第三章過程檢測技術(shù)1

教學(xué)目的與要求：1掌握儀表測量誤差方面的知識；2了解壓力、溫度、流量、液位檢測儀表的類型及選用教學(xué)內(nèi)容:

§3.1

測量及誤差理論§3.2壓力測量§3.3溫度測量§3.4流量測量§3.5物位測量第3章過程檢測技術(shù)教學(xué)目的與要求：

1測量誤差的表示方法——絕對誤差、相對誤差、引用誤差（相對百分誤差）2掌握儀表的性能指標——精確度、變差(遲滯誤差)、靈敏度、線性度、反應(yīng)時間、漂移

3掌握如何給儀表定精度等級？4掌握如何根據(jù)工藝要求：①選擇合適精度等級的儀表②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級是否滿足工藝要求本節(jié)思考題：Pg125：1、2、3、4；本節(jié)作業(yè)：1訓(xùn)練求儀表的各類誤差和確定儀表的精度等級；P125：52訓(xùn)練根據(jù)儀表的精度等級選擇滿足工藝的儀表；P125：8

§3.1測量及誤差理論提問：▲1影響自動控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的因素有哪些？

1被控對象的特性

2組成的自動控制系統(tǒng)

3自動控制裝置的特性

檢測儀表與變送器控制器執(zhí)行器被控變量干擾作用

y給定值控制器執(zhí)行器被控對象f測量元件與變送器yse=ym

－ys

umym偏差－控制信號操縱變量4控制規(guī)律及控制器參數(shù)的設(shè)定前言●檢測儀表：用來檢測生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的技術(shù)工具。

●傳感器：將生產(chǎn)工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號（如氣信號或電信號）的儀表。

●變送器：當傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號，如：氣壓信號（0.02～0.1MPa或電壓、電流信號（0～10mA或4～20mA），稱為變送器被控變量干擾作用

y給定值控制器執(zhí)行器被控對象f測量元件與變送器yse=ys

－ym

umym偏差－控制信號操縱變量▲測量、變送裝置的作用：是控制系統(tǒng)中獲取信息和傳遞信息的裝置，也是系統(tǒng)進行控制的依據(jù)。要求：準確、及時反映被控變量的狀況。測量的實質(zhì):

是一個比較的過程。即將被測參數(shù)和相應(yīng)的測量單位進行比較的過程。測量儀表則是實現(xiàn)比較的工具

§3.1測量及誤差理論

實際上：一、測量誤差的表示方法1絕對誤差

理論上：

2相對誤差：某一點的絕對誤差與標準表在這一點的指示值x0之比的絕對值。x指——測量儀表的指示值x真——被測量的真實值x0——比所使用的儀表精度高一級的儀表的讀數(shù)（標準表的指示值）3引用誤差：將絕對誤差折合成儀表測量范圍（量程范圍）的百分數(shù)

x上——儀表的測量上限

x下——儀表的測量下限N——儀表的量程（x上－x下）例題1：若被測介質(zhì)的實際溫度為500℃，儀表的指示值為495℃，儀表的量程為0～1000℃，試確定絕對誤差、相對誤差、引用誤差。解:絕對誤差:

△=X指－

X0=495－500=－5℃

·

相對誤差:y=△/X0=-5/500×100%=-1%

引用誤差:δ=△/（x上－x下）=-0.5%

二儀表的性能指標1.精確度:

是衡量儀表準確程度的一個品質(zhì)指標。數(shù)值上等于在規(guī)定的正常情況下，儀表所允許的引用誤差。精確等級：將儀表允許的引用誤差±號及%號去掉，和國家規(guī)定的精度等級比較后，確定儀表的精度等級國家規(guī)定的精確度等級有：高精度等級低0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，（0.4），0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0。標準用表準確測量用表工業(yè)上用表在實踐中常遇到以下兩類問題：

▲（1）如何給儀表定精度等級：即已知儀表的量程N和與精度等級高一級的標準表校驗時的最大絕對誤差。求出:去掉±、%和國家精度等級比，取相等或低檔的精度等級。：

（1）如何給儀表定精度等級？

（2）如何根據(jù)工藝要求,選擇合適精度等級的儀表或判斷現(xiàn)有的儀表精度等級是否滿足工藝要求例2：某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃。校驗該表時得到的最大絕對誤差為±4℃，試確定該儀表的精度等級。解：該儀表的允許的引用誤差為：

所以，該測溫儀表的精度等級為1.0級。0.5＜0.8＜1.0▲（2）如何根據(jù)工藝要求：

①選擇合適精度等級的儀表

②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級是否滿足工藝要求①選擇合適精度等級的儀表

根據(jù)工藝條件確定儀表的量程N（X上=（1.5～2.0）X工藝max)和工藝允許的最大絕對誤差△max。求出：

去掉%和±并與國家精度等級相比，取相等或高檔的精度等級。例3：某反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度500℃。根據(jù)工藝要求，最大允許誤差不超過+7℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？解：根據(jù)工藝要求：儀表的量程上限：X上=2X工藝Max=1000℃儀表的允許引用誤差為：去掉±、%，0.5＜0.7＜1.0，所以選精度等級0.5的儀表才能滿足工藝要求。精度等級1.0的儀表，其允許引用誤差為±1.0%，超過了工藝上允許的數(shù)值.

先算出儀表的：△允max=N×δ%再校驗儀表的：△測max=X指－X0再比較：△測max≤△允max合格

△測max

＞△允max

不合格②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級是否滿足工藝要求：即儀表的量程N和精度等級都已知，判斷儀表是否滿足工藝要求?！?）如何根據(jù)工藝要求：

①選擇合適精度等級的儀表

②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級是否滿足工藝要求例4

：一臺精度等級為0.5，量程范為600~1200℃的電子電位差計，校驗時，其中的某一點最大絕對誤差是4℃，問此表是否合格？

解：根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為：

△允max=N×δ%=（1200－600）×0.5%=3℃而△測max=4℃＞3℃，所以此表不合格。2變差（遲滯誤差）：指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程測量時，被測量值正行程和反行程所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。最大絕對誤差被測變量正行程反行程儀表的指示值3靈敏度

靈敏度K：是表達儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。它是指儀表在達到穩(wěn)定狀態(tài)以后，儀表輸出信號變化Δy與引起此輸出信號變化的被測參數(shù)（輸入信號）變化量Δx之比。4線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。

被測變量儀表指示值Lmax5反應(yīng)時間T：用來衡量儀表能不能盡快反映參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應(yīng)時間長，說明儀表需要較長的時間才能給出準確的指示值，那不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。6漂移：指輸入量不變時，經(jīng)過一定的時間后輸出量產(chǎn)生變化的現(xiàn)象，是衡量儀表穩(wěn)定性的重要指標。溫漂、零漂。三工業(yè)儀表的分類

1按儀表使用的能源分類

電動儀表

氣動儀表

液動儀表

2按信息的獲得、傳遞、處理的過程分類

檢測儀表

顯示儀表

控制儀表

執(zhí)行器

3按儀表的組成形式分類

單元組合儀表：單元組合儀表是按照自動控制系統(tǒng)中各部分的功能(如檢測、顯示、控制和執(zhí)行等)構(gòu)成的若干具有獨立作用的單元儀表，各單元之間以統(tǒng)一信號互相聯(lián)系的成套調(diào)節(jié)儀表?；厥絻x表：把測量、顯示、控制、執(zhí)行等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體，就地安裝的一類儀表。氣動單元組合儀表（QDZ）

：0.02～0.1MPa電動單元組合儀表（DDZ）Ⅰ電子管型：已淘汰

Ⅱ晶體管：將近淘汰（0～10mA）

Ⅲ集成電路：應(yīng)用中（4～20mA）教學(xué)目的與要求：1掌握各種壓力檢測儀表的基本原理；

2掌握壓力表的選用及安裝；§3.2壓力檢測本節(jié)思考題：Pg125：10、11、12、14、15本節(jié)作業(yè)：

1訓(xùn)練壓力儀表的選用。Pg125：13

課外作業(yè)：1通過網(wǎng)絡(luò)查找壓力傳感器；2交流壓力傳感器資料；

§3.2壓力檢測

一壓力概念1壓力(壓強）：指均勻垂直作用在單位面積上的力。

2壓力的表示

表壓：P表=P絕－P大氣真空度：P真=P大氣－P絕

二測壓儀表（按轉(zhuǎn)換原理的不同）

液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計（Pa=1N/m2)1MPa=106Pa1Kgf/cm2=0.1MPa=1bar(一）液柱式壓力計U型管壓力計單管壓力計斜管壓力計DhDhα

（二）彈性式壓力計

測量原理：彈性元件受壓產(chǎn)生變形二測壓儀表補充圖：彈性元件示意圖●彈簧管式彈性元件（100～1000MPa）：橫截面為扁圓或橢圓（a）單圈（b）多圈●薄膜式彈性元件（中、低壓）：銅質(zhì)的膜片（單片或雙片）、膜盒。（c）（d）●波紋管式壓力元件（微壓與低壓）：銅質(zhì)。（e）1常見彈性元件

2彈簧管壓力表（最常見的彈性式壓力計）

普通彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)如圖3-15.壓力自由端的位移表盤指針顯示放大機構(gòu)

10游絲：克服傳動間隙而產(chǎn)生的儀表變差5、6調(diào)整螺釘：調(diào)整儀表的量程其測壓原理：補充圖具有上、下報警功能的電接點信號壓力表補充圖

（三）電氣式壓力計

——是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。

常見的電氣式壓力傳感器和壓力變送器有:

1霍爾片式壓力傳感器2

壓阻式壓力傳感器3

力矩平衡式壓力變送器4

電容式壓力變送器其測壓原理：壓力電信號遠距離傳輸及顯示組成：是由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置（一般有指示儀、記錄儀、控制器、微處理機等）組成。1.霍爾片式壓力傳感器：霍爾效應(yīng)及霍爾片式壓力傳感器如下圖所示:補充圖霍爾片式壓力感器

根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，即利用霍爾元件(半導(dǎo)體如鍺)將壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。1-彈性元件2-電磁場3-霍爾元件

霍爾電勢Uh的大小與半導(dǎo)體材料、所通過的電流、磁感應(yīng)強度以及霍爾片的幾何尺寸等有關(guān)。RH——霍爾常數(shù)B-非均勻磁場強度：2壓阻式壓力傳感器半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)：r0.635rR2R2、R4變小R1R3R4R1、R3變大根據(jù)單晶硅的壓阻效應(yīng)工作，在很薄的單晶硅上利用集成電路工藝擴散出4個小片等值電阻，構(gòu)成惠斯登測量橋路?！鱑R1R4R2R3ISE當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。不受壓時：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R△UR1R4R2R3ISE優(yōu)點：精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)快、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單三壓力表的選用及安裝1壓力表的選用：根據(jù)工藝要求，全面考慮，具體分析（1）選儀表類型：根據(jù)工藝要求、介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境條件等。如：Y型普通壓力表，名稱下為黑色下劃線；YA型氨用壓力表，名稱下為黃色下劃線；YD型氧用壓力表，名稱下為藍色下劃線。原則：儀表類型的選用必須滿足工藝對生產(chǎn)的要求實例一：壓力表按安裝場合，分就地指示型和遠傳型

實例二：特殊用途壓力表：氧用壓力表、氨用壓力表，耐氯壓力表等三壓力表的選用及安裝（2）選量程：

測穩(wěn)壓時:P上=（1.5～2.0)Pmax,P下=0(無特殊要求)

測波動壓力時:P上=（2.0～3.0)Pmax

為了延長儀表的使用壽命，按“化工自控設(shè)計技術(shù)規(guī)定”還要求:

測穩(wěn)壓時：P測≤2/3P上

測波動壓力時：P測≤1/2P上

測高壓時：P測≤3/5

P上

被測最小壓力：

Pmin≥1/3P上(3)選精度:根據(jù)工藝允許的最大測量誤差來確定。在滿足工藝的前提下，一般選精度低、價廉耐用的儀表。例5：某臺往復(fù)式壓縮機的出口壓力范圍為25~28MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。解：由于往復(fù)式壓縮機的出口壓力脈動較大，所以選擇儀表的上限值為:p上=2.Pmax=28×2=56MPa查(P95)[厲玉鳴）:選用YX-150型電接點壓力表，測量范為0~60MPa。由于25/60＞1/3，滿足被測壓力的最小值不低于滿量程的1/3。允許誤差：1/60×100%=1.67%

所以選精度等級為1.5級的儀表完全可以滿足誤差要求。選擇的壓力表為YX-150型電接點壓力表，測量范為0~60MPa，精度等級為1.5級。Y表示壓力表；Z表示阻尼或真空；B表示防爆或標準；J表示精密或矩形；A表示氨用表；X表示信號或電接點；XC表示磁助電接點；P表示膜片；E表示膜盒；F表示防腐；N表示耐震；T表示彈簧管；B表示不銹鋼。另外，常用的壓力表型號如下：YTF表示不銹鋼壓力表；YA表示氨用壓力表；YXC表示電接點；YZ表示真空壓力表；YY表示乙炔壓力表；YO表示耐熱壓力表；YH表示氫氣壓力表2壓力表的安裝（1）測壓點的選?。孩龠x直管段②與介質(zhì)的流動方向垂直③測液體壓力時，取壓點在管道下半部；測氣體壓力時，取壓點在管道上半部（2）引壓導(dǎo)管的鋪設(shè)：①內(nèi)徑一般為6～10mm②水平安裝時要有一定的傾斜度，便于氣體或液體的排放。③測易結(jié)晶介質(zhì)，需加伴熱管線。取壓口與壓力計之間加截斷閥。壓力表應(yīng)安裝在滿足規(guī)定的使用環(huán)境條件和易予觀察檢修的地方。教學(xué)目的與要求：1掌握熱電偶溫度計的測溫原理、熱電偶的熱電勢方程、工業(yè)常用的熱電偶及分度號、補償導(dǎo)線的作用、冷端溫度補償?shù)姆椒ā?/p>

2掌握熱電阻溫度計的測溫原理、熱電阻的電阻值與溫度的關(guān)系式、工業(yè)常用的熱電阻及分度號。

3掌握熱電偶溫度計與熱電阻溫度計的區(qū)別。

4了解電動溫度變送器的作用及原理。

5掌握測溫元件的安裝及布線要求?！?.3溫度測量本節(jié)思考題：Pg125：16、17、18、19、20、21

本節(jié)作業(yè)：P125：18、19、20（書上無分度表可查）

課外作業(yè)：1通過網(wǎng)絡(luò)查找溫度傳感器；2交流溫度傳感器資料；

§3.3溫度檢測及儀表一溫度檢測方法特點：不能直接測量，只能通過熱交換間接測量。測溫儀表的分類：①按測溫范圍分：高溫計（≥600℃）、溫度計（＜600℃）②按用途分：標準儀表、實用儀表③按工作原理分：膨脹式溫度計—利用物體的熱膨脹來測溫。壓力式溫度計—利用密閉容器中物質(zhì)受熱后體積膨脹而壓力升高的原理來測溫的。熱電偶溫度計—利用導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的。熱電阻溫度計—利用電阻隨溫度的變化特性來測溫的。輻射式高溫計—利用物體表面輻射與溫度的關(guān)系來測溫的。④按測量方式分：接觸式溫度計、非接觸式溫度計常用溫度計的種類及優(yōu)缺點見表3-3表3-3

常用溫度計的種類及優(yōu)缺點見Pg86二膨脹式溫度計

①測溫原理：是利用物體受熱時體積膨脹的性質(zhì)而制成的。常見的有：液體膨脹式溫度計：如玻璃管溫度計固體膨脹式溫度計：如雙金屬溫度計②雙金屬溫度計：其感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的，由于兩片金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。圖3-21雙金屬片

三壓力式溫度計①測溫原理：是利用封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化的原理制成的。并由壓力表來測量壓力的變化，從而測得溫度。②結(jié)構(gòu)：如圖，由三部分組成溫包：感受溫度的變化毛細管：傳遞壓力的變化（D0=1.2～5mm，Di=0.15～0.5mm）彈簧管：壓力表的彈性元件補充圖四輻射式溫度計測溫原理：基于物體熱輻射作用來測量溫度的。測溫范圍：＞800℃(1)熱電勢產(chǎn)生的條件：①熱電極必須是A、B兩種不同的材料②熱電極的兩接點溫度不相等

③構(gòu)成閉合回路五熱電偶溫度計1測溫原理：是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理來測量溫度的?！沃^熱電效應(yīng)——兩種不同材料的導(dǎo)體A、B組成一個閉合回路，當回路兩端接點t0、t的溫度不相同時，回路中就會產(chǎn)生一定的電勢，形成電流，電流大小與導(dǎo)體材料性質(zhì)和接點溫度有關(guān)，這種原理稱為熱電效應(yīng)溫差電勢接觸電勢接觸電勢：兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，從而在接觸點處發(fā)生電子擴散而形成的電動勢。

如：Na＞Nb，A+，B－，A、B點形成由A到B的接觸電位差。溫差電勢：同一根導(dǎo)體中電子從高溫端向低溫端遷移而引起的電動勢。

如：Et＞Et0

，t+，t0－，形成由低溫端到高溫端的溫差電勢。溫差電勢接觸電勢（2）閉合回路的總熱電勢方程式：溫差電勢接觸電勢(3)熱電偶的基本定律①均質(zhì)導(dǎo)體定律②中間導(dǎo)體定律③中間溫度定律④標準電極定則2熱電偶溫度計的組成①熱電偶：是測溫元件。②★補償導(dǎo)線和冷端溫度補償③連接導(dǎo)線：用來連接熱電偶與測溫儀表④測量儀表：用來檢測熱電偶產(chǎn)生的熱電勢信號大小的。補償導(dǎo)線為了使熱電偶的冷端遠離工作端，使冷端的溫度保持恒定以保證熱電偶測得的溫度是被測溫度的單值函數(shù)，常采用一種專用的將熱電偶的冷端延伸出來的導(dǎo)線，叫補償導(dǎo)線。注意：補償導(dǎo)線必須與所使用的熱電偶配套使用，且正、負極不能接錯；接點的溫度必須在0～100℃。表3-7常用熱電偶的補償導(dǎo)線補充表補償導(dǎo)線的接入對熱電勢EAB（t，t0）有無影響?3

常見熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)1)種類：工業(yè)上常見的熱電偶如補充表。注意：不同分度號的熱電偶必須與其相對應(yīng)的顯示儀表配套使用。表3-4工業(yè)用熱電偶補充表溫度

℃

0102030405060708090熱電

動

勢

mV00.0000.0550.1130.1730.2350.2990.3650.4320.5020.5731000.6450.7190.7950.8720.9501.0291.1091.1901.2731.3562001.4401.5251.6111.6981.7851.8731.9622.0512.1412.2323002.3232.4142.5062.5992.6922.7862.8802.9743.0693.1644003.2603.3563.4523.5493.6453.7433.8403.9384.0364.1355004.2344.3334.4324.5324.6324.7324.8324.9335.0345.1366005.2375.3395.4425.5445.6485.7515.8555.9606.0656.1697006.2746.3806.4866.5926.6996.8056.9137.0207.1287.2368007.3457.4547.5637.6727.7827.8928.0038.1148.2558.3369008.4488.5608.6738.7868.8999.0129.1269.2409.3559.47010009.5859.7009.8169.93210.04810.16510.28210.40010.51710.635110010.75410.87210.99111.11011.22911.34811.46711.58711.70711.827120011.94712.06712.18812.30812.42912.55012.67112.79212.91213.034130013.15513.39713.39713.51913.64013.76113.88314.00414.12514.247140014.36814.61014.61014.73114.85214.97315.09415.21515.33615.456150015.57615.69715.81715.93716.05716.17616.29616.41516.53416.653160016.77116.89017.00817.12517.24317.36017.47717.59417.71117.826170017.94218.05618.17018.28218.39418.50418.612———鉑銠10-鉑熱電偶（S型）分度表（ITS-90）(參考端溫度為0℃)溫度

℃

0102030405060708090熱電

動

勢

mV0-0.000-0.002-0.0030.0020.0000.0020.0060.110.0170.0251000.0330.0430.0530.0650.0780.0920.1070.1230.1400.1592000.1780.1990.2200.2430.2660.2910.3170.3440.3720.4013000.4310.4620.4940.5270.5160.5960.6320.6690.7070.7464000.7860.8270.8700.9130.9571.0021.048

1.0951.1431.1925001.2411.2921.3441.3971.4501.5051.5601.6171.6741.7326001.7911.8511.9121.9742.0362.1002.1642.2302.2962.3637002.4302.4992.5692.6392.7102.7822.8552.9283.0033.0788003.1543.2313.3083.3873.4663.5462.6263.7083.7903.8739003.9574.0414.1264.2124.2984.3864.4744.5624.6524.74210004.8334.9245.0165.1095.2025.29975.3915.4875.5835.68011005.7775.8755.9736.0736.1726.2736.3746.4756.5776.68012006.7836.8876.9917.0967.2027.0387.4147.5217.6287.73613007.8457.9538.0638.1728.2838,3938.5048.6168.7278.83914008.9529.0659.1789.2919.4059.5199.6349.7489.8639.979150010.09410.21010.32510.44110.58810.67410.79010.90711.02411.141160011.25711.37411.49111.60811.72511.84211.95912.07612.19312.310170012.42612.54312.65912.77612.89213.00813.12413.23913.35413.470180013.58513.69913.814———————鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型)分度表(參考端溫度為0℃)溫度

℃

0102030405060708090熱電

動

勢

mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.21432.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.91538.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807——鎳鉻-鎳硅熱電偶(K型)分度表(參考端溫度為0℃)2)

熱電偶的結(jié)構(gòu)：

普通型熱電偶：由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等主要部分組成鎧裝熱電偶：金屬導(dǎo)管、熱電偶絲和絕緣材料（氧化鎂粉）一起經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，在使用中可以隨測量需要任意彎曲，動態(tài)響應(yīng)快；機械強度高；擾性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上表面型熱電偶：利用真空鍍膜法將熱電偶材料蒸鍍在絕緣基底上的薄膜熱電偶。專門測表面溫度?？焖贌犭娕迹簻y高溫熔融物體的專用溫度計。

普通4冷端溫度的補償⑵冷端溫度補償?shù)姆椒á俸銣胤ǎ豪涠藴囟缺３趾銣氐姆椒?。如冰點法（0℃）適合實驗室。如圖3-25②修正法：適合實驗室或臨時測量。

如冷端溫度不是0℃，而是t1℃，測得的熱電勢為E（t，t1

），則實際溫度下的熱電勢E（t，0）按下式修正：

E（t，0）=E（t，t1

）+E（t1

，0）▲注意：由于熱電勢與溫度之間的關(guān)系不是線性的，當自由端溫度不是0℃時，將測得的熱電勢對應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度值并不等于實際的被測溫度值。⑴為什么熱電偶測溫要進行冷端溫度補償？

由于工業(yè)上的常用的各種熱電偶的溫度—熱電勢關(guān)系曲線是在冷端溫度保持0℃的情況下得到的，而且與其配套使用儀表也是根據(jù)這儀關(guān)系曲線進行刻度的。而實踐測量時，冷端溫度往往高于0℃，且是不斷變化的，從而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以使熱電偶冷端的溫度保持0℃，或進行一定的修正得到準確的測量結(jié)果的做法稱為冷端溫度補償。圖3-25熱電偶冷端溫度保持0℃的方法冷端溫度補償修正法：例題：用S型熱電偶測溫，已知冷端溫度為40℃，而實測的熱電勢為9.352mV,試求欲測的溫度值。

③校正儀表零點法Pg90

就是把儀表的指針調(diào)整到相當于室溫(冷端溫度)的數(shù)值上。由于室溫在不斷變化，故適合于要求不太高的場合。例：現(xiàn)有s分度熱電偶和動圈儀表組成的測溫系統(tǒng)。被測溫度己知為1000℃，表所處環(huán)境溫度為30℃。現(xiàn)有兩種方法產(chǎn)生指示溫度，即：

(1)將儀表機械零位調(diào)至30℃，然后通上熱電動勢產(chǎn)生指示；

(2)先通上熱電動勢產(chǎn)生指示溫度，然后讀數(shù)溫度加上30℃；試問哪種方法正確，相對誤差為多少。

④補償電橋法：適合工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)測量,就是利用不平衡電橋（也叫補償電橋或冷端溫度補償器）產(chǎn)生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。如圖3-26Cu－＋輸入輸出R1R3R2R4abE=4VR1、R2、R3=1Ω（錳銅絲繞制，其電阻不隨溫度而變化）和Rcu=1Ω（銅絲繞制，其電阻隨溫度的變化而變化）。RS為限流電阻、在20℃時組成平衡橋路。

六熱電阻溫度計（－200～＋500℃）1.測溫原理：利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性進行溫度測量的。其電阻值與溫度的關(guān)系如下：

α——電阻溫度系數(shù)

R0——溫度為t0℃時電阻2.工業(yè)上常用的熱電阻①鉑電阻（新型號為WZP、老型號為WZB）：有R0=10Ω和R0=100Ω兩種。對應(yīng)的分度號Pt10、Pt100可查《化工儀表及自動化》的附錄七。②銅電阻（新型號為WZC、老型號為WZG）：有R0=50Ω和R0=100Ω兩種。對應(yīng)的分度號Cu50、Cu100可查《化工儀表及自動化》的附錄九。

六熱電阻溫度計（－200～＋500℃）3.熱電阻結(jié)構(gòu)

(p93:表3-4熱電偶的結(jié)構(gòu)及特點）

①普通型熱電阻：由電阻體、保護套管和接線盒等主要部分組成。

②鎧裝熱電阻：將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護套連成一體。體積小、抗震性強、可彎曲、熱慣性小、使用壽命長。

③薄膜熱電阻：將熱電阻材料通過真空渡膜法，直接蒸渡到絕緣基底上。體積小、熱慣性小、靈敏度高。補充圖4小結(jié)：熱電阻溫度計與熱電偶溫度計的比較●熱電阻溫度計包括：感溫元件熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表。測溫元件熱電阻溫度電阻值●熱電偶溫度計包括：感溫元件熱電偶、補償導(dǎo)線及連接銅導(dǎo)線和顯示儀表測溫元件熱電偶溫度電勢值七測溫儀表的選用與安裝1測溫儀表的選用：P93表3-52測溫元件的安裝要求①保證測溫元件與流體接觸充分。測溫元件應(yīng)迎著被測流體流向插入。如圖②感溫點處于流速最大處：熱電偶、鉑電阻、銅電阻的保護套末端應(yīng)分別越過流束中心線5～10mm、50～70mm、25～30mm③有足夠的插入深度：√√×P125：16熱電偶有哪些特點（P87）？各種熱電偶如何選用（P93）？④當管道直徑＜80mm，應(yīng)接擴壓管。補充圖小工藝管道測溫元件安裝示意圖補充圖測溫元件安裝示意圖之四⑥應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。⑦測溫元件安裝在負壓管道中，應(yīng)保證密封性。⑤接線盒的面蓋應(yīng)朝上，避免其他液體進入接線。如圖2.布線要求

①按規(guī)定的型號配用熱電偶補償導(dǎo)線②熱電阻的線路電阻要符合所配的二次儀表的要求③導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管或走槽板④導(dǎo)線應(yīng)盡量避免接頭⑤導(dǎo)線應(yīng)盡量避開交流動力線⑥補償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加接線盒。最好與其他導(dǎo)線分開鋪設(shè)?！?.4流量測量教學(xué)目的與要求：1了解各種流量計的測量原理▲2差壓式流量計的流量方程式及安裝時的要求▲3轉(zhuǎn)子流量計的流量方程式及測量不同介質(zhì)時的修正本節(jié)思考題：Pg126：22-25課外作業(yè)：1流量測量及其變送2交流傳感器資料；

一概念（瞬時）流量：指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。體積流量（qv）：單位時間內(nèi)流過的流體以體積表示的，叫體積流量。（m3/h、L/h、L/min）質(zhì)量流量（qm）：單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的，叫質(zhì)量流量。（t/h、Kg/h、Kg/s）。qm=qvρ流量計：測量流體流量的儀表叫流量計。二流量測量儀表

速度式流量計差壓式流量計、轉(zhuǎn)子流量計電磁流量計、渦輪流量計靶式流量計、堰式流量計橢圓齒輪流量計活塞式流量計容積式流量計質(zhì)量式流量計慣性式流量計補償式流量計（一）差壓式流量計：▲原理：基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。流量信號壓差信號標準信號

（4－20mA）節(jié)流裝置壓差變送器（力矩平衡式、電容式壓差變送器）適合：測大流量，大管徑（D＞50mm）。

二次儀表顯示1節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。如圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖在實踐中，一般是在孔板前后的管壁上選兩個固定的取壓點，來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化，所以測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與取壓點和測壓方式的選擇有關(guān)

節(jié)流件取壓裝置前后管段節(jié)流裝置包括2標準節(jié)流裝置。

標準孔板：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，適合大流量測量，可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。

標準噴嘴：適用于電廠高溫高壓蒸汽流量，熱網(wǎng)管路，流速大的流體流量測量以及各種臟污質(zhì)。標準文丘管：適用于天燃氣，煤氣，壓縮空氣等氣體和各種液體流量測量。

節(jié)流件環(huán)室結(jié)構(gòu)(D=50～520mmP≤6.4MPa)單獨鉆孔結(jié)構(gòu)(D=50～1000mmP≤2.5MPa)角接取壓方式法蘭取壓法取壓方式補充圖3

流量的基本方程

α—流量系數(shù)。與節(jié)流裝置型式、尺寸、取壓方式、工藝條件有關(guān)。對標準節(jié)流裝置可查表；非標準節(jié)流裝置由實驗確定。ε—膨脹校正系數(shù)。查手冊，對不可壓縮液體，取ε=1ρ1—節(jié)流裝置前的流體密度。F0—節(jié)流裝置的開孔截面積△P—節(jié)流裝置前后實測的壓力差4差壓流量計組成：由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、壓差變送器、和二次儀表組成三閥組作用:兩個用于切斷，一個用于平衡（二）轉(zhuǎn)子流量計1工作原理：基于浮子位置測量的恒壓差、變面積的流量測量儀表流量信號轉(zhuǎn)子位置的高低2轉(zhuǎn)子流量計的流量方程式

在壓降不變，流量與流通截面F1（即轉(zhuǎn)子浮起的高度h）有關(guān)由平衡條件得到：Vρt

g

－Vρf

g=（P1－

P2）AV—轉(zhuǎn)子的體積ρt—轉(zhuǎn)子材料