第二章過程檢測儀表

1、長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院院潘潘 維維 加加2.1 概述概述2.2 溫度檢測溫度檢測2.4 流量檢測流量檢測2.3 壓力檢測壓力檢測2.5 物位檢測物位檢測 在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產(chǎn)在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產(chǎn)工藝變量，最常見變量是溫度、壓力、流量、工藝變量，最常見變量是溫度、壓力、流量、物位。物位。 檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個與之成對應(yīng)關(guān)接響應(yīng)工藝變量，并轉(zhuǎn)化成一個與之成對應(yīng)關(guān)系的輸出信號。這些輸出信號包括位移、電壓、系的輸出信號。這些輸出信號包括位移、電壓、電流、電

2、阻、頻率、氣壓等。電流、電阻、頻率、氣壓等。 2.1 2.1 概概 述述 由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，一般都需要將其經(jīng)過變送器處理，轉(zhuǎn)換成不易察覺，一般都需要將其經(jīng)過變送器處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號（如標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的電氣信號（如4 42020mADC mADC 或或 0 01010mADCmADC電電流信號流信號 ,20 ,20100100KPaKPa氣壓信號）送往顯示儀表，指示氣壓信號）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進(jìn)行或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進(jìn)行控制。有時將檢測元件、變送器及顯

3、示裝置統(tǒng)稱為檢控制。有時將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表測儀表, , 或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。顯示裝置稱為二次儀表。被測參數(shù)測量值傳感器中間件變送器2.1.1 測量誤差測量誤差(1) 絕對誤差絕對誤差 儀表的指示值與被測量的真值之間的差值。儀表的指示值與被測量的真值之間的差值。(2) 相對誤差（儀表引用誤差）相對誤差（儀表引用誤差）測量誤差：檢測儀表獲得的被測值與實(shí)際被測變量真測量誤差：檢測儀表獲得的被測值與實(shí)際被測變量真實(shí)值之間的差。實(shí)值之間的差。XXX測量真值理論上：理論上：實(shí)際上：實(shí)際上：XXX測量標(biāo)準(zhǔn)m

4、axmin100%,XYYYY絕對誤差與儀表的量程之比。絕對誤差與儀表的量程之比。(3) 允許誤差允許誤差(4) 附加誤差附加誤差maxmaxmaxmin100%,XYYYY 由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動等外界由于外界環(huán)境條件變化以及儀表波動等外界因素引起的誤差。因素引起的誤差。2.1.2 儀表性能指標(biāo)儀表性能指標(biāo)(1)(1)精確度（精度）精確度（精度） 表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。表示儀表測量結(jié)果的可靠程度。 儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小，說明儀表測劃分成若干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小

5、，說明儀表測量準(zhǔn)確度越高。量準(zhǔn)確度越高。 精度等級：允許誤差去掉精度等級：允許誤差去掉“”號及號及“% %”后，系列后，系列化圓整后的數(shù)值?；瘓A整后的數(shù)值。 目前我國生產(chǎn)的儀表的精度等級有：目前我國生產(chǎn)的儀表的精度等級有：0.001,0.001, 0 0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等等 儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標(biāo)尺儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標(biāo)尺板上，如板上，如:1.0:1.0外加一個圓圈或三角形。精度等級外加一

6、個圓圈或三角形。精度等級1.01.0，說，說明該儀表允許誤差為明該儀表允許誤差為1.0%1.0%。1.01.0 例例1 1 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，其最大，其最大絕對誤差為絕對誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級。，試確定該儀表的精度等級。max4100%0.8%1100600 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.80.8級儀表，而該儀級儀表，而該儀表的最大引用誤差超過了表的最大引用誤差超過了0.50.5級儀表的允許誤差，所以這級儀表的允許誤差，所以這臺儀表的精度等級應(yīng)定為臺儀表的精度等級應(yīng)定為1.01.0級。級。解解 儀表

7、的最大允許誤差為儀表的最大允許誤差為 例例2 2 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，工，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過藝要求該儀表指示值的誤差不得超過4 ，應(yīng)，應(yīng)選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。max4100%0.8%1100600 0.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選擇允之間，如果選擇允許誤差為許誤差為1.0%,則其精度等級應(yīng)為則其精度等級應(yīng)為1.0級。量程為級。量程為6001100，精確度為，精確度為1.0級的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為級的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為

8、5，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為0.5%，即精確度等級為，即精確度等級為0.5級的儀表，才能滿足工藝要求。級的儀表，才能滿足工藝要求。解解 根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為結(jié)論：校表：結(jié)論：校表： 選表：選表：max系列化計算max系列化計算儀表量程的選擇：儀表量程的選擇： 量程的上限：量程的上限： 4/33/2倍（被測變量），倍（被測變量）， 波動較大時：波動較大時：3/22倍（被測變量）倍（被測變量） 量程的下限：一般地，被測變量的值不低于全量程量程的下限：一般地，被測變量的值不低于全量程的的

9、1/3。 儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測量的工藝變儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下適當(dāng)縮小量量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確性。程，可以減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確性。 (2) (2) 變差變差 在外界條件不變的情況下，使用同一臺儀表對在外界條件不變的情況下，使用同一臺儀表對某一變量進(jìn)行正反行程測量時對應(yīng)于同一測量值所某一變量進(jìn)行正反行程測量時對應(yīng)于同一測量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。得的儀表讀數(shù)之間的差異。 注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。

10、(3) (3) 線性度線性度 衡量儀表實(shí)際特性偏衡量儀表實(shí)際特性偏離線性程度的指標(biāo)。離線性程度的指標(biāo)。 線性度差就要降低儀線性度差就要降低儀表精度。表精度。線性度線性度t 實(shí)際曲線實(shí)際曲線 理論直線理論直線 儀表示值儀表示值 被測變量被測變量 (4) (4) 靈敏度和分辨率靈敏度和分辨率靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值，即的比值，即 靈敏度靈敏度= =Y/X 對于模擬式儀表而言，對于模擬式儀表而言，Y是儀表指針的角位移或線位是儀表指針的角位移或線位移。靈敏度反映了儀表對被測量變化的靈敏程度。移。靈敏度反映了儀表對被測量變化的

11、靈敏程度。分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應(yīng)的最小輸入變化量。入變化量。 分辨率是靈敏度的一種反映。對于數(shù)字式儀表而言，分辨率是靈敏度的一種反映。對于數(shù)字式儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔，代表被測量的變分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔，代表被測量的變化與量程的比值?；c量程的比值。2.2 2.2 溫度檢測溫度檢測2.2.1 2.2.1 溫度檢測方法溫度檢測方法 按測溫元件是否與被測對象接觸分為按測溫元件是否與被測對象接觸分為 接觸式和非接觸式和非接觸式。接觸式。（1）接觸式）接觸式 測溫元件與被測對象接觸，依靠傳熱和對流

12、進(jìn)行熱交換。測溫元件與被測對象接觸，依靠傳熱和對流進(jìn)行熱交換。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測溫精度較高。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測溫精度較高。缺點(diǎn)：由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的熱交換且缺點(diǎn)：由于測溫元件與被測對象必須經(jīng)過充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，達(dá)到平衡后才能測量，這樣容易破壞被測對象的溫度場，同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測量熱容量小的對同時帶來測溫過程的延遲現(xiàn)象，不適于測量熱容量小的對象、極高溫的對象、處于運(yùn)動中的對象。不適于直接對腐象、極高溫的對象、處于運(yùn)動中的對象。不適于直接對腐蝕性介質(zhì)測量。蝕性介質(zhì)測量。（2）非接觸式）非接觸式 測溫元件不與

13、被測對象接觸，而是通過熱輻射測溫元件不與被測對象接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或測溫元件接收被測對象的部分熱輻進(jìn)行熱交換，或測溫元件接收被測對象的部分熱輻射能，由熱輻射能大小推出被測對象的溫度。射能，由熱輻射能大小推出被測對象的溫度。優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測量范圍從超低溫到極高溫，不優(yōu)點(diǎn)：從原理上講測量范圍從超低溫到極高溫，不破壞被測對象溫度場。非接觸式測溫響應(yīng)快，對被破壞被測對象溫度場。非接觸式測溫響應(yīng)快，對被測對象干擾小，可用于測量運(yùn)動的被測對象和有強(qiáng)測對象干擾小，可用于測量運(yùn)動的被測對象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場合。電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場合。缺點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，缺點(diǎn)：容

14、易受到外界因素的干擾，測量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格比較昂貴。且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格比較昂貴。 2.2.2 2.2.2 熱電偶熱電偶(1) (1) 測溫原理（熱電效應(yīng)）測溫原理（熱電效應(yīng)）熱電偶的熱電效應(yīng)熱電偶的熱電效應(yīng)參比端、冷參比端、冷端、固定端端、固定端工作端、熱工作端、熱端、自由端端、自由端00( ,)( )()ABABABEEE 0( ,)( )( )ABEfC 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和和B連在一起組成連在一起組成一個閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)的溫度不相同時，則回路內(nèi)將一個閉合回路，當(dāng)兩個接點(diǎn)的溫度不相同時，則回路內(nèi)將有電流產(chǎn)生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度有電流產(chǎn)

15、生，電流大小正比于接點(diǎn)溫度和和0的函數(shù)之差，的函數(shù)之差，其極性則取決于其極性則取決于A和和B的材料。的材料。EAB( 0) EAB( ) AB 熱電偶中間導(dǎo)體定律：熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律：熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該回路中接入第三種導(dǎo)體后，只要該導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中導(dǎo)體兩端溫度相同，熱電偶回路中所產(chǎn)生的總熱電勢與沒有接入第三所產(chǎn)生的總熱電勢與沒有接入第三種導(dǎo)體時熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢種導(dǎo)體時熱電偶所產(chǎn)生的總熱電勢相同。相同。 同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)同理，如果回路中接入更多種導(dǎo)體時，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，體時，只要同一導(dǎo)體兩端溫度相同，也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。

16、也不影響熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢。因此熱電偶回路可以接入各種顯示因此熱電偶回路可以接入各種顯示儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。儀表、變送器、連接導(dǎo)線等。熱電偶中間導(dǎo)體定律熱電偶中間導(dǎo)體定律分度表：當(dāng)分度表：當(dāng)0 0= =00時，時， 與溫度與溫度對對應(yīng)的數(shù)值表。（非線性）應(yīng)的數(shù)值表。（非線性）分度號：與分度表所對應(yīng)的熱電偶的代號。分度號：與分度表所對應(yīng)的熱電偶的代號。0( ,)ABE 常常用用工工業(yè)業(yè)熱熱電電偶偶比比較較 名 稱 分度號 特 點(diǎn) 鉑銠30-鉑銠6 熱電勢小，精度高，價格高 鎳鉻-鎳硅 鉑銠10-鉑 鎳鉻-康銅 熱電勢小，精度高，線性差， 價格高 熱電勢大，線性好，價格低 熱電勢大，線性差

17、，價格低 B S K E 性能 下 降 熱電偶的類型：熱電偶的類型： 普通型熱電偶、鎧裝熱電偶、多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶、普通型熱電偶、鎧裝熱電偶、多點(diǎn)式熱點(diǎn)偶、防爆型熱點(diǎn)偶、表面型熱點(diǎn)偶等。防爆型熱點(diǎn)偶、表面型熱點(diǎn)偶等。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差；熱響應(yīng)時間少，減小動態(tài)誤差； 可彎曲安裝使用；可彎曲安裝使用； 測量范圍大；測量范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶 將熱電極、絕緣材料和金屬保護(hù)套管加工成一個堅將熱電極、絕緣材料和金屬保護(hù)套管加工成一個堅實(shí)的整體，經(jīng)復(fù)合拉伸后形成一個很細(xì)、很長，直徑為實(shí)的整體，經(jīng)復(fù)合拉伸后形成一個很細(xì)、很長，直徑為1

18、18mm8mm，長度為，長度為1 120m20m的熱電偶。的熱電偶。扁接插式鎧裝熱電偶扁接插式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶外觀圖鎧裝熱電偶外觀圖多點(diǎn)熱電偶多點(diǎn)熱電偶 適用于生產(chǎn)現(xiàn)場存在溫度梯度不顯著，須同時測適用于生產(chǎn)現(xiàn)場存在溫度梯度不顯著，須同時測量多個位置或位置的多處測量。廣泛應(yīng)用于大化肥合量多個位置或位置的多處測量。廣泛應(yīng)用于大化肥合成塔、存儲罐等裝置中。成塔、存儲罐等裝置中。多點(diǎn)熱電偶外觀圖多點(diǎn)熱電偶外觀圖 防爆型熱電偶防爆

19、型熱電偶 防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計具有足夠防爆熱電偶是利用間隙隔爆原理，設(shè)計具有足夠強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會產(chǎn)生火花，電弧和危強(qiáng)度的接線盒等部件，將所有會產(chǎn)生火花，電弧和危險溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆險溫度的零部件都密封在接線盒腔內(nèi)，當(dāng)腔內(nèi)發(fā)生爆炸時，能通過接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火炸時，能通過接合面間隙熄火和冷卻，使爆炸后的火焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。焰和溫度傳不到腔外，從而進(jìn)行隔爆。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 多種防爆形式，防爆性能好；多種防爆形式，防爆性能好； 壓簧式感溫元件，抗振性能好；壓簧式感溫元件，抗振性能好； 測溫范圍大；測溫范圍大； 機(jī)械強(qiáng)度

20、高，耐壓性能好。機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好。 無固定裝置無固定裝置固定法蘭式固定法蘭式固定螺紋式固定螺紋式活絡(luò)管接頭式活絡(luò)管接頭式直型管接頭式直型管接頭式 防爆型熱電偶防爆型熱電偶 外觀圖外觀圖 吹氣型熱電偶吹氣型熱電偶 通過吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出保護(hù)管通過吹進(jìn)氮?dú)饣蚱渌鼩怏w，將有害氣體送出保護(hù)管外，從而提高熱電偶壽命。是外，從而提高熱電偶壽命。是3030萬噸合成氨裝置中不可萬噸合成氨裝置中不可缺少的測溫裝置。缺少的測溫裝置。 另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻另外，壓簧固定熱電偶、直角彎頭熱電偶、耐磨阻漏熱電偶等等。漏熱電偶等等。 吹氣型熱電偶外觀圖吹氣型熱電偶外觀圖 （2

21、）補(bǔ)償導(dǎo)線）補(bǔ)償導(dǎo)線 解決參比端溫度的恒定問題。解決參比端溫度的恒定問題。 補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價格便宜，補(bǔ)償導(dǎo)線要求：價格便宜，0100范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)范圍內(nèi)的熱電性質(zhì)與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣。與要補(bǔ)償?shù)臒犭娕嫉臒犭娦再|(zhì)幾乎完全一樣。補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖 現(xiàn)場現(xiàn)場 補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償導(dǎo)線 控制室控制室 0 （3）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測量的準(zhǔn)確性）熱電偶參比端溫度補(bǔ)償（測量的準(zhǔn)確性）補(bǔ)償原理：工作端溫度補(bǔ)償原理：工作端溫度，參比端參比端0，熱電勢為熱電勢為000( ,)( )()( ,0)(,0)EEEEE 00( ,0)( ,)(,0)EEE 因此因此參比端溫度補(bǔ)償方法：參比端溫

22、度補(bǔ)償方法： 計算法計算法冰浴法冰浴法機(jī)械調(diào)零法（動圈表調(diào)零法）：等級機(jī)械調(diào)零法（動圈表調(diào)零法）：等級1.0以上。以上。補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器。補(bǔ)償電橋法：利用參比端溫度補(bǔ)償器。例如：用鎳鉻例如：用鎳鉻-鎳硅（鎳硅（K）熱電偶測溫，熱電偶參比端熱電偶測溫，熱電偶參比端溫度溫度o =20，測得的熱電勢測得的熱電勢E（，o）=32.479mV。由由K分度表中查得分度表中查得E（20，0）=0.798mV, 則則E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479 + 0.798=33.277 mV再反查再反查K分度表，得實(shí)際溫度是分度表，得實(shí)際溫度是800。計算法舉例：計算法舉例

23、：2.2.3 2.2.3 熱電阻熱電阻（1 1）金屬熱電阻）金屬熱電阻測溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會隨溫測溫原理是基于導(dǎo)體的電阻會隨溫度的變化而變化的特性。度的變化而變化的特性。 熱電阻熱電阻通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計算機(jī)等通常和顯示儀表、記錄儀表、電子計算機(jī)等配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的配套使用。直接測量各種生產(chǎn)過程中的-200-200500500范范圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。圍內(nèi)液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。)(1 00ttRRt 熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時

24、，工作儀表便顯變化的特征來測量溫度的。當(dāng)阻值變化時，工作儀表便顯示出阻值所對應(yīng)的溫度值。示出阻值所對應(yīng)的溫度值。 常用熱電阻：銅電阻和鉑電阻常用熱電阻：銅電阻和鉑電阻熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專用型熱電阻的結(jié)構(gòu)形式：普通型、鎧裝型、專用型 無固定裝置熱電阻無固定裝置熱電阻 固定螺紋式熱電固定螺紋式熱電阻阻 活動法蘭式熱電活動法蘭式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋錐錐式熱電式熱電阻阻 固定螺紋固定螺紋管接頭管接頭式熱電式熱電阻阻 活絡(luò)管接頭式熱電阻活絡(luò)管接頭式熱電阻 普通型熱電阻普通型熱電阻 裝配式熱電阻裝配式熱電阻裝配式熱電阻外觀圖裝配式熱電阻外觀圖防噴式鎧裝熱電阻防噴式鎧裝熱電阻扁接插式扁

25、接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻防水式鎧裝熱電阻圓接插式圓接插式鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻補(bǔ)償導(dǎo)線式鎧裝熱電阻 鎧裝熱電阻鎧裝熱電阻 端面熱電阻端面熱電阻 適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體適合于測量電廠汽輪機(jī)及電機(jī)軸瓦或其它機(jī)體表面溫度。表面溫度。 防腐防腐熱電阻熱電阻 采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯F46F46，適合于適合于石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫。是氯堿行業(yè)的專用測溫石油化工各種腐蝕性介質(zhì)中測溫。是氯堿行業(yè)的專用測溫儀表。儀表。端面熱電阻外觀圖端面熱電阻外觀圖防腐熱電阻外觀圖防腐熱電阻外觀圖 微型熱電偶微型熱電偶/

26、/熱電阻熱電阻 適用于狹小場所的溫度測量與控制。是紡織、適用于狹小場所的溫度測量與控制。是紡織、絳綸等行業(yè)不可缺少的溫度測量裝置。絳綸等行業(yè)不可缺少的溫度測量裝置。 爐壁熱電偶爐壁熱電偶/ /熱電阻熱電阻 適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測量。適合于電廠鍋爐爐壁，管壁及其它圓柱體表面測量。微型熱電偶微型熱電偶/熱電阻外觀圖熱電阻外觀圖爐壁熱電偶爐壁熱電偶/熱電阻外觀圖熱電阻外觀圖（2 2）半導(dǎo)體熱敏電阻）半導(dǎo)體熱敏電阻 測溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度測溫原理是基于某些半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性。的變化而變化的特性。NTCNTC型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此

27、類。型：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，多數(shù)是此類。 PTCPTC型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測。型：正溫度系數(shù)熱敏電阻，用于位式溫度檢測。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、體積小、熱慣性小。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 非線性嚴(yán)重、互換性差、測溫范圍窄。非線性嚴(yán)重、互換性差、測溫范圍窄。R Rt t熱敏電阻在溫度為熱敏電阻在溫度為t t時刻對應(yīng)的電阻值；時刻對應(yīng)的電阻值；A A、BB取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)。tBtAeR （1 1）選用原則：較高溫度）選用原則：較高溫度熱電偶；中低溫區(qū)熱電偶；中低溫區(qū)熱電阻；一般以熱電阻；一般以50050

28、0為分界，但不絕對。為分界，但不絕對。原因有兩點(diǎn)：原因有兩點(diǎn)： 在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放大器和抗干擾要求很高。大器和抗干擾要求很高。 由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)由于參比端溫度變化不易得到完全補(bǔ)償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對誤差就很突出。內(nèi)引起的相對誤差就很突出。 另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)另外，還應(yīng)注意工作環(huán)境，如環(huán)境溫度、介質(zhì)性質(zhì)（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、（氧化性、還原性、腐蝕性）等，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)套管、連接導(dǎo)線等。連接導(dǎo)線等。2.2.4 熱電偶、熱電阻的選用

29、熱電偶、熱電阻的選用（2 2）安裝）安裝 選擇有代表性的測溫點(diǎn)位置，測溫元件有足夠的插入深選擇有代表性的測溫點(diǎn)位置，測溫元件有足夠的插入深度。度。 熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及熱電偶或熱電阻的接線盒的出線孔應(yīng)朝下，以免積水及灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號。灰塵等造成接觸不良，防止引入干擾信號。 檢測元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避檢測元件應(yīng)避開熱輻射強(qiáng)烈影響處。要密封安裝孔，避免被測介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。免被測介質(zhì)溢出或冷空氣吸入而引入誤差。熱電偶安裝示意圖熱電偶安裝示意圖 (b) 斜插 (c) 插入彎頭處 (a) 錯誤插法 （3 3）使用）使用

30、 熱電偶：熱電偶： 參比端溫度補(bǔ)償；參比端溫度補(bǔ)償； 補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反；補(bǔ)償導(dǎo)線的極性不能接反； 分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致；分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致； 在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電在與采用補(bǔ)償電橋法進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償?shù)膬x表（如電子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，熱電偶的參比子電位差計、溫度變送器等）配套測溫時，熱電偶的參比端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。端要與補(bǔ)償電阻感受相同溫度。 熱電阻：熱電阻： 分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致；分度號應(yīng)與配接的變送、顯示儀表分度號一致； 用三線制接法。用三線制接法。 熱電阻溫度變送器輸入回

31、路是一個不平衡電橋，熱電阻溫度變送器輸入回路是一個不平衡電橋，熱電阻為橋路的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于熱電阻為橋路的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫連接熱電阻的導(dǎo)線存在電阻，且導(dǎo)線電阻值隨環(huán)境溫度的變化而變化，從而造成測量誤差，因此實(shí)際測量度的變化而變化，從而造成測量誤差，因此實(shí)際測量時采用三線制接法。時采用三線制接法。 所謂三線制接法，就是從金屬熱電阻兩端所謂三線制接法，就是從金屬熱電阻兩端引出三根材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，引出三根材質(zhì)、長短、粗細(xì)均相同的連接導(dǎo)線，其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對橋臂中，另一根其中兩根導(dǎo)線被接入相鄰兩對橋

32、臂中，另一根與測量橋路電源負(fù)極相連，如圖。由于流過兩與測量橋路電源負(fù)極相連，如圖。由于流過兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時，兩橋臂的電流相等，因此當(dāng)環(huán)境溫度變化時，兩根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互根連接導(dǎo)線因阻值變化而引起的壓降變化相互抵消，即不影響測量橋路輸出電壓的大小。抵消，即不影響測量橋路輸出電壓的大小。2 2. .3 3 壓力檢測壓力檢測2.3.1 壓力單位及壓力檢測方法壓力單位及壓力檢測方法2.3.2 常用壓力常用壓力檢測儀表檢測儀表2.3.3 壓力表壓力表的選用的選用 壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一，正確測量和控制壓力壓力是重要的工業(yè)參數(shù)之一，正確測量和控制壓力對保證生產(chǎn)

33、工藝過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓對保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。力及差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。 2 2. .3.1 3.1 壓力單位及壓力檢測方法壓力單位及壓力檢測方法(1) (1) 壓力單位壓力單位 工程技術(shù)上所稱的工程技術(shù)上所稱的“壓力壓力”實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)里實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)里的的“壓強(qiáng)壓強(qiáng)”，定義為均勻而垂直作用于單位面積上的，定義為均勻而垂直作用于單位面積上的力。其表達(dá)式為力。其表達(dá)式為 AFP 式中式中: : P P 壓力；壓力；F F 作用力；作用力；A A 作用面積。作用面積。 國際單位制（國

34、際單位制（SISI）中定義：中定義：1 1牛頓力垂直均勻地作用牛頓力垂直均勻地作用在在1 1平方米面積上形成的壓力為平方米面積上形成的壓力為1 1帕斯卡。帕斯卡簡稱帕斯卡。帕斯卡簡稱“帕帕”，單位符號為，單位符號為PaPa。 其它的壓力單位其它的壓力單位“工程大氣壓工程大氣壓”（kgf/cmkgf/cm2 2）、）、 “毫毫米汞柱米汞柱”（mmHgmmHg）、）、 “毫米水柱毫米水柱”（mmHmmH2 2O O）、）、標(biāo)準(zhǔn)大氣標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（壓（atmatm）等還在應(yīng)用，換算關(guān)系見等還在應(yīng)用，換算關(guān)系見p34p34表表2-62-6。(2) (2) 壓力的表示方法壓力的表示方法絕對壓力：作用于物體表

35、面積上的全部壓力，其零點(diǎn)以絕對壓力：作用于物體表面積上的全部壓力，其零點(diǎn)以絕對真空為基準(zhǔn)，又稱總壓力或全壓力，一般用大寫符絕對真空為基準(zhǔn)，又稱總壓力或全壓力，一般用大寫符號號P P表示。表示。大氣壓力：指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，大氣壓力：指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力，以以P P0 0表示。表示。 表壓力：指絕對壓力與大氣壓力之差，一般用表壓力：指絕對壓力與大氣壓力之差，一般用p p表示。測表示。測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力，表壓力又稱相對壓壓儀表一般指示的壓力都是表壓力，表壓力又稱相對壓力。當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，則表壓力為負(fù)壓，負(fù)力。當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，則表壓

36、力為負(fù)壓，負(fù)壓又可用真空度表示，負(fù)壓的絕對值稱為真空度。壓又可用真空度表示，負(fù)壓的絕對值稱為真空度。差壓：任意兩個壓力之差稱為差壓。差壓：任意兩個壓力之差稱為差壓。絕對壓力絕對壓力01負(fù)壓大氣壓力線絕對壓力的零線表壓力 絕對壓力、表壓力、負(fù)壓之間的關(guān)系絕對壓力、表壓力、負(fù)壓之間的關(guān)系(3) (3) 壓力的檢測方法壓力的檢測方法彈性力平衡方法：彈性力平衡方法： 彈性元件受到被測壓力作用而產(chǎn)生變形，彈性變形彈性元件受到被測壓力作用而產(chǎn)生變形，彈性變形產(chǎn)生的彈性力與被測壓力相平衡。測出彈性元件變形的產(chǎn)生的彈性力與被測壓力相平衡。測出彈性元件變形的位移就可測出彈性力。此類壓力計有彈簧管壓力計、波位移就

37、可測出彈性力。此類壓力計有彈簧管壓力計、波紋管壓力計、膜式壓力計等。紋管壓力計、膜式壓力計等。 重力平衡方法：主要有活塞式和液柱式。重力平衡方法：主要有活塞式和液柱式。 活塞式壓力計將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼活塞式壓力計將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。一般作為標(biāo)準(zhǔn)型壓力檢測儀表來校的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。一般作為標(biāo)準(zhǔn)型壓力檢測儀表來校驗(yàn)其他類型的測壓儀表。驗(yàn)其他類型的測壓儀表。 液柱式壓力計是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)液柱式壓力計是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量的，最典型的是換成液柱高度進(jìn)行測量的，最典型的是U型管壓力計。型管壓力計。機(jī)械力

38、平衡方法：機(jī)械力平衡方法： 其原理是將被測壓力變換成一個集中力，用外力與其原理是將被測壓力變換成一個集中力，用外力與之平衡，通過測量平衡時的外力來得到被測壓力。機(jī)械之平衡，通過測量平衡時的外力來得到被測壓力。機(jī)械力平衡方法較多用于壓力或差壓變送器中，精度較高，力平衡方法較多用于壓力或差壓變送器中，精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。物性平衡方法：物性平衡方法： 基于在壓力作用下測壓元件的某些物性發(fā)生變化的原理?；谠趬毫ψ饔孟聹y壓元件的某些物性發(fā)生變化的原理。如電氣式壓力計、振頻式壓力計、光纖壓力計、集成式壓力如電氣式壓力計、振頻式壓力計、光纖壓力計、集成式壓力計等。計等。 (1) (1) 彈性

39、式壓力表彈性式壓力表 彈性式壓力表彈性式壓力表是以彈性元件受壓是以彈性元件受壓后所產(chǎn)生的彈性變后所產(chǎn)生的彈性變形作為測量基礎(chǔ)的。形作為測量基礎(chǔ)的。目前廣泛使用的彈目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。波紋管和膜片等。2 2. .3.2 3.2 常用壓力檢測儀表常用壓力檢測儀表其中：波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測量；其中：波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓和真空度的測量。測量。 彈簧管壓力表彈簧管壓力表中壓力敏感元件是中壓力敏感元件是彈簧管。彈簧管的彈簧管。彈簧管的橫 截 面 呈 非

40、圓 形橫 截 面 呈 非 圓 形（橢圓形或扁形），（橢圓形或扁形），彎成圓弧形的空心彎成圓弧形的空心管子，如圖所示。管子，如圖所示。彈簧管壓力表彈簧管壓力表單圈彈簧管結(jié)構(gòu)圖單圈彈簧管結(jié)構(gòu)圖154732891020304061彈簧管；2拉桿；3扇形齒輪；4中心齒輪；5指針；6面板；7游絲；8調(diào)節(jié)螺釘；9接頭彈簧管壓力表彈簧管壓力表 (2) (2) 壓力傳感器壓力傳感器 能夠檢測壓力并提供遠(yuǎn)傳信號的裝置。能夠檢測壓力并提供遠(yuǎn)傳信號的裝置。當(dāng)壓力傳當(dāng)壓力傳感器輸出電信號進(jìn)一步變換成標(biāo)準(zhǔn)信號感器輸出電信號進(jìn)一步變換成標(biāo)準(zhǔn)信號420mA時，時，又將它稱為又將它稱為壓力變送器壓力變送器。 壓力傳感器分為：

41、應(yīng)變片式、壓電式、壓阻式、壓力傳感器分為：應(yīng)變片式、壓電式、壓阻式、電容式、集成式等。電容式、集成式等。 應(yīng)變片式壓力傳感器應(yīng)變片式壓力傳感器 應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用產(chǎn)生形變（伸長或收縮）應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)應(yīng)變片受到外力作用產(chǎn)生形變（伸長或收縮）時，其電阻值將發(fā)生變化。時，其電阻值將發(fā)生變化。根據(jù)電阻值的計算公式：根據(jù)電阻值的計算公式：AlR式中：式中：l l為金屬絲長度；為金屬絲長度；A A為金屬絲橫截面積；為金屬絲橫截面積； 為為金屬絲的電阻率金屬絲的電阻率。AdAldldRdR 因此，在應(yīng)變片的測壓范圍內(nèi)，其電阻值的相因此，在應(yīng)變片的測壓范圍內(nèi)，其電阻值的相對變化量為：對變化量為：ld

42、lKAdAldldRdR式中：式中：K=1+2K=1+2稱為靈敏度系數(shù)，稱為靈敏度系數(shù)，為泊松比。為泊松比。 壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工壓阻元件是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻效應(yīng)工作的，即當(dāng)它藝制成的擴(kuò)散電阻。它是基于壓阻效應(yīng)工作的，即當(dāng)它受壓時，其電阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻受壓時，其電阻值隨電阻率的改變而變化。常用的壓阻元件有單晶硅膜片以及在元件有單晶硅膜片以及在N N型單晶硅膜片上擴(kuò)散型單晶硅膜片上擴(kuò)散P P型雜質(zhì)型雜質(zhì)的擴(kuò)散硅等，也是依附于彈性元件而工作。的擴(kuò)散硅等，也是依附于彈性元件而工作。 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳

43、感器根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：式中：式中：為應(yīng)力；為應(yīng)力； 為壓阻系數(shù)。為壓阻系數(shù)。ldlERdR式中：式中：E E為彈性模量，為彈性模量，E=1.67E=1.67 10101111m m2 2/N /N 當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形當(dāng)某些材料受到某一方向的壓力作用而發(fā)生變形時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上就時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上就產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)壓力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的材料稱為

44、壓電材料。材料稱為壓電材料。 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 1-絕緣體絕緣體 2-壓電元件壓電元件 3-殼體殼體 4-膜片膜片 壓電材料種類較多，有石英晶體、人工制造的壓壓電材料種類較多，有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。電陶瓷，還有高分子壓電薄膜等。實(shí)驗(yàn)證明，在兩個表面上積實(shí)驗(yàn)證明，在兩個表面上積聚的電荷量聚的電荷量q q與作用力與作用力F F成正成正比，即比，即FDq式中：式中：D D為壓電常數(shù)。為壓電常數(shù)。 測量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。測量原理是將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電容量的變化。將測壓膜片作為電容器的可動極板，它與固定極板組成將測壓膜片作為電容

45、器的可動極板，它與固定極板組成可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時，由于測壓膜片的彈性可變電容器。當(dāng)被測壓力變化時，由于測壓膜片的彈性變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量變形產(chǎn)生位移改變了兩塊極板之間的距離，造成電容量發(fā)生變化。發(fā)生變化。 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器cc式中：式中：c c為電容器的電容；為電容器的電容； 為電容器極板間為電容器極板間的距離。的距離。 它是將微機(jī)械加工技術(shù)和微電子集成工藝相結(jié)合它是將微機(jī)械加工技術(shù)和微電子集成工藝相結(jié)合的一類新型傳感器，有壓阻式、微電容式、微諧振式的一類新型傳感器，有壓阻式、微電容式、微諧振式等形式。等形式。 集成式壓力傳感器集成式壓力傳

46、感器 將差壓、靜壓和溫度同時測出，再送入微機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過將差壓、靜壓和溫度同時測出，再送入微機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過運(yùn)算處理后就可以得到修正后的被測差壓值、靜壓值和溫運(yùn)算處理后就可以得到修正后的被測差壓值、靜壓值和溫度值。度值。 壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精壓力表的選用主要包括儀表型式、量程范圍、精度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功度和靈敏度、外形尺寸以及是否還需要遠(yuǎn)傳和其他功能，如指示、記錄、報警、控制等。能，如指示、記錄、報警、控制等。選用的依據(jù)如下：選用的依據(jù)如下：(1) (1) 必須滿足工藝生產(chǎn)過程的要求，包括量程和精度；必須滿足工藝生產(chǎn)過程的要求，包括量程和精度；(2) (2

47、) 考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)，如溫度、壓力、粘度、腐蝕性、易燃易爆程度等；蝕性、易燃易爆程度等；(3) (3) 注意儀表安裝使用時所處的現(xiàn)場環(huán)境條件，如環(huán)注意儀表安裝使用時所處的現(xiàn)場環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、電磁場、振動等。境溫度、電磁場、振動等。 2 2. .3.3 3.3 壓力表的選用壓力表的選用流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面流量（瞬時流量）：單位時間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。的流體的數(shù)量。累積流量（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的總累積流量（總流量）：某一時段內(nèi)流過的流體的總合。瞬時流量在某一時段的累積量。合。瞬時流量在某一時段的累積量

48、。質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。單位時間內(nèi)流過某截面的流體的質(zhì)量。 單位：單位：(kg/s)體積流量體積流量(qv)：單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。單位時間內(nèi)流過某截面的流體的體積。(工作狀態(tài)下工作狀態(tài)下) 單位單位: (m3/s ) qm=qv體積流量體積流量(qvn)：折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。折算到標(biāo)準(zhǔn)的壓力和溫度下的體積流量。（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下） qvn=qm/n qvn=qv/n2.4 流量檢測流量檢測2 2. .4.14.1 流量檢測的主要方法流量檢測的主要方法（1） 測體積流量測體積流量容積法：在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介

49、質(zhì)連續(xù)不容積法：在單位時間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來計算流量。斷地進(jìn)行度量，以排出流體的固定容積數(shù)來計算流量。例如：例如：橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、皮膜式流量計等。、腰輪流量計、皮膜式流量計等。速度法：測量平均流速，將平均流速乘以管道截面積可得速度法：測量平均流速，將平均流速乘以管道截面積可得流體的體積流量。流體的體積流量。例如：例如：節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計、靶式流量計靶式流量計、彎管流量計、轉(zhuǎn)子流、彎管流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、量計、電磁流量計、漩渦流量計漩渦流量計、渦輪流量計、超聲流量、渦輪流量計、超聲流量計等。計等。（2

50、）測質(zhì)量流量）測質(zhì)量流量直接法：直接測量質(zhì)量流量。直接法：直接測量質(zhì)量流量。例如：例如：科里奧利力式流量計科里奧利力式流量計、量熱式流量計、角動、量熱式流量計、角動量式流量計等。量式流量計等。間接法：測出體積流量和密度，經(jīng)過計算得到。間接法：測出體積流量和密度，經(jīng)過計算得到。例如：壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計。例如：壓力溫度補(bǔ)償式質(zhì)量流量計。 該流量計系直讀累積式流體流量計，是由裝有一該流量計系直讀累積式流體流量計，是由裝有一對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量對橢圓齒輪轉(zhuǎn)子的計量室、密封聯(lián)軸器（小口徑流量計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計數(shù)機(jī)構(gòu)組成。測計采用靈敏度高的磁性聯(lián)軸器）和計數(shù)機(jī)

51、構(gòu)組成。測得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。得旋轉(zhuǎn)頻率就可求得體積流量。橢圓齒輪流量測量示意圖橢圓齒輪流量測量示意圖2.4.2 2.4.2 橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計式中：式中：V V為流量計計為流量計計量室的體積；量室的體積；N N為轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動次數(shù)。子轉(zhuǎn)動次數(shù)。VNV 2.4.3 2.4.3 差壓式流量計差壓式流量計 差壓式流量計又稱節(jié)流式流量計，它是利用管路內(nèi)差壓式流量計又稱節(jié)流式流量計，它是利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置的節(jié)流裝置，將管道中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)的。前后的壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)的。YJLB型一體化節(jié)流式流量計型一體化節(jié)流

52、式流量計 差壓式流量計流量測量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差差壓式流量計流量測量系統(tǒng)主要由節(jié)流裝置和差壓計（或差壓變送器）組成，如圖所示。壓計（或差壓變送器）組成，如圖所示。節(jié) 流 裝 置 或差 壓 流 量傳 感 器差 壓 計 或差 壓 變 送 器被 測 流 量qapp差 壓 信 號 管 路cb差 壓 (流量 )p(q)pq差壓式流量計流量測量系統(tǒng)差壓式流量計流量測量系統(tǒng) （1 1）節(jié)流裝置）節(jié)流裝置 節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量檢測元件，節(jié)流裝置是差壓式流量傳感器的流量檢測元件，是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元是安裝在流體流動的管道中的阻力元件。常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴、文丘里

53、管。件有孔板、噴嘴、文丘里管。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件孔板孔板噴嘴噴嘴文丘里管文丘里管節(jié)流件前后流速和壓力分布情況節(jié)流件前后流速和壓力分布情況 對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元對于可壓縮流體，例如各種氣體及蒸氣通過節(jié)流元件時，由于壓力變化必然會引起密度件時，由于壓力變化必然會引起密度的改變，即的改變，即1 12 2，這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)這時在公式中應(yīng)引入體積膨脹系數(shù)，可壓可壓縮性流體體積膨脹系數(shù)縮性流體體積膨脹系數(shù)小于小于1 1，如果是不可壓縮性流，如果是不可壓縮性流體，則體，則=1=1。 流量公式中的流量系數(shù)流量公式中的流量系數(shù)與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式

54、、取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）取壓方式、節(jié)流裝置開孔直徑、流體流動狀態(tài)（雷諾數(shù)）及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，及管道條件等因素有關(guān)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，值可直值可直接從有關(guān)手冊中查出。接從有關(guān)手冊中查出。 pmAqpmAqmv2;200流量方程式為流量方程式為（2 2）差壓式流量檢測系統(tǒng)）差壓式流量檢測系統(tǒng) 356421qp2p3p1節(jié)流裝置；2壓力信號管路；3差壓變送器；4電流信號傳輸線；5開方器；6顯示儀表差壓式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖差壓式流量檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 介質(zhì)為液體介質(zhì)為液體 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置下面，取

55、壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的中心線以下引出（下傾管道的中心線以下引出（下傾4545左右），導(dǎo)壓管最好左右），導(dǎo)壓管最好垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)垂直安裝，否則也應(yīng)有一定斜度。當(dāng)差壓變送器放在節(jié)流裝置之上時，要裝置貯氣罐。流裝置之上時，要裝置貯氣罐。 介質(zhì)為氣體介質(zhì)為氣體 差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面差壓變送器應(yīng)裝在節(jié)流裝置的上面, , 防止導(dǎo)壓管內(nèi)防止導(dǎo)壓管內(nèi)積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。積聚液滴，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的上半部引出。 介質(zhì)為蒸汽介質(zhì)為蒸汽 應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口應(yīng)使導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝液，因此在取壓點(diǎn)的出口處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。

56、處要裝設(shè)凝液罐，其它安裝同液體。 介質(zhì)具有腐蝕性介質(zhì)具有腐蝕性 可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)可在節(jié)流裝置和差壓變送器之間裝設(shè)隔離罐，內(nèi)放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹放不與介質(zhì)有互溶的隔離液來傳遞壓力，或采用噴吹法等。法等。2.4.4 2.4.4 靶式流量計靶式流量計 在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓在流體通過的管道中，垂直于流動方向插上一塊圓盤形的靶。流體通過時對靶片產(chǎn)生推力，推力與流量的盤形的靶。流體通過時對靶片產(chǎn)生推力，推力與流量的平方近似成正比。靶式流量計適用于測量粘稠性及含少平方近似成正比。靶式流量計適用于測量粘稠性及含少量懸浮固體的液體。量懸

57、浮固體的液體。 流量公式：流量公式：FDKqam)1(129.14式中：式中：K Ka a為流量系數(shù)，為流量系數(shù)， 為直徑為直徑比，比， =d/D=d/D，d d為靶直徑，為靶直徑，D D為為管道直徑；管道直徑；為被測介質(zhì)密度為被測介質(zhì)密度。 靶式流量計靶式流量計 2.4.5 2.4.5 漩渦流量計漩渦流量計 漩渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流體漩渦流量計又稱渦街流量計，其測量方法基于流體力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個漩渦發(fā)生體（如圓柱體、力學(xué)中的卡門渦街原理。把一個漩渦發(fā)生體（如圓柱體、三角柱體等非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流三角柱體等非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞

58、過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生漩渦，體繞過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生漩渦，形成渦列，且左右兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列形成渦列，且左右兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反。這種渦列就稱為卡門渦街。就稱為卡門渦街。 在一定的雷諾數(shù)在一定的雷諾數(shù)Re范圍內(nèi)，體積流量范圍內(nèi)，體積流量qv與漩渦的頻率與漩渦的頻率f成線性關(guān)系。只要測出漩渦的頻率成線性關(guān)系。只要測出漩渦的頻率f就能求得流過流量計管就能求得流過流量計管道流體的體積流量道流體的體積流量qv 。 fSdDdDqtv)25. 11 (42式中：式中：S St t為斯特勞哈爾數(shù)，為斯特勞哈爾數(shù)，d d為阻流體的特征尺寸。為阻流體的特征

59、尺寸。2 2. .4.6 4.6 質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動的同科里奧利質(zhì)量流量傳感器是利用流體在直線運(yùn)動的同時，處于一個旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧時，處于一個旋轉(zhuǎn)系中，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)量流量傳感器。利力而制成的一種直接式質(zhì)量流量傳感器。 SITRANS FC SITRANS FC 科里奧利力質(zhì)量流量計如圖科里奧利力質(zhì)量流量計如圖(1) (1) 科里奧利質(zhì)量流量計（直接式）科里奧利質(zhì)量流量計（直接式）科里奧利力演示實(shí)驗(yàn)科里奧利力演示實(shí)驗(yàn)(a)(b)(c)U形軟管U U形軟管內(nèi)水不流動形軟管內(nèi)水不流動U U形軟

60、管內(nèi)水流動形軟管內(nèi)水流動法向加速度法向加速度: :向心加速度向心加速度a ar r，其量值為其量值為2 2r r，方向方向朝向朝向P P軸。軸。切向加速度切向加速度: :科里奧利加速度科里奧利加速度a at t, ,其量值為其量值為2 2vv，方方向與向與a ar r垂直。由于復(fù)合運(yùn)動，在質(zhì)點(diǎn)的垂直。由于復(fù)合運(yùn)動，在質(zhì)點(diǎn)的a at t方向上作用方向上作用著科里奧利力為著科里奧利力為F Fc c=2vm=2vm，而管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個而管道對質(zhì)點(diǎn)作用著一個反向力，其值為反向力，其值為-F-Fc c= -2vm= -2vm。 當(dāng)質(zhì)量為當(dāng)質(zhì)量為m m的質(zhì)點(diǎn)在對的質(zhì)點(diǎn)在對P P軸作角速度為軸作角速度為