過程參數(shù)檢測及儀表總結(jié)

1、過程參數(shù)檢測及儀表小饅頭總結(jié)一、緒論測量過程有三要素：一是測量單位 ；二是測量方法 ；三是測量工具 。測量的定義：測量是利用某種工具并以實(shí)驗(yàn)或計(jì)算的方法獲取被測參數(shù)數(shù)值的過程。 絕對誤差：儀表的測量值和真實(shí)值之間的代數(shù)差。 相對誤差：測量值的絕對誤差與其真實(shí)值的比值的百分?jǐn)?shù)引用誤差：測量值的絕對誤差與測量儀表的量程之比的百分?jǐn)?shù)示值誤差：示值誤差是指儀表的某一個(gè)測量值（示值）的誤差，它反映在該點(diǎn)儀表示值的準(zhǔn)確性。 基本誤差 ：在規(guī)定的正常工作條件下，儀表整個(gè)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)示值誤差中絕對值最大的誤差稱為儀表的基本誤差。 允許誤差：按國家計(jì)量部門的規(guī)定，儀表廠家保證某一類儀表的基本誤差不超過某個(gè)規(guī)定

2、的數(shù)值，此數(shù)值就被稱為儀表的允許誤差（容許誤差）允許誤差去掉百分?jǐn)?shù)為精度等級注意: 允許誤差是一種極限誤差，在儀表刻度范圍內(nèi)各點(diǎn)的示值誤差均應(yīng)保證小于至多等于允許誤差值。 真值：被測參數(shù)的真實(shí)數(shù)值。一般無法準(zhǔn)確已知。約定真值：一般將某一物理量的理論值、定義值作為真值使用，稱為約定真值，用表示。粗大誤差：明顯歪曲結(jié)果，由粗心大意造成，使測量值無效的誤差 原因：測量者主觀過失，操作錯(cuò)誤，測量系統(tǒng)突發(fā)故障 處理方法：剔除壞值隨機(jī)誤差：在相同條件下對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量，誤差的大小和符號的變化沒有一定規(guī)律、且不可預(yù)知。特點(diǎn)：單次測量值誤差的大小和正負(fù)不確定；但對一系列重復(fù)測量，誤差的分布有規(guī)律：

3、服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差之間即有區(qū)別又有聯(lián)系；二者無絕對界限，一定條件可相互轉(zhuǎn)化。系統(tǒng)誤差：同一被測量多次測量，誤差的絕對值和符號保持不變，或按某種確定規(guī)律變化。特點(diǎn): 增加測量次數(shù)不能減小該誤差原因：儀表本身原因，使用不當(dāng)，測量環(huán)境發(fā)生大的改變 處理方法：校正求得與誤差數(shù)值相等、符號相反的校正值，加上測量值 隨機(jī)誤差 測量誤差的來源有三個(gè)方面：測量儀器的精度，觀測者技術(shù)水平，外界條件的影響。該三個(gè)方面條件相同的觀測稱為等精度測量。 精確度等級:以引用誤差（a）的形式表示的允許誤差去掉百分號剩下的數(shù)值就稱為儀表的精確度等級（或準(zhǔn)確度等級），俗稱精度級。 誤差的合成：一個(gè)測量系統(tǒng)由m個(gè)彼

4、此獨(dú)立的環(huán)節(jié)構(gòu)成，各環(huán)節(jié)的精度等級分別為,，則該系統(tǒng)的精度等級為：儀表的靈敏度：儀表的靈敏度是指其輸出信號的變化值與對應(yīng)的輸入信號變化值的比值。線性度反映儀表的輸入一輸出特性曲線與選用的對比直線之間的偏離程度。線性度又稱為非線性誤差。用輸入一輸出特性曲線與理想擬合直線之間的最大偏差與量程之比的百分?jǐn)?shù)來衡量?；夭睿笳`差，變差）：輸入-輸出曲線之間的最大偏差與量程之比的百分?jǐn)?shù)稱為儀表的。產(chǎn)生的原因：它通常是由于儀表運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦、間隙、彈性元件的彈性滯后等原因造成的。重復(fù)性：同一工作條件下，按同一方向輸入信號，并在全量程范圍內(nèi)多次變換信號時(shí)，對應(yīng)同一輸入值，儀表輸出值的一致性成為重復(fù)性。儀表的

5、可靠性：保險(xiǎn)期：儀表使用后能有效地完成規(guī)定任務(wù)的期限，超過了這一期限可靠性就逐漸降低。 有效性：儀表在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常工作的概率。概率的大小取決于系統(tǒng)故障率的高低、發(fā)現(xiàn)故障的快慢和故障修復(fù)時(shí)間的長短。 狹義可靠性：由結(jié)構(gòu)可靠性和性能可靠性兩部分組成。前者指儀表在工作時(shí)不出故障的概率，后者指儀表能滿足原定要求的概率。 定量描述檢測儀表可靠性的度量指標(biāo)有可靠度、故障率、平均無故障工作時(shí)間、平均故障修復(fù)時(shí)間等。儀表的檢定方法：（l）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定法：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是指能提供某一種參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)量值的物質(zhì)。用被檢定儀表去測標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)提供的標(biāo)準(zhǔn)量以確定其性能的方法就稱為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定法。（2）示值比較檢定法:這種方法是

6、用標(biāo)準(zhǔn)表對被檢定儀表進(jìn)行檢定。被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表同時(shí)測同一被測量，把標(biāo)準(zhǔn)表的示值當(dāng)成真值（約定真值），比較二者的示值以確定被檢儀表有關(guān)性能指標(biāo)，這就是示值比較檢定法。二、溫度測量溫標(biāo)：定量地表示物體溫度數(shù)值大小的尺度稱為溫度標(biāo)尺，簡稱溫標(biāo)。水的三相點(diǎn)溫定義為建立溫標(biāo)（1） 選定測溫物質(zhì)的性質(zhì)；（2）定義固定點(diǎn)溫度（3）確定內(nèi)插儀器和公式，得到溫度的單位。熱電偶測溫特點(diǎn)：熱電偶具有性能穩(wěn)定、測溫高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、經(jīng)濟(jì)耐用、容易維護(hù)和體積小等優(yōu)點(diǎn)，還便于信號遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測量。 熱電偶由兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A和B組成。A、B是熱偶絲，也叫熱電極。放在被測對象中，感受溫度變化的那端稱

7、為工作端或熱端，另一端稱為自由端或冷端。熱電現(xiàn)象：當(dāng)熱端和冷端溫度不同時(shí)回路中有電流流過，此電流稱為熱電流，產(chǎn)生熱電流的電動(dòng)勢稱為熱電勢，這種物理現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。理論和實(shí)踐都證實(shí)，熱電現(xiàn)象中產(chǎn)生的熱電勢是由接觸電勢和溫差電勢兩種電勢的綜合效果。 接觸電勢，記為 ，其大小為：式中，：玻爾茲曼常量。：電子電量。 、 分別是導(dǎo)體A、B在絕對溫標(biāo)T（K）時(shí)的自由電子密度。（1）熱電偶的熱電勢是熱電偶兩端溫度的函數(shù)之差，其大小取決于熱電偶兩個(gè)熱電極材料的性質(zhì)和兩端接點(diǎn)溫度，而與熱電極幾何尺寸無關(guān)。（2）如果保持熱電偶冷端溫度t0恒定不變，對一定材料的熱電偶，其eAB（t0）亦為常數(shù)，設(shè)為C，則熱電偶的

8、熱電勢只與熱電偶熱端溫度t有關(guān)，若測得EAB(t,t0) 值，便可知溫度t值，這就是熱電偶測溫原理。即EAB(t,t0)=fAB(t) C 熱電偶的基本定律：1、均質(zhì)導(dǎo)體定律：該定律內(nèi)容是：由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路不論導(dǎo)體或半導(dǎo)體的截面積、長度和各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢2、中間導(dǎo)體定律：該定律內(nèi)容是：由不同材料組成的閉合回路中，若各種材料接觸點(diǎn)的溫度都相同，則回路中熱電勢的總和等于零。3、中間溫度定律：熱電偶A、B在接點(diǎn)溫度為t1、t3時(shí)的熱電勢等于熱電偶A、B在接點(diǎn)溫度分別為t1，t2和t2，t3時(shí)熱電勢的代數(shù)和，即 EAB（t1，t3）EAB（t1，t2）EAB（t2

9、，t3） 證明：標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指制造工藝較成熟、應(yīng)用廣泛、能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定并已列入專業(yè)或國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的那些熱電偶 。 非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是為適應(yīng)更高或更低的溫度以及特殊的介質(zhì)氣氛而出現(xiàn)的,它們沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的分度號。它們是標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的補(bǔ)充。 手動(dòng)電位差計(jì)：三個(gè)回路：1.工作電流回路 2.工作電流標(biāo)準(zhǔn)化回路 3.測量回路 三步調(diào)零：1.機(jī)械調(diào)零（移動(dòng)觸電B，使檢流計(jì)J指零） 2.工作電流標(biāo)準(zhǔn)化（用標(biāo)準(zhǔn)電池EN和標(biāo)準(zhǔn)電阻RN來校準(zhǔn)IS） 3.測量調(diào)零（調(diào)RS使檢流計(jì)J指零） 回路電壓方程：Ux-IsRab=IR 影響電位差計(jì)準(zhǔn)確性測量的關(guān)鍵是工作電流值和電阻值Rab的準(zhǔn)確

10、度以及測差裝置（檢流計(jì)）的靈敏度 對熱電偶冷端溫度進(jìn)行處理的原因：熱電偶的測溫原理表明：熱電偶的熱電勢是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)差，只有當(dāng)冷端溫度不變時(shí)，熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng)，從而使測量得不到正確結(jié)果，因此必須對熱電偶冷端溫度變化的影響采取補(bǔ)償措施，使熱電偶的熱電勢只反映熱端溫度（被測溫度）的變化，而不受冷端溫度變化的影響。常用的熱電偶冷端溫度處理辦法：1、計(jì)算修正法2、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法3、恒溫法：恒溫法分為冰點(diǎn)槽法和恒溫箱法4、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）：補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢的變化。5、補(bǔ)

11、償導(dǎo)線法。 熱電偶測溫的誤差分析（1）熱電偶的分度誤差（2）熱電偶冷端溫度補(bǔ)償誤差 3） （4）總誤差熱電偶的校驗(yàn)： 1.定點(diǎn)法，就是在國際溫標(biāo)規(guī)定的定點(diǎn)溫度下進(jìn)行校驗(yàn)。這種方法的特點(diǎn)是精確度高，但設(shè)備復(fù)雜、校驗(yàn)點(diǎn)數(shù)少，而且校驗(yàn)操作復(fù)雜。該方法只用于對高精確度的鉑銠一鉑熱電偶的校驗(yàn)。2.比較法，它是廣泛采用的方法，可用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用熱電偶的校驗(yàn)。 2.2常用8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶要求：名稱、分度號、電極材料、測溫范圍、適用場合、優(yōu)缺點(diǎn)、特點(diǎn)分度號：S R B K N E J T 貴金屬熱電偶：S R B廉金屬熱電偶：K N E J T鉑銠10-鉑熱電偶（分度號S）測溫范圍：長期使用1300，短期使

12、用1600。適用場合：宜在氧化性及中性氣氛中長期使用，在真空中短期使用，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽中使用，除非外面套有非常適合的非金屬保護(hù)套管，防止這些氣氛和它直接接觸。優(yōu)點(diǎn)：復(fù)現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)：熱電勢率小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對污染敏感，價(jià)格昂貴。特點(diǎn)：（未介紹）鉑銠13-鉑熱電偶（分度號R）國內(nèi)很少使用。R型熱電偶綜合性能與S型相當(dāng)，在穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性方面均好于S型熱電偶。鉑銠30-鉑銠6熱電偶（分度號B）測溫范圍：長期使用1600，短期使用1700。適用場合：宜在氧化性和惰性氣氛中使用，可在真空中短期使用，不適用于還原性氣氛、金屬或非金屬蒸汽氣氛中。優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確性

13、高，穩(wěn)定性好，測溫范圍寬，使用壽命長，參比端無需進(jìn)行冷端補(bǔ)償。缺點(diǎn)：同S型熱電偶。特點(diǎn)：（未介紹）鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號K）測溫范圍：-2001300。適用場合：能在氧化性和惰性氣氛中使用，不能在真空中使用，高溫下不能直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中。優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢率較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性好，復(fù)現(xiàn)性好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：（未介紹）特點(diǎn)：使用最多，線性度最好。鎳鉻硅-鎳硅鎂熱電偶（分度號N）測溫范圍：-2001300。適用場合：優(yōu)點(diǎn)：同K型熱電偶，綜合性能優(yōu)于K型熱電偶。缺點(diǎn)：不能用于真空中，高溫下不能直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中。特點(diǎn)：（未介紹）鎳

14、鉻-康銅熱電偶（分度號E）測溫范圍：-200900。適用場合：可用于濕度較大的環(huán)境。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：高溫下不能用于硫、還原性氣氛中。特點(diǎn)：熱電勢率最大，靈敏度最高。鐵-康銅熱電偶（分度號J）測溫范圍：-40750，常用范圍0750。適用場合：可用于真空、氧化、還原、惰性氣氛中。優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好，復(fù)現(xiàn)性好，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：正極鐵在高溫下氧化較快，測溫上限收到限制。特點(diǎn)：適用場合廣（可用于真空、氧化、還原、惰性氣氛中） 銅-康銅熱電偶（分度號T）測溫范圍：-200350。適用場合：（未介紹）優(yōu)點(diǎn)：同J型熱電偶。缺點(diǎn)：正極銅在高溫下氧化較快

15、，測溫上限收到限制。特點(diǎn)：最好用來測量低溫標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻：是指具有統(tǒng)一分度號、互換性強(qiáng)的工業(yè)熱電阻，主要有鉑電阻、銅電阻、鎳電阻。標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻測溫材料有3種：鉑(Pt),銅(Cu),鎳(Ni)。(1)鉑電阻分度號：,用途：測量給水溫度，排煙溫度。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，可作基準(zhǔn)內(nèi)插儀。(2)銅電阻分度號：，用途：測量油溫。特點(diǎn)：線性度好。(3)鎳電阻分度號：，用途：測量電機(jī)定子線圈溫度。特點(diǎn)：靈敏度高。熱電阻測溫特點(diǎn):1.準(zhǔn)確度高；2.在中低溫下（ 500以下）測溫, 它的輸出信號比熱電偶的要大得多,故靈敏度高；3.電阻溫度計(jì)的輸出是電信號，因此便于信號的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測量。組成:由熱電阻、顯示儀表

16、和連接導(dǎo)線組成，熱電阻由電阻體、絕緣套管和保護(hù)套管等主要部件組成。原理 ：根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而改變的性質(zhì)而工作的。三線制接法（平衡） 熱電阻引線的三線制熱電阻的誤差分析（1）動(dòng)態(tài)誤差（2）連線電阻變化引起測量誤差（3）熱電阻通電發(fā)熱引起誤差（4）機(jī)械力帶來的誤差（5）氧化帶來的誤差（6）淬火效應(yīng)的誤差 三、非接觸式測溫特點(diǎn)：1.不存在因接觸傳熱而產(chǎn)生的測溫傳熱誤差；2.理論上講，測溫上限不受測溫傳感器材料的限制，可高達(dá)2000以上；3.動(dòng)態(tài)性能好，反應(yīng)快等,可測運(yùn)動(dòng)物體的溫度。因低溫下物體的輻射能力很弱，因此輻射式儀表多用來測700以上的高溫。但用紅外測量儀表，也可測低達(dá)10

17、0左右的溫度。 非接觸式測溫儀表是利用物體的輻射能隨其溫度變化的原理而制成的。光學(xué)高溫計(jì)：由光學(xué)系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)兩部分組成理論依據(jù)：普朗克定律 光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡、目鏡、燈泡、紅色濾光片、灰色吸收玻璃等。電氣系統(tǒng)包括燈泡、電源、調(diào)整電阻及測量線路。 如全輻射體的單色亮度與溫度為T的實(shí)際物體的單色亮度相等，則全輻射體的溫度稱為該實(shí)際物體的亮度溫度，并以Ts表示。光學(xué)高溫計(jì)基本原理：由普朗克定律知道，物體的光譜輻射出射率Ml與溫度有關(guān)，而物體在高溫下會(huì)發(fā)光，稱亮度，因亮度Ll與光譜輻射出射率Ml成正比，故通過測物體亮度Ll可求物體的溫度。Ll=cMl=c M0 l 亮度溫度Ts ：當(dāng)物體在輻射波長為l

18、 ，溫度為時(shí)T，其光譜輻射亮度Ll和黑體在輻射波長為l ，溫度為Ts時(shí)的光譜輻射亮度L0l相等，則把Ts稱為這個(gè)物體在波長l下的亮度溫度?；疑詹ＡУ淖饔茫簻p弱進(jìn)入光學(xué)高溫計(jì)的輻射強(qiáng)度，在保證標(biāo)準(zhǔn)燈泡鎢絲不過熱的情況下，加大光學(xué)高溫計(jì)的測量范圍。紅色濾光片的作用：造成單色光 ，造成窄的光譜段，使其在波長范圍0.6-0.7m內(nèi)進(jìn)行亮度比較。影響光學(xué)高溫計(jì)測量精確度的因素 （1）發(fā)射率的影響（2）中間介質(zhì)的影響 光電高溫計(jì)由光學(xué)系統(tǒng)與測量、放大顯示兩大部分組成。原理：光電原件感受輻射源亮度的變化，并根據(jù)被測物體亮度與溫度的關(guān)系確定溫度的高低。 輻射高溫計(jì)原理：物體的輻射出射度與其溫度的關(guān)系為M

19、=T4對確定的物體，可為其發(fā)射率為定值近似認(rèn)，那么M與T將呈單值對應(yīng)關(guān)系，測出輻射出射度M與其發(fā)射率即可知其溫度。輻射高溫計(jì)能連續(xù)自動(dòng)測溫。組成：輻射高溫計(jì)由輻射傳感器和顯示儀表組成，輻射傳感器又由光學(xué)系統(tǒng)與輻射變換器兩部分構(gòu)成。若溫度為T的物體的輻射出射度與全輻射體在溫度T0下的輻射出射度相等，則把全輻射體的溫度Tp稱為該物體的輻射溫度 （輻射溫度低于被測物體的實(shí)際溫度 ）影響輻射高溫計(jì)測量精確度的主要因素如下：1）發(fā)射率的影響2）熱電堆冷端溫度的影響3）距離系數(shù)LD的影響 比色高溫計(jì)原理：根據(jù)被測物體在兩個(gè)不同波長下的光譜輻射出射度的相互比值與被測溫度的關(guān)系，通過測二者的比值進(jìn)而測知被測溫

20、度。 溫度為T的物體在波長1和2下的光譜輻射出射度的比值，與溫度為Tc的全輻射體在同樣的波長1和2下的光譜輻射出射度的比值如果相等，則把全輻射體的溫度稱為該物體的比色溫度。特點(diǎn):它的測量準(zhǔn)確度高，中間介質(zhì)的影響小，可在惡劣環(huán)境下工作。紅外測溫儀依據(jù)的是光譜輻射原理，以被測目標(biāo)的紅外輻射能量與溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的儀器。組成：由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測器、信號處理放大部分及顯示儀表和其他附屬部分（包括目標(biāo)瞄準(zhǔn)器、供電電源與整體機(jī)械結(jié)構(gòu)）等部分組成。四、壓力測量絕對壓力：以參考零點(diǎn)所表示的壓力稱為絕對壓力。 表壓力 ：以大氣壓力為參考零點(diǎn)所表示壓力稱為表壓力 。按壓力表的工作原理可分為：液柱式壓力計(jì)

21、、彈性式壓力計(jì)、物性式壓力計(jì)、活塞式壓力計(jì)等。按壓力表的功能可分為；指示式壓力表、壓力變送器。 液柱式壓力計(jì)工作原理：液柱式壓力計(jì)是利用一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力平衡被測壓力，而用相應(yīng)的液柱高度去顯示被測壓力的。分類：有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、多管壓力計(jì)、斜管微壓計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、差動(dòng)式微壓計(jì)、鐘罩式壓力計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。 U形管壓力計(jì)組成有三部分：U形的玻璃管、標(biāo)尺及管內(nèi)的工作液體(稱為封液)。 單管壓力計(jì)是由一個(gè)寬容器(杯形容器)、一支肘管、標(biāo)尺、封液等構(gòu)成的。 液體壓力計(jì)的測量誤差分析及其修正：1. 毛細(xì)現(xiàn)象 2溫度變化對測量結(jié)果的影響與修正3重力加速度對測量結(jié)果的影響與修正 4讀數(shù)誤

22、差 彈性式壓力計(jì) 特點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu)簡單，使用操作方便，性能可靠，價(jià)格便宜，可以直接測量氣體、油、水、蒸汽等介質(zhì)的壓力。其測量范圍很寬，可以從幾十帕到數(shù)吉帕。它可以測量正壓、負(fù)壓和差壓。 分類：可分為機(jī)械彈性式壓力計(jì)和彈性式壓力變送器兩類。 彈性式壓力計(jì)：主要由彈性元件、機(jī)械傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)、外殼、機(jī)座等部分構(gòu)成。彈性式壓力計(jì)中的彈性元件：主要有膜片、膜盒、彈簧管、波紋管等。 彈性元件的特性(1)蠕變和疲勞形變：彈性元件經(jīng)過長時(shí)間的負(fù)荷作用，當(dāng)負(fù)荷取消后，不能恢復(fù)原來的形態(tài)，這種特性稱為彈性元件的蠕變。(2)彈性遲滯：彈性元件在彈性范圍內(nèi)加負(fù)荷與減負(fù)荷時(shí)其彈性形變輸出特性曲線不重合，這種特性

23、稱為彈性遲滯。(3)彈性后效：當(dāng)加在彈性元件上的負(fù)荷停止變化或被取消時(shí)，彈性元件的形變并不是立即就完成，而是要經(jīng)過一定的時(shí)間才完成相應(yīng)的形變，這種特性稱為彈性后效。（4）彈性特性（5）剛度和靈敏度（6）溫度特性 1151系列電容式壓力(壓差)變送器基本工作原理：將激勵(lì)電壓加于電容器，產(chǎn)生的交變電流經(jīng)整流、控制、放大，輸出420mA直流電流 特點(diǎn)：它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過載保護(hù)性能好，調(diào)整方便，體積小，重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用：使用在電力、石油、化工等各領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中。在火力發(fā)電廠使用1151電容式壓力(差壓)變送器幾乎有一種替代其他種類壓力(差壓)變送器的趨勢。 組成： 變送器由兩部

24、分組成：差動(dòng)式壓力(差壓)電容轉(zhuǎn)換和測量電路。差動(dòng)式壓力(差壓)電容轉(zhuǎn)換關(guān)系 測量膜片預(yù)張力很大，輸入差壓與測量膜片位移的關(guān)系為，其中，為常系數(shù)。未通入差壓之前，測量膜片與兩邊電極距離相等，均為，初始電容。通入差壓之后，不妨設(shè)，則測量膜片產(chǎn)生微小位移，兩邊電容分別為，。注意到，可見差動(dòng)電容的相對變化值與成線性關(guān)系。設(shè)計(jì)一個(gè)電路處理信號，可得。 處理信號的優(yōu)點(diǎn)：與差壓成正比，不存在非線性誤差。與充液的介電常數(shù)無關(guān)。正壓室與負(fù)壓室對稱，消除靜壓誤差。測量電路的作用：一 完成電容電流的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的電流為直流并與d成正比。這由解調(diào)器、振蕩器、振蕩控制放大器完成。二 對轉(zhuǎn)換成的直流電流信號進(jìn)行控制放大

25、使之成為420mA，DC輸出，并能實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)、量程、阻尼調(diào)整等功能。這由調(diào)零電路、量程調(diào)整電路、電流控制放大器、電流轉(zhuǎn)換電路(功率放大)、阻尼調(diào)整電路等完成。三 輸出電流限制和外接電壓保護(hù)功能，這由電流限制電路和反極性保護(hù)電路完成。四 線性調(diào)整功能，這由線性調(diào)整電路完成。 工業(yè)彈簧管壓力表的檢定與調(diào)整(1)檢定方法: 比較法(2)主要檢定項(xiàng)目:基本誤差、變差、零位、指針移動(dòng)的平穩(wěn)性、輕敲表示值的變動(dòng)量、外觀檢查等.(3)調(diào)整可調(diào)整的部位：指針的定位、曲柄長度（OB=r)、拉桿與曲柄之間的初始夾角以及游絲的松緊等。為什么采用差動(dòng)平板電容：為提高靈敏度和改善非線性，采用差動(dòng)形式應(yīng)變式壓力變送器原理：

26、利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測壓彈性元件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。應(yīng)變式壓力變送器的型式組成： 感壓彈性元件和應(yīng)變片。也可將二者結(jié)合成一體。測量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓輸出是由測量電路完成的。常用壓力儀表的準(zhǔn)確度有1.0級、1.6級、2.5級、4.0級等四個(gè)級別。五、流量測量按不同的測量原理：流量儀表可分為容積式、速度式和質(zhì)量式三類按測量對象：分為封閉管道流量計(jì)和明渠流量計(jì)兩類。按測量方法和結(jié)構(gòu)：分為差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、插入式流量計(jì)、明渠流量計(jì)和其它流量計(jì)（包括激光流量計(jì)，靶式流量計(jì)、沖

27、量流量計(jì)和標(biāo)記法流量計(jì)等）11大類。 流量計(jì)特性曲線是描述隨流量變化流量計(jì)性能變化的曲線，主要有兩種不同的表示形式：1.表示流量計(jì)的某種特性（通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也有的是某一與流量有關(guān)的輸出量）與流量q或雷諾數(shù)Re的關(guān)系；2.表示流量計(jì)測量誤差隨流量q或雷諾數(shù)Re變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱為流量計(jì)的誤差特性曲線。量程比：在保證儀器準(zhǔn)確度的條件下可測的最大流量與最小流量的比值流量系數(shù)表示通過流量計(jì)的實(shí)際流量與理論流量的比值，一般是通過實(shí)驗(yàn)確定。儀表系數(shù)表示通過流量計(jì)的單位體積流量所對應(yīng)的信號脈沖數(shù)。重復(fù)性表示用該流量計(jì)連續(xù)多次測量同一流量時(shí)給出相同結(jié)果的能力 線性度是表示在整個(gè)流量范圍

28、上的特性曲線偏離最佳擬合直線的程度。流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)，因?yàn)楣?jié)流元件很短，其與外界的熱交換及摩擦生熱均可忽略，所以該過程可近似認(rèn)為是等熵的。在此過程中，流體的壓力p與比容v的k次方的乘積為常數(shù)，即常數(shù)k稱為等熵指數(shù)。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)按錐形管材料的不同，分為玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)。玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)耐壓能力低，一般為就地直讀式。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)耐壓能力高，一般有就地指示型和信號遠(yuǎn)傳型。 特點(diǎn)：1、適用于小管徑和低雷諾數(shù)的中小流量測量；2、壓力損失較低；3、上游直管段的要求較低；4、測量范圍寬。 容積式流量計(jì)工作原理：如果使流體以固定的、已知大小的體積V逐次從流量計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)單位時(shí)間

29、內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過儀器的體積流量。這就是容積法的工作原理： qvnV 測量特點(diǎn)1 適用于小口徑流量和高粘度流體流量的測量。2 慣性較大，動(dòng)態(tài)特性不好（儀表有可動(dòng)部分）3 存在漏油量，有測量誤差，小流量不精確。速度式流量計(jì)分類：渦輪式，電磁式，超聲波式，熱式和差壓式。渦輪流量計(jì)工作原理：（1）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速成正比。（2）渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上導(dǎo)磁的葉片順次接近管壁上的線圈，改變線圈磁回路的磁阻，使線圈磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號。（3）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號給出瞬時(shí)流量信號，同時(shí)累積得到累計(jì)流量。這種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號的方法叫磁

30、阻法。渦街流量計(jì)工作原理：漩渦流量計(jì)是利用流體流過阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，通過測量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的?？ㄩT渦街：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。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)生不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。檢測方法：熱檢法、差壓法 特點(diǎn)：頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度等）的影響，故可不需單獨(dú)標(biāo)定。（2）測量精度高，誤差約為1級，重復(fù)性約0.5級，不存在零點(diǎn)漂移的問題。（3）壓力損失小，流量測量范圍寬。渦街流量計(jì)特別適于大口徑管道的流量測量。超

31、聲波流量計(jì)工作原理：超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測得流體的流速。 測速度之差法：時(shí)差法(測量順、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(測量超聲波在順、逆流中傳播的相位差) 頻差法（是目前常用的測量方法）。差壓式流量測量工作原理：伯努利定律，通過測量流體流動(dòng)過程中產(chǎn)生的差壓來測量流速或流量。種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計(jì) 畢托管：1）對畢托管部件尺寸有要求；2）測量時(shí)必須將畢托管固定，3）畢托管探頭的軸線必須與管道中心軸線平行，4）前后要有足夠長的直管段 特點(diǎn)怎樣測平均流速(1)畢托管只能測管

32、道某一點(diǎn)的流速，并不是平均流速。(2)在層流中，平均流速從管壁算起為y=0.2929R處(3)紊流由于截面的流速與雷諾數(shù)有關(guān)，故用實(shí)驗(yàn)法在截面上取若干個(gè)測點(diǎn)處,確定平均流速. 六、節(jié)流裝置節(jié)流式流量計(jì)工作原理：在管道中放置一節(jié)流元件，流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)發(fā)生節(jié)流，在節(jié)流元件的前后兩側(cè)產(chǎn)生壓力差（差壓）。當(dāng)流體、工況、管道、節(jié)流件、差壓取出方式一定時(shí)，管道流量與差壓有確定的關(guān)系。因此可通過測量差壓來測量流量。節(jié)流式流量計(jì)也稱為變壓降式流量計(jì)。分類：節(jié)流式流量計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩類。非標(biāo)準(zhǔn)化流量計(jì)是非通用儀表，即安裝在生產(chǎn)過程中使用著的節(jié)流式流量計(jì)僅適用于該地的情況和工況。因此節(jié)流式流量計(jì)是根據(jù)要

33、求具體設(shè)計(jì)、安裝、使用的。 節(jié)流式流量計(jì)的測量系統(tǒng)由節(jié)流裝置、差壓計(jì)或差壓變送器、二次顯示儀表（動(dòng)圈表、自動(dòng)電位差計(jì)）等組成。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由三部分組成：節(jié)流件、取壓裝置、測量直管段（節(jié)流件前10D，后5D）。定義：按照國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)條件設(shè)計(jì)定制使用的節(jié)流裝置取壓裝置：角接取壓分為環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓, 上、下側(cè)壓力在節(jié)流件前后端面處取出。 法蘭取壓裝置 上、下側(cè)壓力在連接法蘭上距節(jié)流件前后端面25.4mm處取出。 徑距取壓上、下側(cè)壓力在測量管段上距節(jié)流件前端面和后處取出。節(jié)流變壓降流量計(jì)作原理：1)在管道內(nèi)裝入節(jié)流件，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

34、在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差2) 在節(jié)流件一定；流體狀態(tài)一定；管道工況一定；取壓方式一定的條件下，管道流量與節(jié)流差壓流量計(jì)的差壓信號有確定的關(guān)系。3）因此可通過測量差壓來測流量。常用的節(jié)流裝置：標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、文丘里管，1/4圓噴嘴等。3 節(jié)流變壓降流量計(jì)的顯示：顯示儀表為差壓計(jì)，不過按流量刻度 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件：要求在節(jié)流件前24D處的管道截面上已基本形成典型的紊流速度分布，節(jié)流件下游的阻力件不影響流速的正?；謴?fù)。我國GB/T262493標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有：角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、D和1/2D取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、角接取壓標(biāo)準(zhǔn)噴嘴（ISA1932噴嘴）、長徑噴嘴（D和1/2D取壓

35、）、經(jīng)典文丘里管（入口圓筒段上取壓和喉部取壓）、文丘里噴嘴（上游角接取壓和喉部取壓） 角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的適用范圍：d12.5mm，50mmD1000mm， 0.20.75， ReD5103（0.20.45）， ReD104（0.45）。法蘭取壓和徑距取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的適用范圍：d12.5mm，50mmD1000mm，0.20.75，ReD12602D（D：m）。流量公式 流量公式中各量的單位為：體積流量qVm3/s；質(zhì)量流量qmKg/s；直徑d或Dm；密度1kg/m3；差壓pPa。 對于一定形式的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其流量系數(shù)和流出系數(shù)C僅與和雷諾數(shù)ReD有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)大到一定值后，和C就與雷諾數(shù)值無關(guān)

36、，趨于一定值七、液位測量測量液位的方法1.浮力式2.靜壓式3.電氣式4.聲波式 根據(jù)鍋爐汽包水位測量的重要性和測量技術(shù)的特點(diǎn)，鍋爐汽包水位測量系統(tǒng)至少應(yīng)滿足下列基本要求：(1)準(zhǔn)確性好。(2)可靠性高(3)維護(hù)性好 汽包水位沿其長度方向常常是不一致的，甚至?xí)泻艽笃睿湓蛴幸韵聨追矫妫?、汽包安裝條件的影響 2、下降管的影響3、燃燒偏差的影響 鍋爐汽包水位測量對象的動(dòng)態(tài)特性是指鍋爐給水流量、蒸汽流量或燃燒率擾動(dòng)時(shí)汽包水位變化的特性。1.給水流量擾動(dòng)造成給水流量與蒸汽流量不平衡時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性2.蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性 當(dāng)鍋爐負(fù)荷急劇變化時(shí)，例如蒸汽流量快速增加，此時(shí)，汽包壓力

37、將隨之快速降低，對應(yīng)的飽和水溫度降低，于是汽包水平面以下的水容積中的一部分水會(huì)汽化而生成汽泡，造成汽包水位抬高，由于爐水汽化造成的水位抬高速度快于汽水不平衡造成的水位下降速度，因而出現(xiàn)“假水位”現(xiàn)象。反之，當(dāng)蒸汽流量快速減少時(shí)，汽包壓力增加，由于對應(yīng)的飽和水溫度升高，使汽包水平面以下水容積中的一部分汽泡變成水，汽泡含量減少，造成水位先行降低的“假水位”現(xiàn)象。危害：當(dāng)“假水位”超過汽包水位緊急停爐水位值時(shí)，同樣也會(huì)造成爐水被帶入過熱器，甚至汽輪機(jī)中，輕則造成蒸汽品質(zhì)惡化、含鹽量增加，重則進(jìn)入主蒸汽管道和汽輪機(jī)的蒸汽中含水造成水沖擊 。 汽包正常水位(Normal Water Level，NWL)

38、是指鍋爐正常運(yùn)行過程中汽包中的水位應(yīng)該保持的高度，一般稱為汽包的零水位。 #推薦新建鍋爐應(yīng)配置1套就地水位計(jì)、3套差壓式水位測量裝置和3套電極式水位測量裝置，這三種工作原理共存的配置方式較為理想。3套差壓式水位測量裝置用于汽包水位控制系統(tǒng)，3套電極式水位測量裝置用于汽包水位保護(hù)系統(tǒng)，1套就地水位表因是無電源的，可以作為電源消失時(shí)的最后監(jiān)視保證。建議鍋爐啟動(dòng)時(shí)應(yīng)以電極式汽包水位測量裝置為主要監(jiān)視儀表，這種配置也能滿足這種要求。 云母水位計(jì)：由于汽包內(nèi)汽水界面不像一般儲(chǔ)水容器中那樣分明，所以汽包水位的測量目前都是測量汽包內(nèi)的重量水位。工作原理：此時(shí)，在汽包水位測量基準(zhǔn)線開一導(dǎo)壓口所引出的壓力與假想

39、運(yùn)行狀態(tài)時(shí)在該導(dǎo)壓口處引出的壓力是相同的,所引出壓力的變化代表了水位的變化。重量水位，即假想某一瞬時(shí)汽包出口與入口都封閉起來，汽側(cè)中的水回到水一側(cè)，水側(cè)中的汽回到汽一側(cè)，而且汽、水平靜下來時(shí)的水位。由于云母水位計(jì)溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位計(jì)的示值水柱高度低于汽包重量水位高度 誤差原因： 云母水位計(jì)中的水的平均密度av不等于汽包內(nèi)飽和水的密度時(shí)w ，使得液位計(jì)顯示的液位不同于容器中的液位，影響因素主要在于：由于液位計(jì)中與被測容器中的液溫有差別，另外與鍋爐汽包壓力的變化有關(guān)減小誤差措施：常采用保溫、加熱、校正等手段云母水位計(jì)的特點(diǎn)：最大優(yōu)點(diǎn)：直接反映汽包水位，直觀，可靠，缺點(diǎn)：但只能就地監(jiān)視

40、，并且液位顯示不夠清晰雙色水位計(jì)工作原理 ：改進(jìn)了云母水位計(jì)結(jié)構(gòu)，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色的分界面，顯示清晰，并有利于用工業(yè)電視等方式遠(yuǎn)傳顯示。具體方法：當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到蒸汽空間，由于蒸汽與空氣的光學(xué)性質(zhì)相近，所以折射小，紅光通過到影屏上顯示，綠光不被顯示。當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到水空間，由于水棱鏡的折射作用，綠光通過到影屏上顯示，紅光不被顯示。結(jié)論：水位計(jì)中汽柱呈紅色，水柱呈綠色。電接點(diǎn)水位計(jì)工作原理：電接點(diǎn)水位計(jì)使利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差極大的性質(zhì)來測量汽包水位。 電接點(diǎn)水位計(jì)由水位傳感器和電氣顯示儀表組成。水位傳感器就是一個(gè)帶有若干個(gè)電接點(diǎn)的連通容器，利用其中汽、水導(dǎo)電性能的差別：被水淹沒的電接點(diǎn)所在電路處于低電阻(相當(dāng)于開關(guān)閉合)，因此被水接通的電接點(diǎn)位置可表示水位顯示電接點(diǎn)已被導(dǎo)通(即水位位置)的方法很多，最簡單的如燈泡亮，也有用帶放大器的發(fā)光二極管等特點(diǎn)：散熱引起