3 第三章 測(cè)量元件與變換器!!.ppt

1、第三章 檢測(cè)儀表與傳感器,一、基本要求 1.掌握儀表精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系。 2.了解儀表的性能指標(biāo)。 3.初步掌握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。 4.了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。 5.了解各種物位測(cè)量方法。初步掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方法。,6.掌握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟悉熱電偶溫度測(cè)量中的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?7.了解電動(dòng)溫度變送器的作用及原理。,1. 參數(shù)檢測(cè) 2. 非電量的電測(cè)法 3. 準(zhǔn)確度 4. 絕對(duì)誤差 5. 實(shí)際相對(duì)誤差 6. 示值相對(duì)誤差 7. 引用相對(duì)誤差 8. 允許誤差 9. 指示變差,1

2、0. 精密度 11. 儀表精度等級(jí) 12. 精確度 13. 靈敏度 14. 靈敏限 15. 分辨率 16. 線性度 17. 反應(yīng)時(shí)間,二、常用術(shù)語(yǔ),第三章 測(cè)量元件與傳感器3.1 概 述,一、參數(shù)的測(cè)量 參數(shù)檢測(cè)：將被測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)一次或多次能量的交換，獲得一種便于顯示和傳遞的信號(hào)的過(guò)程。 根據(jù)信號(hào)的不同，參數(shù)檢測(cè)儀表可以分為：氣動(dòng)檢測(cè)儀表和電動(dòng)檢測(cè)儀表兩類(lèi)。 非電量的電測(cè)法： 將非電量工藝參數(shù)，如壓力、溫度、流量、物位等，轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電路參數(shù)（信號(hào)）的檢測(cè)方法。,二、檢測(cè)儀表的性能,1. 準(zhǔn)確度與誤差 準(zhǔn)確度：測(cè)量值與被測(cè)量真值的接近程度； 絕對(duì)誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值之差； 相對(duì)誤差：絕

3、對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比； 實(shí)際相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比； 示值相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表指示值之比； 引用相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與儀表滿刻度值之比。 允許誤差：最大引用相對(duì)誤差。,2.指示變差與精密度 變差：外界條件不變，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、反行程測(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。 變差最大絕對(duì)差值/（測(cè)量上限值測(cè)量下限值） 精確度（簡(jiǎn)稱精度）：儀表精密而準(zhǔn)確的程度，表征儀表檢測(cè)微小參數(shù)變化的能力。 儀表精度等級(jí)：用允許誤差的絕對(duì)值表示： 常用儀表等級(jí)有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.

4、5，4.0，5.0等。,3. 靈敏度、靈敏限與分辨力 靈敏度：儀表的指示位移變化量與被測(cè)參數(shù)變化量之比。 靈敏限：能引起儀表指針發(fā)生位移變化的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。 靈敏限的大小應(yīng)小余儀表允許絕對(duì)誤差的一半. 分辨力：測(cè)試儀表數(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。,二、檢測(cè)儀表的性能,4. 線性度與反應(yīng)時(shí)間 線性度：表征線性刻度儀表的輸入量與輸出量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。 f (f /儀器量程)100 反應(yīng)時(shí)間：顯示值變化相對(duì)于實(shí)際值變化的滯后時(shí)間。,三、檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成,+,-,A/D,PLC,控制,3.2 壓力的測(cè)量與變送一、壓力的表示與單位,壓力的表示： 絕對(duì)壓力

5、單位面積所受到的力 相對(duì)壓力（表壓） 絕對(duì)壓力與大氣壓之差 真空度 大氣壓與絕對(duì)壓力之差,絕對(duì)壓力,絕對(duì)壓力,真空度,表壓,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,壓力（壓強(qiáng)）的單位,壓強(qiáng)（俗稱壓力）：?jiǎn)挝幻娣e所受到的垂直作用力。 工程上的“壓力”與力學(xué)中的“壓力”不表示同一個(gè)概念。,二、壓力計(jì)的分類(lèi)與工作原理,工業(yè)壓力計(jì)通常按敏感元件的類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)： 液柱式壓力計(jì) 活塞式壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電氣式壓力計(jì),1. 液柱式壓力計(jì),測(cè)量原理：P=h 所以 h=P/ ,2. 活塞式壓力計(jì),測(cè)量原理： P=G/S 所以 G=PS 精確度高 常用作標(biāo)準(zhǔn)儀表，檢驗(yàn)其它壓力計(jì),3、彈性式壓力計(jì)與常用壓力表,工作原理：采用彈性元件將壓強(qiáng)

6、大小轉(zhuǎn)換為位移量，再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)和放大，推動(dòng)指針偏移。 根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為以下3類(lèi)： 彈簧管式壓力計(jì)：工作原理圖 薄膜式壓力計(jì) 波紋管式壓力計(jì),4、電氣式壓力計(jì)與信號(hào)轉(zhuǎn)換,電氣式壓力計(jì)，實(shí)際上是將彈性元件、液柱式壓力計(jì)所產(chǎn)生的微小位移或活塞式壓力計(jì)所產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的一類(lèi)壓力計(jì)。 電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成： 一次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)； 二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)。,(一) 電氣式壓力計(jì)一次探頭,常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。 常見(jiàn)壓力變換器（壓力探頭）有： 霍爾片式壓力變換器 應(yīng)變式壓力變換器； 壓電電阻式壓力變換器； 電感式壓力

7、變換器； 電容式壓力變換器 力矩平衡式壓力計(jì)（差壓變送器）,霍爾式壓力計(jì)一次探頭,霍爾半導(dǎo)體在垂直電流和磁場(chǎng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生側(cè)向電壓：UH=RHBI,N,S,電阻應(yīng)變式壓力計(jì)一次探頭,電線的電阻為：R=L/S 當(dāng)電線受到拉（應(yīng)）力作用時(shí)，L變大，S變小，R變大。 當(dāng)粘一組串聯(lián)平行細(xì)導(dǎo)線（電阻應(yīng)變片）的金屬（彈性元件）因壓力變化而發(fā)生微小變形（應(yīng)變）時(shí)，細(xì)導(dǎo)線的電阻隨之發(fā)生變化。從而，將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)化為電阻參數(shù)。,電感式壓力計(jì)一次探頭,磁路的磁阻與鐵芯的間隙相關(guān)。 所以，當(dāng)銜鐵或鐵芯的位置發(fā)生變化時(shí)，其電感也隨之發(fā)生變化。從而，可以將位移量轉(zhuǎn)化為電感量。,電容式壓力計(jì)一次探頭,電容器的電容量：C=

8、S/d 當(dāng)S或d發(fā)生變化時(shí)，電容量發(fā)生變化。,電氣壓力計(jì)前置放大器,傳感元件的參量變化通常是非常微弱的，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送，需要進(jìn)行初步放大。 電阻和電容傳感器一般采用電橋放大，以電壓方式輸出； 電感式傳感器一般采用振蕩電路放大，以頻率方式輸出； 電壓傳感器一般采用直流放大器，以電壓或電流方式輸出。,電氣壓力計(jì)前置放大器,(二) 電氣壓力計(jì)二次儀表,作用：將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)。 DDZ 型儀表標(biāo)準(zhǔn)通訊信號(hào)為：420mA。 智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一些功能，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號(hào)（變化）阻尼，故障診斷等。,三、壓力計(jì)的選型,選型內(nèi)容： 1、類(lèi)型選擇 功

9、能：顯示、報(bào)警、記錄、傳送（數(shù)字、模擬） 介質(zhì)條件：溫度、腐蝕性、粘度、臟污程度等；如：氨氣表防腐，氧氣表禁油。 環(huán)境條件：溫度、震動(dòng)、電磁場(chǎng)等。 2、量程與盤(pán)面大小； 工作壓力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程。 盤(pán)面大小應(yīng)方便安裝和觀察。 3、精度等級(jí)：根據(jù)工藝需要確定。,四、壓力計(jì)的安裝,安裝事項(xiàng)： 取壓位置：由工藝條件確定； 盡量避免渦流影響； 避免流速影響； 避免導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。 隔離： 溫度隔離：采用銅管散熱； 腐蝕性隔離：采用隔離箱（凝液管）； 臟污隔離：采用空氣包。,常見(jiàn)壓力傳感器外形,工業(yè)壓力變送器,數(shù)字壓力變送器,通用壓力變送器,隔離壓力變送器,高溫壓力變送器,隔

10、離壓差變送器,常見(jiàn)壓力傳感器外形,隔膜壓力變送器,隔離液位變送器,微壓變送器,電容壓力變送器,絕壓變送器,雙膜壓差變送器,常見(jiàn)壓力傳感器外形,微型探針壓力計(jì),OEM壓力芯片,OEM血壓計(jì),本安壓力變送器,濕式壓力變送器,暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì),3.3 流量的測(cè)量與變送,按測(cè)量途徑分類(lèi)： 速度式流量計(jì) 通過(guò)測(cè)量過(guò)流速度，用過(guò)流面積換算成流量。 容積式流量計(jì) 采用固定溶積空間逐次衡量過(guò)流容積。 質(zhì)量流量計(jì) - 計(jì)量可壓縮流體的質(zhì)量通過(guò)量。 電磁式流量計(jì) - 測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的流量。 聲、光、熱學(xué)流量計(jì) -超聲波、激光、X射線、核磁共振,流量測(cè)量方法與流量?jī)x表的分類(lèi),1. 流量測(cè)量方法 (1)利用伯努利方程原理

11、，通過(guò)測(cè)量流體差壓信號(hào)來(lái)反映流量的差壓式流量測(cè)量法； (2)通過(guò)直接測(cè)量流體流速來(lái)得出流量的速度式流量測(cè)量法； (3)利用標(biāo)準(zhǔn)小容積來(lái)連續(xù)測(cè)量流量的容積式測(cè)量； (4)以測(cè)量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測(cè)量法。,2. 流量?jī)x表的分類(lèi),速度式流量計(jì)：通過(guò)測(cè)量過(guò)流速度，用過(guò)流面積換算成流量 容積式流量計(jì)：采用固定容積逐次衡量過(guò)流容積 質(zhì)量流量計(jì)：計(jì)量可壓縮流體的質(zhì)量通過(guò)量。,一、速度式流量計(jì),根據(jù)測(cè)速方法可以分為以下幾類(lèi)： 壓差流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 電磁流量計(jì) 超聲波流量計(jì) 渦輪流量計(jì) 堰式流量計(jì),1. 壓差流量計(jì),組成：節(jié)流裝置 + 壓差計(jì) 測(cè)量原理：由流體力學(xué)知識(shí)可知，流體通過(guò)孔板節(jié)流裝置后，會(huì)

12、產(chǎn)生一定的壓降。根據(jù)流速和壓降的關(guān)系可以推導(dǎo)出下列方程： 通過(guò)測(cè)量孔板前 后壓差即可計(jì)算 出流速和流量。,p2,流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí) 壓力和流速變化情況,=,測(cè)量原理及流量方程,截面1和2上流體的靜壓力；,截面1和2上流束直徑；,截面1和2上流體的平均流速；,、,截面1和2上流體的密度,、,求出：,體積流量,質(zhì)量流量,對(duì)于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過(guò)程中流體密度的變化而引入流束膨脹系數(shù) 進(jìn)行修正采用節(jié)流件前的流體密度 ，由此流量公式可更一般的表示為：,流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上 是均勻的、單相的，或者可認(rèn)為是單相的流體 。 b. 流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動(dòng)，流經(jīng)節(jié)流件前流動(dòng)應(yīng)達(dá)到

13、充分紊流，流束平行于管道軸線且無(wú)旋轉(zhuǎn)，流經(jīng)節(jié)流件時(shí)不發(fā)生相變。 c. 流動(dòng)是穩(wěn)定的或隨時(shí)間緩變的。,（2）節(jié)流裝置 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的適用條件,1-節(jié)流元件 2-引壓管路 3-三閥組 4-差壓計(jì),節(jié)流式流量計(jì)組成, 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式,a. 標(biāo)準(zhǔn)孔板,標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開(kāi)孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的錐形。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，價(jià)格便宜。 壓力損失較大，測(cè)量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測(cè)量大管徑高溫高壓介質(zhì)時(shí)，孔板易變形。,標(biāo)準(zhǔn)孔板,b. 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴,標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì) 稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成

14、，有ISAl932噴嘴和長(zhǎng)徑噴嘴兩種型式。,ISA1932噴嘴,長(zhǎng)徑噴嘴,c. 文丘里管 有兩種標(biāo)準(zhǔn)型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。 文丘里管壓力損失最低，有較高的測(cè)量精度，對(duì)流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測(cè)量，在大管徑流量測(cè)量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場(chǎng)合。,節(jié)流裝置的取壓方式 根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置，取壓方式可分為：理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓等五種。,節(jié)流裝置的取壓方式,角接取壓裝置,法蘭取壓裝置,目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡(jiǎn)便，容易實(shí)現(xiàn)環(huán)室取壓，測(cè)量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)

15、較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但精度較角接取壓法低些。,（3）差壓計(jì) 差壓計(jì)與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計(jì)。 差壓計(jì)經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接受被測(cè)流體流過(guò)節(jié)流裝置時(shí)所產(chǎn)生的差壓信號(hào)，并根據(jù)生產(chǎn)的要求，以不同信號(hào)形式把差壓信號(hào)傳遞給顯示儀表，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流量參數(shù)的顯示、記錄和自動(dòng)控制。 差壓計(jì)的種類(lèi)很多，凡可測(cè)量差壓的儀表均可作為節(jié)流式流量計(jì)中的差壓計(jì)使用。 目前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采用差壓變送器。它們可將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.02-0.1 MPa的氣壓信號(hào)和4-20mA的直流電流信號(hào)。,（4）差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差,被測(cè)流體工作狀態(tài)變動(dòng) 節(jié)流裝置安裝不正確 孔板入口邊緣的磨損 導(dǎo)壓管安裝不準(zhǔn)確

16、壓差計(jì)安裝或使用不正確,2. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)（浮子流量計(jì)）,垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。 壓差與流速有關(guān)； 流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。 由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過(guò)的流量； 測(cè)量轉(zhuǎn)子位置可進(jìn)一步獲得相應(yīng)的電氣信號(hào)。,轉(zhuǎn)子流量計(jì)結(jié)構(gòu),玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì) 主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)子根據(jù)不同的測(cè)量范圍及不同介質(zhì)(氣體或液體)可分別采用不同材料制成不同形狀。流量示值刻在錐形管上 .,金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì) 金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的錐形管采用金屬材料制成，其流量檢測(cè)原理與玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)相同。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)有就地指示型和電氣信號(hào)遠(yuǎn)傳型兩種.,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度換算 轉(zhuǎn)子流量計(jì)是一種非通用性

17、儀表，出廠時(shí)其刻度需單獨(dú)標(biāo)定。 儀表廠在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，以空氣標(biāo)定測(cè)量氣體流量的儀表；以水標(biāo)定測(cè)量液體流量的儀表。若被測(cè)介質(zhì)不是水或空氣，則流量計(jì)的指示值與實(shí)際流量值之間存在差別，必須對(duì)流量指示值按照實(shí)際被測(cè)介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進(jìn)行刻度修正。,液體介質(zhì),氣體介質(zhì),電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作原理,3. 電磁流量計(jì),當(dāng)流道兩側(cè)有磁場(chǎng)作用時(shí)，導(dǎo)電流體在流動(dòng)過(guò)程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)： Ex=BDv 10-12 所以有： Q=K Ex,EX1,EX2,電磁流量計(jì)由兩部分組成： 電磁流量變換器 - 由帶激磁線圈的絕緣測(cè)量管產(chǎn)生電勢(shì)信號(hào)。 二次儀表 - 作用：提供激磁電源，將變換器輸出

18、的微弱電勢(shì)信號(hào)進(jìn)行放大，并輸出相應(yīng)的電流信號(hào)。 - 組成：前置放大、主放大、相敏檢波、功率放大、霍爾反饋（克服電源波動(dòng)）、電源等。,3. 電磁流量計(jì) (1)測(cè)量原理和結(jié)構(gòu) 電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計(jì)，測(cè)量原理如圖所示。 當(dāng)被測(cè)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中沿垂直于磁力線方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，在對(duì)稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，此電勢(shì)與流速成正比。,流體流量方程為：,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度 D 管道內(nèi)徑 u流體平均流速 E感應(yīng)電勢(shì),(2)電磁流量計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)：壓力損失小，適用于含有顆粒、懸浮物等流體的流量測(cè)量；可以用來(lái)測(cè)量腐蝕性介質(zhì)的流量；流量測(cè)量范圍大；流量計(jì)的管徑小到

19、1mm，大到2m以上；測(cè)量精度為0.5-1.5級(jí)；電磁流量計(jì)的輸出與流量呈線性關(guān)系；反應(yīng)迅速，可以測(cè)量脈動(dòng)流量。 缺點(diǎn)：被測(cè)介質(zhì)必須是導(dǎo)電的液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測(cè)量；流速測(cè)量下限有一定限度；工作壓力受到限制。結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本較高。,4. 超聲波流量計(jì),多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動(dòng)的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時(shí)，其散射波的頻率會(huì)產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。 超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)： 非接觸式測(cè)量； 流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。,二、容積式流量計(jì),容積式流量計(jì)主要包括兩類(lèi)： 齒輪式流量計(jì) 一對(duì)緊密?chē)Ш系凝X輪與殼體之間形成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定

20、流體通過(guò)間隙輸送通過(guò)。流體通過(guò)量與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比。 活塞式流量計(jì) 利用活塞的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸送定量的流體。 計(jì)量泵：用外力推動(dòng)容積式流量計(jì)即可定量輸送流體 最大特點(diǎn)是：對(duì)被測(cè)流體的粘度不敏感，常用于測(cè)量重油等粘稠流體。,橢圓齒輪流量計(jì) 橢圓齒輪流量計(jì)工作原理：,2. 腰輪流量計(jì) 腰輪流量計(jì)又稱羅茨流量計(jì)，其工作原理與橢圓齒輪流量計(jì)相同，結(jié)構(gòu)也很相似，只是轉(zhuǎn)子的形狀略有不同。腰輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)子是一對(duì)不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中兩腰輪不直接接觸而保持微小的間隙，依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來(lái)完成驅(qū)動(dòng)。,腰輪流量計(jì),3. 伺服式容積流量計(jì) 在流量計(jì)工作時(shí)，腰輪由伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)，伺服

21、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，隨流體入出口壓力差的大小而改變。 導(dǎo)壓管將入出口壓力引至差壓變送器以測(cè)量入出口壓差的變化，當(dāng)入出口壓差大于零時(shí)，差壓變送器輸出信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)腰輪加快旋轉(zhuǎn)，使流量計(jì)排出較大流量的流體，從而使壓差趨近于零。這種近于無(wú)壓差的流量計(jì)，使泄漏量減小到最低限度，因而可以實(shí)現(xiàn)小流量的高精度測(cè)量，而且測(cè)量誤差幾乎不受流體壓力、粘度和密度的影響。,伺服式腰輪流量計(jì)工作原理,三、質(zhì)量流量計(jì),間接式質(zhì)量流量計(jì) 分別測(cè)量體積流量和密度再用乘法計(jì)算出質(zhì)量流量。 直接式質(zhì)量流量計(jì) 利用科氏力的作用使彎曲的彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生震動(dòng)相位差 質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只用于壓力變化較大的可壓縮流體。,間

22、接式質(zhì)量流量計(jì) 一般是采用體積流量計(jì)和密度計(jì)或兩個(gè)不同類(lèi)型的體積流量計(jì)組合，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量的測(cè)量。常見(jiàn)的組合方式主要有3種。 差壓式流量計(jì)與密度計(jì)的組合,體積流量,質(zhì)量流量, 體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合, 差壓流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合,2. 直接式質(zhì)量流量計(jì) 直接式質(zhì)量流量計(jì)的輸出信號(hào)直接反映質(zhì)量流量，有許多種型式。 熱式質(zhì)量流量計(jì),根據(jù)傳熱規(guī)律,兩點(diǎn)溫度差,流體的定壓比熱,(2)科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 簡(jiǎn)稱科氏力流量計(jì),是一種利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來(lái)直接測(cè)量質(zhì)量流量的儀表?？剖狭α髁坑?jì)結(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動(dòng)管與轉(zhuǎn)換器組成。,科氏力流量計(jì)測(cè)量原理,3. 流量

23、儀表的主要技術(shù)參數(shù),(1)流量范圍 指流量計(jì)可測(cè)的最大流量與最小流量的范圍。 (2)量程和量程比 流量范圍內(nèi)最大流量與最小流量值之差稱為流量計(jì)的量程。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，亦稱流量計(jì)的范圍度。 (3)允許誤差和精度等級(jí) 流量?jī)x表在規(guī)定的正常工作條件下允許的最大誤差，稱為該流量?jī)x表的允許誤差，一般用最大相對(duì)誤差和引用誤差來(lái)表示。,流量?jī)x表的精度等級(jí)是根據(jù)允許誤差的大小來(lái)劃分的，其精度等級(jí)有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。,(4)壓力損失 壓力損失的大小是流量?jī)x表選型的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。壓力損失小，流體能消耗小，輸運(yùn)流體的動(dòng)力要求小，測(cè)量成本低

24、。反之則能耗大，經(jīng)濟(jì)效益相應(yīng)降低。故希望流量計(jì)的壓力損失愈小愈好。,3.4 物位的測(cè)量與變送,物位： 液位：容器中液體表面的高低； 料位：容器中固體的堆積高度； 界面：兩種密度不同的介質(zhì)的分界面。,物位計(jì)的分類(lèi),直讀式物位計(jì) 浮力式物位計(jì) 壓差式物位計(jì) 電磁式物位計(jì) 核輻射式物位計(jì) 超聲波物位計(jì) 光電式物位計(jì),一、直讀式物位計(jì),用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機(jī)玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。,二、浮力式物位計(jì),利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。,三、差壓式物位計(jì),1、工作原理：利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。,液體密閉

25、容器,液體敞開(kāi)容器,固體稱重倉(cāng),2、零點(diǎn)遷移問(wèn)題,無(wú)遷移：一般情況下， P = Hg 實(shí)際應(yīng)用中，變送器的正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別安裝有隔離罐。即發(fā)生了遷移：（如圖3-41所示） P = H1g (h2 h1)2g 則： H=0時(shí)， P = (h2 h1)2g 對(duì)比無(wú)遷移情況，相當(dāng)于負(fù)壓室多了一項(xiàng)壓力： (h2 h1)2g 。儀表零點(diǎn)發(fā)生負(fù)遷移，量程不變。 解決方法： 調(diào)節(jié)儀表安裝遷移彈簧。,四、電容式物位計(jì),電容式液位計(jì),電容（繩）式料位計(jì),主要用于測(cè)量不導(dǎo)電流體,四、電容式物位計(jì),圓柱形電容器的電容量表達(dá)式為： 電極間充入高度為H的介質(zhì)前后電容量的變化值為： 由此可見(jiàn)，電容量的變化量與充

26、料高度成正比。測(cè)量電容量變化即可知料位的變化。,五、電極式物位計(jì),利用物料的導(dǎo)電性能測(cè)量高低液位。 也可以用于導(dǎo)電性較弱的液體和潮濕固體。,六、核輻射式物位計(jì),放射線通過(guò)介質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度衰減與物質(zhì)的吸收系數(shù)和介質(zhì)層厚度有關(guān)： 目前，工業(yè)上使用的放射線物位計(jì)有連續(xù)式和間斷式兩種。,七、超聲波物位計(jì),利用聲波在空氣中傳播速度不變的原理，通過(guò)檢測(cè)聲波發(fā)射和反射全過(guò)程的時(shí)間間隔可以計(jì)算出物料界面到探頭的距離，從而得到物位的高低。 注意事項(xiàng)： 確保反射波能回到探頭； 防止物料對(duì)聲波的吸收（如表面泡沫漂?。?。,3.4 溫度的測(cè)量與變送,溫度是化工過(guò)程中最普遍而重要的操作參數(shù)。 所有的過(guò)程都是在一定的溫度條件

27、下進(jìn)行的； 溫度決定一些反應(yīng)能否進(jìn)行和反應(yīng)方向； 溫度決定一些反應(yīng)的進(jìn)程程度； 溫度顯示反應(yīng)的能量變化。 溫度不能直接測(cè)量。溫度的測(cè)量都是通過(guò)溫度傳遞到敏感元件后，敏感元件的某一物理量隨溫度變化而進(jìn)行測(cè)量的。,溫度測(cè)量的基本原理,測(cè)量溫度時(shí)感受溫度的元件叫感溫元件。 感溫元件是利用物體不同物理性質(zhì)來(lái)反映溫度的，常用的物理性質(zhì)有以下幾個(gè)方面： 利用物體受熱體積膨脹的性質(zhì)來(lái)測(cè)溫； 利用工作物質(zhì)的壓力隨溫度變化的原理測(cè)溫； 利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的性質(zhì) ； 利用熱電現(xiàn)象 ； 利用熱輻射原理測(cè)溫。,常用溫度計(jì)的種類(lèi)及適用溫度,一、膨脹式溫度計(jì),玻璃液體溫度計(jì) 利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細(xì)管

28、延伸而直接顯示溫度 雙金屬溫度計(jì) 不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度,二、壓力式溫度計(jì),測(cè)溫原理：封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力變化的原理。 溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì) 毛細(xì)管：傳遞壓力 彈簧管：顯示壓力（溫度）,三、輻射式溫度計(jì),通過(guò)特定波長(zhǎng)光波的強(qiáng)度或熱輻射強(qiáng)度來(lái)確定光源溫度。 輻射式溫度計(jì)：測(cè)定熱輻射強(qiáng)度； 光學(xué)溫度計(jì)：采用光學(xué)分頻法，測(cè)定不同頻率光波的強(qiáng)度比值； 比色法：直接通過(guò)可見(jiàn)光顏色的對(duì)比，確定光源溫度。 輻射式溫度計(jì)，通常用于測(cè)量高溫條件，特別是光學(xué)溫度計(jì)和比色溫度計(jì)需要利用物體在高溫下發(fā)射的可見(jiàn)光進(jìn)行檢測(cè)。,取兩根不同材料的金屬導(dǎo)線A和B，將其兩端焊接在一起，這樣就組成了一個(gè)閉合回路。如果將其一端加熱，使接點(diǎn)1處的溫度t高于2處的溫度t0，那么在此閉合回路中就有熱電勢(shì)產(chǎn)生，如果在其中串聯(lián)一個(gè)安培表，就能看見(jiàn)有電勢(shì)顯示，這種現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象。,四、熱電偶溫度計(jì),1. 熱電偶工作原理,產(chǎn)生熱電現(xiàn)象的原因,不同金屬具有不同的電子密度； 兩種金屬接觸面因?yàn)殡娮拥臄U(kuò)散作用而產(chǎn)生電場(chǎng)熱電現(xiàn)象； 電子在擴(kuò)散作用和電場(chǎng)力作用下最終達(dá)到平衡； 接觸電勢(shì)差僅與兩金屬的材料和接觸點(diǎn)溫度有關(guān)，溫度越高，擴(kuò)散作用越強(qiáng)，接觸電勢(shì)差越高。,2. 熱電偶的材質(zhì)與選擇,熱電偶的材質(zhì)要求： 單位溫度變化的熱電勢(shì)大，且盡量接近線性關(guān)系； 熱