第三章檢測儀表與傳感器-副本(2)

1、3.4 物位檢測及儀表物位檢測及儀表 ppgHpp21將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此gHppp21差壓液位變送器原理圖 差壓與液位高度成正比，通過測差差壓與液位高度成正比，通過測差壓來測液位高度壓來測液位高度gHp01211pgHghp0222pghpghghgHpp2221121ghhgHp2121圖 負遷移示意圖在使用差壓變送器測量液位時，一般來說實際應用中，正、負室壓力p1、p2分別為則這種情況稱之為負遷移這種情況稱之為負遷移 為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對應，為了使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對

2、應，可采用可采用零點遷移零點遷移的辦法，即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧。的辦法，即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧。 假定采用假定采用DDZ- DDZ- 型差壓變送器，其輸出范圍是型差壓變送器，其輸出范圍是4-20mA4-20mA。的電流信號。的電流信號無遷移無遷移時，時，H=0H=0，P=0P=0，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 0=4mA=4mA H=Hmax H=Hmax，P=P=PmaxPmax，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 0=20mA=20mA負遷移負遷移時，時，H=0H=0，P P0 0，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 04mA4mA H=Hmax H=Hmax，P PPmaxPmax

3、，變送器的輸出，變送器的輸出I I0 020mA20mA 遷移和遷移和調(diào)零調(diào)零都是使變送器輸出的起始值與被測量起始點相對應，零都是使變送器輸出的起始值與被測量起始點相對應，零點調(diào)整量通常較小，零點遷移量比較大。點調(diào)整量通常較小，零點遷移量比較大。 遷移同時時改變了測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，遷移同時時改變了測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，它不改變量程的大小。它不改變量程的大小。 某差壓變送器的某差壓變送器的測量范圍為測量范圍為05000Pa，當壓差由，當壓差由0變化到變化到5000Pa時，時，變送器的輸出將由變送器的輸出將由4mA變化到變化到20mA，這是無遷移的情況，

4、如左圖中曲線這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所所示。負遷移如曲線示。負遷移如曲線b所示，正遷移如曲所示，正遷移如曲線線c所示。所示。 舉例舉例法蘭式差壓變送器測量液位示意圖1法蘭式測量頭；2毛細管；3變送器 單法蘭式單法蘭式 雙法蘭式雙法蘭式 為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及黏度大、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引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應使用在導壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如使用在導壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。下圖所示。 dDL1DdL2H212ln()LCD

5、 d212()ln()HCKHD d 輻射源接收器0HII en五、稱重式液罐計量儀五、稱重式液罐計量儀該計量儀既能將該計量儀既能將，又能反映出罐中，又能反映出罐中。稱重式液罐計量儀1下波紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機；8編碼盤；9發(fā)訊器21121MgLLAppgHpp12HKHMLAL112HAM0AMH0杠桿平衡時由于（3-64）代入（3-64）（3-65）如果液罐是均勻截面（3-66）（3-67）將式（3-67）代入式（3-65），得02MAKL （3-68）如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得02MKLi式中AMLAAKKi11稱重式液罐計量儀1下波

6、紋管；2上波紋管；3液相引壓管；4氣相引壓管；5砝碼；6絲杠；7可逆電機；8編碼盤；9發(fā)訊器A A1 1是兩波紋管的有效面積；是兩波紋管的有效面積；L L1 1、L L2 2為杠桿臂為杠桿臂長；長；M M為砝碼質(zhì)量；為砝碼質(zhì)量；可見，可見，L L2 2與液罐內(nèi)介質(zhì)的總質(zhì)量儲量與液罐內(nèi)介質(zhì)的總質(zhì)量儲量M M0 0成比例，而與介質(zhì)密度無關(guān)。成比例，而與介質(zhì)密度無關(guān)。3.5 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表 溫度是化工過程中最普遍而重要的操作溫度是化工過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。參數(shù)。所有的過程都是在一定的溫度條件下進行的；所有的過程都是在一定的溫度條件下進行的；溫度決定一些反應能否進行和反應方向；溫

7、度決定一些反應能否進行和反應方向；溫度決定一些反應的進程程度；溫度決定一些反應的進程程度；溫度顯示反應的能量變化。溫度顯示反應的能量變化。 溫度不能直接測量溫度不能直接測量。溫度的測量都是通。溫度的測量都是通過溫度傳遞到敏感元件后，其過溫度傳遞到敏感元件后，其物理性質(zhì)隨溫物理性質(zhì)隨溫度變化而進行度變化而進行的。的。一、溫度檢測方法和分類一、溫度檢測方法和分類 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，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。接測量。

8、高溫計高溫計( (600 以上以上) )、溫度計、溫度計( (600 以下以下) )標準儀表、實用儀表標準儀表、實用儀表 膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計熱電阻溫度計和輻射高溫計 接觸式與非接觸式接觸式與非接觸式 接觸式：選擇某一物體同被測物體相選擇，進行熱交換，當兩者達到熱平接觸式：選擇某一物體同被測物體相選擇，進行熱交換，當兩者達到熱平衡時，選擇物體與被測物體溫度相等，通過測量選擇物體的某一物理量，衡時，選擇物體與被測物體溫度相等，通過測量選擇物體的某一物理量，定量給出溫度。定量給出溫度。非接觸式：通過輻射或?qū)α鲗?/p>

9、現(xiàn)熱交換進行測溫。非接觸式：通過輻射或?qū)α鲗崿F(xiàn)熱交換進行測溫。 接接觸觸式式測測溫溫儀儀表表膨膨脹脹式式玻璃液體玻璃液體 -50-50600600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準確，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準確，價格低廉價格低廉 測量上限和精度受玻璃質(zhì)量測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠的限制，易碎，不能記錄遠傳傳 雙金屬雙金屬-80 -80 600600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有精度低，量程和使用范圍有限限 壓壓力力式式液體液體氣體氣體蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、

10、報結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報警，價格低廉警，價格低廉 精度低，測溫距離短，滯后精度低，測溫距離短，滯后大大 熱熱電電偶偶鉑銠鉑銠- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳鎳硅硅鎳鉻鎳鉻- -考考銅銅0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制多點、集中測量和自動控制 需冷端溫度補償，在低溫段需冷端溫度補償，在低溫段測量精度較低測量精度較低 熱熱電電阻阻鉑鉑銅銅-200 -200 600600 -50 -50 150150測量精度高，便于遠距離、多點、測量精度高，便于遠距離、多點、

11、集中測量和自動控制集中測量和自動控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響度的影響 非接非接觸式觸式測溫測溫儀表儀表輻輻射射式式輻射式輻射式光學式光學式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700測溫時，不破壞被測溫度場測溫時，不破壞被測溫度場 低溫段測量不準，環(huán)境條件低溫段測量不準，環(huán)境條件會影響測溫準確度會影響測溫準確度 紅紅外外線線光電探測光電探測熱電探測熱電探測0 0 35003500200 200 20002000測溫范圍大，適于測溫度分布，不測溫范圍大，適于測溫度分布，不破壞被測溫度場，響應快破壞被

12、測溫度場，響應快 易受外界干擾，標定困難易受外界干擾，標定困難 膨脹式溫度計膨脹式溫度計n膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹的膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹的性質(zhì)而制成的。性質(zhì)而制成的。n雙金屬溫度計的感溫元件由兩片線膨脹系數(shù)雙金屬溫度計的感溫元件由兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成。溫度變化不同的金屬片疊焊在一起而制成。溫度變化時，不同金屬受熱膨脹長度不同而發(fā)生彎曲，時，不同金屬受熱膨脹長度不同而發(fā)生彎曲，元件的自由端帶動指針顯示溫度。元件的自由端帶動指針顯示溫度。 它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱氣體或低沸點液體的飽和蒸

13、汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度?；瑥亩鴾y得溫度。 壓力式溫度計結(jié)構(gòu)原理圖 1傳動機構(gòu)；2刻度盤； 3指針；4彈簧管；5連桿；6接頭；7毛細管；8溫包；9工作物質(zhì) 應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫。 壓力式溫度計壓力式溫度計 當溫包感受到溫度變化時，密當溫包感受到溫度變化時，密閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應的壓力，閉系統(tǒng)內(nèi)飽和蒸氣產(chǎn)生相應的壓力，引起彈性元件曲率的變化，使其自引起彈性元件曲率的變化，使其自由端產(chǎn)生位移，再由齒輪放大機構(gòu)由端產(chǎn)生位移，再由齒

14、輪放大機構(gòu)把位移變?yōu)橹甘局?。把位移變?yōu)橹甘局怠基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。n廣泛用于測量高于廣泛用于測量高于800的溫度。的溫度。輻射式溫度計輻射式溫度計ABt1t0接觸電勢形成過程接觸電勢形成過程不同金屬具有不同的電子密度；電子從自由電子密度大的不同金屬具有不同的電子密度；電子從自由電子密度大的一方擴散到另一方。一方擴散到另一方。兩種金屬接觸面因為電子的擴散作用而產(chǎn)生電場兩種金屬接觸面因為電子的擴散作用而產(chǎn)生電場熱電現(xiàn)熱電現(xiàn)象；象；電場會阻礙電子的擴散，電子在擴散作用和電場力作用下電場會阻礙電子的擴散，電子在擴散作用和電場力作用下最終達到平衡；最

15、終達到平衡；電子的擴散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴散作用越強。電子的擴散與溫度相關(guān)，溫度越高，擴散作用越強。+-擴散作用電場作用金屬A金屬BAeA(T,To)ToTeA(T，T0)導體導體A兩端溫度為兩端溫度為T、T0時形成的溫差電動勢；時形成的溫差電動勢；T，T0高低端的絕對溫度；高低端的絕對溫度； A湯姆遜系數(shù)，表示導體湯姆遜系數(shù)，表示導體A兩端的溫度差為兩端的溫度差為1時所產(chǎn)生的時所產(chǎn)生的溫差電動勢，例如在溫差電動勢，例如在0時，銅的時，銅的 =2V/。溫差電勢溫差電勢dTTTeTTAA0),(0溫差電勢原理圖溫差電勢原理圖 熱電效應熱電效應（熱電偶測溫的基本原理）：任何兩種不同的導體（熱電

16、偶測溫的基本原理）：任何兩種不同的導體或半導體組成的閉合回路，如果將它們的兩個接點分別置于溫或半導體組成的閉合回路，如果將它們的兩個接點分別置于溫度各為度各為 t 及及 t0 的熱源中，則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢。的熱源中，則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢。A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)0000( , )( )( )( , )( , )ABABABBAEt tetetet tet t 接觸電勢溫差電勢00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet( )( )ABBAetet 熱電偶的輸出信號是毫伏信號，毫伏信熱電偶的輸出信號是毫伏信號，毫伏信號的大小

17、不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，號的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導體都可以組成熱電偶，都何兩種不同導體都可以組成熱電偶，都會產(chǎn)生熱電勢。會產(chǎn)生熱電勢。但如何來檢測熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號呢？但如何來檢測熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號呢？因為要測量毫伏信號，必須在熱電偶回因為要測量毫伏信號，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號的檢測儀表，路中串接毫伏信號的檢測儀表，那串接那串接的檢測儀表是否會產(chǎn)生額外的熱電勢，的檢測儀表是否會產(chǎn)生額外的熱電勢，對熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？對熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會產(chǎn)生影響的。答：不會產(chǎn)生影響的。tt0A

18、BCC毫伏計如果斷開冷端，接入第三種導體如果斷開冷端，接入第三種導體C C，并保持，并保持A A和和C C、B B和和C C接觸處的溫度均為接觸處的溫度均為t t0 0，則回路中的總，則回路中的總熱電勢等于各接點處的接觸電勢之和熱電勢等于各接點處的接觸電勢之和: : tABCt0t0ABtt0000( ,)( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet當當t tt t0 0時，有時，有0 0000( , )( )( )( ) 0ABCABBCCAEt te te te t于是可得于是可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt t同理還可以證明，

19、在熱電偶中接入第四種、第五同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種種導體以后，只要接入導體的兩端溫度相同，導體以后，只要接入導體的兩端溫度相同，接入的導體對原熱電偶回路中的熱電勢均沒有影接入的導體對原熱電偶回路中的熱電勢均沒有影響。響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導線，只要保證兩個接點的溫度相同就表和連接導線，只要保證兩個接點的溫度相同就可以對熱電勢進行測量而不影響熱電偶的輸出。可以對熱電勢進行測量而不影響熱電偶的輸出。 tt0ABCC毫伏計例：求熱電偶回路的電勢。已知：例：求熱電偶回路的電勢。已知：e eABAB(240)=

20、9.747mV(240)=9.747mV，e eABAB(50)=2.023mV(50)=2.023mV，e eACAC(50)=3.048mV(50)=3.048mV，e eACAC（l0l0）=0.591mV=0.591mV。 解一：解一：E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)， 而而 e eABAB(50)+e(50)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(50)=0(50)=0 E= e E= eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(5

21、0)=10.181 mV(50)=10.181 mV解二：解二： E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBABA(50)+e(50)+eACAC(50)+e(50)+eCACA(10)(10) = e = eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV (50)=10.181 mV 。 如果熱電偶如果熱電偶ABAB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶CDCD在同一溫度范圍內(nèi)所在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，即產(chǎn)生的熱電勢相等，即 ，則這兩支熱

22、電偶在該溫度范，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。 00( , )( , )ABCDEt tEt tt0tAAABBBDCtt0tctc例例 如左圖，設如左圖，設 ，證明該回路的總熱電勢為證明該回路的總熱電勢為 00( , )( , )ABcCDcEt tEt t0( , )ABEt t某熱電偶，熱端溫度為某熱電偶，熱端溫度為t t，冷端溫度為，冷端溫度為t tc c，在實際應用時，熱電偶的熱端與冷，在實際應用時，熱電偶的熱端與冷段離得很近，且冷端暴露在空氣中，易受環(huán)境溫度影響，因此冷端溫度難以段

23、離得很近，且冷端暴露在空氣中，易受環(huán)境溫度影響，因此冷端溫度難以實現(xiàn)恒定，怎么辦？實現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補償導線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測設備被測設備生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)場t0毫伏計恒溫環(huán)境恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長，一直到控制室?？梢园褵犭娕甲龅煤荛L，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)榘牙涠藴囟妊由斓娇刂剖?，變?yōu)閠 t0 0，恒定，恒定t t0 0比較容易比較容易此時，測得的熱電勢為此時，測得的熱電勢為00( , )( , )( , )ABcABcABEt tEt tEt t但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖

24、所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。貴金屬材料，不妥。DC補償導線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測設備被測設備生產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)現(xiàn)場t0毫伏計恒溫環(huán)境恒溫環(huán)境AB如果選用一組較廉價的材料（如果選用一組較廉價的材料（C C、D D），且），且CDCD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶勢與熱電偶ABAB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，就可以用在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，就可以用CDCD來替代來替代ABAB的延伸段。的延伸段。00( , )( , )( , )ABcCDcABEt tEt tEt tCDCD即為熱電偶即為熱電偶ABAB的補償導線，通常的補償

25、導線，通常CDCD采用比熱電偶電極材料更廉價的兩種金采用比熱電偶電極材料更廉價的兩種金屬材料做成，一般在屬材料做成，一般在0 0100100范圍內(nèi)要求補償導線要與被補償?shù)臒犭娕季哂蟹秶鷥?nèi)要求補償導線要與被補償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。幾乎完全相同的熱電性質(zhì)。在選擇和使用補償導線時，要和熱電偶的型號相匹配，注意極性不能接錯，在選擇和使用補償導線時，要和熱電偶的型號相匹配，注意極性不能接錯，熱電偶的正、負極分別與補償導線的正、負極相接；熱電偶與補償導線連接熱電偶的正、負極分別與補償導線的正、負極相接；熱電偶與補償導線連接處的溫度一般不能高于處的溫度一般不能高于100100。 從理論上分析

26、，似乎任何兩種不同的導體都可以組成熱電偶，用來測量溫度。從理論上分析，似乎任何兩種不同的導體都可以組成熱電偶，用來測量溫度。但實際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場應用可靠，并具有足夠的精度，熱電但實際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場應用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測溫度范圍內(nèi)應滿足：偶的電極材料在被測溫度范圍內(nèi)應滿足： 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學性能穩(wěn)定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱電勢與熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學性能穩(wěn)定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱電勢與溫度盡可能成線性對應關(guān)系、具有足夠的機械強度、復制性和互換性好等要求，溫度盡可能成線性對應關(guān)系、具有足夠的機械強度、復制性和互換性

27、好等要求，目前在國際上被公認的熱電偶材料只有幾種。目前在國際上被公認的熱電偶材料只有幾種。 附錄中列出了幾種常用的標準熱電偶分度表。根據(jù)標準規(guī)定，熱電偶的分度表是附錄中列出了幾種常用的標準熱電偶分度表。根據(jù)標準規(guī)定，熱電偶的分度表是以以t t0 000為基準進行分度的。為基準進行分度的。當當t t00時，所有型號熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為時，所有型號熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為0mV0mV；當當t0t0時，熱電勢為負值。時，熱電勢為負值。在所有標準化熱電偶中，相同溫度條件下在所有標準化熱電偶中，相同溫度條件下B B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢最小，型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢最小，E E型最大。型最大。如果把各型號熱電偶的

28、熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的如果把各型號熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的。即：。即：00( , )()ABEt tK tt例例 用用K K型熱電偶來測量溫度，在冷端溫度為型熱電偶來測量溫度，在冷端溫度為t t0 02525時，測時，測得熱電勢為得熱電勢為22.9mV22.9mV，求被測介質(zhì)的實際溫度。，求被測介質(zhì)的實際溫度。 解：解： 根據(jù)題意有根據(jù)題意有 ( ,25)22.9KEtmV由由K K型熱電偶的分度表查出型熱電偶的分度表查出 (25,0)1.000KEmV因此有因此有( ,0)( ,25)(25,0)22.91.00023.9KKKEtEtEmVmV

29、mV反查分度表有反查分度表有23.923.624570*10576.524.05023.624tC中間導體定律中間導體定律拆開冷端，串入拆開冷端，串入“毫伏計毫伏計”，可以測量，可以測量熱電勢，而不影響總的熱電勢熱電勢，而不影響總的熱電勢等值替代定律等值替代定律利用補償導線來延伸冷端，是把熱電偶利用補償導線來延伸冷端，是把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場延伸的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)由于操作室內(nèi)的溫度往往高于由于操作室內(nèi)的溫度往往高于00，而且也是不恒定的（即，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時，熱電偶產(chǎn)生的

30、熱電勢必然使有空調(diào)也是不恒定的），這時，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢必然會隨冷端溫度的變化而變。會隨冷端溫度的變化而變。因此，在應用熱電偶時，只有把冷端溫度保持為因此，在應用熱電偶時，只有把冷端溫度保持為00，或者，或者進行必要的修正和處理才能得出準確的測量結(jié)果，對熱電偶進行必要的修正和處理才能得出準確的測量結(jié)果，對熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補償。冷端溫度的處理稱為冷端溫度補償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法： 冰浴法冰浴法計算修正法計算修正法ttc熱電偶補償導線毫伏計0恒溫裝置校正儀表零點法校正儀表零點法 若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫

31、時指示值不偏低，若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示值不偏低，可預先將儀表指針調(diào)整到相當于室溫的數(shù)值上。這時因為將可預先將儀表指針調(diào)整到相當于室溫的數(shù)值上。這時因為將補償導線一直引入到顯示儀表的輸入端，這時儀表的輸入接補償導線一直引入到顯示儀表的輸入端，這時儀表的輸入接線端子所處的室溫就是該熱電偶的冷端溫度。線端子所處的室溫就是該熱電偶的冷端溫度。 注意：注意：只能在測溫要求不太高的場合下應用。只能在測溫要求不太高的場合下應用。0 ,0 ,11tEttEtE某一設備的實際溫度為某一設備的實際溫度為t，其冷端溫度為，其冷端溫度為t1 1，這時測得的，這時測得的熱電勢為熱電勢為E（t，t1）。

32、為求得實際。為求得實際t 的溫度，可利用下的溫度，可利用下式進行修正，即式進行修正，即 0 ,0 ,11tEtEttE因為因為由此可知，冷端溫度的修正方法是把測得的熱電勢由此可知，冷端溫度的修正方法是把測得的熱電勢 E（t，t1），加上熱端為室溫，加上熱端為室溫t，冷端為，冷端為00時的熱電時的熱電偶的熱電勢偶的熱電勢E（t1，0），才能得到實際溫度下的熱電，才能得到實際溫度下的熱電勢勢E（t，0）。 t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+t+RcuER1R2R3+ ab 00tt0( , )E t t0( , )E t t+00( , )(

33、)abE t tUt000( , )( )( , )abE t tUtE t t補償熱電偶法補償熱電偶法圖3-65 補償熱電偶連接線路 在實際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補償導線和投資費用，在實際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補償導線和投資費用，常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。 0( ,)E t t熱電偶廣泛應用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于熱電偶廣泛應用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于500500以上較高溫度的測量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶以上較高溫度的測量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實際應用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。是實際應用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。 n熱電極工作部分n絕緣子防止電極

34、與電極、套管短路n保護套管保護n接線盒 普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護套管和接線普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成。盒等主要部分組成。 貴重金屬熱電極的直徑一般為貴重金屬熱電極的直徑一般為0.30.30.65mm0.65mm，普通金屬，普通金屬熱電極的直徑一般為熱電極的直徑一般為0.50.53.2mm3.2mm；熱電極的長度由安裝條件；熱電極的長度由安裝條件和插入深入而定，一般為和插入深入而定，一般為3503502000mm2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護套管用于保護熱電極不受化學腐蝕和機械損傷保護套管用于保護熱電極不

35、受化學腐蝕和機械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式。普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式。熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等鎳基高溫合金等保護套管和熱電極之間填充絕保護套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細，一般為2 28mm

36、8mm，在使用中可以，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。隨測量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動態(tài)響應快、機械強度高、抗震性好、可彎曲鎧裝熱電偶具有動態(tài)響應快、機械強度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點，可安裝在結(jié)構(gòu)較復雜的裝置上，應用十分廣泛。等優(yōu)點，可安裝在結(jié)構(gòu)較復雜的裝置上，應用十分廣泛。 快速熱電偶快速熱電偶測量高溫熔融物體一種專用熱電偶。測量高溫熔融物體一種專用熱電偶。 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來熱電偶的結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來確定。在熱電偶選型時，要注意三個方面：熱電極的確定。在熱電偶選型時，要注意三個方面：熱電極的材料；保護套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強度；保護套管材料；保

37、護套管的結(jié)構(gòu)，材料及耐壓強度；保護套管的插入深度。的插入深度。表面型熱電偶表面型熱電偶專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。 優(yōu)點優(yōu)點 反應速度極快、熱慣性極小。反應速度極快、熱慣性極小。 n熱電偶的材質(zhì)要求：熱電偶的材質(zhì)要求：單位溫度變化的熱電勢大，且盡量接近線性關(guān)系；單位溫度變化的熱電勢大，且盡量接近線性關(guān)系；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；熱電性質(zhì)穩(wěn)定；化學穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；化學穩(wěn)定性好：高溫下抗氧化，抗腐蝕；具有較好的延展性，易于加工；具有較好的延展性，易于加工；復現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。復現(xiàn)性好，便于批量生產(chǎn)和互換。n不同材質(zhì)的熱電偶有不

38、同的特性，應根據(jù)實際不同材質(zhì)的熱電偶有不同的特性，應根據(jù)實際需要選擇需要選擇測量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測量精測量范圍、放大系數(shù)（以分度值表示）、測量精度、抗腐蝕能力、價格等。度、抗腐蝕能力、價格等。熱電偶的材質(zhì)與常用熱電偶熱電偶的材質(zhì)與常用熱電偶熱電偶名稱熱電偶名稱代號代號分度號分度號熱電極材料熱電極材料測溫范圍測溫范圍/新新 舊舊正熱電極正熱電極負熱電極負熱電極長期使用長期使用短期使用短期使用鉑銠鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6鉑銠鉑銠1010- -鉑鉑鎳鉻鎳鉻- -鎳硅鎳硅鎳鉻鎳鉻- -銅鎳銅鎳鐵鐵- -銅鎳銅鎳銅銅- -銅鎳銅鎳WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREW

39、RFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB-3EU-2EU-2- - -CKCK鉑銠鉑銠3030合金合金鉑銠鉑銠1010合金合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵鐵銅銅鉑銠鉑銠6 6合金合金純鉑純鉑鎳硅合金鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180018001600160012001200900900750750350350 在工業(yè)應用中，熱電偶一般適用于測量在工業(yè)應用中，

40、熱電偶一般適用于測量500500以上的較高溫度。對以上的較高溫度。對于于500500以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實現(xiàn)精確測量；而且，放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實現(xiàn)精確測量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。以測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。 是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或

41、是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導線所組成。平衡電橋）以及連接導線所組成。 圖3-66 熱電阻溫度計：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：近似關(guān)系式表示： 001()ttRRtt式中，式中， 為溫度為溫度t t時對應的電阻值時對應的電阻值 為溫度為溫度t t0 0( (通常通常t t0 00 0) )時對應的電阻值時對應的電阻值 為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。 tR0tR：半導體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：半導體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為： 式中，式中， 為溫度為溫度t t時對應的電阻值時對應的電阻值 A

42、 A、B B是取決于半導體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)是取決于半導體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù) tRB ttRAe：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴重，測溫范圍只有有5050300300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。控制。金屬熱電阻一般適用于測量金屬熱電阻一般適用于測量200200500500范圍內(nèi)的溫度測范圍內(nèi)的溫度測量，其特點測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制量，其特點測量準確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控

43、制領域中的應用極其廣泛。領域中的應用極其廣泛。 3201CtBtAtRRt（1 1）鉑電阻）鉑電阻CCCBCA/1022. 4,/10850. 5,/10950. 32273在在0 0650650的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為由實驗求得由實驗求得 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R010，對應分度，對應分度號為號為Pt10。另一種是。另一種是R0100，對應分度號為，對應分度號為Pt100。 在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學性質(zhì)都在氧化介質(zhì)中，甚至在高溫下其物理、化學性質(zhì)都非常穩(wěn)定；但在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下容易被

44、沾非常穩(wěn)定；但在還原介質(zhì)中，特別是在高溫下容易被沾污，改變其電阻與溫度間的關(guān)系。污，改變其電阻與溫度間的關(guān)系。（2 2）銅電阻）銅電阻 金屬銅價格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻金屬銅價格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測溫范圍為與溫度呈線性關(guān)系；在測溫范圍為-50-50+150+150內(nèi)，具有內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。缺點是溫度超過很好的穩(wěn)定性。缺點是溫度超過150150后易被氧化，氧化后易被氧化，氧化后失去良好的線性特性。后失去良好的線性特性。 CttRRt/1025. 41300 在在-50-50+150+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)

45、系是線性的。即線性的。即 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R050，對應，對應的分度號為的分度號為Cu10。另一種是。另一種是R0100，對應的分度號，對應的分度號為為Cu100。 主要由電阻體、保護套管和接主要由電阻體、保護套管和接線盒等主要部件所組成。線盒等主要部件所組成。圖3-65 熱電阻的支架形狀(已繞電阻絲) 將電阻體預先拉制成型并與絕將電阻體預先拉制成型并與絕緣材料和保護套管連成一體。緣材料和保護套管連成一體。 將熱電阻材料通過真空鍍膜法，將熱電阻材料通過真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。直接蒸鍍到絕緣基底上。 熱電偶溫度變送器；熱電偶溫度變送器；

46、熱電阻溫度變送器；熱電阻溫度變送器； 直流毫伏變送器。直流毫伏變送器。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。 熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖 冷端溫度補償冷端溫度補償：當冷端溫度變化時，Cu電阻阻值隨溫度變化也變化，使電橋兩端產(chǎn)生一附加電壓，以補償冷端溫度變化引起熱電勢Et的減少。調(diào)整零點調(diào)整零點：在熱電勢為0時，應由輸入橋路提供滿幅輸入電壓的20%，建立輸出的起點。 輸入電橋 在在DDZ-型的溫度變送器中，型的溫度變送器中，EtEt與被測溫度與被測溫度t t非線性關(guān)系，在溫度變送非線性關(guān)系，在溫度變送器中的反饋回路加入線性化電路，以反饋線路的非線性補償熱電

47、偶的非線性，器中的反饋回路加入線性化電路，以反饋線路的非線性補償熱電偶的非線性，從而使輸出電流從而使輸出電流I I0 0與溫度與溫度t t成線性關(guān)系。成線性關(guān)系。 熱電偶溫度變送器的線性化方法方框圖 由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值很小，一般只有幾十或十幾毫伏，由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值很小，一般只有幾十或十幾毫伏，因此它需要經(jīng)過多級放大后才能變換為高電平輸出。因此它需要經(jīng)過多級放大后才能變換為高電平輸出。 結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。放大電路通結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。放大電路通用。當受溫度變化引起熱電阻阻值發(fā)生改變后，電橋就輸出用。當受溫度變化引起熱電阻阻值發(fā)生改變后，電橋

48、就輸出一個不平衡電壓信號，此電壓信號通過放大電路和反饋電路，一個不平衡電壓信號，此電壓信號通過放大電路和反饋電路，得到與得到與t t成線性關(guān)系的輸出電流成線性關(guān)系的輸出電流I I0 0。 熱電阻溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖I1I2VT111()itCuwUE I RRoiIKU11()tCuwK EI RR輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為二進制的數(shù)字信號，傳送給CPU，并實現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。 用于熱電偶的冷端溫度補償 核心核心采樣、計算(控制)、輸出 產(chǎn)生并輸出滿足FF標準的數(shù)字信號 顯示 n五、測溫儀表的選用與安裝五

49、、測溫儀表的選用與安裝（1 1）就地溫度儀表的選擇）就地溫度儀表的選擇精確度等級精確度等級一般工業(yè)用溫度計：選用一般工業(yè)用溫度計：選用1.51.5級或級或1 1級。級。精密測量用溫度計：選用精密測量用溫度計：選用0.50.5級或級或0.250.25級。級。測量范圍測量范圍 最高測量值不大于儀表測量范圍上限值最高測量值不大于儀表測量范圍上限值90%90%，正常測量值在儀表測量范圍，正常測量值在儀表測量范圍上限值的上限值的1/21/2左右。左右。 壓力式溫度計測量值應在儀表測量范圍上限值的壓力式溫度計測量值應在儀表測量范圍上限值的1/21/23/43/4之間。之間。 雙金屬溫度計雙金屬溫度計 在滿

50、足測量范圍、工作壓力和精確度的要求時，應被優(yōu)先選用于就地顯在滿足測量范圍、工作壓力和精確度的要求時，應被優(yōu)先選用于就地顯示。示。壓力式溫度計壓力式溫度計 適用于適用于-80-80以下低溫、無法近距離觀察、有振動及精確度要求不高的就以下低溫、無法近距離觀察、有振動及精確度要求不高的就地或就地盤顯示。地或就地盤顯示。玻璃溫度計玻璃溫度計 僅用于測量精確度較高、振動較小、無機械損傷、觀察方便的特殊場合僅用于測量精確度較高、振動較小、無機械損傷、觀察方便的特殊場合。不得使用玻璃水銀溫度計。不得使用玻璃水銀溫度計。（2 2）溫度檢測元件的選用）溫度檢測元件的選用 根據(jù)溫度測量范圍，選用相應分度號的熱電偶

51、、熱電阻或熱敏熱電阻根據(jù)溫度測量范圍，選用相應分度號的熱電偶、熱電阻或熱敏熱電阻。 鎧裝式熱電偶適用于一般場合；鎧裝式熱電阻適用于無振動場合；熱鎧裝式熱電偶適用于一般場合；鎧裝式熱電阻適用于無振動場合；熱敏熱電阻適用于測量反應速度快的場合。敏熱電阻適用于測量反應速度快的場合。 （3 3）在特殊場合適用的熱電偶、熱電阻：）在特殊場合適用的熱電偶、熱電阻： 溫度高于溫度高于870870、氫含量大于、氫含量大于5%5%的還原性氣體、惰性氣體及真空場合，的還原性氣體、惰性氣體及真空場合，選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶；選用鎢錸熱電偶或吹氣熱電偶； 設備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式、壓簧固定式

52、或鎧設備、管道外壁和轉(zhuǎn)體表面溫度，選用端（表面）式、壓簧固定式或鎧裝熱電偶、熱電阻；裝熱電偶、熱電阻； 含堅硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶；含堅硬固體顆粒介質(zhì)，選用耐磨熱電偶； 在同一檢出（測）元件保護管中，要求多點測量時，選用多點（支）熱在同一檢出（測）元件保護管中，要求多點測量時，選用多點（支）熱電偶；電偶； 為了節(jié)省特殊保護管材料（如鉭），提高響應速度或要求檢出（測）元為了節(jié)省特殊保護管材料（如鉭），提高響應速度或要求檢出（測）元件彎曲安裝應選用或鎧裝熱電偶、熱電阻；件彎曲安裝應選用或鎧裝熱電偶、熱電阻； 高爐、熱風爐溫度測量，可選用高爐、熱風爐專用熱電偶。高爐、熱風爐溫度測量，可選用高

53、爐、熱風爐專用熱電偶。 在測量管道溫度時，應保證測溫元件與流體充分接觸，以減少測量誤差。在測量管道溫度時，應保證測溫元件與流體充分接觸，以減少測量誤差。測量元件應迎著被測介質(zhì)流向插入，至少須與被測介質(zhì)正交，切勿與被測介測量元件應迎著被測介質(zhì)流向插入，至少須與被測介質(zhì)正交，切勿與被測介質(zhì)形成順流。質(zhì)形成順流。 測溫元件的感溫點應處于管道中流速最大處。測溫元件的感溫點應處于管道中流速最大處。 測溫元件應有足夠的插入深度，以減小測量誤差。為此，測量元件應斜插測溫元件應有足夠的插入深度，以減小測量誤差。為此，測量元件應斜插安裝或在彎頭處安裝。安裝或在彎頭處安裝。 （1 1）測溫元件的安裝要求）測溫元件

54、的安裝要求若工藝管道過?。ㄖ睆叫∮谌艄に嚬艿肋^?。ㄖ睆叫∮?080mm），安裝測溫元件處應接裝擴大管。），安裝測溫元件處應接裝擴大管。 熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應向上，以避免雨水或其他液體、臟物進熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應向上，以避免雨水或其他液體、臟物進入接線盒中影響測量。入接線盒中影響測量。 為了防止熱量散失，測溫元件應插在有保溫層的管道或設備處。為了防止熱量散失，測溫元件應插在有保溫層的管道或設備處。 測溫元件安裝在負壓管道中時，必須保證其密封性，以防外界冷空氣測溫元件安裝在負壓管道中時，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進入，使讀數(shù)降低。進入，使讀數(shù)降低。 小工藝管道上測溫元件安裝示

55、意圖熱電偶或熱電阻安裝示意圖3.6 現(xiàn)代測試技術(shù)與傳感器的發(fā)展現(xiàn)代測試技術(shù)與傳感器的發(fā)展n一、軟測量技術(shù)的發(fā)展一、軟測量技術(shù)的發(fā)展 沿襲傳統(tǒng)的檢測技術(shù)發(fā)展思路，通過研制新型的過程測量儀表，以硬沿襲傳統(tǒng)的檢測技術(shù)發(fā)展思路，通過研制新型的過程測量儀表，以硬件形式實現(xiàn)過程參數(shù)的直接在線測量；件形式實現(xiàn)過程參數(shù)的直接在線測量； 采用間接測量的思路，利用易于獲取的其他測量信息，通過計算來實現(xiàn)采用間接測量的思路，利用易于獲取的其他測量信息，通過計算來實現(xiàn)被檢測量的估計。被檢測量的估計。 依據(jù)易測過程變量與難以直接測量的待測過程變量之間的數(shù)學關(guān)系，依據(jù)易測過程變量與難以直接測量的待測過程變量之間的數(shù)學關(guān)系，

56、通過各種數(shù)學計算和估計方法，實現(xiàn)對待測過程變量的測量。通過各種數(shù)學計算和估計方法，實現(xiàn)對待測過程變量的測量。 n二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展1.1.新材料、新功能的開發(fā)，新材料、新功能的開發(fā)，新加工技術(shù)的使用；新加工技術(shù)的使用；2.2.多維、多功能化的傳感多維、多功能化的傳感器器; ;3.3.微型化、集成化、數(shù)值微型化、集成化、數(shù)值化和智能化化和智能化; ;4.4.新型網(wǎng)絡傳感器的發(fā)展新型網(wǎng)絡傳感器的發(fā)展。 網(wǎng)絡傳感器連接圖3.7 顯示儀表顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表模擬量信號模擬量信號：以連續(xù)變化的物理量的大小模擬實際參數(shù)的大小。：以連續(xù)變化的物理量的大小

57、模擬實際參數(shù)的大小。數(shù)字量信號數(shù)字量信號：以脈沖數(shù)表達的實際參數(shù)的大小。：以脈沖數(shù)表達的實際參數(shù)的大小。n數(shù)字式顯示儀表的基本組成數(shù)字式顯示儀表的基本組成過程中的工藝變量經(jīng)過檢測變送后的信號，轉(zhuǎn)換過程中的工藝變量經(jīng)過檢測變送后的信號，轉(zhuǎn)換成相應的電壓或電流值。成相應的電壓或電流值。將小輸入信號放大至伏級電壓幅度。將小輸入信號放大至伏級電壓幅度。n二、無筆、無紙記錄儀n三、虛擬顯示儀表本章習題(2)nP101-10362，64。為了測定某重油預熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為為了測定某重油預熱爐的對象特性，在某瞬間（假定為 t0=0）突然將燃）突然將燃料氣量從料氣量從 2.5t/h 增加到增加到

58、 3. 0t/h.重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應曲線重油出口溫度記錄儀得到的階躍反應曲線如圖如圖 2-25 所示。假定該對象為一階所示。假定該對象為一階 對象，試寫出描述該重油預熱爐特性對象，試寫出描述該重油預熱爐特性的微分方程式（分別以溫度變化量與燃料量變化量為輸?shù)奈⒎址匠淌剑ǚ謩e以溫度變化量與燃料量變化量為輸 人量與輸出量人量與輸出量)，并寫出燃料量變化量為并寫出燃料量變化量為 0.5t/h 時溫度變化時溫度變化量的函數(shù)表達式。量的函數(shù)表達式。解：該對象為具有純滯后的一階對象，解：該對象為具有純滯后的一階對象，由圖由圖2-25 可得出可得出放大系數(shù)放大系數(shù)150 1206032.5K(h

59、m3)由一階對象的輸出響應由一階對象的輸出響應(1)tTKAe 其中其中 為溫度的增量，為溫度的增量，A 為輸入幅值，為輸入幅值，T 為時間常數(shù)，為時間常數(shù)， t 為與為與 相對應的時相對應的時間增量。間增量。 = 145 120 = 25 （），），A = 3.0 2.5 = 0.5 （t/h），），t = 8 2 = 6 （min）將以上數(shù)據(jù)代入式（將以上數(shù)據(jù)代入式（14-1），可得），可得（14-1）T 3.35 （min）由于有純滯后時間由于有純滯后時間 = 2 （min）故描述該重油預熱爐特性的微分方程式故描述該重油預熱爐特性的微分方程式為為(2)3.35(2)60 ( )dy ty

60、 tx tdt式中，式中， y 為輸出量（溫度變化值），為輸出量（溫度變化值）， x 為輸入量（燃料量變化值）。為輸入量（燃料量變化值）。當燃料量變化量為當燃料量變化量為 0.5t/h，由，由 式式(14-1），得），得輸出溫度變化量的函數(shù)表達式輸出溫度變化量的函數(shù)表達式223.353.35(1)60*0.5*(1)30(1)tttTKAeee （ t 2 ）（）（14-3）被校表讀數(shù)被校表讀數(shù)/MPa0246810標準表正行程讀數(shù)標準表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99標準表反行程讀數(shù)標準表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01如果有一臺壓力