第二章過(guò)程檢測(cè)儀表

1、長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院院潘潘 維維 加加2.1 概述概述2.2 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)2.4 流量檢測(cè)流量檢測(cè)2.3 壓力檢測(cè)壓力檢測(cè)2.5 物位檢測(cè)物位檢測(cè) 在過(guò)程自動(dòng)化中要通過(guò)檢測(cè)元件獲取生產(chǎn)在過(guò)程自動(dòng)化中要通過(guò)檢測(cè)元件獲取生產(chǎn)工藝變量，最常見(jiàn)變量是溫度、壓力、流量、工藝變量，最常見(jiàn)變量是溫度、壓力、流量、物位。物位。 檢測(cè)元件又稱為敏感元件、傳感器，它直檢測(cè)元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與之成對(duì)應(yīng)關(guān)接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與之成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)包括位移、電壓、系的輸出信號(hào)。這些輸出信號(hào)包括位移、電壓、電流、電

2、阻、頻率、氣壓等。電流、電阻、頻率、氣壓等。 2.1 2.1 概概 述述 由于檢測(cè)元件的輸出信號(hào)種類(lèi)繁多，且信號(hào)較弱由于檢測(cè)元件的輸出信號(hào)種類(lèi)繁多，且信號(hào)較弱不易察覺(jué)，一般都需要將其經(jīng)過(guò)變送器處理，轉(zhuǎn)換成不易察覺(jué)，一般都需要將其經(jīng)過(guò)變送器處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號(hào)（如標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號(hào)（如4 42020mADC mADC 或或 0 01010mADCmADC電電流信號(hào)流信號(hào) ,20 ,20100100KPaKPa氣壓信號(hào)）送往顯示儀表，指示氣壓信號(hào)）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時(shí)送往控制器對(duì)被控變量進(jìn)行或記錄工藝變量，或同時(shí)送往控制器對(duì)被控變量進(jìn)行控制。有時(shí)將檢測(cè)元件、變送器及顯

3、示裝置統(tǒng)稱為檢控制。有時(shí)將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測(cè)儀表測(cè)儀表, , 或者將檢測(cè)元件稱為一次儀表，將變送器和或者將檢測(cè)元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。顯示裝置稱為二次儀表。被測(cè)參數(shù)測(cè)量值傳感器中間件變送器2.1.1 測(cè)量誤差測(cè)量誤差(1) 絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 儀表的指示值與被測(cè)量的真值之間的差值。儀表的指示值與被測(cè)量的真值之間的差值。(2) 相對(duì)誤差（儀表引用誤差）相對(duì)誤差（儀表引用誤差）測(cè)量誤差：檢測(cè)儀表獲得的被測(cè)值與實(shí)際被測(cè)變量真測(cè)量誤差：檢測(cè)儀表獲得的被測(cè)值與實(shí)際被測(cè)變量真實(shí)值之間的差。實(shí)值之間的差。XXX測(cè)量真值理論上：理論上：實(shí)際上：實(shí)際上：XXX測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)m

4、axmin100%,XYYYY絕對(duì)誤差與儀表的量程之比。絕對(duì)誤差與儀表的量程之比。(3) 允許誤差允許誤差(4) 附加誤差附加誤差maxmaxmaxmin100%,XYYYY 由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動(dòng)等外界由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動(dòng)等外界因素引起的誤差。因素引起的誤差。2.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo)(1)(1)精確度（精度）精確度（精度） 表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。表示儀表測(cè)量結(jié)果的可靠程度。 儀表的精度等級(jí)是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來(lái)儀表的精度等級(jí)是按國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來(lái)劃分成若干等級(jí)的。儀表精度等級(jí)數(shù)值越小，說(shuō)明儀表測(cè)劃分成若干等級(jí)的。儀表精度等級(jí)數(shù)值越小

5、，說(shuō)明儀表測(cè)量準(zhǔn)確度越高。量準(zhǔn)確度越高。 精度等級(jí)：允許誤差去掉精度等級(jí)：允許誤差去掉“”號(hào)及號(hào)及“% %”后，系列后，系列化圓整后的數(shù)值。化圓整后的數(shù)值。 目前我國(guó)生產(chǎn)的儀表的精度等級(jí)有：目前我國(guó)生產(chǎn)的儀表的精度等級(jí)有：0.001,0.001, 0 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等等 儀表的精度等級(jí)以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺儀表的精度等級(jí)以一定的符號(hào)形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如板上，如:1.0:1.0外加一個(gè)圓圈或三角形。精度等級(jí)外加一

6、個(gè)圓圈或三角形。精度等級(jí)1.01.0，說(shuō)，說(shuō)明該儀表允許誤差為明該儀表允許誤差為1.0%1.0%。1.01.0 例例1 1 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600600-11001100，其最大，其最大絕對(duì)誤差為絕對(duì)誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級(jí)。，試確定該儀表的精度等級(jí)。max4100%0.8%1100600 由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.80.8級(jí)儀表，而該儀級(jí)儀表，而該儀表的最大引用誤差超過(guò)了表的最大引用誤差超過(guò)了0.50.5級(jí)儀表的允許誤差，所以這級(jí)儀表的允許誤差，所以這臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為臺(tái)儀表的精度等級(jí)應(yīng)定為1.01.0級(jí)。級(jí)。解解 儀表

7、的最大允許誤差為儀表的最大允許誤差為 例例2 2 某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600600-11001100，工，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過(guò)藝要求該儀表指示值的誤差不得超過(guò)4 ，應(yīng)，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。max4100%0.8%1100600 0.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選擇允之間，如果選擇允許誤差為許誤差為1.0%,則其精度等級(jí)應(yīng)為則其精度等級(jí)應(yīng)為1.0級(jí)。量程為級(jí)。量程為6001100，精確度為，精確度為1.0級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為

8、5，超過(guò)了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為，超過(guò)了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為0.5%，即精確度等級(jí)為，即精確度等級(jí)為0.5級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為結(jié)論：校表：結(jié)論：校表： 選表：選表：max系列化計(jì)算max系列化計(jì)算儀表量程的選擇：儀表量程的選擇： 量程的上限：量程的上限： 4/33/2倍（被測(cè)變量），倍（被測(cè)變量）， 波動(dòng)較大時(shí)：波動(dòng)較大時(shí)：3/22倍（被測(cè)變量）倍（被測(cè)變量） 量程的下限：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程量程的下限：一般地，被測(cè)變量的值不低于全量程的的

9、1/3。 儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變量來(lái)確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量量來(lái)確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。 (2) (2) 變差變差 在外界條件不變的情況下，使用同一臺(tái)儀表對(duì)在外界條件不變的情況下，使用同一臺(tái)儀表對(duì)某一變量進(jìn)行正反行程測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)于同一測(cè)量值所某一變量進(jìn)行正反行程測(cè)量時(shí)對(duì)應(yīng)于同一測(cè)量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。得的儀表讀數(shù)之間的差異。 注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。

10、(3) (3) 線性度線性度 衡量?jī)x表實(shí)際特性偏衡量?jī)x表實(shí)際特性偏離線性程度的指標(biāo)。離線性程度的指標(biāo)。 線性度差就要降低儀線性度差就要降低儀表精度。表精度。線性度線性度t 實(shí)際曲線實(shí)際曲線 理論直線理論直線 儀表示值儀表示值 被測(cè)變量被測(cè)變量 (4) (4) 靈敏度和分辨率靈敏度和分辨率靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值，即的比值，即 靈敏度靈敏度= =Y/X 對(duì)于模擬式儀表而言，對(duì)于模擬式儀表而言，Y是儀表指針的角位移或線位是儀表指針的角位移或線位移。靈敏度反映了儀表對(duì)被測(cè)量變化的靈敏程度。移。靈敏度反映了儀表對(duì)被測(cè)量變化的

11、靈敏程度。分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸入變化量。入變化量。 分辨率是靈敏度的一種反映。對(duì)于數(shù)字式儀表而言，分辨率是靈敏度的一種反映。對(duì)于數(shù)字式儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔，代表被測(cè)量的變分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔，代表被測(cè)量的變化與量程的比值?；c量程的比值。2.2 2.2 溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)2.2.1 2.2.1 溫度檢測(cè)方法溫度檢測(cè)方法 按測(cè)溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸分為按測(cè)溫元件是否與被測(cè)對(duì)象接觸分為 接觸式和非接觸式和非接觸式。接觸式。（1）接觸式）接觸式 測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流

12、進(jìn)行熱交換。測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)溫精度較高。缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。蝕性介質(zhì)測(cè)量。（2）非接觸式）非接觸式 測(cè)溫元件不與

13、被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射測(cè)溫元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻進(jìn)行熱交換，或測(cè)溫元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。射能，由熱輻射能大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測(cè)量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)。非接觸式測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)測(cè)對(duì)象干擾小，可用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，缺點(diǎn)：容

14、易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。 2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶(1) (1) 測(cè)溫原理（熱電效應(yīng)）測(cè)溫原理（熱電效應(yīng)）熱電偶的熱電效應(yīng)熱電偶的熱電效應(yīng)參比端、冷參比端、冷端、固定端端、固定端工作端、熱工作端、熱端、自由端端、自由端00( ,)( )()ABABABEEE 0( ,)( )( )ABEfC 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B連在一起組成連在一起組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不相同時(shí)，則回路內(nèi)將一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)的溫度不相同時(shí)，則回路內(nèi)將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度有電流產(chǎn)

15、生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度和和0的函數(shù)之差，的函數(shù)之差，其極性則取決于其極性則取決于A和和B的材料。的材料。EAB( 0) EAB( ) AB 熱電偶中間導(dǎo)體定律：熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒(méi)有接入第三所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)與沒(méi)有接入第三種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)種導(dǎo)體時(shí)熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢(shì)相同。相同。 同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，體時(shí)，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。

16、也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。因此熱電偶回路可以接入各種顯示因此熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。熱電偶中間導(dǎo)體定律熱電偶中間導(dǎo)體定律分度表：當(dāng)分度表：當(dāng)0 0= =00時(shí)，時(shí)， 與溫度與溫度對(duì)對(duì)應(yīng)的數(shù)值表。（非線性）應(yīng)的數(shù)值表。（非線性）分度號(hào)：與分度表所對(duì)應(yīng)的熱電偶的代號(hào)。分度號(hào)：與分度表所對(duì)應(yīng)的熱電偶的代號(hào)。0( ,)ABE 常常用用工工業(yè)業(yè)熱熱電電偶偶比比較較 名 稱 分度號(hào) 特 點(diǎn) 鉑銠30-鉑銠6 熱電勢(shì)小，精度高，價(jià)格高 鎳鉻-鎳硅 鉑銠10-鉑 鎳鉻-康銅 熱電勢(shì)小，精度高，線性差， 價(jià)格高 熱電勢(shì)大，線性好，價(jià)格低 熱電勢(shì)大，線性差

17、，價(jià)格低 B S K E 性能 下 降 熱電偶的類(lèi)型：熱電偶的類(lèi)型： 普通型熱電偶、鎧裝熱電偶、多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶、普通型熱電偶、鎧裝熱電偶、多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶、防爆型熱點(diǎn)偶、表面型熱點(diǎn)偶等。防爆型熱點(diǎn)偶、表面型熱點(diǎn)偶等。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差；熱響應(yīng)時(shí)間少，減小動(dòng)態(tài)誤差； 可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用； 測(cè)量范圍大；測(cè)量范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 將熱電極、絕緣材料和金屬保護(hù)套管加工成一個(gè)堅(jiān)將熱電極、絕緣材料和金屬保護(hù)套管加工成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的整體，經(jīng)復(fù)合拉伸后形成一個(gè)很細(xì)、很長(zhǎng)，直徑為實(shí)的整體，經(jīng)復(fù)合拉伸后形成一個(gè)很細(xì)、很長(zhǎng)，直徑為1

18、18mm8mm，長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度為1 120m20m的熱電偶。的熱電偶。扁接插式鎧裝熱電偶扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶外觀圖鎧裝熱電偶外觀圖多點(diǎn)熱電偶多點(diǎn)熱電偶 適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在溫度梯度不顯著，須同時(shí)測(cè)適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在溫度梯度不顯著，須同時(shí)測(cè)量多個(gè)位置或位置的多處測(cè)量。廣泛應(yīng)用于大化肥合量多個(gè)位置或位置的多處測(cè)量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲(chǔ)罐等裝置中。成塔、存儲(chǔ)罐等裝置中。多點(diǎn)熱電偶外觀圖多點(diǎn)熱電偶外觀圖 防爆型熱電偶防爆

19、型熱電偶 防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有足夠防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計(jì)具有足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會(huì)產(chǎn)生火花，電弧和危強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會(huì)產(chǎn)生火花，電弧和危險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆險(xiǎn)溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，能通過(guò)接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火炸時(shí)，能通過(guò)接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 多種防爆形式，防爆性能好；多種防爆形式，防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好；壓簧式感溫元件，抗振性能好； 測(cè)溫范圍大；測(cè)溫范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度

20、高，耐壓性能好。機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。 無(wú)固定裝置無(wú)固定裝置固定法蘭式固定法蘭式固定螺紋式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式直型管接頭式 防爆型熱電偶防爆型熱電偶 外觀圖外觀圖 吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶 通過(guò)吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出保護(hù)管通過(guò)吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出保護(hù)管外，從而提高熱電偶?jí)勖?。是外，從而提高熱電偶?jí)勖?。?030萬(wàn)噸合成氨裝置中不可萬(wàn)噸合成氨裝置中不可缺少的測(cè)溫裝置。缺少的測(cè)溫裝置。 另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱電偶等等。漏熱電偶等等。 吹氣型熱電偶外觀圖吹氣型熱電偶外觀圖 （2

21、）補(bǔ)償導(dǎo)線）補(bǔ)償導(dǎo)線 解決參比端溫度的恒定問(wèn)題。解決參比端溫度的恒定問(wèn)題。 補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價(jià)格便宜，補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價(jià)格便宜，0100范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣。與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣。補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng) 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 控制室控制室 0 （3）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測(cè)量的準(zhǔn)確性）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測(cè)量的準(zhǔn)確性）補(bǔ)償原理：工作端溫度補(bǔ)償原理：工作端溫度，參比端參比端0，熱電勢(shì)為熱電勢(shì)為000( ,)( )()( ,0)(,0)EEEEE 00( ,0)( ,)(,0)EEE 因此因此參比端溫度補(bǔ)償方法：參比端溫

22、度補(bǔ)償方法： 計(jì)算法計(jì)算法冰浴法冰浴法機(jī)械調(diào)零法（動(dòng)圈表調(diào)零法）：等級(jí)機(jī)械調(diào)零法（動(dòng)圈表調(diào)零法）：等級(jí)1.0以上。以上。補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器。補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器。例如：用鎳鉻例如：用鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶測(cè)溫，熱電偶參比端熱電偶測(cè)溫，熱電偶參比端溫度溫度o =20，測(cè)得的熱電勢(shì)測(cè)得的熱電勢(shì)E（，o）=32.479mV。由由K分度表中查得分度表中查得E（20，0）=0.798mV, 則則E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查再反查K分度表，得實(shí)際溫度是分度表，得實(shí)際溫度是800。計(jì)算法舉例：計(jì)算法舉例

23、：2.2.3 2.2.3 熱電阻熱電阻（1 1）金屬熱電阻）金屬熱電阻測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫測(cè)溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度的變化而變化的特性。度的變化而變化的特性。 熱電阻熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計(jì)算機(jī)等配套使用。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中的配套使用。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中的-200-200500500范范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。)(1 00ttRRt 熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其電阻也隨著發(fā)生熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來(lái)測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)

24、，工作儀表便顯變化的特征來(lái)測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)，工作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。 常用熱電阻：銅電阻和鉑電阻常用熱電阻：銅電阻和鉑電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專(zhuān)用型熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專(zhuān)用型 無(wú)固定裝置熱電阻無(wú)固定裝置熱電阻 固定螺紋式熱電固定螺紋式熱電阻阻 活動(dòng)法蘭式熱電活動(dòng)法蘭式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋錐錐式熱電式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋管接頭管接頭式熱電式熱電阻阻 活絡(luò)管接頭式熱電阻活絡(luò)管接頭式熱電阻 普通型熱電阻普通型熱電阻 裝配式熱電阻裝配式熱電阻裝配式熱電阻外觀圖裝配式熱電阻外觀圖防噴式鎧裝熱電阻防噴式鎧裝熱電阻扁接插式扁

25、接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式圓接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻 端面熱電阻端面熱電阻 適合于測(cè)量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體適合于測(cè)量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體表面溫度。表面溫度。 防腐防腐熱電阻熱電阻 采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯F46F46，適合于適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測(cè)溫。是氯堿行業(yè)的專(zhuān)用測(cè)溫石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測(cè)溫。是氯堿行業(yè)的專(zhuān)用測(cè)溫儀表。儀表。端面熱電阻外觀圖端面熱電阻外觀圖防腐熱電阻外觀圖防腐熱電阻外觀圖 微型熱電偶微型熱電偶/

26、/熱電阻熱電阻 適用于狹小場(chǎng)所的溫度測(cè)量與控制。是紡織、適用于狹小場(chǎng)所的溫度測(cè)量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)不可缺少的溫度測(cè)量裝置。絳綸等行業(yè)不可缺少的溫度測(cè)量裝置。 爐壁熱電偶爐壁熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測(cè)量。適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測(cè)量。微型熱電偶微型熱電偶/熱電阻外觀圖熱電阻外觀圖爐壁熱電偶爐壁熱電偶/熱電阻外觀圖熱電阻外觀圖（2 2）半導(dǎo)體熱敏電阻）半導(dǎo)體熱敏電阻 測(cè)溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度測(cè)溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。的變化而變化的特性。NTCNTC型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此

27、類(lèi)。型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類(lèi)。 PTCPTC型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測(cè)。型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 非線性嚴(yán)重、互換性差、測(cè)溫范圍窄。非線性嚴(yán)重、互換性差、測(cè)溫范圍窄。R Rt t熱敏電阻在溫度為熱敏電阻在溫度為t t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電阻值；時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電阻值；A A、BB取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。tBtAeR （1 1）選用原則：較高溫度）選用原則：較高溫度熱電偶；中低溫區(qū)熱電偶；中低溫區(qū)熱電阻；一般以熱電阻；一般以50050

28、0為分界，但不絕對(duì)。為分界，但不絕對(duì)。原因有兩點(diǎn)：原因有兩點(diǎn)： 在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量?jī)x表放在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，對(duì)測(cè)量?jī)x表放大器和抗干擾要求很高。大器和抗干擾要求很高。 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)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。內(nèi)引起的相對(duì)誤差就很突出。 另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、連接導(dǎo)線等。連接導(dǎo)線等。2.2.4 熱電偶、熱電阻的選用

29、熱電偶、熱電阻的選用（2 2）安裝）安裝 選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的插入深選擇有代表性的測(cè)溫點(diǎn)位置，測(cè)溫元件有足夠的插入深度。度。 熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號(hào)?；覊m等造成接觸不良，防止引入干擾信號(hào)。 檢測(cè)元件應(yīng)避開(kāi)熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避檢測(cè)元件應(yīng)避開(kāi)熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避免被測(cè)介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。免被測(cè)介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。熱電偶安裝示意圖熱電偶安裝示意圖 (b) 斜插 (c) 插入彎頭處 (a) 錯(cuò)誤插法 （3 3）使用）使用

30、 熱電偶：熱電偶： 參比端溫度補(bǔ)償；參比端溫度補(bǔ)償； 補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反；補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反； 分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致；分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致； 在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電子電位差計(jì)、溫度變送器等）配套測(cè)溫時(shí)，熱電偶的參比子電位差計(jì)、溫度變送器等）配套測(cè)溫時(shí)，熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。 熱電阻：熱電阻： 分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致；分度號(hào)應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號(hào)一致； 用三線制接法。用三線制接法。 熱電阻溫度變送器輸入回

31、路是一個(gè)不平衡電橋，熱電阻溫度變送器輸入回路是一個(gè)不平衡電橋，熱電阻為橋路的一個(gè)橋臂。如果是金屬熱電阻，由于熱電阻為橋路的一個(gè)橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而造成測(cè)量誤差，因此實(shí)際測(cè)量度的變化而變化，從而造成測(cè)量誤差，因此實(shí)際測(cè)量時(shí)采用三線制接法。時(shí)采用三線制接法。 所謂三線制接法，就是從金屬熱電阻兩端所謂三線制接法，就是從金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長(zhǎng)短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，引出三根材質(zhì)、長(zhǎng)短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對(duì)橋臂中，另一根其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對(duì)橋

32、臂中，另一根與測(cè)量橋路電源負(fù)極相連，如圖。由于流過(guò)兩與測(cè)量橋路電源負(fù)極相連，如圖。由于流過(guò)兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，即不影響測(cè)量橋路輸出電壓的大小。抵消，即不影響測(cè)量橋路輸出電壓的大小。2 2. .3 3 壓力檢測(cè)壓力檢測(cè)2.3.1 壓力單位及壓力檢測(cè)方法壓力單位及壓力檢測(cè)方法2.3.2 常用壓力常用壓力檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表2.3.3 壓力表壓力表的選用的選用 壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一，正確測(cè)量和控制壓力壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一，正確測(cè)量和控制壓力對(duì)保證生產(chǎn)

33、工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓對(duì)保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測(cè)量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測(cè)量中。力及差壓的測(cè)量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測(cè)量中。 2 2. .3.1 3.1 壓力單位及壓力檢測(cè)方法壓力單位及壓力檢測(cè)方法(1) (1) 壓力單位壓力單位 工程技術(shù)上所稱的工程技術(shù)上所稱的“壓力壓力”實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)里實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)里的的“壓強(qiáng)壓強(qiáng)”，定義為均勻而垂直作用于單位面積上的，定義為均勻而垂直作用于單位面積上的力。其表達(dá)式為力。其表達(dá)式為 AFP 式中式中: : P P 壓力；壓力；F F 作用力；作用力；A A 作用面積。作用面積。 國(guó)際單位制（國(guó)

34、際單位制（SISI）中定義：中定義：1 1牛頓力垂直均勻地作用牛頓力垂直均勻地作用在在1 1平方米面積上形成的壓力為平方米面積上形成的壓力為1 1帕斯卡。帕斯卡簡(jiǎn)稱帕斯卡。帕斯卡簡(jiǎn)稱“帕帕”，單位符號(hào)為，單位符號(hào)為PaPa。 其它的壓力單位其它的壓力單位“工程大氣壓工程大氣壓”（kgf/cmkgf/cm2 2）、）、 “毫毫米汞柱米汞柱”（mmHgmmHg）、）、 “毫米水柱毫米水柱”（mmHmmH2 2O O）、）、標(biāo)準(zhǔn)大氣標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（壓（atmatm）等還在應(yīng)用，換算關(guān)系見(jiàn)等還在應(yīng)用，換算關(guān)系見(jiàn)p34p34表表2-62-6。(2) (2) 壓力的表示方法壓力的表示方法絕對(duì)壓力：作用于物體表

35、面積上的全部壓力，其零點(diǎn)以絕對(duì)壓力：作用于物體表面積上的全部壓力，其零點(diǎn)以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，又稱總壓力或全壓力，一般用大寫(xiě)符絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，又稱總壓力或全壓力，一般用大寫(xiě)符號(hào)號(hào)P P表示。表示。大氣壓力：指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，大氣壓力：指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，以以P P0 0表示。表示。 表壓力：指絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，一般用表壓力：指絕對(duì)壓力與大氣壓力之差，一般用p p表示。測(cè)表示。測(cè)壓儀表一般指示的壓力都是表壓力，表壓力又稱相對(duì)壓壓儀表一般指示的壓力都是表壓力，表壓力又稱相對(duì)壓力。當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，則表壓力為負(fù)壓，負(fù)力。當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，則表壓

36、力為負(fù)壓，負(fù)壓又可用真空度表示，負(fù)壓的絕對(duì)值稱為真空度。壓又可用真空度表示，負(fù)壓的絕對(duì)值稱為真空度。差壓：任意兩個(gè)壓力之差稱為差壓。差壓：任意兩個(gè)壓力之差稱為差壓。絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力01負(fù)壓大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線表壓力 絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓之間的關(guān)系絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓之間的關(guān)系(3) (3) 壓力的檢測(cè)方法壓力的檢測(cè)方法彈性力平衡方法：彈性力平衡方法： 彈性元件受到被測(cè)壓力作用而產(chǎn)生變形，彈性變形彈性元件受到被測(cè)壓力作用而產(chǎn)生變形，彈性變形產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡。測(cè)出彈性元件變形的產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡。測(cè)出彈性元件變形的位移就可測(cè)出彈性力。此類(lèi)壓力計(jì)有彈簧管壓力計(jì)、波位移就

37、可測(cè)出彈性力。此類(lèi)壓力計(jì)有彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)、膜式壓力計(jì)等。紋管壓力計(jì)、膜式壓力計(jì)等。 重力平衡方法：主要有活塞式和液柱式。重力平衡方法：主要有活塞式和液柱式。 活塞式壓力計(jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼活塞式壓力計(jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。一般作為標(biāo)準(zhǔn)型壓力檢測(cè)儀表來(lái)校的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。一般作為標(biāo)準(zhǔn)型壓力檢測(cè)儀表來(lái)校驗(yàn)其他類(lèi)型的測(cè)壓儀表。驗(yàn)其他類(lèi)型的測(cè)壓儀表。 液柱式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)液柱式壓力計(jì)是根據(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)量的，最典型的是換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量的，最典型的是U型管壓力計(jì)。型管壓力計(jì)。機(jī)械力

38、平衡方法：機(jī)械力平衡方法： 其原理是將被測(cè)壓力變換成一個(gè)集中力，用外力與其原理是將被測(cè)壓力變換成一個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過(guò)測(cè)量平衡時(shí)的外力來(lái)得到被測(cè)壓力。機(jī)械之平衡，通過(guò)測(cè)量平衡時(shí)的外力來(lái)得到被測(cè)壓力。機(jī)械力平衡方法較多用于壓力或差壓變送器中，精度較高，力平衡方法較多用于壓力或差壓變送器中，精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。物性平衡方法：物性平衡方法： 基于在壓力作用下測(cè)壓元件的某些物性發(fā)生變化的原理?；谠趬毫ψ饔孟聹y(cè)壓元件的某些物性發(fā)生變化的原理。如電氣式壓力計(jì)、振頻式壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)、集成式壓力如電氣式壓力計(jì)、振頻式壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)、集成式壓力計(jì)等。計(jì)等。 (1) (1) 彈性

39、式壓力表彈性式壓力表 彈性式壓力表彈性式壓力表是以彈性元件受壓是以彈性元件受壓后所產(chǎn)生的彈性變后所產(chǎn)生的彈性變形作為測(cè)量基礎(chǔ)的。形作為測(cè)量基礎(chǔ)的。目前廣泛使用的彈目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。波紋管和膜片等。2 2. .3.2 3.2 常用壓力檢測(cè)儀表常用壓力檢測(cè)儀表其中：波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測(cè)量；其中：波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測(cè)量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的測(cè)量。測(cè)量。 彈簧管壓力表彈簧管壓力表中壓力敏感元件是中壓力敏感元件是彈簧管。彈簧管的彈簧管。彈簧管的橫 截 面 呈 非

40、圓 形橫 截 面 呈 非 圓 形（橢圓形或扁形），（橢圓形或扁形），彎成圓弧形的空心彎成圓弧形的空心管子，如圖所示。管子，如圖所示。彈簧管壓力表彈簧管壓力表單圈彈簧管結(jié)構(gòu)圖單圈彈簧管結(jié)構(gòu)圖154732891020304061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)節(jié)螺釘；9接頭彈簧管壓力表彈簧管壓力表 (2) (2) 壓力傳感器壓力傳感器 能夠檢測(cè)壓力并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置。能夠檢測(cè)壓力并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置。當(dāng)壓力傳當(dāng)壓力傳感器輸出電信號(hào)進(jìn)一步變換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)感器輸出電信號(hào)進(jìn)一步變換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)420mA時(shí)，時(shí)，又將它稱為又將它稱為壓力變送器壓力變送器。 壓力傳感器分為：

41、應(yīng)變片式、壓電式、壓阻式、壓力傳感器分為：應(yīng)變片式、壓電式、壓阻式、電容式、集成式等。電容式、集成式等。 應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)變片式壓力傳感器 應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用產(chǎn)生形變（伸長(zhǎng)或收縮）應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用產(chǎn)生形變（伸長(zhǎng)或收縮）時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化。時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化。根據(jù)電阻值的計(jì)算公式：根據(jù)電阻值的計(jì)算公式：AlR式中：式中：l l為金屬絲長(zhǎng)度；為金屬絲長(zhǎng)度；A A為金屬絲橫截面積；為金屬絲橫截面積； 為為金屬絲的電阻率金屬絲的電阻率。AdAldldRdR 因此，在應(yīng)變片的測(cè)壓范圍內(nèi)，其電阻值的相因此，在應(yīng)變片的測(cè)壓范圍內(nèi)，其電阻值的相對(duì)變化量為：對(duì)變化量為：ld

42、lKAdAldldRdR式中：式中：K=1+2K=1+2稱為靈敏度系數(shù)，稱為靈敏度系數(shù)，為泊松比。為泊松比。 壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻效應(yīng)工作的，即當(dāng)它藝制成的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻效應(yīng)工作的，即當(dāng)它受壓時(shí)，其電阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻受壓時(shí)，其電阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻元件有單晶硅膜片以及在元件有單晶硅膜片以及在N N型單晶硅膜片上擴(kuò)散型單晶硅膜片上擴(kuò)散P P型雜質(zhì)型雜質(zhì)的擴(kuò)散硅等，也是依附于彈性元件而工作。的擴(kuò)散硅等，也是依附于彈性元件而工作。 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳

43、感器根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：式中：式中：為應(yīng)力；為應(yīng)力； 為壓阻系數(shù)。為壓阻系數(shù)。ldlERdR式中：式中：E E為彈性模量，為彈性模量，E=1.67E=1.67 10101111m m2 2/N /N 當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上就時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上就產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為

44、壓電材料。材料稱為壓電材料。 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 1-絕緣體絕緣體 2-壓電元件壓電元件 3-殼體殼體 4-膜片膜片 壓電材料種類(lèi)較多，有石英晶體、人工制造的壓壓電材料種類(lèi)較多，有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。實(shí)驗(yàn)證明，在兩個(gè)表面上積實(shí)驗(yàn)證明，在兩個(gè)表面上積聚的電荷量聚的電荷量q q與作用力與作用力F F成正成正比，即比，即FDq式中：式中：D D為壓電常數(shù)。為壓電常數(shù)。 測(cè)量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。測(cè)量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測(cè)壓膜片作為電容器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成將測(cè)壓膜片作為電容

45、器的可動(dòng)極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性可變電容器。當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，由于測(cè)壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。發(fā)生變化。 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器cc式中：式中：c c為電容器的電容；為電容器的電容； 為電容器極板間為電容器極板間的距離。的距離。 它是將微機(jī)械加工技術(shù)和微電子集成工藝相結(jié)合它是將微機(jī)械加工技術(shù)和微電子集成工藝相結(jié)合的一類(lèi)新型傳感器，有壓阻式、微電容式、微諧振式的一類(lèi)新型傳感器，有壓阻式、微電容式、微諧振式等形式。等形式。 集成式壓力傳感器集成式壓力傳

46、感器 將差壓、靜壓和溫度同時(shí)測(cè)出，再送入微機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)將差壓、靜壓和溫度同時(shí)測(cè)出，再送入微機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后就可以得到修正后的被測(cè)差壓值、靜壓值和溫運(yùn)算處理后就可以得到修正后的被測(cè)差壓值、靜壓值和溫度值。度值。 壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功能，如指示、記錄、報(bào)警、控制等。能，如指示、記錄、報(bào)警、控制等。選用的依據(jù)如下：選用的依據(jù)如下：(1) (1) 必須滿足工藝生產(chǎn)過(guò)程的要求，包括量程和精度；必須滿足工藝生產(chǎn)過(guò)程的要求，包括量程和精度；(2) (2

47、) 考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性、易燃易爆程度等；蝕性、易燃易爆程度等；(3) (3) 注意儀表安裝使用時(shí)所處的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，如環(huán)注意儀表安裝使用時(shí)所處的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、電磁場(chǎng)、振動(dòng)等。境溫度、電磁場(chǎng)、振動(dòng)等。 2 2. .3.3 3.3 壓力表的選用壓力表的選用流量（瞬時(shí)流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面流量（瞬時(shí)流量）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體的數(shù)量。的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）：某一時(shí)段內(nèi)流過(guò)的流體的總累積流量（總流量）：某一時(shí)段內(nèi)流過(guò)的流體的總合。瞬時(shí)流量在某一時(shí)段的累積量。合。瞬時(shí)流量在某一時(shí)段的累積量

48、。質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的質(zhì)量。 單位：?jiǎn)挝唬?kg/s)體積流量體積流量(qv)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的體積。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下工作狀態(tài)下) 單位單位: (m3/s ) qm=qv體積流量體積流量(qvn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下） qvn=qm/n qvn=qv/n2.4 流量檢測(cè)流量檢測(cè)2 2. .4.14.1 流量檢測(cè)的主要方法流量檢測(cè)的主要方法（1） 測(cè)體積流量測(cè)體積流量容積法：在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流動(dòng)介

49、質(zhì)連續(xù)不容積法：在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對(duì)流動(dòng)介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來(lái)計(jì)算流量。斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來(lái)計(jì)算流量。例如：例如：橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量計(jì)等。、腰輪流量計(jì)、皮膜式流量計(jì)等。速度法：測(cè)量平均流速，將平均流速乘以管道截面積可得速度法：測(cè)量平均流速，將平均流速乘以管道截面積可得流體的體積流量。流體的體積流量。例如：例如：節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)、靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)、彎管流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流、彎管流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量計(jì)、量計(jì)、電磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)漩渦流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲流量、渦輪流量計(jì)、超聲流量計(jì)等。計(jì)等。（2

50、）測(cè)質(zhì)量流量）測(cè)質(zhì)量流量直接法：直接測(cè)量質(zhì)量流量。直接法：直接測(cè)量質(zhì)量流量。例如：例如：科里奧利力式流量計(jì)科里奧利力式流量計(jì)、量熱式流量計(jì)、角動(dòng)、量熱式流量計(jì)、角動(dòng)量式流量計(jì)等。量式流量計(jì)等。間接法：測(cè)出體積流量和密度，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到。間接法：測(cè)出體積流量和密度，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到。例如：壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。例如：壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)。 該流量計(jì)系直讀累積式流體流量計(jì)，是由裝有一該流量計(jì)系直讀累積式流體流量計(jì)，是由裝有一對(duì)橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計(jì)量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量對(duì)橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計(jì)量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計(jì)采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)組成。測(cè)計(jì)采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計(jì)數(shù)機(jī)

51、構(gòu)組成。測(cè)得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。橢圓齒輪流量測(cè)量示意圖橢圓齒輪流量測(cè)量示意圖2.4.2 2.4.2 橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)式中：式中：V V為流量計(jì)計(jì)為流量計(jì)計(jì)量室的體積；量室的體積；N N為轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。VNV 2.4.3 2.4.3 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 差壓式流量計(jì)又稱節(jié)流式流量計(jì)，它是利用管路內(nèi)差壓式流量計(jì)又稱節(jié)流式流量計(jì)，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時(shí)流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。前后的壓力差的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。YJLB型一體化節(jié)流式流量計(jì)型一體化節(jié)流

52、式流量計(jì) 差壓式流量計(jì)流量測(cè)量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差差壓式流量計(jì)流量測(cè)量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差壓計(jì)（或差壓變送器）組成，如圖所示。壓計(jì)（或差壓變送器）組成，如圖所示。節(jié) 流 裝 置 或差 壓 流 量傳 感 器差 壓 計(jì) 或差 壓 變 送 器被 測(cè) 流 量qapp差 壓 信 號(hào) 管 路cb差 壓 (流量 )p(q)pq差壓式流量計(jì)流量測(cè)量系統(tǒng)差壓式流量計(jì)流量測(cè)量系統(tǒng) （1 1）節(jié)流裝置）節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量檢測(cè)元件，節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量檢測(cè)元件，是安裝在流體流動(dòng)的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元是安裝在流體流動(dòng)的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里

53、管。件有孔板、噴嘴、文丘里管。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件孔板孔板噴嘴噴嘴文丘里管文丘里管節(jié)流件前后流速和壓力分布情況節(jié)流件前后流速和壓力分布情況 對(duì)于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過(guò)節(jié)流元對(duì)于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過(guò)節(jié)流元件時(shí)，由于壓力變化必然會(huì)引起密度件時(shí)，由于壓力變化必然會(huì)引起密度的改變，即的改變，即1 12 2，這時(shí)在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)這時(shí)在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)縮性流體體積膨脹系數(shù)小于小于1 1，如果是不可壓縮性流，如果是不可壓縮性流體，則體，則=1=1。 流量公式中的流量系數(shù)流量公式中的流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式

54、、取壓方式、節(jié)流裝置開(kāi)孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）取壓方式、節(jié)流裝置開(kāi)孔直徑、流體流動(dòng)狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，及管道條件等因素有關(guān)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，值可直值可直接從有關(guān)手冊(cè)中查出。接從有關(guān)手冊(cè)中查出。 pmAqpmAqmv2;200流量方程式為流量方程式為（2 2）差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)）差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng) 356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號(hào)管路；3差壓變送器；4電流信號(hào)傳輸線；5開(kāi)方器；6顯示儀表差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖差壓式流量檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 介質(zhì)為液體介質(zhì)為液體 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取

55、壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾管道的中心線以下引出（下傾4545左右），導(dǎo)壓管最好左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時(shí)，要裝置貯氣罐。流裝置之上時(shí)，要裝置貯氣罐。 介質(zhì)為氣體介質(zhì)為氣體 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, , 防止導(dǎo)壓管內(nèi)防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。 介質(zhì)為蒸汽介質(zhì)為蒸汽 應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。

56、處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。 介質(zhì)具有腐蝕性介質(zhì)具有腐蝕性 可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來(lái)傳遞壓力，或采用噴吹放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來(lái)傳遞壓力，或采用噴吹法等。法等。2.4.4 2.4.4 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì) 在流體通過(guò)的管道中，垂直于流動(dòng)方向插上一塊圓在流體通過(guò)的管道中，垂直于流動(dòng)方向插上一塊圓盤(pán)形的靶。流體通過(guò)時(shí)對(duì)靶片產(chǎn)生推力，推力與流量的盤(pán)形的靶。流體通過(guò)時(shí)對(duì)靶片產(chǎn)生推力，推力與流量的平方近似成正比。靶式流量計(jì)適用于測(cè)量粘稠性及含少平方近似成正比。靶式流量計(jì)適用于測(cè)量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。量懸

57、浮固體的液體。 流量公式：流量公式：FDKqam)1(129.14式中：式中：K Ka a為流量系數(shù)，為流量系數(shù)， 為直徑為直徑比，比， =d/D=d/D，d d為靶直徑，為靶直徑，D D為為管道直徑；管道直徑；為被測(cè)介質(zhì)密度為被測(cè)介質(zhì)密度。 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì) 2.4.5 2.4.5 漩渦流量計(jì)漩渦流量計(jì) 漩渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)，其測(cè)量方法基于流體漩渦流量計(jì)又稱渦街流量計(jì)，其測(cè)量方法基于流體力學(xué)中的卡門(mén)渦街原理。把一個(gè)漩渦發(fā)生體（如圓柱體、力學(xué)中的卡門(mén)渦街原理。把一個(gè)漩渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流三角柱體等非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞

58、過(guò)漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生漩渦，體繞過(guò)漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生漩渦，形成渦列，且左右兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列形成渦列，且左右兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列就稱為卡門(mén)渦街。就稱為卡門(mén)渦街。 在一定的雷諾數(shù)在一定的雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，體積流量范圍內(nèi)，體積流量qv與漩渦的頻率與漩渦的頻率f成線性關(guān)系。只要測(cè)出漩渦的頻率成線性關(guān)系。只要測(cè)出漩渦的頻率f就能求得流過(guò)流量計(jì)管就能求得流過(guò)流量計(jì)管道流體的體積流量道流體的體積流量qv 。 fSdDdDqtv)25. 11 (42式中：式中：S St t為斯特勞哈爾數(shù)，為斯特勞哈爾數(shù)，d d為阻流體的特征尺寸。為阻流體的特征

59、尺寸。2 2. .4.6 4.6 質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì) 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧時(shí)，處于一個(gè)旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。 SITRANS FC SITRANS FC 科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)如圖科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)如圖(1) (1) 科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（直接式）科里奧利質(zhì)量流量計(jì)（直接式）科里奧利力演示實(shí)驗(yàn)科里奧利力演示實(shí)驗(yàn)(a)(b)(c)U形軟管U U形軟管內(nèi)水不流動(dòng)形軟管內(nèi)水不流動(dòng)U U形軟

60、管內(nèi)水流動(dòng)形軟管內(nèi)水流動(dòng)法向加速度法向加速度: :向心加速度向心加速度a ar r，其量值為其量值為2 2r r，方向方向朝向朝向P P軸。軸。切向加速度切向加速度: :科里奧利加速度科里奧利加速度a at t, ,其量值為其量值為2 2vv，方方向與向與a ar r垂直。由于復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在質(zhì)點(diǎn)的垂直。由于復(fù)合運(yùn)動(dòng)，在質(zhì)點(diǎn)的a at t方向上作用方向上作用著科里奧利力為著科里奧利力為F Fc c=2vm=2vm，而管道對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)而管道對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)反向力，其值為反向力，其值為-F-Fc c= -2vm= -2vm。 當(dāng)質(zhì)量為當(dāng)質(zhì)量為m m的質(zhì)點(diǎn)在對(duì)的質(zhì)點(diǎn)在對(duì)P P軸作角速度為軸作角速度為