第三章工業(yè)過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)

第3章工業(yè)過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)3.1溫度檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.3壓力檢測(cè)3.4物位檢測(cè)3.1.1概述A溫度的基本概念和測(cè)量方法

溫度是一個(gè)基本物理量。

溫度的宏觀概念是冷熱程度的表示，或者說互為熱平衡的兩物體，其溫度相等。

溫度的微觀概念是大量分子運(yùn)動(dòng)平均強(qiáng)度的表示。分子運(yùn)動(dòng)愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。3.1溫度檢測(cè)自然界中幾乎所有的物理化學(xué)過程都與溫度緊密相關(guān)，因此溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)試驗(yàn)以及日常生活中需要普遍進(jìn)行測(cè)量和控制的一個(gè)重要物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測(cè)量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo).3.1溫度檢測(cè)B溫標(biāo)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)利用物質(zhì)體膨脹與溫度的關(guān)系。認(rèn)為在兩個(gè)易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點(diǎn)之間所選定的測(cè)溫物質(zhì)體積的變化與溫度成線性關(guān)系。把在兩溫度之間體積的總變化分為若干等分，并把引起體積變化一份的溫度定義為1度。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)與測(cè)溫介質(zhì)有關(guān)，有多少種測(cè)溫介質(zhì)就有多少個(gè)溫標(biāo)。按照這個(gè)原則建立的有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)。3.1溫度檢測(cè)攝氏溫標(biāo)：所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀玻璃溫度計(jì)。分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的冰點(diǎn)為零度，沸點(diǎn)為100度，水銀體積膨脹被分為100等份，對(duì)應(yīng)每份的溫度定義為1攝氏度，單位為“oC“華氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀溫度計(jì)，按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為32oF，沸點(diǎn)是212oF。分成180份，對(duì)應(yīng)每份的溫度為1華氏度，單位為“oF”。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為3.1溫度檢測(cè)

熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文溫標(biāo)或絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，水的三相點(diǎn)，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時(shí)存在的溫度，為273.16K，水的凝固點(diǎn)，即相當(dāng)攝氏溫標(biāo)0℃，相當(dāng)華氏溫標(biāo)32℉的開氏溫標(biāo)為273.15K。熱力學(xué)溫標(biāo)（符號(hào)為T）它的單位為開爾文（符號(hào)為K），定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的1/273.16。3.1溫度檢測(cè)C測(cè)溫方法與測(cè)溫儀器的分類方法:接觸式、非接觸式。接觸式測(cè)溫測(cè)溫元件直接與被測(cè)對(duì)象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測(cè)對(duì)象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn)：感溫元件影響被測(cè)溫度場(chǎng)(負(fù)載效應(yīng))，接觸不良等會(huì)帶來測(cè)量誤差，另外溫度太高和腐蝕性介質(zhì)影響感溫元件的性能和壽命。3.1溫度檢測(cè)非接觸式測(cè)溫

感溫元件不與被測(cè)對(duì)象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測(cè)溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測(cè)溫上限。此外，非接觸測(cè)溫法熱慣性小，可達(dá)千分之一秒，故便于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和快速變化的溫度。3.1溫度檢測(cè)測(cè)溫儀器

分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式儀器又可分為:

膨脹式溫度計(jì)(液體和固體膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì))

電阻式溫度計(jì)(金屬熱電阻溫度計(jì)、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì))

熱電式溫度計(jì)(熱電偶和P-N結(jié)溫度計(jì)及其它原理溫度計(jì))。

非接觸式溫度計(jì)又可分為輻射溫度計(jì)、亮度溫度計(jì)、比色溫度計(jì)，它們都以光輻射為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為輻射溫度計(jì)。3.1溫度檢測(cè)溫度測(cè)量范圍劃分 超低溫：0～10K 低溫：10～800K 中溫：800～1900K 高溫：1900～2800K 超高溫：2800K以上3.1溫度檢測(cè)液體膨脹式溫度計(jì)：-200~750℃

應(yīng)用最早而且當(dāng)前使用最廣泛的一種溫度計(jì)。它由液體儲(chǔ)存器、毛細(xì)管和標(biāo)尺組成。液體玻璃溫度計(jì)的測(cè)溫上限取決于所用液體汽化點(diǎn)的溫度，下限受液體凝點(diǎn)溫度的限制。為了防止毛細(xì)管中液注出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，并提高測(cè)溫液體的沸點(diǎn)溫度，常在毛細(xì)管中液體上部充以一定壓力的氣體。3.1溫度檢測(cè)33.1溫度檢測(cè)

液體玻璃溫度計(jì)分為全浸式和部分浸入式兩種。前者把液柱部分全部浸入被測(cè)介質(zhì)中。后者把溫度計(jì)浸入標(biāo)志以下的部分插入被測(cè)介質(zhì)中。全浸式測(cè)量精確度較高，故多用于實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，部分浸入式用于一般工業(yè)測(cè)溫。

3.1溫度檢測(cè)33.1溫度檢測(cè)固體膨脹式溫度計(jì)：-80~600℃利用兩種不同膨脹系數(shù)的材料制成，分為桿式和雙金屬式兩大類。圖3—3所示為桿式溫度計(jì)的原理圖。由于芯桿材料的膨脹系數(shù)比與基座相連的外套大，故當(dāng)溫度變化時(shí)芯桿對(duì)基座產(chǎn)生相對(duì)位移，經(jīng)簡(jiǎn)單的機(jī)械放大后，就可直接指示溫度值。

3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)3雙金屬感溫元件是由膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片牢固結(jié)合在一起而制成，一端固定，另一端為自由端。當(dāng)溫度變化時(shí)，由于兩種材料的膨脹系數(shù)不同而使雙金屬片的曲率發(fā)生變化，自由端產(chǎn)生位移，經(jīng)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針指示溫度值。為了滿足不同用途的要求，雙金屬元件制成各種不同的形狀，如圖3—4所示。3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)壓力式溫度計(jì)：-100~600℃

利用在密封容器中的物質(zhì)（液體或氣體）的壓力隨溫度升高而升高原理，用彈簧管或者膜盒測(cè)壓力。(周杏鵬P171圖6-1)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，無需特殊維護(hù)，抗震。

熱電偶式溫度計(jì)：-180~2800℃

熱電測(cè)溫中普遍使用的一種感溫元件，它的工作原理是基于熱電效應(yīng)。

熱電效應(yīng)及基本定律：兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成圖所示的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)(稱為結(jié)點(diǎn))溫度t和t0不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生電勢(shì)，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。3.1溫度檢測(cè)均質(zhì)導(dǎo)體定律由均質(zhì)材料構(gòu)成的熱電偶、熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與材料及結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極溫度分布無關(guān)。如材料不均勻、由于溫度梯度的存在，將會(huì)有附加電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。3.1溫度檢測(cè)中間導(dǎo)體定律如圖所示，將A、B構(gòu)成的熱電偶的T0端斷開，接入第三種導(dǎo)體C，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度相同，接入導(dǎo)體C后對(duì)回路總電動(dòng)勢(shì)無影響。標(biāo)準(zhǔn)電極定律兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體C組成熱電偶。如果A、C和B、C熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)已知、那么這兩種導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)可由下式求得3.1溫度檢測(cè)熱電阻溫度計(jì)：利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化這一性質(zhì)做成的溫度計(jì)稱為電阻溫度計(jì)。大多數(shù)金屬在溫度升高1C時(shí)電阻將增加0.4％～0.6％。但半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比金屬高，每升高1C，電阻約減小2％～6％。純金屬熱電阻的主要材料是鉑（-200~850℃初始電阻100或50）、銅（-50~180℃）和鎳（-60~180℃）。測(cè)量電阻通?？衫脷W姆表或電橋。3.1溫度檢測(cè)非接觸溫度計(jì)利用光輻射來測(cè)量物體溫度。任何物體受熱后都特有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。輻射能以波動(dòng)形式表現(xiàn)出來，其波長(zhǎng)的范圍極廣，從短波、x光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。溫度測(cè)量中主要用可見光和紅外光，因?yàn)榇祟惸芰勘唤邮找院?，多轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使物體的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。3.1溫度檢測(cè)

(一)基爾霍夫定律

(二)斯忒潘—玻耳茲曼定律（三）普朗克定律（四）維恩位移定律3.1溫度檢測(cè)

(一)基爾霍夫定律

照射到物體表面的輻射，分為三部分：一部分被物體吸收一部分被物體反射一部分透過物體3.1溫度檢測(cè)式中，為照射到物體單位面積上的輻通量(包括有不同波長(zhǎng)的輻射)；為被物體吸收的輻通量?；鶢柣舴蜃C明了：物體的光譜出射度與光譜吸收比是一個(gè)普適函數(shù)，與溫度和波長(zhǎng)有關(guān)

光譜吸收比3.1溫度檢測(cè)在熱平衡時(shí)被分析物體向四周的輻射功率等于它吸收的功率，就是溫度T時(shí)絕對(duì)黑體的光譜輻射出射度3.1溫度檢測(cè)光譜發(fā)射率等于它的光譜吸收率。3.1溫度檢測(cè)斯忒潘根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，物體的總的輻射出射度與溫度的四次方成正比。3.1溫度檢測(cè)也可用亮度表示：式中，為波長(zhǎng)；c1、c2為普朗克第一、第二輻射常數(shù)，h為普朗克常數(shù)；c為光速；k為玻耳茲曼常數(shù)3.1溫度檢測(cè)維恩位移定律：熱輻射電磁波中包含著各種波長(zhǎng)，從實(shí)驗(yàn)可知，物體峰值輻射波長(zhǎng)與物體自身的絕對(duì)溫度T成以下關(guān)系3.1溫度檢測(cè)K)3.1溫度檢測(cè)（一）全輻射溫度計(jì)全輻射溫度計(jì)是利用物體的溫度與總輻射出射度全光譜范圍的積分輻射能量的關(guān)系來測(cè)量溫度的。根據(jù)斯忒潘一玻耳茲曼定律總輻射出射度為：只要采用敏感元件測(cè)量出這輻射功率的大小，就可以測(cè)量出被測(cè)對(duì)象的溫度。3.1溫度檢測(cè)

應(yīng)該注意的是儀表是以絕對(duì)黑體輻射功率與溫度的關(guān)系分度的，而實(shí)際使用時(shí)，被測(cè)物體并不是黑體，這樣測(cè)出的溫度自然要低于被測(cè)物體的實(shí)際溫度。我們一般把這個(gè)溫度稱為“輻射溫度”。式中，T和TF分別為物體的真實(shí)溫度和輻射溫度；T為溫度T時(shí)物體全輻射的黑度系數(shù)3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)(二)部分輻射溫度計(jì)為了提高儀表的靈敏度，有時(shí)熱敏元件不是采用熱電堆，而是采用光電池、光敏電阻以及其它的一些紅外探測(cè)元件，這些元件和熱電堆相比具有光譜選擇性，它們僅能對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的光譜產(chǎn)生效應(yīng)。因此它們對(duì)測(cè)量的要求是，只能使工作光譜僅限于一定的光譜范圍內(nèi)。我們稱此類輻射溫度計(jì)為部分輻射溫度計(jì)。3.1溫度檢測(cè)部分輻射溫度計(jì)的光路系統(tǒng)如圖所示，一般由主鏡和次鏡一組發(fā)射系統(tǒng)來完成焦距的調(diào)整，使成像集中在熱敏元件表面。而目鏡系統(tǒng)主要用于對(duì)目標(biāo)的瞄準(zhǔn)、熱敏元件的輸出信號(hào)通過測(cè)量電路來完成信號(hào)的放大和整流。測(cè)量電路包括測(cè)量橋路、前置放大、選頻、移相放大以及相敏整流等部分。3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)（光學(xué)高溫計(jì)）

原理：被測(cè)物體輻射的單色亮度與儀表內(nèi)部高溫計(jì)燈泡絲的單色亮度相比較，當(dāng)兩亮度相同時(shí)，燈絲溫度與被測(cè)溫度一致，可通過燈絲電流大小確定溫度。

特點(diǎn)：方便、靈敏、測(cè)量范圍廣、不能自動(dòng)測(cè)量。下圖是光學(xué)高溫計(jì)示意圖3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)光電亮度溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的光學(xué)高溫計(jì)顏色溫度計(jì)通過兩個(gè)光譜能量比的方法來測(cè)量溫度的，所以也稱為比色溫度計(jì)。用這種方法測(cè)量非黑體溫度時(shí)得到的“顏色溫度”和真實(shí)溫度有差異。我們將顏色溫度定義為：絕對(duì)黑體輻射的兩個(gè)波長(zhǎng)和的亮度比等于非黑體的相應(yīng)亮度變化時(shí)，絕對(duì)黑體的溫度就稱為這個(gè)非黑體的顏色溫度。3.1溫度檢測(cè)顏色溫度計(jì)和光電亮度溫度計(jì)相似，也包含有光路系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)、單色器、光敏元件、放大器、顯示儀表等。它一般用一個(gè)開孔的旋轉(zhuǎn)調(diào)制盤進(jìn)行調(diào)制。在開孔上附有兩種顏色的濾光片，多選用紅色和藍(lán)色。經(jīng)調(diào)制后的單色紅光、藍(lán)光交替照在光敏元件上，使光敏元件輸出相應(yīng)的紅光和藍(lán)光的信號(hào)、再放大并經(jīng)過運(yùn)算后送到顯示儀表。如圖所示。3.1溫度檢測(cè)3.1溫度檢測(cè)光電比色溫度計(jì)（教材圖4.99）對(duì)象透鏡光敏元件放大電路顯示儀表步進(jìn)電機(jī)調(diào)制盤濾光片濾光片3.1溫度檢測(cè)常用溫度儀表的測(cè)量范圍膨脹式溫度計(jì)-200~600雙金屬溫度計(jì)-100~600壓力式溫度計(jì)-100~500玻璃液體溫度計(jì)-200~600熱電阻-258~900鉑熱電阻-258~900銅熱電阻-200~150鎳熱電阻-150~300熱敏電阻-50~300低溫?zé)犭娮?272~03.1溫度檢測(cè)常用溫度儀表的測(cè)量范圍熱電偶-269~2800鉑銠30-鉑銠60~1800鎳鉻-鎳硅0~1300鎳鉻-考銅-200~800銅-康銅-200~400金鐵-鎳鉻銅-269~0鉑銠10-鉑0~1600鎢-錸1000~28003.1溫度檢測(cè)常用溫度儀表的測(cè)量范圍光學(xué)高溫計(jì)700~3200輻射溫度計(jì)（熱電堆）100~3200部分輻射溫度計(jì)~3200比色溫度計(jì)~32003.1溫度檢測(cè)常用溫度儀表的應(yīng)用范圍玻璃液體溫度計(jì)類別應(yīng)用范圍實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)上單點(diǎn)測(cè)量雙金屬溫度計(jì)飛機(jī)、輪船、機(jī)車等大振動(dòng)場(chǎng)合壓力式溫度計(jì)就地指示或幾十米遠(yuǎn)點(diǎn)的測(cè)量熱電偶測(cè)量氣、液、固溫度，廣泛應(yīng)用熱電阻集中控制和計(jì)量，廣泛應(yīng)用光學(xué)高溫計(jì)澆鑄、軋鋼、鍛壓、熱處理、熔玻璃全輻射溫度計(jì)熔爐、高溫窯、鹽浴爐部分輻射溫度計(jì)靜止、運(yùn)動(dòng)的灼熱表面溫度比色溫度計(jì)熱的軋鋼板、水泥窯、熔爐坩堝壁3.2流量檢測(cè)3.2.1流量檢測(cè)概述3.2.2流量?jī)x表的分類3.2.3總量測(cè)量?jī)x表3.2.5流體阻力式流量計(jì)3.2.4差壓式流量計(jì)3.2.6測(cè)速式流量計(jì)3.2.7振動(dòng)式流量計(jì)3.2.8質(zhì)量流量計(jì)A流量的概念

流體在單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，前者稱體積流量（m3/s)，后者稱質(zhì)量流量(kg/s)。如果在截面上速度分布是均勻的，則：3.2流量檢測(cè)3.2.1流量檢測(cè)概述流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單元面積上dAF速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為整個(gè)截面上的流量qv為3.2流量檢測(cè)測(cè)量某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分，稱之流體總量。

用來測(cè)量流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)。測(cè)量總量的儀表稱為流體計(jì)量表或總量計(jì)。3.2流量檢測(cè)B流體的幾個(gè)概念粘性與粘度在流體的內(nèi)部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差別時(shí)會(huì)產(chǎn)生減小其速度差的作用。這是因?yàn)榱魉倏斓牟糠忠铀倥c其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。

衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度。

3.2流量檢測(cè)例如：兩塊面積很大距離很近的平板，中間是流體。下面的平板不動(dòng)，力F使上面平板以速度v沿x方向移動(dòng)。由于流體粘性，上板底面的一薄層液體以速度v隨上板運(yùn)動(dòng)，而下板不動(dòng)故附在上面流體不動(dòng)。兩板間的液體就分成無數(shù)薄層而運(yùn)動(dòng)，如圖所示。作用力F與受力面平行，稱為剪力，剪力與板的速度v、板的面積S成正比，而與兩板間的距離y成反比3.2流量檢測(cè)稱為粘度(動(dòng)力粘度)，單位是：泊（P）(Pa.s)γ=/ρ，稱為運(yùn)動(dòng)粘度，單位：m2/s3.2流量檢測(cè)層流和紊流

流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式分為層流和紊流兩種。所謂層流就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行于管軸時(shí)的流動(dòng)。所謂紊流就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對(duì)混亂的流動(dòng)。利用雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時(shí)，可判斷為層流，而大于此值時(shí)則判斷為紊流。3.2流量檢測(cè)管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)存在著兩種狀態(tài)：層流狀態(tài)：流量與壓力降成正比紊流狀態(tài)：流量與壓力降的平方根成正比兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)，管內(nèi)的速度分布也大不相同。這對(duì)于采用測(cè)流速法測(cè)流量很重要。3.2流量檢測(cè)在層流流動(dòng)狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對(duì)稱拋物線分布。在紊流流動(dòng)狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對(duì)稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。3.2流量檢測(cè)雷諾數(shù)流體流動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力之比

利用細(xì)管直徑d，可求出雷諾數(shù)Rd：

ρvdvdRd==

ηγv為細(xì)管中的平均流速；γ為流體的運(yùn)動(dòng)粘度,d為管徑。Rd＜2320時(shí)為層流，Rd＞2320時(shí)為紊流；平均流速：指流過管路的體積流量除以管路截面積3.2流量檢測(cè)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程即：不可壓縮流體在穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，流過各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過管道不同截面時(shí)的流速。3.2流量檢測(cè)33.2.2流量?jī)x表的分類A計(jì)量表容積式計(jì)量表(流量計(jì))

用一個(gè)固定容量的容積連續(xù)地測(cè)量被測(cè)介質(zhì)，根據(jù)定量容積稱量的次數(shù)來決定流過的總量。

這類儀表主要有：

橢圓齒輪流量計(jì)腰輪流量汁活塞式流量計(jì)等3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)速度式計(jì)量表

原理:

在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)正比于流過介質(zhì)的總量，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)計(jì)數(shù)器的齒輪機(jī)構(gòu)，計(jì)數(shù)器即顯示讀數(shù)。

特點(diǎn):

機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度低,一般在2％左右，大多的水表采用此結(jié)構(gòu)。3.2流量檢測(cè)B流量計(jì)3.2流量檢測(cè)3.2.3總量測(cè)量?jī)x表A橢圓齒輪流量計(jì)每轉(zhuǎn)一周，兩個(gè)齒輪共送出四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體積的流體。3.2流量檢測(cè)3B腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）可測(cè)液體、氣體，精度可達(dá)0.1％，并可做標(biāo)準(zhǔn)表使用；最大流量可達(dá)1000m3/h。腰輪上沒有齒，通過安裝在體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行傳動(dòng)。3.2流量檢測(cè)儀表輸出由指針指示，指示值I:流量較小時(shí)，誤差為負(fù)值，在流量增大時(shí)、誤差為正值、且基本保持不變(曲線1)。這種現(xiàn)象主要是由于在運(yùn)動(dòng)件的間隙中泄漏所引起的。這個(gè)泄漏量與間隙、粘度、前后壓差有關(guān)，另外也和流過體積V所需的時(shí)間有關(guān)。C容積式流量計(jì)的誤差3.2流量檢測(cè)容積式流量計(jì)的測(cè)量誤差值E，可由指示值與真值之差與指示值之比表示。設(shè)：V為通過流量計(jì)的流體體積真值；I為流量計(jì)指示值，則誤差值E可表示為3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)減小誤差：伺服式容積流量計(jì)（周杏鵬，P264）上述兩種轉(zhuǎn)子型式的容積流量計(jì)，可用于各種液體流量的測(cè)量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測(cè)量，在高壓力、大流量的氣體流量測(cè)量中，這類流量計(jì)也有應(yīng)用。由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測(cè)量輪嚙合，因此對(duì)介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過流量計(jì)。3.2流量檢測(cè)當(dāng)充滿圓管的流體流經(jīng)在管道內(nèi)部安裝的節(jié)流裝置時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差。該壓力差通過差壓計(jì)檢出。流體的體積流量或質(zhì)量流量與差壓計(jì)所測(cè)得的差壓值有確定的數(shù)值關(guān)系。3.2.4差壓式流量計(jì)（節(jié)流式流量計(jì)）3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)流過截面II—II的體積流量為3.2流量檢測(cè)ξ實(shí)際的流速修正系數(shù)稱為流束的收縮系數(shù)S0節(jié)流裝置開孔的截面積節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流裝置和測(cè)量靜壓差的差壓計(jì)。節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體的流通截面發(fā)生變化，引起流體靜壓變化的一種裝置。常用的節(jié)流裝置有文丘利管、噴嘴和孔板，如圖所示。

3.2流量檢測(cè)常用的節(jié)流裝置文丘利管壓力損失最小，而孔板壓力損失最大。文丘利管孔板噴嘴3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或其它金屬材料制造的薄板，它具有圓形開孔并與管道同心，其直角入口邊緣非常銳利，且相對(duì)于開孔軸線是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。3.2流量檢測(cè)

標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即ISAl932噴嘴．它是一個(gè)以管道喉部開孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部所組成．其結(jié)構(gòu)如圖所示3.2流量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)文丘利噴嘴是標(biāo)準(zhǔn)文丘利管的一種型式，如圖下所示．它由廓形修圓的收斂部分，圓筒形喉部和擴(kuò)散段組成。喉部取壓平面之前上游平面A、入口圓弧B、C和喉部的圓筒E部分與標(biāo)準(zhǔn)噴嘴完全相同．3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)

A取壓方式

差壓式流量計(jì)是通過測(cè)量節(jié)流件前后壓力差p來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，p與取壓孔位置和取壓方式緊密相關(guān)。節(jié)流裝置的取壓方式有以下5種，各種取壓方式及取壓孔位置如圖所示。

(1)角接取壓:

上下游取壓管位于孔板(或噴嘴)的前后端面處。角接取壓包括單獨(dú)鉆孔和環(huán)室取壓。(2)法蘭取壓：上下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上、下游側(cè)端面之間的距離均為25.4±0.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上。3.2流量檢測(cè)（3)徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為1Dm±0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔極下游端面的距離為0.5Dm。（Dm管道直徑）。

(4)理論取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為lDm±0.1Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離因值不同而異。該距離理論上就是流束收縮到最小截面的距離。

(5)管接取壓：上游側(cè)取壓孔的軸線至孔板上游端面的距離為2.5Dm，下游側(cè)取壓孔的軸線至孔板下游端面的距離為8Dm，該方法使用很少。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)B標(biāo)準(zhǔn)取壓方式是國(guó)家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。(1)角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨(dú)鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)A浮子流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)、面積流量計(jì)）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不高，壓力損失小且恒定，測(cè)量范圍比較寬，工作可靠且線性刻度，可測(cè)氣體、蒸汽(電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì))和液體的流量，適用性廣。結(jié)構(gòu)：由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成。3.2流量檢測(cè)3.2.5流體阻力式流量計(jì)原理：當(dāng)被測(cè)流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，浮子上升，浮子與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對(duì)應(yīng)的關(guān)系。3.2流量檢測(cè)作用在浮子上的力有：流體自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在浮子上的阻力F;浮子本身的垂直向下的重力W；流體對(duì)浮子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力B。當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平衡方程式轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量原理式中，cd為浮子的阻力系數(shù)；o為流體密度；v為環(huán)形流通面積的平均流速：Af為浮子的最大迎流面積。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)只要保持流量系數(shù)α為常數(shù)，則流量與浮子高度h之間就存在一一對(duì)應(yīng)的近似線性關(guān)系。將這種對(duì)應(yīng)關(guān)系直接刻度在流量計(jì)的錐管上。顯然，對(duì)于不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以qv與h之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化，原來的流量刻度將不再適。所以原則上，轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)該用實(shí)際介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。注意：3.2流量檢測(cè)

B靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)：由靶式流量變送器和顯示儀表兩部分組成，其測(cè)量元件是一個(gè)在測(cè)量管中心并垂直于流向的被稱為“靶”的圓板。通過測(cè)量流體作用在靶上的力而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。特點(diǎn)：用于高粘度、低雷諾數(shù)、含固體顆粒的漿液及腐蝕介質(zhì)流量測(cè)量。3.2流量檢測(cè)原理：在被測(cè)管道中心迎著流速方向安裝一個(gè)靶，當(dāng)介質(zhì)流過時(shí)，靶受到流體的作用力。這個(gè)力由兩部分組成，一部分是流體和靶表面的摩擦力，另一部分是由于流束在靶后分離，產(chǎn)生壓差阻力，阻力為式中，F(xiàn)為靶受到流體的阻力；為阻力系數(shù)；A1為靶迎流面積d為靶直徑；v為靶和管壁間環(huán)面積中的平均流速；為介質(zhì)密度。3.2流量檢測(cè)流量與靶輸出力F的平方根成正比。測(cè)量靶所受的力F，就可以測(cè)定被測(cè)介質(zhì)的流量。3.2流量檢測(cè)

速度式流量計(jì)是從直接測(cè)量管道內(nèi)流體流速v作為流量測(cè)量依據(jù)的。若測(cè)得的是平均流速v，則體積流量qv＝Av；(A為測(cè)量管道橫截面積)。若測(cè)得的是管道橫截面上的某一點(diǎn)流速v，則體積流量qv＝KAv(K為截面上的平均流速與被測(cè)點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分布有關(guān))。3.2流量檢測(cè)3.2.6測(cè)速式流量計(jì)A電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。特點(diǎn)：可測(cè)各種腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽溶液、懸浮顆粒的漿液），無機(jī)械慣性，靈敏，可測(cè)脈沖流量，線性較好，可直接進(jìn)行等分刻度。只能測(cè)導(dǎo)電液體，不能測(cè)氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體。由于測(cè)量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，一般的電磁流量計(jì)還不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)原理:如圖，直徑為D的不導(dǎo)磁管道垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)方向。平均流速為v的導(dǎo)電液體切割磁力線，產(chǎn)生與流速成比例感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由一對(duì)電極得到電位差。

勵(lì)磁方式:

直流勵(lì)磁用直流電產(chǎn)生磁場(chǎng)或采用永久磁鐵，只用于測(cè)量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等。否則,通過測(cè)量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場(chǎng)中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正離子跑向負(fù)極。導(dǎo)致正負(fù)電極分別被相反極性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)交流勵(lì)磁工業(yè)上電磁流量計(jì)，大都采用工頻(50Hz)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。消除了電極表面的極化干擾。輸出信號(hào)也是交變信號(hào)。3.2流量檢測(cè)低頻方波勵(lì)磁直流勵(lì)磁和交流勵(lì)磁各有優(yōu)缺點(diǎn)，為了充分發(fā)揮它們的優(yōu)點(diǎn)，盡量避免它們的缺點(diǎn)，人們開始采用低頻方波勵(lì)磁方式。它的勵(lì)磁電流波形如圖所示，其頻率通常為工頻的1／4一l／10。在半個(gè)周期內(nèi)，磁場(chǎng)是恒穩(wěn)的直流磁場(chǎng)，它具有直流勵(lì)磁的特點(diǎn)，受電磁干擾影響很小。從整個(gè)時(shí)間過程看，方波信號(hào)又是一個(gè)交變的信號(hào)，所以它能克服直流勵(lì)磁易產(chǎn)生的極化現(xiàn)象。低頻方波勵(lì)磁是一種比較好的勵(lì)磁方式，目前已在電磁流量計(jì)上廣泛的應(yīng)用。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)B超聲波流量計(jì)流體流速會(huì)影響超聲波在流體中傳播，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。超聲波流量測(cè)量方法有很多，主要介紹傳播速度差方法和多普勒方法的基本原理與流量方程。3.2流量檢測(cè)傳播速度差法的基本原理為：測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的速度之差來得到到被測(cè)流體的流速。根據(jù)測(cè)量的物理量的不同，可以分為時(shí)差法(測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差)、相差法(測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差)、頻差法(測(cè)量順、逆流情況下超聲脈沖的循環(huán)頻率差)。頻差法是目前常用的測(cè)量方法，它是在前兩種測(cè)量方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。3.2流量檢測(cè)管道中裝兩個(gè)超聲波發(fā)射換能器F1和F2以及兩個(gè)接收換能器J1和J2，F(xiàn)1J1和F2J2與管道軸線夾角為α，管徑為D，流體由左向右流動(dòng)，速度為v，此時(shí)由F1到J1超聲波傳播速度為F2到J2超聲波傳播速度為：3.2流量檢測(cè)測(cè)量速度差的方法時(shí)差法超聲波發(fā)生器發(fā)射一短小脈沖，順、逆流傳播時(shí)間為3.2流量檢測(cè)相差法測(cè)量超聲波在順、逆流時(shí)傳播的相位差來得到流速3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)頻差法測(cè)量順、逆流時(shí)超聲脈沖的重復(fù)頻率差去測(cè)量流速。在單通道法中脈沖重復(fù)頻率是在一個(gè)發(fā)射脈沖被接收器接收之后，立即發(fā)射出一個(gè)脈沖，這樣以一定頻率重復(fù)發(fā)射，對(duì)于順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率為3.2流量檢測(cè)C多普勒法

多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的．多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起聲波在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。3.2流量檢測(cè)超聲換能器安裝在管外，從T1發(fā)射的超聲波束被流體中運(yùn)動(dòng)著的顆?；驓馀莘瓷浠貋?，被R1接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體流速成正比。如忽略管壁影響，并假設(shè)流體沒有速度梯度，以及粒子是均勻分布的，可得方程3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)于60年代末期發(fā)展起來，受到人們的重視。特點(diǎn)：可得到與流量成正比的頻率輸出信號(hào)；被測(cè)流體本身就是振動(dòng)體，無機(jī)械可動(dòng)部件，幾乎不受流體組成、密度、粘度、壓力等因素的影響。渦街流量計(jì)：是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。渦街流量計(jì)由渦街流量傳感器和流量顯示儀表兩部分構(gòu)成。3.2流量檢測(cè)3.2.7振動(dòng)式流量計(jì)渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的“卡門渦街”原理。在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體(加三角柱、圓柱等)，稱之為漩渦發(fā)生體，見圖。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生如圖所示不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。3.2流量檢測(cè)漩渦之間的相互影響，通常是不穩(wěn)定的。只有當(dāng)兩漩渦列之間的距離h和同列的兩漩渦之間的距離L之比滿足時(shí)，所產(chǎn)生的渦街才是穩(wěn)定的3.2流量檢測(cè)圓柱體后漩渦的頻率為：3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)圓柱體表面開有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通，空腔由隔板分成兩部分，在隔板的中央部分有—小孔，小孔中裝有檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲．當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，出于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過隔板中央部分的小孔，流過鉑電阻絲，從上方導(dǎo)壓孔流出。如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當(dāng)流體流過鉑電阻絲時(shí)，就會(huì)帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，即與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，可由檢測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲(chǔ)存、經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積，所以在測(cè)量工作中，常需將測(cè)出的體積流量，乘以密度換算成質(zhì)量流量。但由于密度隨溫度、壓力而變化，所以在測(cè)量流體體積流量時(shí)，要同時(shí)測(cè)量流體的壓力和密度，進(jìn)而求出質(zhì)量流量。在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達(dá)到測(cè)量的目的。這樣便希望用質(zhì)量流量計(jì)來測(cè)量質(zhì)量流量，而無需再人工進(jìn)行上述換算。

3.2流量檢測(cè)3.2.8質(zhì)量流量計(jì)3、補(bǔ)償式：同時(shí)檢測(cè)流體的體積流量和流體的溫度、壓力值，再根據(jù)流體密度與溫度、壓力的關(guān)系，由計(jì)算單元計(jì)算得到該狀態(tài)下流體的密度值，最后再計(jì)算得到流體的質(zhì)量流量值。補(bǔ)償式質(zhì)量流量則量方法，是目前工業(yè)上普遍應(yīng)用的一種測(cè)量方法。質(zhì)量流量計(jì)大致分為三大類：1．直接式：即直接檢測(cè)與質(zhì)量流量成比例的量，檢測(cè)元件直接反映出質(zhì)量流量。2．推導(dǎo)式：即用體積流量計(jì)和密度計(jì)組合的儀表來測(cè)量質(zhì)量流量，同時(shí)檢測(cè)出體積流量和流體密度，通過運(yùn)算得出與質(zhì)量流量有關(guān)的輸出信號(hào)。3.2流量檢測(cè)A直接式質(zhì)量流量計(jì)——科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(簡(jiǎn)稱CMF)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。3.2流量檢測(cè)如圖所示，當(dāng)質(zhì)量m的質(zhì)點(diǎn)以速度v在對(duì)P軸作角速度為旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)具有兩個(gè)分量的加速度及相應(yīng)的加速度力：1.法向加速度，即向心加速度ar，其量值為2r，方向朝向P軸。切向加速度at，即科里奧利加速度，其量值為2v

，方向與ar垂直。由理論力學(xué)可知，當(dāng)某一質(zhì)量為m的物體在旋轉(zhuǎn)參考系中以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，將受到一個(gè)力的作用，其值為當(dāng)密度為的流體在選擇管道中以恒定速度v流動(dòng)時(shí)，任何一段長(zhǎng)度x的管道都受到一個(gè)Fc的切向科里奧利力3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)B3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)3.2流量檢測(cè)電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)3.2流量檢測(cè)3.2流量檢測(cè)儀表類別節(jié)流式（差壓）流量計(jì)孔板型噴嘴型文丘利管型被測(cè)介質(zhì)液、氣、蒸汽管徑/mm50~100050~400150~400量程/m3/h液、氣1.5~90005~250030~180050~1000050~26000240~18000工作壓力/KPa19600196002450節(jié)流式體積流量?jī)x表的性能比較3.2流量檢測(cè)儀表類別節(jié)流式（差壓）流量計(jì)孔板型噴嘴型文丘利管型工作溫度/?C可達(dá)500可達(dá)500可達(dá)500準(zhǔn)確度/%±（1~2）±（1~2）±（1~2）最低雷諾數(shù)>5000>20000>80000體積重量小中等大（重）價(jià)格低較低中等節(jié)流式體積流量?jī)x表的性能比較（續(xù)）3.2流量檢測(cè)儀表類別容積式流量計(jì)橢圓齒輪型腰輪型活塞型被測(cè)介質(zhì)液液液管徑/mm10~25015~30015~100量程/m3/h液、氣0.005~5000.4~1000.2~90工作壓力/KPa6272~980062726272容積式流量?jī)x表的性能比較3.2流量檢測(cè)儀表類別容積式流量計(jì)橢圓齒輪型腰輪型活塞型工作溫度/?C可達(dá)120可達(dá)120可達(dá)120準(zhǔn)確度/%±（0.2~0.5）±（0.5~1）±（0.5~1）粘度界限/10-6m2/s500500500體積重量重重小價(jià)格中等低低容積式流量?jī)x表的性能比較（續(xù)）3.2流量檢測(cè)儀表類別轉(zhuǎn)子流量計(jì)靶式流量計(jì)玻璃管金屬管被測(cè)介質(zhì)液、氣液、氣液管徑/mm4~10015~15015~200量程/m3/h液、氣0.001~400.012~1000.8~40000.016~10000.4~3000工作壓力/KPa156862726272體積流量?jī)x表的性能比較3.2流量檢測(cè)儀表類別轉(zhuǎn)子流量計(jì)靶式流量計(jì)玻璃管金屬管工作溫度/?C可達(dá)120可達(dá)150可達(dá)200準(zhǔn)確度/%±（1~2.5）±2±（0.5~1）最低雷諾數(shù)10001002000體積重量重重小價(jià)格低中等較低體積流量?jī)x表的性能比較（續(xù)）3.2流量檢測(cè)儀表類別電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)超聲流量計(jì)被測(cè)介質(zhì)導(dǎo)電液體氣液（氣）管徑/mm6~120050~100010~5000量程/m3/h液、氣0.1~2000010~5000工作壓力/KPa15681568~62726800體積流量?jī)x表的性能比較3.2流量檢測(cè)儀表類別電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)超聲流量計(jì)工作溫度/?C10060150準(zhǔn)確度/%±（1~1.5）±1最低雷諾數(shù)無限制體積重量大中等輕價(jià)格高中等中等體積流量?jī)x表的性能比較（續(xù)）3.3.1概述壓力的概念：

介質(zhì)（氣、體）垂直作用在單位面積上的力，它是工業(yè)過程控制中的重要參數(shù)之一兩種表示方法：

絕對(duì)壓力（從真空算起）

表壓力（超出大氣壓部分，工程常用）壓力單位：帕斯卡(Pa)

1Pa=1N/m2地面大氣壓力約為100KPa，也常稱為1bar3.3壓力檢測(cè)壓力儀表的分類（按作用原理）：

液柱平衡式壓力計(jì)：U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、傾斜管式壓力計(jì)，活塞式壓力計(jì)

機(jī)械力平衡式壓力計(jì)：余成波163頁(yè)，圖4.13

彈性力平衡式壓力計(jì)：膜片式、彈簧管式、波紋管式電氣式壓力計(jì)：電阻式、電容式、壓電式……3.3壓力檢測(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)的傳遞（余成波教材160頁(yè)）基準(zhǔn)器±2.1×10-5Pa工作基準(zhǔn)器±5×10-5Pa一等標(biāo)準(zhǔn)器±2×10-4Pa二等標(biāo)準(zhǔn)器±5×10-4Pa三等標(biāo)準(zhǔn)器±2×10-3Pa工作用器3.3壓力檢測(cè)3.3.2液柱式壓力計(jì)

工作液體：水銀、水、酒精、甲苯等壓力大?。簆=Hρg誤差因素：讀數(shù)、溫度、加速度、安裝角度三種類型：U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、傾斜管式壓力計(jì)3.3壓力檢測(cè)H3.3.3活塞式壓力計(jì)精確度高：±5×10-5Pa測(cè)量范圍：0.25×105~109Pa作用原理（余成波162頁(yè)圖4.11）基本參數(shù)：活塞下降速度、活塞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、活塞有效面積修正：被測(cè)壓力對(duì)有效面積的影響（高壓下可達(dá)0.5%）、溫度對(duì)活塞有效面積的影響、附加摩擦誤差修正、重力加速度修正、空氣浮力修正3.3壓力檢測(cè)3.3.4機(jī)械彈性式壓力計(jì)精確度：0.16，0.25，0.4，…，2.5級(jí)測(cè)量范圍：10~100MPa作用原理

彈性元件變形與壓力之間存在確定關(guān)系分類：膜片式、膜盒式、波紋管式、彈簧管式（余成波教材161頁(yè)圖4.10）、螺旋管式壓力變送器：力平衡式壓力變送器（余成波教材163頁(yè)圖4.13）3.3壓力檢測(cè)3.3壓力檢測(cè)3.3壓力檢測(cè)3.3.5電氣式壓力計(jì)電子（數(shù)字）技術(shù)發(fā)展，采用嵌入式系統(tǒng)的壓力儀表逐漸取代機(jī)械式、模擬式壓力儀表功能特點(diǎn)單位選擇、絕對(duì)壓力、高低壓設(shè)定、壓力跟蹤、溫度自動(dòng)補(bǔ)償、誤差修正作用原理壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（力敏、壓力位移）分類：應(yīng)變式、壓阻式、電位器式、電感式（差動(dòng)變壓器式、渦流式、氣隙式）、電容式、壓電式、振頻式（振弦、振筒）、霍爾式3.3壓力檢測(cè)3.3壓力檢測(cè)電氣式壓力計(jì)特點(diǎn)類型精確度%特點(diǎn)應(yīng)變式±0.5~0.1體積小，重量輕，測(cè)量范圍廣，可測(cè)100Hz動(dòng)態(tài)壓力，信號(hào)弱。壓阻式±0.02~0.2集成工藝，靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好，可做成超小元件，溫度誤差大，需要補(bǔ)償。電位器式±1~1.5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定，輸出信號(hào)大，不需放大電感式±0.5~1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，可靠，靈敏度高，輸出信號(hào)大，線性范圍小3.3壓力檢測(cè)電氣式壓力計(jì)特點(diǎn)（續(xù)）類型精確度%特點(diǎn)電容式優(yōu)于±1靈敏度高，可測(cè)微小壓力，體積小，可測(cè)500Hz動(dòng)態(tài)壓力，寄生電容影響大，非線性嚴(yán)重。壓電式靈敏度高，可測(cè)30KHz動(dòng)態(tài)壓力，溫度超500度時(shí)需要補(bǔ)償。振頻式±0.1頻率輸出，抗干擾，可遠(yuǎn)距離傳輸，易于數(shù)字化?；魻柺健?.5靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大mV，溫度影響大。3.3壓力檢測(cè)電位器式：壓力位移轉(zhuǎn)換電感式3.3壓力檢測(cè)磁阻式彈性壓力計(jì)變氣隙式壓力計(jì)3.3壓力檢測(cè)電容式參見教材162頁(yè)，圖4.12真空劃分(10-12~105)粗真空103～105Pa低真空103～10-1Pa高真空10-1～10-6Pa超高真空10-6～10-12Pa極高真空<10-12Pa真空測(cè)量特點(diǎn)：測(cè)量范圍達(dá)17個(gè)數(shù)量級(jí)測(cè)量誤差大±10~20%3.3壓力檢測(cè)3.3.6真空測(cè)量

按測(cè)量方法的原理來分可以分為：基于力的作用原理：U形管，波登管式，波紋管式，膜片式；基于壓縮作用原理：麥?zhǔn)险婵沼?jì)；基于導(dǎo)熱作用原理：電阻真空計(jì)，熱電偶真空計(jì)；基于電離作用原理：熱陰極式，冷陰極式，放射性真空計(jì)。3.3壓力檢測(cè)

U形管真空計(jì)結(jié)構(gòu)原理如圖所示。一根由玻璃管制成的U形管中盛上水銀或油,U形管一端接到真空系統(tǒng)上，另一端為大氣。隨著系統(tǒng)中真空度的升高，U形管真空側(cè)的液面在大氣作用下隨之上升。這樣，依據(jù)兩管中校面的高度差，就可以測(cè)得真空系統(tǒng)中的真空度，即p=pa-h3.3壓力檢測(cè)壓縮真空計(jì)

利用波義耳定律，將被測(cè)真空系統(tǒng)中一定的殘余氣體加以壓縮，比較壓縮前后體積、壓力的變化，即能算出真空度。玻義耳-馬略特定律：

對(duì)于一定質(zhì)量的氣體，在其溫度保持不變時(shí)，它的壓強(qiáng)和體積成反比（其壓強(qiáng)P與體積V的乘積為一常量）：PV=C（常數(shù)）（T不變時(shí)）或P1V1＝P2V2=…=PnVn實(shí)際氣體只是在壓強(qiáng)不太高、溫度不太低的條件下才服從這一定律。3.3壓力檢測(cè)麥克勞真空計(jì)屬絕對(duì)真空計(jì)，測(cè)量范圍1.3xl03－1.3×10－8帕，精度較高：±5%，可作為其它真空計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。1874年由麥克勞研制，故得名，簡(jiǎn)稱麥?zhǔn)嫌?jì)。結(jié)構(gòu)如圖。主要由毛細(xì)管A、毛細(xì)管B、玻璃泡、導(dǎo)液管、水銀瓶構(gòu)成，P=Kh2，K=πd2/4V（由毛細(xì)管A直徑和玻璃泡及毛細(xì)管A體積決定）。3.3壓力檢測(cè)毛細(xì)管A、玻璃泡及下面一段管子(到a-a面為止)體積為V。測(cè)量前將水銀瓶抽真空，使水銀面處于a-a位置。這時(shí)，玻璃泡與真空系統(tǒng)相通，二者壓力相同，均為p。轉(zhuǎn)動(dòng)切換閥門，使水銀瓶與干燥空氣相通。此時(shí)，水銀瓶中水銀在干燥空氣壓力作用下，沿導(dǎo)液管上升，充滿玻璃泡。然后沿毛細(xì)管A上升，使玻璃泡和毛細(xì)管A中氣體被壓縮到毛細(xì)管A的頂部，其體積為V2。因管A中壓強(qiáng)高于管B中壓強(qiáng)，使兩個(gè)毛細(xì)管產(chǎn)生高度差h，這時(shí)，根據(jù)波義耳定律:pV=(p+h)V2其中p為真空系統(tǒng)中壓強(qiáng)。3.3壓力檢測(cè)熱導(dǎo)式真空計(jì)熱導(dǎo)式真空計(jì)是根據(jù)在低壓強(qiáng)下氣體熱導(dǎo)率與其壓力之間關(guān)系制成的一種測(cè)量低真空的相對(duì)真空計(jì)。

原理：基于大氣體壓強(qiáng)低于某一定值時(shí)，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)K與P成正比，

即：

K=bP

b：比例常數(shù)3.3壓力檢測(cè)熱導(dǎo)真空計(jì)的工作原理是假設(shè)燈絲由導(dǎo)熱損失的熱量與加熱電流I所產(chǎn)生的熱量平衡時(shí)，燈絲溫度不變。其平衡方程為其中R為燈絲電阻；E1為氣體分子遷移熱量；E2為輻射遷移熱量；E3為引出導(dǎo)線的遷移熱量。若由于壓力減小而使E1減小，則當(dāng)I不變時(shí)，平衡方程將失去平衡，使燈絲溫度變化。由此可根據(jù)燈絲溫度來衡量壓力的變化。所以熱導(dǎo)真空計(jì)是通過測(cè)量燈絲溫度來決定壓力大小的。3.3壓力檢測(cè)根據(jù)測(cè)定氣體熱傳導(dǎo)方法的不同，熱導(dǎo)式真空計(jì)可分為電阻真空計(jì)和熱電偶真空計(jì)兩種。電阻真空計(jì)又稱皮喇尼真空計(jì)它主要由電阻式規(guī)管和測(cè)量電路兩部分組成。電阻式規(guī)管如圖所示。在電阻規(guī)管內(nèi)封裝一只電阻溫度系數(shù)較大的電阻絲，常用的有鎢絲和鉑絲。測(cè)量時(shí)規(guī)管與被測(cè)真空計(jì)系統(tǒng)相連。在較低的壓力(小于13.3Pa)時(shí)，熱電阻絲的電阻值取決于周圍氣體的壓強(qiáng)。3.3壓力檢測(cè)3.3壓力檢測(cè)電阻式規(guī)管熱電偶真空計(jì)測(cè)量真空度的元件是熱偶規(guī)管，結(jié)構(gòu)如圖。由玻璃殼、鉑絲、熱電偶構(gòu)成。鉑絲用于加熱熱電偶，通以恒定電流，其溫度為100—200℃。熱電偶是由鎳鉻—鎳鋁、或鎳－康銅的絲制成的，它的加熱端與冷端(非加熱端）溫度不同而產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)。利用真空度不同，氣體傳熱性不同，溫差電動(dòng)勢(shì)不同的特性來測(cè)量真空度的。熱電偶真空計(jì)（相對(duì)真空計(jì)）

3.3壓力檢測(cè)通過測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)，就間接地測(cè)得了真空度。熱偶計(jì)只能測(cè)量低的真空度，真空度再高時(shí)，壓強(qiáng)變化與氣體熱傳導(dǎo)無關(guān)，故此真空計(jì)不能用于高真空測(cè)量。3.3