化工儀表及其自動化控制課件第03章-精品文檔

1、一、 測量過程與測量誤差 1、測量過程參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具，依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測量的值。被測變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送器顯示裝置 傳感器又稱為檢測元件或敏感元件，它直接響應(yīng)被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化成一個與被測變量成對應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號，如mV、V、mA、Hz、位移、力等等。 第一節(jié) 測量儀表基本知識 由于傳感器的輸出信號種類很多，而且信號往往很微弱，一般都需要經(jīng)過變送環(huán)節(jié)的進(jìn)一步處理，把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如010mA、420mA等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模擬量信號或者滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量信號，這種檢測儀表稱為變送器。 2、測量誤差測量誤差儀表測得的測量值 與被測

2、真值 之差 由于真值在理論上是無法真正被獲取的，因此，測量誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標(biāo)準(zhǔn)表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進(jìn)行測量所得到的2個讀數(shù)之差。 即：x0標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)測量誤差的幾種表示形式：絕對誤差實(shí)際相對誤差標(biāo)稱相對誤差相對百分誤差二、測量儀表的品質(zhì)指標(biāo)1、測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）一臺測量范圍01000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa， 請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。在自動化儀表中，通常是以最大相對百分誤差來衡量

3、儀表的精確度，定義儀表的精度等級。 由于儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。 儀表的精確度等級儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“”號和“”號，便可以用來確定儀表的精度等級。目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有： 0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。所謂的0.5

4、級儀表，表示該儀表允許的最大相對百分誤差為0.5，以此類推。精度等級一般用一定的符號形式表示在儀表面板上：1.51.0儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。精度等級數(shù)值越小，表示儀表的精確度越高。精度等級數(shù)值小于等于0.05的儀表通常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表，而工業(yè)用表的精度等級數(shù)值一般大于等于0.5。 儀表的精確度等級例：某壓力變送器測量范圍為0400kPa，在校驗(yàn)該變送器時測得的最大絕對誤差為5kPa，請確定該儀表的精度等級。 解：先求最大相對百分誤差去掉和%為1.25，因此該變送器精度等級為1.5級 例：根據(jù)工藝要求選擇一測量范圍為040m3/h的流量計(jì)，要求測量誤差不超過0.5 m3/

5、h，請確定該儀表的精度等級。 解：同樣，先求最大相對百分誤差因此該流量計(jì)必須選擇1.0級的流量計(jì) 結(jié)論： 工藝要求的允許誤差 儀表的允許誤差 校驗(yàn)所得到的相對百分誤差 2、非線性誤差在通常情況下，總是希望測量儀表的輸出量和輸入量之間呈線性對應(yīng)關(guān)系。測量儀表的非線性誤差就是用來表征儀表的輸出量和輸入量的實(shí)際對應(yīng)關(guān)系與理論直線的吻合程度。 通常非線性誤差用實(shí)際測得的輸入輸出特性曲線（也稱為校準(zhǔn)曲線）與理論直線的之間的最大偏差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示：被測變量儀表輸出理論實(shí)際3、變 差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測變量在全量程范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量

6、時，對應(yīng)于同一被測值的儀表輸出可能不等，二者之差的絕對值即為變差。變差的大小，根據(jù)在同一被測值下正反特性間儀表輸出的最大絕對誤差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示 ：被測變量儀表輸出下行程上行程4、靈敏度和分辨力靈敏度是表征檢測儀表對被測量變化的靈敏程度，它是指儀表輸出變化量和輸入變化量之比，即 靈敏度y/x 分辨力又稱為靈敏限，是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入變化量，它也是靈敏度的一種反映。對數(shù)字式儀表來說，分辨力就是數(shù)字顯示儀表變化一個LSB（二進(jìn)制最低有效位）時輸入的最小變化量。 5、動態(tài)誤差相對百分誤差、非線性誤差、變差都是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）誤差。動態(tài)誤差是指檢測系統(tǒng)受外擾動作用后，被測變量處

7、于變動狀態(tài)下儀表示值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異。引起該誤差的原因是由于檢測元件和檢測系統(tǒng)中各種運(yùn)動慣性以及能量形式轉(zhuǎn)換需要時間所造成的。衡量各種運(yùn)動慣性的大小，以及能量傳遞的快慢常采用時間常數(shù)T和傳遞滯后時間（純滯后時間）兩個參數(shù)表示（這兩個參數(shù)的含義與上一章中對象數(shù)學(xué)模型中的時間常數(shù)T和純滯后時間的數(shù)學(xué)含義是一致的）它們的存在會降低檢測過程的動態(tài)性能，其中純滯后時間的不利影響會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過時間常數(shù)T的影響。 三、測量系統(tǒng)中的常見信號類型作用于測量裝置輸入端的被測信號，要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型：1、 位移信號：是一種機(jī)械信號，包括直線位移和角位移。在測量力、壓力、質(zhì)量、振動等物理量時，

8、要先把它們轉(zhuǎn)換成位移量再處理。2、 壓力信號：包括氣壓信號和液壓信號，工業(yè)檢測中主要應(yīng)用氣壓信號。3、 電氣信號：有電壓信號、電流信號、阻抗信號和頻率信號等。傳送快、滯后小、可遠(yuǎn)距離傳遞、便于和電子計(jì)算機(jī)聯(lián)接。4、 光信號：包括光通量信號、干涉條紋信號、衍射條紋信號、莫爾條紋信號等?？墒沁B續(xù)得，也可是斷續(xù)（脈沖）式的。四、測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式從傳遞信號的連續(xù)性的觀點(diǎn)來分1、 模擬信號： 在時間上是連續(xù)變化的，在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號。 可以變換為電信號，即是平滑地、連續(xù)地變化的電壓或電流信號。 例如：連續(xù)變化的溫度信號可以利用熱電偶轉(zhuǎn)換為與之成比例的連續(xù)變化的電勢信號。 2、 數(shù)字

9、信號： 是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號，通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信號就是一連串的窄脈沖和高低電平交替變化的電壓信號。 連續(xù)變化的工藝參數(shù)（模擬信號）可以通過數(shù)字式傳感器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然而，大多數(shù)情況是首先把這些參數(shù)變換成電形式的模擬信號，然后再利用模擬-數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)把電模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。3、 開關(guān)信號： 開關(guān)信號：用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。 例如：用水銀觸點(diǎn)溫度計(jì)來檢測溫度的變化時，可利用水銀觸點(diǎn)的“斷開”與“閉合”來判斷溫度是否達(dá)到給定值。 在自動檢測技術(shù)中，利用開關(guān)式傳感器（如干簧管、電觸點(diǎn)式傳感器）可以將模擬

10、信號變換成開關(guān)信號。五、測量儀表的分類1、根據(jù)所測參數(shù)的不同，分成壓力（差壓、負(fù)壓）測量儀表、流量測量儀表、物位（液位）測量儀表、溫度測量儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。2、按表達(dá)示數(shù)的方式不同，分成指示型、記錄型、訊號型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。3、按精度等級及使用場合的不同，分成實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別使用在現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)定室。六、化工檢測的發(fā)展趨勢 由于化工生產(chǎn)過程中被測介質(zhì)形態(tài)多樣（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)及混合體）；有時還具有特殊性質(zhì)（強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射、高溫、高壓、深冷、真空、高粘度等）；檢測環(huán)境比較惡劣，存在眾多的影響和干擾，如電源電壓、頻率波動，溫度、壓力變化，水汽、濕度

11、、光照、輻射、鹽霧、煙霧、粉塵等，這些情況都要求化工檢測儀表有穩(wěn)定的工作特性、高的抗干擾能力和相應(yīng)的防護(hù)措施。檢測技術(shù)及儀器儀表的發(fā)展：1、 檢測技術(shù)的現(xiàn)代化： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，新的檢測方法不斷得到開發(fā)。2、 檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化： 傳感器、集成電路、電子技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用例題分析2、某臺測溫儀表的測溫范圍為2001000C，工藝上要求測溫誤差不能大于5C，試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級。解：工藝上允許的相對百分誤差為：允=5/（1000-200）100%=0.625%要求所選的儀表相對百分誤差不能大于工藝上的允，才能保證測溫誤差不大于

12、5C，所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)為0.5級。儀表的準(zhǔn)確度等級越高，能使測溫誤差越小，但為了不增加投資費(fèi)用，不宜選用過高準(zhǔn)確度的儀表。第2節(jié) 壓力測量壓力：化工生產(chǎn)中，由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。 化工生產(chǎn)中，通常遇到壓力和真空度的測量。若壓力不符合要求，不僅會影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，還會造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故?；瘜W(xué)反應(yīng)中，壓力既影響物料平衡關(guān)系，也影響化學(xué)反應(yīng)速度。所以，壓力的測量與控制，對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全十分重要。三種壓力表示方法絕對壓力 pa表壓力 p負(fù)壓或真空度 ph壓力單位及測壓儀表pa絕對壓力零線pphpa大氣壓p01.01325105

13、Pa絕對壓力是指物體所受的實(shí)際壓力。 表壓是指一般壓力表所測得的壓力，它是高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即 真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，有時也稱為負(fù)壓，即 由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。 壓力檢測儀表的分類 目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1)液柱式壓力檢測 一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測量。(2)彈性式壓力檢測

14、 它是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移進(jìn)行測量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。 (3)電氣式壓力檢測 它是利用敏感元件將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測量的儀表，如電阻、電荷量等。(4)活塞式壓力檢測 它是根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量。 活塞式壓力計(jì)的測量精度較高，允許誤差可以小到0.050.02，它普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力檢測儀表進(jìn)行檢定液柱式壓力檢測 液柱式壓力檢測是以液體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，它們一般采用水銀或水為工作液，用U型管進(jìn)行測量，常用于較低壓力、負(fù)壓或壓力差的檢測。 p1 p2p1 p2h(a)(

15、b) 特點(diǎn)：直觀、可靠、準(zhǔn)確度較高等，但U形管只能測量較低的壓力或差壓，為了便于讀數(shù)，U形管一般是用玻璃做成，易破損，另外它只能進(jìn)行現(xiàn)場指示。 用U形管進(jìn)行壓力檢測，其誤差來源主要有：溫度誤差由使用環(huán)境溫度的變化引起的測量誤差。 它主要包括兩個方面：一是標(biāo)尺長度隨溫度的變化（要求U形管材料的溫度系數(shù)極小）；二是工作液密度隨溫度的變化。例如水，當(dāng)溫度從10變到20時，其密度從999.8kg/m3減小到998.3kg/m3，相對變化量為0.15。安裝誤差當(dāng)U形管安裝不垂直時將會產(chǎn)生安裝誤差。彈性式壓力計(jì)彈性式壓力檢測是用彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。 平薄膜 波紋膜 波紋管 單圈

16、彈簧管 多圈彈簧管膜 片受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動傳動機(jī)構(gòu)指示。但是膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度不高，一般為2.5級。膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號；波紋管的位移相對較大，一般可在其頂端安裝傳動機(jī)構(gòu)，帶動指針直接讀數(shù)。其特點(diǎn)是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測較低的壓力（1.0106Pa），但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到1.5級；彈簧管結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，它使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要求，儀表精度最高可達(dá)0.15級。彈簧管和彈簧管壓力表彈簧管是橫截面呈非圓形

17、（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。被測壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個內(nèi)腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時改變其中心角。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關(guān)系： 式中0為彈簧管中心角的初始角；為受壓后中心角的改變量；R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑；h為管壁厚度；a、b為彈簧管橢圓形截面的長、短半軸。 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)節(jié)螺釘 9接頭圖3-18 彈簧管壓力表彈簧管自由端B

18、的位移量一般很小，需要通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來,為了加大彈簧管自由端的位移量，也可采用多圈彈簧管，其原理與單圈彈簧管相似。 單圈彈簧管壓力表是工業(yè)現(xiàn)場使用最普遍的就地指示式壓力檢測儀表（也有電接點(diǎn)輸出的彈簧管壓力表） 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉、測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓一般的工業(yè)用彈簧管壓力表的精度等級為1.5級或2.5級，但根據(jù)制造的要求，其精度等級最高可達(dá)0.15級。 電氣式壓力計(jì)與信號轉(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)換為電信號輸出的一類壓力計(jì)。電氣式壓力計(jì)通常兩部分組成：一次儀表（壓力探頭）

19、：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。電氣式壓力計(jì)常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。常見壓力變換器（壓力探頭）有：應(yīng)變式壓力變換器；壓電電阻式壓力變換器；電感式壓力變換器；電容式壓力變換器；霍爾片式壓力變換器?；魻柺綁毫τ?jì)霍爾半導(dǎo)體在垂直電流和磁場的作用下，會產(chǎn)生側(cè)向電壓：UH=RHBINS應(yīng)變片壓力/差壓變送器利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為： 當(dāng)電阻體受外力作用時，電阻體的長度、截面積或電阻率會發(fā)生變化，即其阻值也會發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。r1r2123P(a)傳感器1

20、外殼 2彈性筒 3膜片應(yīng)變筒的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，應(yīng)變片r1和r2用膠合劑貼緊在應(yīng)變筒的外壁，與筒體之間不發(fā)生相對滑動。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片。 圖中應(yīng)變片r1、r2的靜態(tài)性能完全相同。當(dāng)膜片受到外力作用時，彈性筒軸向受壓，使應(yīng)變片r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變小；而應(yīng)變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實(shí)際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補(bǔ)償。是應(yīng)變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個阻值相等的精密固定電阻。UiEr1r2R3R4AB(b)測量電橋不受壓時 r1= r2=r0 R3

21、=R4=r 若應(yīng)變片受壓，則：r1= r0+r1；r2= r0+r2 (r1r2)由此可見，由壓力作用時，r1和r2一減一增，使電橋由較大的輸出；當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，r1、r2同時增減，不影響電橋的平衡。如果儀表能把電橋輸出電壓Ui進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，則該儀表即可稱為應(yīng)變式壓力變送器。 結(jié)論：應(yīng)變片式壓檢測儀表具有較大的測量范圍，被測壓力可達(dá)幾百M(fèi)Pa，并具有良好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。但是，盡管測量電橋具有一定的溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，?yīng)變片式壓力檢測儀表仍有比較明顯的溫漂和時漂，因此，這種壓力檢測儀表較多地用于一般要求的動態(tài)壓力檢測，測量精度一般在0.51.0左右。 壓阻式（

22、擴(kuò)散硅）壓力/差壓變送器 因電阻率變化引起阻值變化稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)比較明顯。用作壓阻式傳感器的基片材料主要為硅片和鍺片，由于單晶硅材料純、功耗小、滯后和蠕變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測元件的壓力檢測儀表得到了廣泛的使用。 p2p1硅杯圖3-30 壓阻式傳感器示意圖正壓側(cè)隔離膜片引出線負(fù)壓側(cè)隔離膜片硅油測量部分?jǐn)U散硅壓阻傳感器把被測差壓P成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓US 1.負(fù)壓室 2.正壓室 3.硅杯4.引線 5.硅片Ri1Ri2Ri3Ri4結(jié)論：壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，其核心部分就是一個

23、既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片。擴(kuò)散電阻的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的幾十倍，能直接測量出微小的壓力變化。此外，壓阻式壓力傳感器還具有良好的動態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可用來測量幾千赫茲乃至更高的脈動壓力。因此，這是一種發(fā)展比較迅速，應(yīng)用十分廣泛的一類壓力傳感器。 這種傳感器的缺點(diǎn)則是擴(kuò)散電阻存在溫度效應(yīng)，容易受環(huán)境溫度的影響，有些廠家在傳感器組件中提供了若干校正用的溫度補(bǔ)償電路，甚至把放大轉(zhuǎn)換等電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的基本性能。膜盒式差壓變送器工作原理：力矩平衡 檢測元件膜盒或膜片 杠桿系統(tǒng)則有單杠桿、雙杠桿和矢量機(jī)構(gòu) 膜盒式差壓變送器構(gòu)成 P測量部分Fi杠桿系統(tǒng)M放大器

24、反饋部分FfIo電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件主要包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分： 差壓電容膜盒電容-電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路pCIiIfIzIo測量部分轉(zhuǎn)換放大部分電氣式壓力計(jì)P=0 Ci1=Ci2=15pF P0 Ci1的電容量減小 Ci2的電容量增大 差動電容測量原理電容式差壓變送器測量原理 電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出信號也是標(biāo)準(zhǔn)4 20mADC電流信號。電容式壓力變送器是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量的。電容式差壓變送器的原理圖可見傳感器有左右固定極板，在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片

25、，作為電容的中央動極板，在測量膜片兩側(cè)的空腔中充滿硅油。電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級。壓力計(jì)的選用和安裝 選用安裝其它儀表也基本適應(yīng)一、壓力計(jì)的選用 三個方面選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。 量程 儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進(jìn)行測量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確

26、定。同時必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。 測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4 測量脈動壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3 測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5 最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3 儀表的量程等級：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它們10n倍。 在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。 這只是一個一般經(jīng)驗(yàn)要求，不是絕對的！儀表精度 根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。

27、在選擇時應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。 例：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為0.40.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的4，試確定該表的量程和精度等級。 解： 由題意可知，被測對象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為 0AMPa ，則 根據(jù)工作壓力的要求： 根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為01.0MPa的彈簧管壓力表。 由題意，被測壓力的允許最大絕對誤差為：max=0.4*4%=0.016 MPa這就要求所選儀表的相對百分誤差為： 0.016/（1-0）*100%=1.6%按照儀表的精度等級，可選擇15級的壓力表。

28、儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮以下幾個方面:儀表的材料 壓力檢測(檢測儀表)的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸，因此在選擇儀表材料的時候要綜合考慮儀表的工作條件。輸出信號類型只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計(jì)那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測儀表。 例如：對腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)應(yīng)使用像不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件

29、； 氨用壓力表則要求儀表的材料不允許采用銅或銅合金，因?yàn)榘睔鈱︺~的腐蝕性極強(qiáng)； 又如氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上可以與普通壓力表完全相同，但要禁油，因?yàn)橛瓦M(jìn)入氧氣系統(tǒng)極易引起爆炸。 使用環(huán)境對爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低的環(huán)境，應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的敏感元件以及其他變換元件。 上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測儀表的選型二、壓力計(jì)的安裝 分三種情況介紹：一般壓力檢測儀表的安裝特殊壓力檢測儀表的安裝（高溫、高壓、腐蝕等）壓力變送器的安裝 一般壓力測量儀表的安裝 無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：壓力儀

30、表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對濕度小于80，振動小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方，對于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾壓力儀表應(yīng)垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對壓力儀表的示值進(jìn)行修正導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為610mm，長度盡可能短，否則會引起測量遲緩壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修測量特殊介質(zhì)時的壓力測量

31、儀表安裝測量高溫（60以上）流體介質(zhì)的壓力時，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。如圖(a)、(b) (a)(b)測量高壓流體介質(zhì)的壓力時，安裝時壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過之處，以防發(fā)生以外。 測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖(c)、(d) (c)(d)112233測量波動劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時，應(yīng)在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時還應(yīng)加裝阻尼器，如圖(e) (e)4測量粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時，應(yīng)在