過程裝備控制技術(shù)及實際應(yīng)用第三章

1、過程裝備控制技術(shù)及實際應(yīng)用第三章3.1 測量與誤差基本知識測量與誤差基本知識測量的基本概念測量的基本概念 測量是人類對自然界的客觀事物取得數(shù)量概念的一種認(rèn)識過程，在這一過程中借助于專門的設(shè)備，通過實驗方法，求出被測未知量的數(shù)值。測量的定義測量的定義測量方法測量方法 測量的具體方法是由被測量的種類、數(shù)值的大小、所需要的測量精度、測量速度的快慢等一系列的因素決定的。根據(jù)分類依據(jù)的不同，測量方法主要有以下幾種分類方法。（1）直接測量與間接測量）直接測量與間接測量 直接測量法直接測量法 將被測量與單位能直接比較，立即得到比值，或者儀表能直接顯示出被測參數(shù)數(shù)值的測量方法被稱為直接測量法。這種方法可以直接

2、得到測量結(jié)果，測量過程簡單、迅速；缺點是測量精度不容易達到很高。它是工程技術(shù)中應(yīng)用最廣的一種方法。 間接測量法間接測量法 采用直接測量方法不能直接得到測量結(jié)果，而需要先測出一個或幾個與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的其他量，然后根據(jù)此函數(shù)關(guān)系計算出被測量的數(shù)值，這種方法被稱為間接測量測量法。（2） 等精度測量和不等精度測法等精度測量和不等精度測法 （3） 接觸測量與非接觸測量接觸測量與非接觸測量（4） 靜態(tài)測量與動態(tài)測量靜態(tài)測量與動態(tài)測量 按照被測量在測量過程中的狀態(tài)不同，可將測量分為靜態(tài)測量與動態(tài)測量兩種。在測量過程中，如被測參數(shù)恒定不變，則這種測量方法稱為靜態(tài)測量。被測參數(shù)隨時間變化而變，此種測量方

3、法稱為動態(tài)測量。過程檢測中的被測參數(shù)不可能始終保持不變，因此，嚴(yán)格講均屬動態(tài)測量。但由于儀表的反應(yīng)一般很迅速，多數(shù)被測參數(shù)的變化又比較緩慢，在儀表響應(yīng)的短時間內(nèi)被測參數(shù)可近似視為恒定不變，因此，可近似當(dāng)成靜態(tài)測量對待。 測量儀器儀表與設(shè)備可以由許多單獨的部件組成，也可以是一個不可分的整體。前者構(gòu)成的是檢測系統(tǒng)，屬于復(fù)雜儀表；后者是簡單儀表，應(yīng)用極為廣泛。不論是復(fù)雜儀表還是簡單儀表，原則上它們都是由幾個環(huán)節(jié)組成。對于簡單儀表來說，只不過各個環(huán)節(jié)的界限不太明顯。這幾個環(huán)節(jié)是：傳感器、變換器、顯示器以及連接個環(huán)節(jié)的傳輸通道。測量儀器與設(shè)備測量儀器與設(shè)備 （1） 感受件（傳感器）感受件（傳感器）（2）

4、 中間件（變送器或變換器）中間件（變送器或變換器） （3） 顯示件（顯示器）顯示件（顯示器） 對測量過程中出現(xiàn)的誤差的研究，不論在理論上還是在實踐中都有現(xiàn)實的意義。能合理確定檢測結(jié)果的誤差；能正確認(rèn)識誤差的性質(zhì)，分析產(chǎn)生誤差的原因，采取措施，達到減少誤差的目的；有助于正確處理實驗數(shù)據(jù)，合理計算測量結(jié)果，以便在一定的條件下，得到最接近于真實值的最佳結(jié)果；有助于合理選擇試驗結(jié)果、測量條件及 測量方法，使能在較經(jīng)濟的條件下，得到預(yù)期的結(jié)果。誤差基本概念誤差基本概念 儀表的性能指標(biāo)很多，主要有技術(shù)、經(jīng)濟及使用三方面的指標(biāo)。 儀表技術(shù)方面的指標(biāo)有誤差、精度等級、靈敏度、變差、量程、響應(yīng)時間、漂移等。 儀

5、表經(jīng)濟方面的指標(biāo)有使用壽命、功耗、價格等。當(dāng)然，性能好的儀表，總是希望它的使用壽命長、功耗底、價格便宜。操儀表使用方面的指標(biāo)有作維修是否方便，運行是否可靠安全，以及抗干擾與防護能力的強弱，重量體積的大小，自動化程度的高低等等。 上述儀表性能的劃分顯然是相對的。例如，儀表的使用壽命，既是經(jīng)濟方面的性能指標(biāo)，又是一項極為重要的技術(shù)指標(biāo)（從儀表的可靠性來說）。 儀器儀表的主要性能指標(biāo)儀器儀表的主要性能指標(biāo) （1）量程與精度）量程與精度 a. 量程量程 在諸多性能中，使用者最關(guān)注的是儀表計量方面的性能。它是指儀表能否滿足測量要求并給出準(zhǔn)確測量結(jié)果方面的性能。 儀表在保證規(guī)定的精確度的前提下所能測量的被

6、測量的區(qū)域，稱為儀表的測量范圍。在上述相同條件下，儀表所能測量的被測量的最高、最低值分別稱為儀表測量范圍的上限和下限（簡稱上、下限，又稱儀表的零位和滿量程值。）儀表的量程是指測量范圍上限與下限的代數(shù)差。 通常儀表刻度線的下限值調(diào)整到 Xmin = 0 ，這時所得到的量程即為上限值 Xmax 。根據(jù)儀表的測量范圍，便可算出儀表的量程；反之，僅知量程則不能判定儀表的測量范圍。習(xí)慣上也就常以給出測量范圍的數(shù)據(jù)來描述量程了。 b.精度等級精度等級 精度是一個比較復(fù)雜的概念，它涉及到各種各樣的指標(biāo)。目前，尚未有一個比較統(tǒng)一的說法。一般情況下，把精確度稱之為精度。引用誤差是一種簡化的、實用方便的相對誤差，

7、常常在多檔儀表和連續(xù)分度的儀表中應(yīng)用。 例如例如，精度等級為 1.0 級的儀表其允許引用誤差為 1.0，在正常使用這一精度的儀表時，其最大引用誤差不得超過1.0 。又如，若某壓力表的基本誤差限用引用誤差表示為 1.5 則該壓力表的精確度等級即為級。根據(jù)規(guī)定，儀表的精確度等級已經(jīng)系列化，只能從下列數(shù)據(jù)中選取最接近的合適數(shù)值作為精確度等級，即 ，（2），其中，括號內(nèi)的精確度等級不推薦使用。必要時，亦可采用級的精確度等級。特別精密的儀表，可采用，的精確度等級。在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用級儀表。例如例如 彈性式壓力表選量程原則： 被測壓力波動: 最大壓力值不超過儀表滿量程的2/3。 壓力最小值應(yīng)不低于全量程

8、的1/3。10例例 若選用彈簧管壓力表來測量某設(shè)備內(nèi)的壓力，已知被測壓力為（0.71）x106Pa，要求測量的絕對誤差不得超過6Pa，試確定該壓力表的測量范圍及精度等級。 可供選用的測量范圍有:6Pa, 01x10666Pa 11 選擇量程為6Pa的儀表，當(dāng)壓力變化時，正處于量程的1/32/3。要求儀表的允許誤差為要求儀表的允許誤差為 所以應(yīng)選 1. 0級精度的壓力表121. 采用彈簧管壓力表測量某容器的壓力，工藝要求其壓力為，試選擇合適的壓力表?？晒┻x用的測量范圍有:6Pa, 01x10666Pa 選擇量程為6Pa的儀表，當(dāng)壓力變化時，正處于量程的1/32/3。解：由壓力量程選擇原則可知：解

9、：由壓力量程選擇原則可知：壓力上限壓力上限=（2）靜態(tài)性能指標(biāo)）靜態(tài)性能指標(biāo)靈敏度靈敏度 是指儀表或裝置在到達穩(wěn)態(tài)后，輸入量變化引起的輸出量變化的比值。線性度線性度 一般來說，總是希望儀表具有線性特性，亦即其特性曲線最好為直線。但是，在對儀表進行標(biāo)定時人們常常發(fā)現(xiàn)，那些理論上應(yīng)具有線性特性的儀表，由于各種因素的影響，其實際特性曲線往往偏離了理論上的規(guī)定特性曲線（直線）。 遲滯誤差遲滯誤差 在輸入量增加和減少的過程中，對于同一輸入量會得出大小不同的輸出量，在全部測量范圍內(nèi)，這個差別的最大值與儀表的滿量程之比值稱為遲滯誤差。漂移漂移 是指輸入量不變時，經(jīng)過一定的時間后輸出量產(chǎn)生的變化。由于溫度變化

10、而產(chǎn)生的漂移稱為溫漂。重復(fù)性重復(fù)性 儀表的重復(fù)性用全測量范圍內(nèi)的各輸入值所測得的最大重復(fù)性誤差來確定。在同一工作條件下，對同一輸入值按同一方向連續(xù)多次測量時，所得輸出值之間的相互一致程度稱為重復(fù)性。3.2 傳感器概述傳感器概述傳感器的基本概念及組成傳感器的基本概念及組成（1）傳感器的基本概念）傳感器的基本概念（2）傳感器的組成）傳感器的組成傳感器特性及標(biāo)定傳感器特性及標(biāo)定按輸入物理量分類按輸入物理量分類按工作原理分類按工作原理分類按能量的關(guān)系分類按能量的關(guān)系分類: 有源有源/無源無源按輸出信號的性質(zhì)分類按輸出信號的性質(zhì)分類傳感器的分類傳感器的分類傳感器特性傳感器特性傳感器標(biāo)定傳感器標(biāo)定:某種規(guī)

11、定的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進行刻度某種規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進行刻度新型傳感器新型傳感器光纖傳感器特性光纖傳感器特性激光傳感器激光傳感器霍爾傳感器霍爾傳感器氣與濕敏傳感器氣與濕敏傳感器數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器智能傳感器智能傳感器其它新型傳感器其它新型傳感器新型傳感器新型傳感器對傳感器的技術(shù)性能要求對傳感器的技術(shù)性能要求a 精度高；精度高；b 靈敏度高，線性范圍廣；靈敏度高，線性范圍廣；c 響應(yīng)快，滯后、漂移小；響應(yīng)快，滯后、漂移??；d 輸出信號信噪比高；輸出信號信噪比高；e 穩(wěn)定性、重復(fù)性好；穩(wěn)定性、重復(fù)性好；f 動態(tài)性能好；動態(tài)性能好；g 負載效應(yīng)低；負載效應(yīng)低；h 超標(biāo)過大的輸入信號保護

12、。超標(biāo)過大的輸入信號保護。（2）傳感器的選用原則）傳感器的選用原則a 按測量方式選；按測量方式選；b 按測量要求選；按測量要求選；c 按使用方便選；按使用方便選；d 按性能價格比選；按性能價格比選； 概述概述 壓力是生產(chǎn)過程或過程裝備中的一個重要參數(shù)。在過程設(shè)備測試與控制中，經(jīng)常會遇到壓力測量問題，例如：對壓縮機進排氣壓力的測量，化工容器內(nèi)的壓力測量等。又如：對流量測量和液位測量，有時可以轉(zhuǎn)化成對壓力或壓差的測量。由這些例子可以看出，壓力測量在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。因此，掌握壓力測量的基本知識，對過程裝備的測試與控制以及生產(chǎn)過程自動化將會起到重要的作用。3.3 壓壓 力力 測測 量量壓力檢測

13、方法壓力檢測方法21壓壓力力檢檢測測重力平重力平衡法衡法彈性力彈性力平衡方平衡方法法利用一定高度的工作液體產(chǎn)生的利用一定高度的工作液體產(chǎn)生的重力或砝碼的重量與被測壓力相重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)為液平衡的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)為液柱高度或平衡砝碼的重量來測量。柱高度或平衡砝碼的重量來測量。機械力機械力平衡方平衡方法法物性測物性測量方法量方法利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生的彈性力與被測壓性變形而產(chǎn)生的彈性力與被測壓力相平衡的原理，將壓力轉(zhuǎn)換成力相平衡的原理，將壓力轉(zhuǎn)換成位移。位移。被測壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成一個集中力，外力被測壓力經(jīng)變換元

14、件轉(zhuǎn)換成一個集中力，外力與之平衡，通過測量平衡時外力獲得被測壓力。與之平衡，通過測量平衡時外力獲得被測壓力。利用敏感元件在壓力的作用下某利用敏感元件在壓力的作用下某特性變化與承受壓力的關(guān)系，將特性變化與承受壓力的關(guān)系，將被測壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量來被測壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量來測量。可進行電遠傳。測量。可進行電遠傳。應(yīng)變式應(yīng)變式壓電式壓電式電容式電容式液柱式液柱式活塞式活塞式彈簧管彈簧管波紋管波紋管lP1 = P2左、右兩管的液體的高度相等左、右兩管的液體的高度相等 lP1 P2U形管的兩管內(nèi)的液面產(chǎn)生高度差形管的兩管內(nèi)的液面產(chǎn)生高度差 lP2 = P1+gh ：工作液的密度；：工作液的密度；g

15、：重力加速度；：重力加速度；h：U形管左右兩管液面高度差。形管左右兩管液面高度差。 22l彈性式壓力檢測是用彈性元件作為壓力彈性式壓力檢測是用彈性元件作為壓力敏感元件，把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移敏感元件，把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。的一種檢測方法。l彈性壓力計的基本構(gòu)成如圖所示。彈性壓力計的基本構(gòu)成如圖所示。23其中調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整零點和量程。其中調(diào)整機構(gòu)用于調(diào)整零點和量程。彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測 作用：作用：將檢測壓力參數(shù)送到控制室實現(xiàn)集中控制將檢測壓力參數(shù)送到控制室實現(xiàn)集中控制及顯示。及顯示。種類：種類：力平衡式、電容式、電感式、電阻式、應(yīng)力平衡式、電容式、電感式、電阻式、

16、應(yīng)變式、霍爾片式、壓電式等變式、霍爾片式、壓電式等24l標(biāo)準(zhǔn)信號：標(biāo)準(zhǔn)信號：氣動：氣動：QDZQDZ：輸出信號：輸出信號：20100kPa20100kPa，氣源壓力：，氣源壓力：140kPa140kPa電動：電動：DDZ-DDZ-：輸出信號：輸出信號：010mA010mA，電源：，電源：220V AC220V ACDDZ-DDZ-輸出信號：輸出信號：420mA420mA，電源：，電源：24V DC24V DC25力（矩）平衡式壓力變動送器力（矩）平衡式壓力變動送器26例：例： DDZ-DDZ-壓力變送器結(jié)構(gòu)壓力變送器結(jié)構(gòu)電遠傳式彈簧管壓力儀表l在彈性壓力計結(jié)構(gòu)上（彈簧管自由端）增加轉(zhuǎn)換部分可以

17、實現(xiàn)信號的遠距離傳送。l這類儀表主要有電位計式、霍爾元件式、電感式和差動變壓器式幾種。l應(yīng)用特點：與彈簧管壓力計具有相似的特點不直接指示被測壓力，而輸出電信號實現(xiàn)信號遠傳需要配備專門二次顯示儀表27電位器式壓力傳感器28輸出電勢輸出電勢VurR 參數(shù)參數(shù)-信號關(guān)系信號關(guān)系線性，取決于壓力與彈簧線性，取決于壓力與彈簧管自由端位移關(guān)系管自由端位移關(guān)系 概論 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是測量中最常見、最基本的參數(shù)之一。溫度測量的方法很多，一般可分為接觸式測溫法和非接觸式測溫法。接觸式測溫法是測量體與被測物體直接接觸，兩者進行熱交換并最終達到熱平衡，這時測量體的溫度就反映了被測物體的溫度。非接觸

18、式測溫法由于測量元件與被測物質(zhì)不接觸，因而測量范圍原則上不受限制，測溫速度較快，還可以在運動中測量。3.4 溫 度 測 量溫度檢測分類溫度檢測分類30溫度溫度檢測檢測接觸接觸式溫式溫度檢度檢測測非接非接觸式觸式檢測檢測方法方法膨脹式膨脹式熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 亮度法亮度法全輻射法全輻射法 基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表膨脹式溫度檢測儀表利用物體的熱輻射特性與溫度利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進行檢測度進行檢測熱電阻熱電阻基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的熱電阻溫度檢測儀表度變化的熱電

19、阻溫度檢測儀表基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表測儀表比色法比色法l玻璃液體溫度計基于物體受熱膨脹的原理，是一種直讀式儀表。31l壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸氣在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實現(xiàn)測溫功能的。32雙金屬溫度計33線膨脹（雙金屬片向上翹）差別與溫度的存在函數(shù)關(guān)系： 固體長度隨溫度變化的描述式： 001()tLLk ttl固體長度隨溫度變化，屬于固體熱膨脹式溫度固體長度隨溫度變化，屬于固體熱膨脹式溫度計。計。34l原理-熱電效應(yīng)：l將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A、B連接成閉環(huán)回路，并將他們的兩個接點分別置于溫度為T及T0的熱源中

20、，則在該回路內(nèi)將產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。 3500( ,)( )()ABABABET TeTeT l熱電阻是利用電阻的熱效應(yīng)（金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化）實現(xiàn)溫度檢測的元件。36l能對被測物體熱輻射能量進行檢測，進而確定被測物體溫度的儀表，通稱為輻射式溫度計。l不需和被測物體或被測介質(zhì)直接接觸，從而不會受被測物體的高溫及介質(zhì)腐蝕等的影響，但精度有限。37l光電高溫計采用亮度平衡法測溫。383.5 流量測量概述 流量是測量中的重要參數(shù)之一，是產(chǎn)品成本核算和能源科學(xué)管理所必需的指標(biāo)。因此，對流量測量方法及測量儀器的學(xué)習(xí)顯的非常重要。用于流量測量的儀表叫流量計。常見的流量計有： 壓差式

21、流量計; 轉(zhuǎn)子流量計; 電磁式流量計等。流量檢測流量檢測40流量流量檢測檢測體積體積流量流量質(zhì)量質(zhì)量流量流量直接法直接法 (容積容積)間接法間接法 直接法直接法(推導(dǎo)法推導(dǎo)法) 間接法間接法 (速度速度)測定單位時間內(nèi)排出的標(biāo)測定單位時間內(nèi)排出的標(biāo)準(zhǔn)固定體積的數(shù)量。準(zhǔn)固定體積的數(shù)量。測定管道內(nèi)流體平均流速，測定管道內(nèi)流體平均流速，并乘以管道截面積。并乘以管道截面積。檢測元件輸出信號直接反映質(zhì)檢測元件輸出信號直接反映質(zhì)量流量。量流量。 同時測量兩個相關(guān)參數(shù)，通過運同時測量兩個相關(guān)參數(shù)，通過運算求取質(zhì)量流量算求取質(zhì)量流量 速度式速度式差壓式差壓式根據(jù)流體力學(xué)理論，通過截根據(jù)流體力學(xué)理論，通過截流元

22、件前后壓差反映流量。流元件前后壓差反映流量。a. 體積流量測量方法分類表體積流量測量方法分類表41b. 質(zhì)量流量測量方法分類表質(zhì)量流量測量方法分類表節(jié)流式流量檢測儀表節(jié)流式流量檢測儀表利用流體在管道中通過阻力件時在阻力件利用流體在管道中通過阻力件時在阻力件兩端產(chǎn)生的壓力差與流體流速關(guān)系測量兩端產(chǎn)生的壓力差與流體流速關(guān)系測量流體流量流體流量42孔板孔板噴嘴噴嘴文丘里管文丘里管轉(zhuǎn)子(浮子)流量計轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子( (浮子浮子) )流量計是以浮子在垂直錐形管流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降中隨著流量變化而升降( (改變流通面積改變流通面積) )方方式來進行測量的體積流量儀表。式來進行測量的體積

23、流量儀表。 轉(zhuǎn)子流量計外形圖如下圖所示。轉(zhuǎn)子流量計外形圖如下圖所示。43渦街流量計一種應(yīng)用流體振動原理測量流量的儀表。一種應(yīng)用流體振動原理測量流量的儀表。它利用流體自然振動的卡門漩渦列原理進它利用流體自然振動的卡門漩渦列原理進行流量測量（通過測量振動頻率獲得流量行流量測量（通過測量振動頻率獲得流量信號）。信號）。渦街流量計外形圖如下圖所示。渦街流量計外形圖如下圖所示。44電磁流量計電磁流量計是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制電磁流量計是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計，其測量原理如圖所示。成的一種流量計，其測量原理如圖所示。電磁流量計原理和外形如圖所示。電磁流量計原理和外形如圖所示。45容積式流

24、量計利用機械測量元件，把流體連續(xù)不斷地分利用機械測量元件，把流體連續(xù)不斷地分隔為單個的固定容積部分排出，而后通過隔為單個的固定容積部分排出，而后通過計數(shù)單位時間或某一時間間隔內(nèi)經(jīng)儀表排計數(shù)單位時間或某一時間間隔內(nèi)經(jīng)儀表排出的流體固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)流量的計出的流體固定容積的數(shù)目來實現(xiàn)流量的計量。有橢圓齒輪、腰輪等類型。量。有橢圓齒輪、腰輪等類型。橢圓齒輪流量計原理及實物如圖所示。橢圓齒輪流量計原理及實物如圖所示。46超聲波式流量計超聲波在流體中傳播時，受到流體速度的超聲波在流體中傳播時，受到流體速度的影響而載有流速信息，通過檢測接收到的影響而載有流速信息，通過檢測接收到的超聲波信號可以測知流體

25、流速，從而求得超聲波信號可以測知流體流速，從而求得流體流量。流體流量。超聲波流量計實物如圖所示。超聲波流量計實物如圖所示。47熱式質(zhì)量流量計利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，利用外部熱源對管道內(nèi)的被測流體加熱，熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流熱能隨流體一起流動，通過測量因流體流動而造成的熱量動而造成的熱量( (溫度溫度) )變化來反映出流體變化來反映出流體的質(zhì)量流量。分內(nèi)熱式和外熱式。的質(zhì)量流量。分內(nèi)熱式和外熱式。內(nèi)熱式流量計原理如圖所示。內(nèi)熱式流量計原理如圖所示。48差壓式質(zhì)量流量計 差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量計，實際應(yīng)用中

26、利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)質(zhì)量計，實際應(yīng)用中利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)質(zhì)量流量測量；常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組流量測量；常見的有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結(jié)構(gòu)合兩種結(jié)構(gòu) 。a.a.雙孔板結(jié)構(gòu)雙孔板結(jié)構(gòu) 49設(shè)主管道體積流量為設(shè)主管道體積流量為q qv v，且，且滿足滿足q qq qv v，則有：則有：流經(jīng)孔板流經(jīng)孔板A A的體積流量：的體積流量： q qv v-q-q流經(jīng)孔板流經(jīng)孔板B B的流量：的流量： q qv v+q+qb. b. 四孔板結(jié)構(gòu)四孔板結(jié)構(gòu)50設(shè)設(shè)流過孔板流過孔板A A的體積流量為的體積流量為q qA;A;則：則：流過孔板流過孔板B B、C C、D D的體積流量如的體積

27、流量如圖中所示。圖中所示。用與上述計算相同的方法，可用與上述計算相同的方法，可求出如下關(guān)系求出如下關(guān)系: :，qqv:qqV:234VppKq q 144Vppq q 四孔板與定量泵組合結(jié)四孔板與定量泵組合結(jié)構(gòu)不論構(gòu)不論qqV，或，或qqV均可測量。均可測量。 適于測量液體的質(zhì)量流量，測量范圍為適于測量液體的質(zhì)量流量，測量范圍為250 kgh，量程比為量程比為20 : 1，測量準(zhǔn)確度可達。，測量準(zhǔn)確度可達。 科里奧利質(zhì)量流量計 是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)

28、量流量的儀表。儀表。其原理和實物圖如圖所示：其原理和實物圖如圖所示： 513 .6.1 概述概述 物位是液位，料位以及界位的統(tǒng)稱。其中液位指容器內(nèi)液體介質(zhì)液面的高低。物位測量的主要目的在于測量容器中物料的存儲量，以便對物料進行監(jiān)控。 生產(chǎn)過程中的液面情況十分復(fù)雜，除常壓，常溫，一般性介質(zhì)水平液面情況外，還會遇到高溫，高壓，易燃易爆，粘性及多泡沫沸騰狀的液面情況。在實際操作過程中，對液位測量的要求是多方面的，液位測量的范圍變化也很大。針對這些不同情況，應(yīng)選用不同的液位計。 液位測量已經(jīng)有很長的歷史。在測量方法按工作原理可分為直讀式，浮力式，靜壓式，電容式，光纖式，激光式，核輻射式。面 3.6 液

29、 位 測 量物位檢測物位檢測53物位物位儀表儀表按測量按測量方式分方式分類類能持續(xù)測量物位的變化，實時能持續(xù)測量物位的變化，實時反映物位狀態(tài)。反映物位狀態(tài)。按工作按工作原理分原理分類類連續(xù)測量連續(xù)測量定點測量定點測量只監(jiān)測物位是否達到上限、下只監(jiān)測物位是否達到上限、下限或某個特定位置，定點測量限或某個特定位置，定點測量儀表一般稱為物位開關(guān)。儀表一般稱為物位開關(guān)。采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。示容器中物位的高度。直讀式直讀式靜壓式靜壓式浮力式浮力式機械式機械式電氣式電氣式基于流體靜力學(xué)原理，通過檢測容器內(nèi)基于流體靜力學(xué)原理，通過檢測容器內(nèi)

30、流體的靜壓力確定容器內(nèi)液位。流體的靜壓力確定容器內(nèi)液位。利用漂浮于液面上的浮子，或者部分浸利用漂浮于液面上的浮子，或者部分浸沒于液體中的物質(zhì)受到的浮力隨液位而沒于液體中的物質(zhì)受到的浮力隨液位而變化來檢測液位。變化來檢測液位。通過測量物位探頭與物料面接觸時的機通過測量物位探頭與物料面接觸時的機械力實現(xiàn)物位的測量。械力實現(xiàn)物位的測量。通過檢測置于被測介質(zhì)中的物位敏感元通過檢測置于被測介質(zhì)中的物位敏感元件隨物位變化時電量變化檢測物位。件隨物位變化時電量變化檢測物位。直讀式物位檢測儀表采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。代表儀表：玻璃管（板）式液位計 主要用于液位檢測和壓力較低的場合

31、液位就地指示。5455靜壓式物位檢測儀表基于流體靜力學(xué)原理，通過檢測容器內(nèi)流體的靜壓力確定容器內(nèi)液位。代表儀表：壓力式、吹氣式、差壓式液位計 56浮力式物位檢測 利用漂浮于液面上的浮子，或者部分浸沒于液體中的物質(zhì)受到的浮力隨液位而變化來檢測液位。前者稱為恒浮力法，后者稱變浮力法。代表儀表：浮子式液位計、浮筒式液位計 應(yīng)用于液位檢測。57機械接觸式物位檢測 通過測量物位探頭與物料面接觸時的機械力實現(xiàn)物位的測量。代表儀表：重錘式、旋翼式、音叉式主要應(yīng)用于固體料位檢測58電氣式物位檢測通過檢測置于被測介質(zhì)中的物位敏感元件隨物位變化時電量變化檢測物位。代表儀表：電容式物位計可用于液位檢測，界面測量或料

32、位檢測。 59聲學(xué)式物位檢測 利用聲波在介質(zhì)中的傳播速度及在不同相界面之間的反射特性來檢測物位。代表儀表：超聲波物位計可用于液位檢測，界面測量或料位檢測 射線式物位檢測 通過檢測放射性同位素所放出的射線穿過被測介質(zhì)時被吸收的程度檢測物位。代表儀表：射線式物位計可應(yīng)用于物位（液位、料位）的非接觸式檢測。 60其他物位檢測方法：其他物位檢測方法： 光學(xué)法、微波法、磁致伸縮式物位檢測光學(xué)法、微波法、磁致伸縮式物位檢測 現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程中，為了保證原材料，中間產(chǎn)品，成品的質(zhì)量和產(chǎn)量，可以利用溫度，壓力，流量等過程參數(shù)進行測量和控制，這是間接的方法。而成分分析儀表則可以隨時監(jiān)視原料，半成品，成品的成分及其含量，達到直接檢測和控制的目的。3.7 物質(zhì)成分分析成分檢測成分檢測62成分成分檢測檢測按方按方法法按原按原理理實驗室分析實驗室分析現(xiàn)場時時檢測現(xiàn)場時時檢測電化學(xué)式電化學(xué)式光學(xué)式光學(xué)式磁學(xué)式磁學(xué)式色譜式色譜式物性測量儀表物性測量儀表射線式射線式電子光學(xué)式和離子光學(xué)式電子光學(xué)式和離子光學(xué)式熱學(xué)式熱學(xué)式63熱導(dǎo)式檢測技術(shù) 主要用于對混合氣體中某種成分含量的分主要用于對混合氣體中某種成分含量的分析。析。 常用于分析混合氣體中常用于分析混合