化工儀表與自動(dòng)化第五章

1、化工儀表與自動(dòng)化第五章第1頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二 液體膨脹式 水銀(玻璃溫度計(jì)) 膨脹式 有機(jī)溶濟(jì)（酒精溫度計(jì)） 固體膨脹式 雙金屬 桿式 液體 壓力式 氣體 蒸汽 熱電式 熱電偶 熱電阻 輻射式 光學(xué)式 3、測(cè)溫儀表分類：接觸式非接觸式第2頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二4、溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示稱為溫標(biāo)。 攝氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點(diǎn)為零度(0)，水的沸點(diǎn)為100，在0至100之間劃分成一百等分，每一等分為攝氏一度。華氏溫標(biāo)：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的融點(diǎn)為32F，水的沸點(diǎn)為212F，中間劃分為180等分，每一等分稱為華氏一度。熱力學(xué)溫標(biāo)：分

2、子停運(yùn)動(dòng)時(shí)的溫度為絕對(duì)零度國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)： T=t+273.16 第3頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二第二節(jié) 常用溫度計(jì) 一、膨脹式溫度計(jì)1.液體膨脹式溫度計(jì)(玻璃溫度計(jì))結(jié)構(gòu)：玻璃溫包、毛細(xì)管和刻度標(biāo)尺三部分組成，原理：溫包內(nèi)液體受熱后體積膨脹在毛細(xì)管內(nèi)上升 線性關(guān)系 Vt00時(shí)體體積； 液體體積膨脹系數(shù) Vt1、Vt2液體在t1、t2時(shí)的體積；玻璃的積膨脹系數(shù)特點(diǎn)：易碎，不能遠(yuǎn)傳 水銀溫度計(jì)：-30600 灑精溫度計(jì)：-8070第4頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二2.固體膨脹式溫度計(jì)桿式溫度計(jì)：外殼與傳遞桿固定連接，遇熱，外殼膨脹系數(shù)大，伸長(zhǎng)；

3、桿膨脹系數(shù)小，相對(duì)縮短，帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。雙金屬溫度計(jì)：迭焊在一起的兩個(gè)金屬片，受熱后，由于兩金屬片的膨脹系數(shù)不相同而發(fā)生彎曲，溫度越高，產(chǎn)生的線膨脹長(zhǎng)度差越大，因而引起彎曲的角度也越大。雙金屬片刻做成螺旋形狀或螺旋錐體形狀 特點(diǎn)：強(qiáng)度好、防震，可做成雙金屬信號(hào)器 第5頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二第四節(jié) 熱電阻溫度計(jì)一、熱電阻的測(cè)溫原理利用導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)的電阻值隨溫度變化而變化的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。導(dǎo)體的溫度電阻特性：溫度越高，電阻越大， RtRo1(tto) 3. 半導(dǎo)體的溫度電阻特性：溫度越高，電阻越小，常為指數(shù)關(guān)系，又稱熱敏電阻，可測(cè)點(diǎn)溫、面溫第6頁(yè)，共22頁(yè)

4、，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二二、常用熱電阻的種類及結(jié)構(gòu)1.常用的熱電阻 銅電阻：Cu50和Cu100，測(cè)溫范圍 （-50+150oC） Cu50指溫度為0時(shí)，電阻為50； Cu100指溫度為0時(shí)，電阻為100； 特點(diǎn)：價(jià)格便宜，易提純，易加工，易氧化，電阻溫度特性為線性，不能測(cè)高溫 鉑電阻： Pt10和Pt100， 特點(diǎn)：價(jià)格高，不易加工（易碎），精度高，復(fù)現(xiàn)性好（在同一溫度下，不論什么情況下，電阻值為同一數(shù)值），可作級(jí)溫度標(biāo)準(zhǔn)器，不易氧化，測(cè)溫（200630）范圍大 第7頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二2、熱電阻的結(jié)構(gòu)組成電阻體絕緣子保護(hù)套管接線盒第8

5、頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二三、熱電阻溫度計(jì)的特點(diǎn)測(cè)溫范圍廣（-200650oC）可測(cè)氣、液、蒸汽及固體表面溫度精度高信號(hào)可遠(yuǎn)傳，與計(jì)算機(jī)接口方便第9頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二第五節(jié) 電動(dòng)溫度變送器(DDZ-型) 一、DBW溫度變送器的作用與熱電偶、熱電阻配套使用，將溫度或兩點(diǎn)間的溫差轉(zhuǎn)換成420mA和15V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；與顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度或溫差及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制 第10頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二二、熱電阻溫度變送器原理：與熱電阻配套使用，將溫度轉(zhuǎn)換成420mA和15V的統(tǒng)一標(biāo)

6、準(zhǔn)信號(hào)。然后與顯示儀表或控制儀表配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的顯示或控制。2組成 熱電阻 輸入電橋 放大電路 反饋電路第11頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二3. 各部分功能（1）熱電阻將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為電阻值。tRt（2）不平衡電橋（輸入電橋）將電阻值Rt轉(zhuǎn)換為電勢(shì)值。RtUAD（3）正反饋回路使輸出電流Io與t關(guān)系線性化。UAf=UAD+UDf，tUAf。（4）放大單元將不平衡電橋輸出電勢(shì)UAf轉(zhuǎn)換為420mADC電流信號(hào)輸出。 UAfIo 第12頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二4. 溫度變送器的使用 （1）用于被測(cè)溫度信號(hào)需遠(yuǎn)傳時(shí)并進(jìn)入計(jì)算機(jī)處理；（2）確

7、定量程，選好熱電阻Rt分度號(hào)，并與變送器配套；（3）熱電阻“三線制”連接，且3R1=31；（4）零點(diǎn)（下限值）調(diào)整 由熱電阻分度表查出該熱電阻在溫度下限值的電阻Rt下，用精密電阻箱調(diào)到該阻值代替Rt下，調(diào)節(jié)零位電位器W，Io=4mADC；（5）量程（上限值）調(diào)整 由分度表查該熱電阻在溫度上限值的電阻值Rt上，用精密電阻箱調(diào)到該阻值代替Rt上，調(diào)量程電位器Wf，使Io=20mADC。 零點(diǎn)和量程反復(fù)調(diào)整多次。 第13頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二第六節(jié) 動(dòng)圈式溫度顯示儀表 溫度顯示儀表分類 動(dòng)圈式 XCZ-101型（配熱電偶） XCZ-102型（配熱電阻） 自動(dòng)平衡式

8、自動(dòng)電位差計(jì)（配熱電偶） 自動(dòng)平衡電橋（配熱電阻） 數(shù)字式 指示動(dòng)圈式溫度儀表是與熱電偶、熱電阻配合使用于溫度測(cè)量和控制的一種磁電式顯示儀表。第14頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二一、動(dòng)圈式溫度顯示儀表結(jié)構(gòu)溫度t 熱電阻 不平衡電橋 毫伏表 被測(cè)溫度不平衡電橋：將熱電阻電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)的變化。毫伏表：將電勢(shì)的變化轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)，從而顯示被測(cè)溫度值連接導(dǎo)線：將熱電阻引入電橋，便于遠(yuǎn)傳XCZ-102RE連接導(dǎo)線第15頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二二、XCZ-102型表配熱電阻的測(cè)溫線路RBR動(dòng)R2R3R4RtRoRTR串a(chǎn)R1R1R1bcd

9、I1I2穩(wěn)壓電源第16頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二三、不平衡電橋的工作原理電橋的四個(gè)橋臂為： R3， R4，R2 +2R1 ，R0+ 2R1+ Rt1、當(dāng)t=xF(起始值為t0)，電橋平衡，E=0，則 R3（ R0+ 2R1+ Rt0）=R4 （R2 +2R1 ） 其中， R3= R4恒定， Rt隨t變化， R2 恒定，R1為導(dǎo)線， 可通過(guò)調(diào)節(jié)R0，使 R0+ Rt0=R2 此時(shí)電橋平衡，Uab=0，毫伏表指針不動(dòng)，指在起始溫度上。第17頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二2、當(dāng)tt0， Rt Rt0 故 R3（ R0+ 2R1+ Rt）R4 （

10、R2 +2R1 ）電橋不平衡，Uab0，t增大,則U增大. I1=E/(R3+ R2+ 2R1） I2 =E/(R4+R0 +Rt+2R1) Uab= R4I1- R3I2 = (I1-I2) R3 t Rt Uab 第18頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二四、連接導(dǎo)線1、熱電阻與不平衡電橋的連接采用“三線制”2、三線制的作用 由于采用三線制連接，相鄰橋臂中都有R1，I1和I2都會(huì)受R1的影響，R1隨環(huán)境溫度變化，同時(shí)影響I1和I2，可以抵消大部分的由于環(huán)境溫度變化引起的測(cè)量誤差。3、三線制的實(shí)現(xiàn) 連接導(dǎo)線由于長(zhǎng)短、粗細(xì)不同，其電阻不恒定，給測(cè)量帶來(lái)誤差，因此在三根連接導(dǎo)

11、線中都串一R調(diào)，即R1=r1+R調(diào)，對(duì)于不同長(zhǎng)短、粗細(xì)（即不同電阻的r1），都可調(diào)R調(diào)使R1恒為某一數(shù)值。 R1=r線+r調(diào)5第19頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二4使用及注意事項(xiàng)（1）可測(cè)氣體、液體、蒸汽及固體表面溫度（熱敏電阻），測(cè)溫范圍廣（200650），信號(hào)可遠(yuǎn)傳，精度高；（2）熱電阻、XCZ（T）102型表分度號(hào)必須一致； tRtUba，不同的熱電阻有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系，XCZ（T）102型表的表盤是按哪一種熱電阻對(duì)應(yīng)關(guān)系刻度的，就只能配該熱電阻。第20頁(yè)，共22頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)19分，星期二五、毫伏表的工作原理1、結(jié)構(gòu)組成 動(dòng)圈、永久磁鐵、電阻、指針、表盤、張絲等2、工作原理 當(dāng)測(cè)量信號(hào)(即直流毫伏信號(hào))加在動(dòng)圈上時(shí)，便有電流流過(guò)線圈。電流與磁場(chǎng)相互作用形成力矩，使動(dòng)圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，懸掛動(dòng)圈的張絲產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。 t Rt E I 動(dòng)圈旋轉(zhuǎn) 張絲扭轉(zhuǎn)