直第五章溫度檢測(cè)及儀表測(cè)溫方式溫度計(jì)種類測(cè)溫范圍／℃優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)接觸式測(cè)溫儀表膨脹式玻璃液體-50～600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn)傳雙金屬-80～600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠精度低，量程和使用范圍有限壓力式液體氣體蒸汽-30～600-20～3500～250結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報(bào)警，價(jià)格低廉精度低，測(cè)溫距離短，滯后大熱電偶鉑銠-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-考銅0～1600-50～1000-50～600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低熱電阻鉑銅-200～600-50～150測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫度的影響非接觸式測(cè)溫儀表輻射式輻射式光學(xué)式比色式400～2000700～3200900～1700測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度紅外線光電探測(cè)熱電探測(cè)0～3500200～2000測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快易受外界干擾，標(biāo)定困難表3-3常用溫度計(jì)的種類及優(yōu)缺點(diǎn)19第五章溫度檢測(cè)及儀表測(cè)溫方式溫度計(jì)種類測(cè)溫范圍／℃優(yōu)點(diǎn)第五章溫度檢測(cè)及儀表1.膨脹式溫度計(jì)圖3-50雙金屬片

圖3-51

雙金屬溫度信號(hào)器201—雙金屬片；2—調(diào)章螺釘；3—絕緣子；4—信號(hào)燈膨脹式溫度計(jì)是基于物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。第五章溫度檢測(cè)及儀表1.膨脹式溫度計(jì)圖3-50雙金屬片WTZ、WTQ系列壓力式溫度計(jì)雙金屬片式溫度計(jì)WTZ、WTQ系列壓力式溫度計(jì)雙金屬片式溫度計(jì)第五章溫度檢測(cè)及儀表212.壓力式溫度計(jì)

它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)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或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度。圖3-52壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖

1—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2—刻度盤；3—指針；4—彈簧管；5—連桿；6—接頭；7—毛細(xì)管；8—溫包；9—工作物質(zhì)

應(yīng)用壓力隨溫度的變化來測(cè)溫的儀表叫壓力式溫度計(jì)。

第五章溫度檢測(cè)及儀表212.壓力式溫度計(jì)它是根據(jù)在第五章溫度檢測(cè)及儀表3.輻射式溫度計(jì)

輻射式高溫計(jì)是基于物體熱輻射作用來測(cè)量溫度的儀表。目前主要用于測(cè)量高于800℃的溫度。壓力式溫度計(jì)的構(gòu)造由以下三部分組成

溫包毛細(xì)管彈簧管（或盤簧管）

22第五章溫度檢測(cè)及儀表3.輻射式溫度計(jì)輻射式高溫計(jì)是基于第五章溫度檢測(cè)及儀表二、熱電偶溫度計(jì)23熱電偶溫度計(jì)是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。圖3-53熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導(dǎo)線；3—測(cè)量儀表熱電偶溫度計(jì)由三部分組成：熱電偶；測(cè)量儀表；連接熱電偶和測(cè)量儀表的導(dǎo)線。1.熱電偶圖3-54熱電偶示意圖第五章溫度檢測(cè)及儀表二、熱電偶溫度計(jì)23熱電偶溫度計(jì)是以熱第五章溫度檢測(cè)及儀表24（1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理

圖3-55熱電現(xiàn)象圖3-56接觸電勢(shì)形成的過程圖3-57熱電偶原理及電路圖左圖閉合回路中總的熱電勢(shì)或第五章溫度檢測(cè)及儀表24（1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理圖3-5第五章溫度檢測(cè)及儀表注意

如果組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同，則無論兩接點(diǎn)溫度如何，閉合回路的總熱電勢(shì)為零；如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合回路的總熱電勢(shì)也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了與兩接點(diǎn)處的溫度有關(guān)外，還與熱電極的材料有關(guān)。也就是說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(shì)是不同的。25第五章溫度檢測(cè)及儀表注意如果組成熱電偶回路的第五章溫度檢測(cè)及儀表28（2）常用熱電偶的種類工業(yè)上對(duì)熱電極材料的要求溫度每增加１℃時(shí)所能產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，而且熱電勢(shì)與溫度應(yīng)盡可能成線性關(guān)系；物理穩(wěn)定性要高；化學(xué)穩(wěn)定性要高；材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可保證良好的互換性。第五章溫度檢測(cè)及儀表28（2）常用熱電偶的種類工業(yè)上對(duì)熱電第五章溫度檢測(cè)及儀表29熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測(cè)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3-4工業(yè)用熱電偶第五章溫度檢測(cè)及儀表29熱電偶名稱代號(hào)分度號(hào)熱電極材料測(cè)溫第五章溫度檢測(cè)及儀表30（3）熱電偶的結(jié)構(gòu)①普通型熱電偶圖3-59熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護(hù)套管接線盒第五章溫度檢測(cè)及儀表30（3）熱電偶的結(jié)構(gòu)①普通型熱電偶第五章溫度檢測(cè)及儀表32②鎧裝熱電偶

由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等。③表面型熱電偶

利用真空鍍膜法將兩極材料鍍?cè)诮^緣基底上的薄膜熱點(diǎn)偶，專門用來測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。

第五章溫度檢測(cè)及儀表32②鎧裝熱電偶由金屬套管、扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式WRNM-203型圓柱表面熱電偶WRNM-203型圓柱表面熱電偶第五章溫度檢測(cè)及儀表④快速熱電偶

測(cè)量高溫熔融物體一種專用熱電偶,整個(gè)熱偶元件的尺寸很小。33第五章溫度檢測(cè)及儀表④快速熱電偶測(cè)量高溫熔融物體一種專熱電偶、熱電阻的選用(1)選用原則：較高溫度——熱電偶中低溫區(qū)——熱電阻一般以500℃為分界，但不絕對(duì)原因有兩點(diǎn)：(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量儀表放大器和抗干擾要求很高。(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很突出。。熱電偶、熱電阻的選用原因有兩點(diǎn)：第五章溫度檢測(cè)及儀表三、熱電阻溫度計(jì)44在500℃以下中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。

熱電阻溫度計(jì)是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。圖3-64第五章溫度檢測(cè)及儀表三、熱電阻溫度計(jì)44在500℃第五章溫度檢測(cè)及儀表對(duì)于呈線性特性的電阻來說，其電阻值與溫度關(guān)系如下式

熱電阻溫度