儀表與自動(dòng)化何道清二版-第3章-檢測(cè)儀表與傳感器-2

1、3.4 物位檢測(cè)及儀表,3.4.1概述 液位計(jì)測(cè)液位 物位儀表 料位計(jì)測(cè)固體或顆粒狀物質(zhì)的料位 界面計(jì)測(cè)密度不同且互不相溶的兩種液體介質(zhì) 的分界面 物位檢測(cè)的目的： 確定物質(zhì)的體積或質(zhì)量，物位絕對(duì)值準(zhǔn)確； 保持物位一定高度，以及超限報(bào)警 物位相對(duì)值準(zhǔn)確。 監(jiān)測(cè)物料平衡,3.4.1 概述,物位計(jì)儀表的類型： 直讀式物位儀表； 差壓式物位儀表； 浮力式物位儀表； 電磁式物位儀表； 核輻射式物位儀表； 聲波式物位儀表； 光學(xué)式物位儀表； 。,3.4.2 差壓式液位變送器,1.工作原理 容器內(nèi)液位改變，液柱靜壓相應(yīng)變化。如圖3-43所示。,圖3-43 差壓液位變送器原理圖,由圖3-43知 p1=p+g

2、H；p2=p p= p1 p2 = gH H液位高度； 介質(zhì)密度； g重力加速度； p1、p2分別為差壓變送器 正、負(fù)壓室的壓力。 當(dāng)H=0時(shí)，p=0，無零點(diǎn)遷移。,對(duì)于敞口容器，可以直接用壓力表測(cè)液位（壓力表按液位刻度），如圖3-44所示。,圖3-44 壓力表式液位計(jì),3.4.2 差壓式液位變送器,3.4.2 差壓式液位變送器,2.零點(diǎn)遷移問題 負(fù)遷移 實(shí)際液位測(cè)量時(shí)，在差壓變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間安裝 有隔離室，并充有隔離液（2且21），如圖3-45所示。,圖3-45 負(fù)遷移示意圖,由圖3-45知 p1= 2gh1+1gH+ p0； p2=2gh2+ p0 由此可得 p= p1 p2

3、= 2gh1+1gH+ p02gh2 p0 =1gH (h2h1)2g 當(dāng)H=0時(shí)，p= (h2h1)2g 0，有零點(diǎn)遷,當(dāng)有零點(diǎn)遷移時(shí)，必須采用“零點(diǎn)遷移”的辦法使H=0時(shí)，p=0，DDZ-型差壓變送器零點(diǎn)輸出I0=4mA。“零點(diǎn)遷移”相當(dāng)于測(cè)量范圍平移，不改變儀表原來的量程。對(duì)于圖3-45所示的情況，遷移量為 (h2h1)2g 調(diào)節(jié)液位檢測(cè)儀表上的遷移 彈簧來抵消“零點(diǎn)遷移”量，實(shí) 現(xiàn)零點(diǎn)遷移。,圖3-46 正、負(fù)遷移示意圖,3.4.2 差壓式液位變送器,正遷移：圖3-46為正遷移情況。 由圖3-46知 p= p1 p2 = g（h+H）+ p0 p0=gH +gh 當(dāng)H=0時(shí)，p= gh

4、（正遷移）。,圖3-46 正遷移示意圖,3.4.2 差壓式液位變送器,3.4.2 差壓式液位變送器,圖3-47 法蘭取壓式差壓變送器測(cè)量液位示意圖 1-法蘭式測(cè)壓頭；2-毛細(xì)管；3-變送器,3.用法蘭取壓式差壓變送器測(cè)量液位,3.4.3 電容式物位計(jì),1.測(cè)量原理 柱形電容器（如圖3-49（a）所示）電容量為,圖3-49 柱形電容器測(cè)物位原理圖,3.4.3 電容式物位計(jì),2.液位檢測(cè) 如圖3-49（b）所示，液位H=0時(shí),液位上升為H時(shí)，,電容量的變化Cx為,式中， 比例系數(shù)?？梢婋娙萘康淖兓疌x與 液位高度 H成線性關(guān)系。,圖3-49 柱形電容器測(cè)物位原理圖,3.4.3 電容式物位計(jì),3.料

5、位檢測(cè) 采用金屬棒作為內(nèi)電極，金屬容器 壁作為外電極，如圖3-49所示。電容量 為,式中，,K比例系數(shù)； 0空氣電介常數(shù)； 物料的電介常數(shù)。,圖3-49 料位檢測(cè) 1-金屬棒內(nèi)電極；2-金屬容器外電極,3.4.4 核輻射檢測(cè),利用放射性同位素輻射的射線，穿過一定厚度介質(zhì)的衰減規(guī) 律來測(cè)物位。,式中， 介質(zhì)對(duì)射線的吸收系數(shù)；H介質(zhì)層的厚度； I穿過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度； I0入射射線強(qiáng)度。,圖3-51 核輻射物位計(jì)示意圖 1-射線源；2-接受器,核輻射射線檢測(cè)屬非接觸測(cè)量，具有一系列 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)射線對(duì)人體有害，應(yīng)注意安 全防護(hù)措施。,3.4.5 稱重式液罐計(jì)量?jī)x,石油石化行業(yè)大型貯罐要求測(cè)量準(zhǔn)確

6、。溫度引起體積變化，貯罐內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量?jī)?chǔ)量難測(cè)準(zhǔn)。 稱重儀根據(jù)天平原理設(shè)計(jì)，如圖3-51所示。p1、p2作用于波紋管1、2，其差 壓p產(chǎn)生力矩（測(cè)量力矩）使杠桿失衡，可逆電機(jī)工作移動(dòng)砝碼5，使其力矩去平 衡測(cè)量力矩。杠桿平衡時(shí)， (p1 p2)A1L1=MgL2 式中，M砝碼質(zhì)量；g重力加速度；L1、L2杠桿臂長；A1波紋管有效面 積。,1-下波紋管； 2-上波紋管； 3-液相引壓管； 4-氣相引壓管； 5-砝碼； 6-絲杠； 7-可逆電機(jī)； 8-編碼盤； 9-發(fā)訊器,圖3-51 稱重式液罐計(jì)量?jī)x,3.4.5 稱重式液罐計(jì)量?jī)x,（p1 p2)A1L1=MgL2 由于 p1 p2=gH,式中， 儀

7、表常數(shù)；被測(cè)介質(zhì)密度。,如果液罐截面均勻，設(shè)截面積為A，于是貯液罐內(nèi)總的液體儲(chǔ)量 M0為 M0=AH，即H= M0 /A,式中，,儀表常數(shù)，可見L2與貯液罐內(nèi)介質(zhì)的總 質(zhì)量?jī)?chǔ)量M0成比，而與介質(zhì)密度無關(guān)。,由此可得,代入前式得,3.4 物位檢測(cè)及儀表,作業(yè)： 3-52，3-54，3-56。,3.5 溫度檢測(cè)及儀表,溫度是非常重要而且最普遍的工程參數(shù) ； 在生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，溫度是非常重要的檢測(cè)、 控制指標(biāo)。 油氣集輸、加工處理自動(dòng)化過程，溫度自動(dòng)控 制； 油氣計(jì)量，溫度自動(dòng)檢測(cè)；等,3.5.0 溫度測(cè)量的基本概念,1.溫標(biāo) 溫度的基準(zhǔn)量，規(guī)定溫度的始點(diǎn)（零度）和測(cè)量溫 度的基本單位。 溫標(biāo)的三

8、要素：溫度固定點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)(測(cè)溫物質(zhì))， 內(nèi)插公式。 2.熱力學(xué)溫標(biāo)（K） 1848年英國開爾文（L.Kelvin)提出以以熱力學(xué)第二定律 為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)，選定水的三相點(diǎn)為273.16K，定義水 的三相點(diǎn)溫度的1/173.16為1度，單位為開爾文，簡(jiǎn)稱K (1954年國際計(jì)量會(huì)議)。 熱力學(xué)溫度也稱為絕對(duì)溫度。,3.5.0 溫度測(cè)量的基本概念,3.國際實(shí)用溫標(biāo)（IPTS-68，ITS-90） 溫度的基本單位與熱力學(xué)溫標(biāo)相同，其標(biāo)度具有11個(gè)固定點(diǎn)。如表3- 0所示。 測(cè)量各固定點(diǎn)之間溫度值得方法： 13.81K630.74范圍內(nèi)用基準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)進(jìn)行插補(bǔ)，電阻-溫度關(guān) 系由一個(gè)已知的插補(bǔ)

9、函數(shù)確定； 630.74 1064.43范圍內(nèi)，采用鉑銠-鉑熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)儀器。,3.5.0 溫度測(cè)量的基本概念,4.攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo) 攝氏溫標(biāo):標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)定為零度（0），水 的沸點(diǎn)定為100度（100）。在0和100之間劃分為100 等份，每一等份為一攝氏度(1）（1742，瑞典攝爾薩斯， A.Celsius)。 華氏溫標(biāo)：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為32，水的沸 點(diǎn)為212，其間劃分為180等份，每一等份為華氏一度 (1）(1714,德國華林海特,G.D.Fahrenheit)。人的體溫約為 100。 攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T、華氏溫度tF和之間的關(guān)系: T=273.16+t,

10、t=T273.16,3.5.1 溫度檢測(cè)方法,溫度檢測(cè)可分為接觸測(cè)量（熱交換）和非接觸測(cè)量（熱輻 射）兩類。具體分類見表3-1。,表3-1 常用溫度計(jì)的種類及其優(yōu)缺點(diǎn),3.5.2 簡(jiǎn)單溫度計(jì),（1）膨脹式溫度計(jì)利用物體受熱體積膨脹原理 玻璃溫度計(jì)（液體）；雙金屬溫度計(jì)（固體）；雙金屬片 制成螺旋形感溫元件。主要用于溫度檢測(cè)、控制。,圖3-52 雙金屬片,圖3-53 雙金屬溫度信號(hào)器 1-雙金屬片；2-調(diào)節(jié)螺釘；3-絕緣子；4-信號(hào)燈,3.5.2 簡(jiǎn)單溫度計(jì),膨脹式雙金屬溫度計(jì)（常用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度就地檢測(cè)顯示）,雙金屬片螺旋形感溫元件,1-指針;2-表殼;3-金屬保護(hù)管;4-指針軸; 5-雙金屬

11、感溫元件;6-固定端;7-刻度盤,3.5.2 簡(jiǎn)單溫度計(jì),（2） 壓力式溫度計(jì)基于壓力隨溫度變化原理 壓力式溫度計(jì)如圖3-54所示。由溫包（感溫元件）、毛 細(xì)管（傳遞壓力）、彈簧管、指針、刻度盤等組成。,圖3-54 壓力式溫度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖 l-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；2-刻度盤；3-指針； 4-彈簧管； 5-連桿； 6-接頭； 7-毛細(xì)管； 8-溫包； 9-工作物質(zhì),3.5.2 簡(jiǎn)單溫度計(jì),（3）輻射式高溫計(jì)基于維恩（Wien）位移定律 物體熱輻射能量隨輻射波長變化，輻射能譜峰值波長m與物體自身 的溫度T成反比，即 m=2898/T（m） 式中，T物體的溫度(K)； m物體熱輻射能譜峰值波長。 從上式可知，

12、物體的溫度 T=2898/m 輻射式高溫計(jì)被廣泛地用來 測(cè)量高于800的溫度。,圖3-54 黑體發(fā)射本領(lǐng)按波長和溫度的分布,工業(yè)用溫度檢測(cè)儀表,生產(chǎn)過程自動(dòng)化中使用最多的是利用熱電偶和熱 電阻這兩種感溫元件來測(cè)量溫度。 熱電偶：t EAB(t,t0) 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（420mA） 熱電阻：t Rt 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（420mA）,3.5.3 金屬熱電阻溫度計(jì),1.原理與感溫材料 原理： 溫度 電阻 電阻-溫度效應(yīng)大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻都隨溫度而變化。電阻溫度特性方程： Rt=R0 (1 + t +t2 + ) 熱電阻感溫元件：純金屬材料，其性能要求： 大則靈敏度高； 理化性能穩(wěn)定； 恒定，以保證線性關(guān)系； 大

13、，體積尺寸小； 復(fù)現(xiàn)性好。,3.5.3 金屬熱電阻溫度計(jì),2.鉑熱電阻（WZP） 結(jié)構(gòu)材料：0.020.07mm Pt絲繞在云母等絕緣骨架 上，裝入保護(hù)套管，接出引線，0.0981106m ；或 箔式結(jié)構(gòu)，薄膜式結(jié)構(gòu)。,圖3-55 鉑熱電阻的結(jié)構(gòu),3.5.3 金屬熱電阻溫度計(jì),測(cè)溫范圍和應(yīng)用：259.34630.74；溫度基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)用； 百度電阻比：W(100)純度；W(100)R100 / R0 基準(zhǔn)鉑熱電阻：W(100)1.39256，純度99.9995， 精度：0.0010.0001 工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電阻：W(100)1.391， 精度：2000，1； 0100，0.5 100650，(0.

14、5)t 電阻溫度關(guān)系： Rt=R0 (1 + At + Bt2 ) 0t650 Rt=R0 (1 + At + Bt2 + C(t100)t3 ) 200t0 其中A、B、C與W(100)有關(guān)，見相關(guān)資料。在測(cè)溫范圍不大時(shí)， 基本線性。 分度號(hào)：Pt100，（R0=100）；Pt50，（R0=50）； Pt1000，（R0=1000）；等。 分度表：見第3章末附表2。,3.5.3 金屬熱電阻溫度計(jì),3.銅熱電阻（WZC） 結(jié)構(gòu)材料：Cu絲繞制，（4.254.28）103 / 0.017106m； 測(cè)溫范圍和應(yīng)用：50100，工業(yè)用溫度計(jì)； 百度電阻比：W(100)1.425， 精度：5050，

15、0.5， 50100，(1)t 電阻溫度特性：Rt=R0 (1 + t )，在測(cè)溫范圍內(nèi)線性。 分度號(hào)：Cu100，Cu50，等。 分度表：見第3章末附表3、4。 另外，鐵、鎳材料也可制作熱電阻溫度計(jì)。,3.5.3 金屬熱電阻溫度計(jì),4.熱電阻測(cè)量線路 直流電橋線路，主要考慮其引線電阻和接觸電阻影響，常采用三線接法和四 線接法。如圖3-56、圖3-57所示。 其次考慮工作電流的熱效應(yīng)影響，工作電流10mA。,圖3-56 熱電阻測(cè)溫電橋的三線連接法,圖3-57 熱電阻測(cè)溫電橋的四線連接法,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),熱電效應(yīng) 熱電勢(shì)EAB（T,T0）或EAB（t , t0） 1.熱電偶的工作原理

16、熱電效應(yīng)：將兩種不同的導(dǎo)體（金屬或合金）A和B組成一個(gè)閉 合回路（稱為熱電偶，見圖3-58），若兩接觸點(diǎn)溫度(T、T0)不同，則 回路中有一定大小電流，表明回路中有電勢(shì)產(chǎn)生，該現(xiàn)象稱為熱電動(dòng)勢(shì) 效應(yīng)或塞貝克（Seebeck）效應(yīng)(1823)。回路中的電勢(shì)稱為熱電勢(shì)或塞 貝克電勢(shì)，用EAB（T,T0）或EAB（t , t0）表示。,圖3-58 熱電效應(yīng),熱電偶： 熱電極（導(dǎo)體A、B）； 測(cè)量端（熱端或工作端）T（或t）； 參考端（冷端或自由端）T0（或t0）。,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),Peltier效應(yīng)接觸電勢(shì) 自由電子密度不同的兩種金屬接觸處，由于電子的擴(kuò)散 現(xiàn)象在接觸點(diǎn)處形成接觸電勢(shì)或Pe

17、ltier電勢(shì)，此現(xiàn)象稱為 Peltier效應(yīng)。接觸電勢(shì)為,接觸點(diǎn)T處接觸電勢(shì)：,接觸點(diǎn)T0處接觸電勢(shì) ：,總接觸電勢(shì)：,式中，k玻爾茲曼常數(shù)(1.381023J/K)；e電子電量； nA、nB分別為電極A、B材料的自由電子密度。,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),Thomson效應(yīng)溫差電勢(shì) 均質(zhì)導(dǎo)體，兩端溫度不相等時(shí)，由于體內(nèi)自由電子從高溫端 向低溫端的擴(kuò)散，在其兩端形成的電勢(shì)稱為溫差電勢(shì)或 Thomson電勢(shì)，此現(xiàn)象稱為Thomson效應(yīng)。 導(dǎo)體A中的Thomson電勢(shì)： 導(dǎo)體B中的Thomson電勢(shì)： 回路中總的Thomson電勢(shì)： 式中，A、B分別為導(dǎo)體A、B中的Thomson系數(shù)。,綜合考慮

18、A、B組成的熱電偶回路，當(dāng)TT0時(shí)，總的熱 電勢(shì)為,圖3-59 熱電效應(yīng)示意圖,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),3.5.4 熱電偶溫度計(jì),討論： 如果熱電偶兩電極材料相同（nAnB，A=B），兩接點(diǎn) 溫度不同，不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)； 如果兩電極材料不同，但兩接點(diǎn)溫度相同（T=T0），也 不會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)； 熱偶工作的基本條件：兩電極材料不同；兩接點(diǎn)溫度不同； 熱電勢(shì)大小與熱電極的幾何形狀和尺寸無關(guān)。 當(dāng)兩熱電極材料不同，且A、B固定（即nA、nB、A、B 為常數(shù)），熱電勢(shì)EAB(T，T0)便為兩接點(diǎn)溫度（T，T0）的 函數(shù) 這就是熱偶測(cè)溫原理。 熱電勢(shì)的極性：熱端失去電子為正，獲得電子為負(fù)，且 有,(T0恒

19、定),3.5.4 熱電偶溫度計(jì),2.熱電偶的基本定律 均質(zhì)導(dǎo)體定律 要求熱電極材質(zhì)均勻，克服因熱電極上各點(diǎn)溫度不同時(shí)造 成附加誤差。 中間導(dǎo)體定律 熱偶回路斷開接入第三種導(dǎo)體C，若C兩端溫度相同，則回 路熱電勢(shì)不變，這為熱電勢(shì)的測(cè)量（接入測(cè)量?jī)x表，第三導(dǎo) 體）奠定理論基礎(chǔ)，見圖3-60 。,圖3-60 熱電偶測(cè)溫電路原理圖,若T00，,標(biāo)準(zhǔn)（參考）電極定律 標(biāo)準(zhǔn)電極定律原理如圖3-61所示。,以C作為標(biāo)準(zhǔn)電極，一般C為鉑，構(gòu)建熱偶A、B。,圖3-61 標(biāo)準(zhǔn)電極定律示意圖,中間溫度定律,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),3.5.4 熱電偶溫度計(jì),3.熱電偶的種類 熱電極材料的基本要求 熱電極是感溫元件，

20、物理性質(zhì)查相關(guān)資料，基本要求： 熱電勢(shì)足夠大，測(cè)溫范圍寬、線性好； 熱電特性穩(wěn)定； 理化性能穩(wěn)定，不易氧化、變形和腐蝕； 電阻溫度系數(shù) 、電阻率小； 易加工、復(fù)制性好； 價(jià)廉,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),熱電偶類型（分度號(hào)） 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶及其參數(shù)表3-2 S：E鉑銠10-鉑（100，0）=645V K： E鎳鉻-鎳硅（100，0）=4095V E： E鎳鉻-銅鎳（100，0）=4277 V 分度表及計(jì)算公式：見第3章末附表5、6、7及相關(guān)資料。,表3-2 工業(yè)用熱電偶,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),4.熱電偶的結(jié)構(gòu) 熱電偶接點(diǎn)焊接要求和焊接方法（不引入第三種材料，接 點(diǎn)大小適當(dāng)）；電極之間絕緣。見圖

21、 3-62,圖 3-62 熱電偶電極的絕緣方法 （a）裸線熱電偶；（b）珠形絕緣熱電偶； （c）雙孔絕緣子熱電偶；（d）石棉絕緣管熱電偶,普通型熱電偶 普通型熱電偶結(jié)構(gòu)見圖3-63。,圖3-64 鎧裝熱電偶工作端結(jié)構(gòu) (a)單芯結(jié)構(gòu);(b)雙芯碰底型;(c)雙芯不碰底型;(d)雙芯露頭型;(e)雙芯帽型,鎧裝熱電偶,鎧裝熱電偶結(jié)構(gòu)見圖3-64。,圖3-63 普通型熱電偶結(jié)構(gòu),3.5.4 熱電偶溫度計(jì),薄膜熱電偶 薄膜熱電偶電極為厚度0.010.1m薄膜構(gòu)成，見圖3-65。,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),圖 3-65 鐵-鎳薄膜熱電偶,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),5.熱電偶的冷端補(bǔ)償及處理 熱電偶的熱

22、電勢(shì)是兩接點(diǎn)之間相對(duì)溫差TTT0的函 數(shù)，只有T0固定，熱電勢(shì)才是T的單值函數(shù)；熱偶標(biāo)準(zhǔn)分度 表是以T00為參考溫度條件下測(cè)試制定的，只有保持T0 0，才能直接應(yīng)用分度表或分度曲線。若T00，則應(yīng) 進(jìn)行冷端補(bǔ)償，其補(bǔ)償方法： 延長導(dǎo)線法 利用補(bǔ)償導(dǎo)線代替熱電極，引到溫度較穩(wěn)定的T0端測(cè)試。 要求：在一定的溫度范圍內(nèi)，補(bǔ)償導(dǎo)線與配對(duì)的熱電偶具有 相同或相近的熱電特性。,圖3-66 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖,表3-3 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),3.5.4 熱電偶溫度計(jì), 0恒溫法 將熱電偶冷端置于冰水混合物的0恒溫器內(nèi)，使其工作 與分度狀態(tài)達(dá)到一致。 圖3-67是延長導(dǎo)線法和0恒溫法的

23、一個(gè)實(shí)例。,圖3-67 冷端處理的延長導(dǎo)線法和0恒溫法,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),冷端溫度修正法 熱電勢(shì)修正法 利用中間溫度定律 式中，Tn 是熱電偶測(cè)溫時(shí)的是環(huán)境溫度；EAB(T,Tn）是實(shí) 測(cè)熱電勢(shì)；EAB(Tn,0)是冷端修正值。 例如：鉑銠10-鉑熱電偶測(cè)溫，參考冷端溫度為室溫 21，測(cè)得,查表， 則， 查分度表T92。 若直接用0.465mV查表，則T75。 也不能將752196作為實(shí)際溫度。,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),溫度修正法 由實(shí)測(cè)熱電勢(shì)EAB(T，Tn)查表，得T，真實(shí)溫度為： TTkTn 式中，k為熱電偶修正系數(shù)，決定于熱電偶的熱電偶種類和 被測(cè)溫度范圍，見相關(guān)資料。 例如

24、前例： 實(shí)測(cè) 查分度表 T=75 ； 查修正系數(shù)表，此時(shí)該熱電偶的k=0.82，Tn =21 , 則實(shí)際 溫度 T=75+0.8221=92.2 與前面結(jié)果基本一致。這中修正方法在工程上應(yīng)用較為 廣泛。,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法電橋補(bǔ)償法 原理：電橋輸出電壓U(T0 ,0 )= EAB(T0 ,0)，自動(dòng)補(bǔ)償。 補(bǔ)償電路：如圖3-68所示。圖中R1、R2、R3、RW為錳銅電阻，阻值幾 乎不隨溫度變化，RCu為銅電阻，電阻值隨溫度升高而增大。 T0=0時(shí)，R1=R2=R3=RCu，電橋輸出Uab=0，對(duì)熱電偶電勢(shì)無影響; T00時(shí)，RCu變化R，Uab0，Uab =U(T0

25、,0 )= EAB(T0 ,0)，熱電偶 的熱電勢(shì)得到自動(dòng)補(bǔ)償。,圖 3-68 冷端溫度補(bǔ)償線路圖,3.5.4 熱電偶溫度計(jì),6.一體化溫度變送器 所謂一體化溫度變送器，就是將變送器模塊安裝在測(cè)溫元 件接線盒或?qū)I(yè)接線盒內(nèi)的一種溫度變送器。變送器模塊與 測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，其結(jié)構(gòu)如圖3-77所示。,圖3-69 一體化溫度變送器結(jié)構(gòu)框圖,3.5.5 溫度儀表的安裝,溫度儀表的常見安裝方法如圖3-71所示。,圖3-71 溫度儀表的常見安裝方法,3.5. 6 溫度測(cè)量?jī)x表選型原則,主要從以下幾方面考慮： （1）工藝角度 （2）測(cè)量范圍 （3）測(cè)溫元件的插入深度 （4）測(cè)溫元件的保護(hù)套管材質(zhì)及耐壓等

26、級(jí) （5）熱電偶形式的選擇 （6）熱電阻的形式選擇 作業(yè)： 3-58，3-60，3-61，3-62，3-63，3-64， 3-66，3-67,3.6 分析儀器,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,1.熱導(dǎo)式氣體成分檢測(cè) 氣體種類、成分 導(dǎo)熱系數(shù) 圖3-72 各種氣體的相對(duì)導(dǎo)熱系數(shù) 圖3-73 雙臂-差比不平衡電橋,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,2.磁導(dǎo)式含氧量檢測(cè) 混合氣體中氧氣濃度 混合氣體磁化率 由表3-12知，氧的體積磁化率最高。 分析裝置及原理如圖 3-74所示。熱磁風(fēng)形成。 氣體磁化率會(huì)隨溫度 升高而降低。 圖3-74 熱磁式含氧量 分析原理圖,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方

27、法,3.紅外線氣體成分檢測(cè) 氣體種類、成分 紅外線吸收差異 圖3-75 紅外線氣體成分檢測(cè)原理圖 1-紅外光源；2-反射鏡；3-由馬達(dá)帶動(dòng)的切光片，將紅外光先調(diào)制成脈動(dòng)光，作為紅外工作光；4-過濾氣室；5-測(cè)量氣室；6-吸收氣室，內(nèi)充有純的被分析組分氣體；7-薄膜式電容敏感元件的電量檢測(cè)室；8-電測(cè)儀表；9-參比氣室；A-待分析組分；B-干擾組分；N2-氮?dú)?，它不吸?.25m范圍內(nèi)的紅外輻射能,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,4.電導(dǎo)式濃度檢測(cè) 電解質(zhì)溶液（氣體）濃度 電導(dǎo)率 差異 例如合成氨中微量CO，CO2的測(cè)量就是氣體介質(zhì)，當(dāng)CO2通過NaOH電解質(zhì)溶液時(shí)，反應(yīng)生成Na2CO3，因

28、此溶液的電導(dǎo)率降低。CO2含量越高，電導(dǎo)率降低也越多。這樣就可以根據(jù)溶液的電導(dǎo)率或電阻值來確定CO2的含量。同樣，通過電橋和轉(zhuǎn)換裝置將電阻轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一電信號(hào)。對(duì)于CO必須先氧化成CO2后再進(jìn)行測(cè)量。另外，H2SO4濃度和水中含鹽量等液體介質(zhì)的測(cè)定也可采用電導(dǎo)分析法。,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,5.色譜分析 混合氣體中各組分的含量 各種組分吸附和脫附情況的差異 一系列色譜峰 分析儀器：色譜儀 圖3-76 色譜峰譜圖,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,6.酸度（pH）檢測(cè) 溶液酸堿度 pH值變化 H濃度不同 電極電位變化 圖3-77 pH檢測(cè)示意圖 1-甘汞電極；2-玻璃電極,3.6

29、.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,7.濕度檢測(cè) 檢測(cè)方法： 干濕球濕度計(jì)、露點(diǎn)式濕度計(jì)、電解式濕度計(jì)、電容式濕度計(jì)（電容器的電容量與兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)成正比。一般介質(zhì)的介電常數(shù)在25之間，而水的介電常數(shù)特別大，為81。電容法檢測(cè)濕度就是基于這一原理）等,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,8.密度檢測(cè) 檢測(cè)方法： 浮力式密度計(jì)、壓力式密度計(jì)、重力式密度計(jì)、振動(dòng)式密度計(jì)等。 振動(dòng)式密度計(jì) 振蕩管的自由振蕩頻率 隨被測(cè)液體的密度而變化 圖3-78 單管振動(dòng)式密度檢測(cè)原理圖 1-驅(qū)動(dòng)線；2-外管；3-法蘭孔；4-振動(dòng)管； 5-檢測(cè)線圈；6-驅(qū)動(dòng)放大器；7-輸出放大器,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方

30、法,9.水質(zhì)濁度計(jì) 表面散射光的強(qiáng)度與單位體積內(nèi)微粒的數(shù)量(濁度)成正比，濁度計(jì)就是利用這一原理制成的，如圖3-79所示。 圖3-79 濁度計(jì)工作原理圖,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,10.溶解氧分析儀 極譜式溶解氧分析儀 測(cè)量元件是一隔膜式極譜池，由浸在電解液中的鉑陰極、銀陽極和外包聚四氟乙烯的滲透隔膜組成。當(dāng)兩極間加上一定的極化電壓時(shí)，溶解氧經(jīng)過極譜池透過薄膜到達(dá)陰極時(shí)，兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生與氧含量大小成正比的擴(kuò)散電流，測(cè)出此電流并加以放大，就可得出溶解氧的多少。同時(shí)氣體透過薄膜的擴(kuò)散速度隨溫度的上升而增加，電流也隨之增大而造成誤差，因此在電極體內(nèi)封裝了一個(gè)熱敏電阻，利用熱敏

31、電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線和氧擴(kuò)散電流隨溫度變化的關(guān)系曲線相似這一特點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,溶解氧分析儀 圖3-80 氣態(tài)電化學(xué)式溶解氧分析儀工作原理圖 1-水樣冷卻器；2-水樣加熱器；3-流量調(diào)節(jié)閥；4-氫氣發(fā)生器； 5-集水箱；6-水氣分離管；7-水氣分離器；8-氫氣恒壓管； 9-排水管； 10-凈化爐；11-置換管；12-零檢爐；13-放大器； 14-檢測(cè)室； 15-電極；16-恒流源；17-校正電池；18-溢流器,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,11.微量氧分析儀 微量氧分析儀的測(cè)量元件是一只對(duì)氧敏感的銀-鉛堿性原電池，當(dāng)含有微量氧的樣品氣通過原電池時(shí)進(jìn)行如

32、下反應(yīng)。 陰極(Ag)： O2+2H2O+4e (OH) 陽極(Pb)： 2Pb+2KOH4(OH) 4e 2KHPbO2+2H2O 氧在陰極上還原氫氧根離子(OH)，并從外電路取得電子，鉛陽極為氫氧化鉀，同時(shí)向外電路輸出電子，當(dāng)接通外電路后便有電流通過，電流的大小隨氧含量而變化，并有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故測(cè)得原電池電路中的電流便可求得被測(cè)氣體中的氧含量 主要特點(diǎn)是：靈敏度高,3.6.1 成分和物性參數(shù)檢測(cè)方法,12. 可燃?xì)怏w及有毒氣體報(bào)警器 分類：接觸燃燒式、半導(dǎo)體氣敏元件式和電化學(xué)式。 接觸燃燒式 接觸燃燒式可燃?xì)怏w及有毒氣體報(bào)警器的檢測(cè)器由檢測(cè)元件、補(bǔ)償元件、固定電阻組成不平衡電橋，檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件是對(duì)稱的。檢測(cè)元件吸附可燃?xì)怏w及有毒氣體時(shí)，產(chǎn)生無焰燃燒，使檢測(cè)元件的溫度升高，電阻值增大，電