第三章工業(yè)過程參數(shù)檢測技術(shù)

1、第第3章章 工業(yè)過程參數(shù)檢測技術(shù)工業(yè)過程參數(shù)檢測技術(shù)3.1 溫度檢測溫度檢測3.2 流量檢測流量檢測3.3 壓力檢測壓力檢測3.4 物位檢測物位檢測3.1.1 概述概述A溫度的基本概念和測量方法溫度的基本概念和測量方法 溫度是一個(gè)基本物理量。溫度是一個(gè)基本物理量。 溫度的溫度的宏觀概念宏觀概念是冷熱程度的表示，或者說互為是冷熱程度的表示，或者說互為熱平衡的兩物體，其溫度相等。熱平衡的兩物體，其溫度相等。 溫度的溫度的微觀概念微觀概念是大量分子運(yùn)動(dòng)平均強(qiáng)度的表示。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。分子運(yùn)動(dòng)愈激烈其溫度表現(xiàn)越高。3.1 溫度檢測溫度檢測自然界中幾乎所有的自

2、然界中幾乎所有的物理化學(xué)過程都與溫度緊密物理化學(xué)過程都與溫度緊密相關(guān)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，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)行測量和控制的一個(gè)重要物常生活中需要普遍進(jìn)行測量和控制的一個(gè)重要物理量。理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量，而用來測量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫叫溫標(biāo)溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測量溫度的它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫

3、標(biāo)標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo).3.1 溫度檢測溫度檢測B溫標(biāo)溫標(biāo)n經(jīng)驗(yàn)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)且兩個(gè)易于實(shí)現(xiàn)且穩(wěn)定的溫度點(diǎn)之間穩(wěn)定的溫度點(diǎn)之間所選定的測溫物質(zhì)所選定的測溫物質(zhì)體積的變化體積的變化與溫與溫度成度成線性關(guān)系線性關(guān)系。把在兩溫度之間體積的總變化。把在兩溫度之間體積的總變化分為若分為若干等分干等分，并把引起體積變化，并把引起體積變化一份一份的溫度定義的溫度定義為為1度度。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)與測溫介質(zhì)有關(guān)，有多少種測溫介質(zhì)就有多經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)與測溫介質(zhì)有關(guān)，有多少種測溫介質(zhì)就有多少個(gè)溫標(biāo)。少個(gè)溫標(biāo)。按照這個(gè)原則建立的有按照這個(gè)原則建立的有

4、攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo) 。3.1 溫度檢測溫度檢測攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)：所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是所用標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀水銀玻璃溫度玻璃溫度計(jì)。分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，計(jì)。分度方法是規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水水的的冰點(diǎn)為零度冰點(diǎn)為零度，沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為100度度，水銀，水銀體積膨脹被分為體積膨脹被分為100等份，對應(yīng)每份的等份，對應(yīng)每份的溫度定義為溫度定義為1攝氏度，單位為攝氏度，單位為“oC“華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)儀器是標(biāo)準(zhǔn)儀器是水銀水銀溫度計(jì)，按照溫度計(jì)，按照華氏溫標(biāo)，華氏溫標(biāo)，水水的的冰點(diǎn)為冰點(diǎn)為32oF，沸點(diǎn)是，沸點(diǎn)是212oF。分成。分成180份，對應(yīng)每份的溫度份，對應(yīng)每份的溫度為為1華氏

5、度，單位為華氏度，單位為“oF”。攝氏溫度和。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為華氏溫度的關(guān)系為3.1 溫度檢測溫度檢測273.15tTCKn熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)又稱熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開爾文開爾文溫標(biāo)溫標(biāo)或或絕對絕對溫標(biāo)，它規(guī)定溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對時(shí)的溫度為絕對零度零度，水的三相，水的三相點(diǎn)，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時(shí)存在的點(diǎn)，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時(shí)存在的溫度，為溫度，為273.16K，水的凝固點(diǎn)，即相當(dāng)攝氏溫，水的凝固點(diǎn)，即相當(dāng)攝氏溫標(biāo)標(biāo)0，相當(dāng)華氏溫標(biāo)，相當(dāng)華氏溫標(biāo)32 的開氏溫標(biāo)為的開氏溫標(biāo)為273.15K。熱力學(xué)溫標(biāo)（符號為。熱力學(xué)溫標(biāo)（符號為T

6、）它的單位為）它的單位為開爾文（符號為開爾文（符號為K），定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)），定義為水三相點(diǎn)的熱力學(xué)溫度的溫度的1/273.16。3.1 溫度檢測溫度檢測C測溫方法與測溫儀器的分類測溫方法與測溫儀器的分類方法方法: 接觸式接觸式、非接觸式。非接觸式。n接觸式測溫接觸式測溫測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進(jìn)行充測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進(jìn)行充分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)分的熱交換，最后達(dá)到熱平衡，這時(shí)感溫元件的感溫元件的某一物理參數(shù)的量值某一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。就代表了被測對象的溫度值。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。優(yōu)點(diǎn)：直觀可靠。缺點(diǎn)：感溫元件影響被測溫度場缺

7、點(diǎn)：感溫元件影響被測溫度場 (負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng))，接觸接觸不良不良等會(huì)帶來測量誤差，另外等會(huì)帶來測量誤差，另外溫度太高和腐蝕性溫度太高和腐蝕性介質(zhì)介質(zhì)影響感溫元件的性能和壽命。影響感溫元件的性能和壽命。3.1 溫度檢測溫度檢測n非接觸式測溫非接觸式測溫 感溫元件不與被測對象相接觸，而是感溫元件不與被測對象相接觸，而是通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測通過輻射進(jìn)行熱交換，故可避免接觸測溫法的缺點(diǎn)，具有溫法的缺點(diǎn)，具有較高的測溫上限較高的測溫上限。此。此外，非接觸測溫法外，非接觸測溫法熱慣性小熱慣性小，可達(dá)千分可達(dá)千分之一秒，故便于之一秒，故便于測量運(yùn)動(dòng)物體測量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和的溫度和快速變化快速

8、變化的溫度。的溫度。3.1 溫度檢測溫度檢測n測溫儀器測溫儀器 分為接觸式和非接觸式兩大類。分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式儀器接觸式儀器又可分為又可分為: 膨脹式溫度計(jì)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)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)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)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)熱電式溫度計(jì)(熱電偶和熱電偶和P-N結(jié)溫度計(jì)及其它原理溫度計(jì)結(jié)溫度計(jì)及其它原理溫度計(jì)) 。 非接觸式溫度計(jì)非接觸式溫度計(jì)又可分為又可分為輻射溫度計(jì)、亮度溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、亮度溫度計(jì)、比色溫度計(jì)比色溫度計(jì)，它們都以光輻射

9、為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為，它們都以光輻射為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為輻射溫度計(jì)。輻射溫度計(jì)。3.1 溫度檢測溫度檢測溫度測量范圍劃分溫度測量范圍劃分超低溫：超低溫：010K 低低 溫：溫：10800K 中中 溫：溫： 8001900K高高 溫：溫：19002800K超高溫：超高溫：2800K以上以上3.1 溫度檢測溫度檢測n液體膨脹式溫度計(jì)：液體膨脹式溫度計(jì)：-200750 應(yīng)用最早應(yīng)用最早而且當(dāng)前而且當(dāng)前使用最廣泛使用最廣泛的一種溫度計(jì)。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。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)的測溫上限取決于所用液體液體玻璃溫度計(jì)的測溫上限取決于所用液體汽汽化點(diǎn)化點(diǎn)

10、的溫度，下限受液體的溫度，下限受液體凝點(diǎn)凝點(diǎn)溫度的限制。為溫度的限制。為了防止毛細(xì)管中液注出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，并提高測了防止毛細(xì)管中液注出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，并提高測溫液體的沸點(diǎn)溫度，常在毛細(xì)管中液體上部充溫液體的沸點(diǎn)溫度，常在毛細(xì)管中液體上部充以一定壓力的氣體。以一定壓力的氣體。3.1 溫度檢測溫度檢測33.1 溫度檢測溫度檢測 液體玻璃溫度計(jì)分為液體玻璃溫度計(jì)分為全浸式全浸式和和部分浸部分浸入入式兩種。前者把液柱部分全部浸入被測式兩種。前者把液柱部分全部浸入被測介質(zhì)中。后者把溫度計(jì)浸入標(biāo)志以下的部介質(zhì)中。后者把溫度計(jì)浸入標(biāo)志以下的部分插入被測介質(zhì)中。分插入被測介質(zhì)中。 全浸式測量精確度較高，故多用于實(shí)全

11、浸式測量精確度較高，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)測溫。工業(yè)測溫。 3.1 溫度檢測溫度檢測33.1 溫度檢測溫度檢測n固體膨脹式溫度計(jì)：固體膨脹式溫度計(jì)：-80600 利用兩種不同膨脹系數(shù)的材料制成，分為利用兩種不同膨脹系數(shù)的材料制成，分為桿桿式式和和雙金屬式雙金屬式兩大類。兩大類。 圖圖33所示為桿式溫度計(jì)的原理圖。由于所示為桿式溫度計(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，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)芯桿對基座產(chǎn)生相對位移，故當(dāng)溫度變化時(shí)芯桿對基座產(chǎn)生相對位移，經(jīng)簡單的機(jī)械放大后，就可直接指示

12、溫度值。經(jīng)簡單的機(jī)械放大后，就可直接指示溫度值。 3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測3雙金屬感溫元件是由膨脹系數(shù)不同的兩種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，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同用途的要求，雙金屬元件制成

13、各種不同的形狀，如圖的形狀，如圖34所示。所示。3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測n壓力式溫度計(jì)：壓力式溫度計(jì)：-100600 利用在密封容器中的物質(zhì)（液體或氣體）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，用彈簧管或的壓力隨溫度升高而升高原理，用彈簧管或者膜盒測壓力。者膜盒測壓力。(周杏鵬周杏鵬 P171圖圖6-1) 結(jié)構(gòu)簡單，可靠，無需特殊維護(hù)，抗震。結(jié)構(gòu)簡單，可靠，無需特殊維護(hù)，抗震。 n熱電偶式溫度計(jì)：熱電偶式溫度計(jì)：-1802800 熱電測溫中普遍使用的一種感溫元件，熱電測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)

14、。它的工作原理是基于熱電效應(yīng)。 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)及及基本定律基本定律：兩種不同材料：兩種不同材料的金屬絲兩端牢靠地接觸在一起，組成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)圖所示的閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接觸點(diǎn)(稱為稱為結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn))溫度溫度t和和t0不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生不相同時(shí)，回路中既產(chǎn)生電勢，并有電流流通，這種把熱能轉(zhuǎn)換電勢，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)。成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。3.1 溫度檢測溫度檢測均質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體定律 由均質(zhì)材料構(gòu)成的熱電偶、熱電動(dòng)勢的由均質(zhì)材料構(gòu)成的熱電偶、熱電動(dòng)勢的大小只與材料及結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)。與熱電大小只與材料及結(jié)點(diǎn)溫度

15、有關(guān)。與熱電偶的大小尺寸、形狀及沿電極溫度分布偶的大小尺寸、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)勢產(chǎn)生。存在，將會(huì)有附加電動(dòng)勢產(chǎn)生。3.1 溫度檢測溫度檢測中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 如圖所示，將如圖所示，將A、B構(gòu)成的熱電偶的構(gòu)成的熱電偶的T0端斷開，接端斷開，接入第三種導(dǎo)體入第三種導(dǎo)體C，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度相，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度相同，接入導(dǎo)體同，接入導(dǎo)體C后對回路總電動(dòng)勢無影響。后對回路總電動(dòng)勢無影響。標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律 兩種導(dǎo)體兩種導(dǎo)體A、B分別與第三種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體C組成熱電偶。組成熱電偶。如

16、果如果A、C和和B、C熱電偶的熱電動(dòng)勢已知、那么熱電偶的熱電動(dòng)勢已知、那么這兩種導(dǎo)體這兩種導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢可由組成的熱電偶產(chǎn)生的電動(dòng)勢可由下式求得下式求得3.1 溫度檢測溫度檢測000( ,)( ,)( ,)ABACBCET TET TET Tn熱電阻溫度計(jì)：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)金屬在溫度升高在溫度升高1 C 時(shí)電阻將增加時(shí)電阻將增加0.40.6。但半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏但半導(dǎo)體電阻一般隨溫度升高而減小，其靈敏度比

17、金屬高，每升高度比金屬高，每升高1 C ，電阻約減小，電阻約減小26。 純金屬熱電阻的主要材料是鉑（純金屬熱電阻的主要材料是鉑（ -200 850 初始電阻初始電阻100 或或50 ）、銅（）、銅（ -50 180 ）和鎳（）和鎳（ -60 180 ）。測）。測量電阻通?？衫昧侩娮柰ǔ？衫脷W姆表歐姆表或或電橋電橋。3.1 溫度檢測溫度檢測n非接觸溫度計(jì)非接觸溫度計(jì) 利用光輻射來測量物體溫度。利用光輻射來測量物體溫度。 任何物體受熱后都特有一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槿魏挝矬w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輻射能，溫度越高，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多。輻射能以波

18、動(dòng)形式表現(xiàn)出來，其波長就越多。輻射能以波動(dòng)形式表現(xiàn)出來，其波長的范圍極廣，從短波、的范圍極廣，從短波、x x光、紫外光、可見光、光、紫外光、可見光、紅外光一直到電磁波。紅外光一直到電磁波。 溫度測量中主要用可見光和紅外光，因?yàn)闇囟葴y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?，使物體此類能量被接收以后，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。的溫度升高，所以一般就稱為熱輻射。3.1 溫度檢測溫度檢測 ( (一一) )基爾霍夫定律基爾霍夫定律 ( (二二) )斯斯忒潘潘玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律（三）普朗克定律（三）普朗克定律（四）維恩位移定律（四）維恩位移定律3.

19、1 溫度檢測溫度檢測 ( (一一) )基爾霍夫定律基爾霍夫定律 照射到物體表面的輻射，分為三部分：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吸收 一部分被物體反射一部分被物體反射 一部分透過物體一部分透過物體3.1 溫度檢測溫度檢測( , )( )( )dTTd 式中，式中， 為照射到物體單位面積上的輻為照射到物體單位面積上的輻通量通量(包括有不同波長的輻射包括有不同波長的輻射)； 為被為被物體吸收的輻通量。物體吸收的輻通量。 基爾霍夫證明了：物體的光譜出射度與光譜基爾霍夫證明了：物體的光譜出射度與光譜吸收比是一個(gè)普適函數(shù)，與溫度和波長有關(guān)吸收比是一個(gè)普適函數(shù)，與溫度和波

20、長有關(guān)( , )dT ( )d 光譜吸收比光譜吸收比( )( )( )( ):MTfTTMT物體的光譜輻射出射度（光出射度）3.1 溫度檢測溫度檢測 在熱平衡時(shí)被分析物體向四周的輻射功在熱平衡時(shí)被分析物體向四周的輻射功率等于它吸收的功率，率等于它吸收的功率，00( )( )( )( )( )MTT MTMTMTT式中：為非黑體光譜輻射出射度，為黑體溫度 的光譜輻射出射度( )fT就是溫度T時(shí)絕對黑體的光譜輻射出射度3.1 溫度檢測溫度檢測0( )( )( )MTTMT( )( )TT光譜發(fā)射率等于它的光譜吸收率。光譜發(fā)射率等于它的光譜吸收率。3.1 溫度檢測溫度檢測n斯忒潘根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，物

21、體的總的輻射出射度 與溫度的四次方成正比。0( )MT04424( )( )TMTTM TTTTW m KT -3對于非黑體的一般物體：式中：為溫度為 時(shí)全波長范圍的材料發(fā)射率，也稱為黑度系數(shù)；為斯忒潘玻耳茲曼常數(shù)；5.6696 10為物體的熱力學(xué)溫度3.1 溫度檢測溫度檢測也可用亮度表示：也可用亮度表示：式中，式中， 為波長；為波長；c1、c2為普朗克第一、第二輻射常為普朗克第一、第二輻射常數(shù)，數(shù)，h為普朗克常數(shù)；為普朗克常數(shù)；c為光速；為光速；k為玻耳茲曼常數(shù)為玻耳茲曼常數(shù)3.1 溫度檢測溫度檢測n 維恩位移定律：熱輻射電磁波中包含著維恩位移定律：熱輻射電磁波中包含著各種波長，從實(shí)驗(yàn)可知，

22、物體峰值輻射各種波長，從實(shí)驗(yàn)可知，物體峰值輻射波長波長 與物體自身的絕對溫度與物體自身的絕對溫度T成以下關(guān)成以下關(guān)系系2897()mTm km3.1 溫度檢測溫度檢測K )3.1 溫度檢測溫度檢測n（一）全輻射溫度計(jì)（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射出射度全光譜范圍的積分輻射能量的關(guān)系來測量溫度的。根據(jù)斯忒潘一玻耳關(guān)系來測量溫度的。根據(jù)斯忒潘一玻耳茲曼定律總輻射出射度為：茲曼定律總輻射出射度為：n只要采用敏感元件測量出這輻射功率的只要采用敏感元件測量出這輻射功率的大小，就可以測量出被測對象的溫度。大小，就

23、可以測量出被測對象的溫度。3.1 溫度檢測溫度檢測n n 應(yīng)該注意的是儀表是以絕對黑體輻射功率應(yīng)該注意的是儀表是以絕對黑體輻射功率與溫度的關(guān)系分度的，而實(shí)際使用時(shí)，被測與溫度的關(guān)系分度的，而實(shí)際使用時(shí)，被測物體并不是黑體，這樣測出的溫度自然要低物體并不是黑體，這樣測出的溫度自然要低于被測物體的實(shí)際溫度。我們一般把這個(gè)溫于被測物體的實(shí)際溫度。我們一般把這個(gè)溫度稱為度稱為“輻射溫度輻射溫度”。式中，式中，T和和TF分別為物體的真實(shí)溫度和輻射溫分別為物體的真實(shí)溫度和輻射溫度；度； T為溫度為溫度T時(shí)物體全輻射的黑度系數(shù)時(shí)物體全輻射的黑度系數(shù)3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測(二二)部分

24、輻射溫度計(jì)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元件，這些元件和熱電堆相它的一些紅外探測元件，這些元件和熱電堆相比具有光譜選擇性，它們僅能對某一波長范圍比具有光譜選擇性，它們僅能對某一波長范圍的光譜產(chǎn)生效應(yīng)。因此它們對測量的要求是，的光譜產(chǎn)生效應(yīng)。因此它們對測量的要求是，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)。們稱此類輻射溫度計(jì)為部分輻射溫度計(jì)。3.1 溫度檢測溫度檢

25、測n 部分輻射溫度計(jì)的光路系統(tǒng)如圖所示，一般部分輻射溫度計(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，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。使成像集中在熱敏元件表面。 n 而目鏡系統(tǒng)主要用于對目標(biāo)的瞄準(zhǔn)、熱敏元而目鏡系統(tǒng)主要用于對目標(biāo)的瞄準(zhǔn)、熱敏元件的輸出信號通過測量電路來完成信號的放大件的輸出信號通過測量電路來完成信號的放大和整流。測量電路包括測量橋路、前置放大、和整流。測量電路包括測量橋路、前置放大、選頻、移相放大以及相敏整流等部分。選頻、移相放大以及相敏整流等部分。3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測n燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)（

26、光學(xué)高溫計(jì)）燈絲隱滅式光學(xué)溫度計(jì)（光學(xué)高溫計(jì)） 原理：原理：被測物體輻射的單色亮度與儀表被測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，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)，燈絲溫度與被測溫度當(dāng)兩亮度相同時(shí)，燈絲溫度與被測溫度一致，可通過燈絲電流大小確定溫度。一致，可通過燈絲電流大小確定溫度。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：方便、靈敏、測量范圍廣、不能方便、靈敏、測量范圍廣、不能自動(dòng)測量。自動(dòng)測量。下圖是光學(xué)高溫計(jì)示意圖下圖是光學(xué)高溫計(jì)示意圖3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測n光電亮度溫度計(jì)光電亮度溫度計(jì) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的光學(xué)高溫計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的光學(xué)高溫計(jì)n顏色溫度計(jì)顏色溫度計(jì)

27、 通過兩個(gè)光譜能量比的方法來測量溫度的，所通過兩個(gè)光譜能量比的方法來測量溫度的，所以也稱為比色溫度計(jì)。以也稱為比色溫度計(jì)。 用這種方法測量非黑體溫度時(shí)得到的用這種方法測量非黑體溫度時(shí)得到的“顏色溫顏色溫度度”和真實(shí)溫度有差異。我們將顏色溫度定義和真實(shí)溫度有差異。我們將顏色溫度定義為：為：絕對黑體輻射的兩個(gè)波長絕對黑體輻射的兩個(gè)波長 和和 的亮度比的亮度比等于非黑體的相應(yīng)亮度變化時(shí)，絕對黑體的溫等于非黑體的相應(yīng)亮度變化時(shí)，絕對黑體的溫度就稱為這個(gè)非黑體的顏色溫度度就稱為這個(gè)非黑體的顏色溫度。123.1 溫度檢測溫度檢測n顏色溫度計(jì)和光電亮度溫度計(jì)相似，也顏色溫度計(jì)和光電亮度溫度計(jì)相似，也包含有光

28、路系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)、單色器、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。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、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、再放大輸出相應(yīng)的紅光和藍(lán)光的信號、再放大并經(jīng)過運(yùn)算后送到顯示儀表。如圖所示。并經(jīng)過運(yùn)算后送到顯示儀表。如圖所示。3.1 溫度檢測溫度檢測3.1 溫度檢測溫度檢測光電比色溫度

29、計(jì)（教材圖光電比色溫度計(jì)（教材圖4.99）對象對象 透鏡透鏡光敏元件光敏元件放大電路放大電路 顯示儀表顯示儀表步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)調(diào)制盤調(diào)制盤濾光片濾光片濾光片濾光片3.1 溫度檢測溫度檢測常用溫度儀表的測量范圍膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)-200600雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)-100600壓力式溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)-100500玻璃液體溫度計(jì)玻璃液體溫度計(jì)-200600熱電阻熱電阻-258900鉑熱電阻鉑熱電阻-258900銅熱電阻銅熱電阻-200150鎳熱電阻鎳熱電阻-150300熱敏電阻熱敏電阻-50300低溫?zé)犭娮璧蜏責(zé)犭娮?27203.1 溫度檢測溫度檢測常用溫度儀表的測量范圍熱電偶熱電偶-2

30、692800鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠601800鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅01300鎳鉻鎳鉻- 考銅考銅-200800銅銅-康銅康銅-200400金鐵金鐵-鎳鉻銅鎳鉻銅-2690鉑銠鉑銠10-鉑鉑01600鎢鎢-錸錸100028003.1 溫度檢測溫度檢測常用溫度儀表的測量范圍光學(xué)高溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)7003200輻射溫度計(jì)（熱電堆）輻射溫度計(jì)（熱電堆）1003200部分輻射溫度計(jì)部分輻射溫度計(jì)3200比色溫度計(jì)比色溫度計(jì)32003.1 溫度檢測溫度檢測常用溫度儀表的應(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)測量雙金屬溫度計(jì)飛機(jī)、輪船、機(jī)車等大振動(dòng)場合壓力式溫度計(jì)就地指示或幾十米遠(yuǎn)點(diǎn)的測量熱電偶測

31、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 流量檢測流量檢測3.2.1 流量檢測概述流量檢測概述3.2.2 流量儀表的分類流量儀表的分類 3.2.3 總量測量儀表總量測量儀表 3.2.5 流體阻力式流量計(jì)流體阻力式流量計(jì)3.2.4 差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì) 3.2.6 測速式流量計(jì)測速式流量計(jì) 3.2.7振動(dòng)式流量計(jì)振動(dòng)式流量計(jì)3.2.8質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)A 流量的概念流量的概念 流體在流體在單位時(shí)間單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一有效

32、截面的內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量體積或質(zhì)量， 前者稱體積流量（前者稱體積流量（m3/s)，后者稱質(zhì)量流量，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：vFqvAmv如果介質(zhì)的密度為 ，那么量q流=量q質(zhì)3.2 流量檢測流量檢測3.2.1 流量檢測概述流量檢測概述流過管道某截面的流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單假定在這個(gè)截面上某一微小單元面積上元面積上dAF速度是均勻的，流過該單元面積上速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為的體積流量為,vFdqvdAv為 流 速整個(gè)截面上的流量整個(gè)截

33、面上的流量qv為為vFFqvdA3.2 流量檢測流量檢測測量某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量，即瞬時(shí)流量對測量某一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量，即瞬時(shí)流量對時(shí)間的積分，稱之流體總量。時(shí)間的積分，稱之流體總量。vtmtVq dtMq dt 用來用來測量流量測量流量的儀表統(tǒng)稱為的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)流量計(jì)。測量總量測量總量的儀表稱為的儀表稱為流體計(jì)量流體計(jì)量表或表或總量計(jì)總量計(jì)。3.2 流量檢測流量檢測B 流體的幾個(gè)概念流體的幾個(gè)概念n粘性與粘度粘性與粘度 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

34、流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。粘性。 衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度粘度。 3.2 流量檢測流量檢測例如：兩塊面積很大距離很近的平板，中間是流體。下面的平例如：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)，力板不動(dòng)，力F使上面平板以速度使上面平板以速度v沿沿x方向移動(dòng)。由于流體方向移動(dòng)。由于流體 粘性，上板底面的一薄層液體以速度粘性，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。層而運(yùn)動(dòng)，如圖所示。 作用力作用力F與受力面平行，稱為剪

35、力，與受力面平行，稱為剪力， 剪力與板的速度剪力與板的速度v、板的面積、板的面積S成正比，而與兩板間的距離成正比，而與兩板間的距離 y成反比成反比dvdy3.2 流量檢測流量檢測 稱為粘度稱為粘度(動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度)，單位是：泊（，單位是：泊（P）(Pa.s)= /，稱為運(yùn)動(dòng)粘度，單位：，稱為運(yùn)動(dòng)粘度，單位：m2/s/FS vyFySvvy3.2 流量檢測流量檢測n層流和紊流層流和紊流 流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式分為層流和紊流兩種。流體在細(xì)管中的流動(dòng)形式分為層流和紊流兩種。 所謂所謂層流層流就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線平行流線平行于管軸于管軸時(shí)的流動(dòng)。時(shí)的流動(dòng)。 所謂所謂紊流紊

36、流就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的就是流體在細(xì)管中流動(dòng)的流線相對流線相對混亂混亂的流動(dòng)。的流動(dòng)。 利用利用雷諾數(shù)雷諾數(shù)可以判斷流動(dòng)的形式。如果雷可以判斷流動(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。值時(shí)則判斷為紊流。3.2 流量檢測流量檢測管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)存在著兩種狀態(tài)：管內(nèi)流體流動(dòng)時(shí)存在著兩種狀態(tài)：層流狀態(tài)層流狀態(tài)： 流量與壓力降成正比流量與壓力降成正比紊流狀態(tài)紊流狀態(tài)： 流量與壓力降的平方根成正比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。這對于采用測流速法測流量很大不

37、相同。這對于采用測流速法測流量很重要。重要。3.2 流量檢測流量檢測在層流流動(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稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。3.2 流量檢測流量檢測n雷諾數(shù)雷諾數(shù) 流體流動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力之比流體流動(dòng)時(shí)慣性力與粘性力之比 利用細(xì)管直徑利用細(xì)管直徑d，可求出雷諾數(shù)，可求出雷諾數(shù)Rd： vd vdRd= = v為細(xì)管中的平均流速；為細(xì)管中的平均流速； 為流體的運(yùn)動(dòng)粘度為流體的運(yùn)動(dòng)粘度, d為管徑。為管徑。Rd2320時(shí)為層流，時(shí)為層流，Rd2320時(shí)為紊流；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

38、平均流速：指流過管路的體積流量除以管路截面積3.2 流量檢測流量檢測n流體流動(dòng)的連續(xù)性方程流體流動(dòng)的連續(xù)性方程1 11222v Sv S12常數(shù)， v為某截面上流體的平均速度若流體是不可壓縮的，即：則：vS=常數(shù)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。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 流量檢測流量檢測33.2.2 流量儀表的分類流量儀表的分類A 計(jì)量表計(jì)量表n容積式計(jì)量表容積式計(jì)量表(流量計(jì)流量計(jì)) 用一個(gè)固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，用一個(gè)固定容量的容積連續(xù)地測量被測介質(zhì)，根據(jù)定量容積稱

39、量的次數(shù)來決定流過的總量。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：這類儀表主要有： 橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì) 腰輪流量汁腰輪流量汁 活塞式流量計(jì)等活塞式流量計(jì)等3.2 流量檢測流量檢測括板式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)活塞式流量計(jì)容積式計(jì)量表3.2 流量檢測流量檢測n速度式計(jì)量表速度式計(jì)量表 原理原理: 在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過時(shí)，推在儀表中裝一旋轉(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)。即顯示讀數(shù)。 特點(diǎn)特點(diǎn):

40、機(jī)構(gòu)簡單，但精度低機(jī)構(gòu)簡單，但精度低,一般在一般在2左右，大多左右，大多的水表采用此結(jié)構(gòu)。的水表采用此結(jié)構(gòu)。3.2 流量檢測流量檢測B 流量計(jì)流量計(jì)流體振動(dòng)式流量計(jì)差壓式流量計(jì)流體阻力式流量計(jì)測速式流量計(jì)流量計(jì)3.2 流量檢測流量檢測3.2.3 總量測量儀表總量測量儀表A 橢圓齒輪流量計(jì)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 流量檢測流量檢測3B腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）腰輪流量計(jì)（羅茨流量計(jì)）可測液體、氣可測液體、氣體，精度可達(dá)體，精度可達(dá) 0.1，并可做，并可做標(biāo)準(zhǔn)表使用；標(biāo)準(zhǔn)表使用；最大流量可達(dá)最大流量可達(dá)1000m3/h。腰輪上沒有齒，通過腰輪上沒有齒，通過安裝

41、在體外的傳動(dòng)齒安裝在體外的傳動(dòng)齒輪組進(jìn)行傳動(dòng)輪組進(jìn)行傳動(dòng)。3.2 流量檢測流量檢測n儀表輸出由指針指示，指示值I:0VNVIN為儀表系數(shù)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)的誤差容積式流量計(jì)的誤差3.2 流量檢測流量檢測容積式流量計(jì)的測量誤差值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0011IVN VVEIN,vVtqvq為 流 量 儀 表 的 流

42、量 。0001(1/)sssvssvsvq VVq tqVN VVIVVVqqIVVIqq 3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測減小誤差：伺服式容積流量計(jì)減小誤差：伺服式容積流量計(jì)（周杏鵬，（周杏鵬，P264）n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量，尤其是用于油流量的準(zhǔn)確測量，在高壓力、大流量的氣體流量測量中，這類流量計(jì)也有應(yīng)用。由于橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測量輪嚙合，因此對介質(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 流量檢測流量檢測n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

43、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)）差壓式流量計(jì)（節(jié)流式流量計(jì)）3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測流過截面IIII的體積流量為0222012220122()12()vSgQv SvSppmgSppm稱為流量系數(shù)，和節(jié)流裝置的面積比 、流體的粘度、密度、取壓方式有關(guān)，是用實(shí)驗(yàn)方法確定的系數(shù)。3.2 流量檢測流量檢測實(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n節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流式流量計(jì)主要由兩部分組成：節(jié)流節(jié)流裝置裝置和測量靜壓差的和測量靜壓

44、差的差壓計(jì)差壓計(jì)。n節(jié)流裝置是安裝在流體管道中，使流體節(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)流裝置有化的一種裝置。常用的節(jié)流裝置有文丘文丘利管、噴嘴和孔板利管、噴嘴和孔板，如圖所示。，如圖所示。 3.2 流量檢測流量檢測 常用的節(jié)流裝置常用的節(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 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)孔板是用不銹鋼或其它金屬材料制造或其它金屬材料制造的薄板，它具有圓形的薄板，它具有圓形開孔并與管道同心，開孔

45、并與管道同心，其直角入口邊緣非常其直角入口邊緣非常銳利，且相對于開孔銳利，且相對于開孔軸線是旋轉(zhuǎn)對稱的。軸線是旋轉(zhuǎn)對稱的。標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。所示。3.2 流量檢測流量檢測 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即標(biāo)準(zhǔn)噴嘴即ISAl932噴嘴它是一個(gè)以管噴嘴它是一個(gè)以管道喉部開孔軸線為中道喉部開孔軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成由兩個(gè)圓弧曲面構(gòu)成的入口收縮部分及與的入口收縮部分及與之相接的圓筒形喉部之相接的圓筒形喉部所組成其結(jié)構(gòu)如圖所組成其結(jié)構(gòu)如圖所示所示3.2 流量檢測流量檢測標(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

46、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 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測 A 取壓方式取壓方式 差壓式流量計(jì)是通過測量節(jié)流件前后壓力差p來實(shí)現(xiàn)流量測量的， 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25.40.8mm（1inch)。取壓孔開在孔板上下游側(cè)的法蘭上。3.2 流量檢測流量檢測（3)徑距取壓：上游側(cè)取壓孔的

47、軸線至孔板上游端面的距離為1Dm0.1Dm，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l Dm0.1Dm，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 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測B 標(biāo)準(zhǔn)取壓方式標(biāo)準(zhǔn)取壓方式是國家標(biāo)形中規(guī)定的兩種取壓裝置，即角接取壓裝置是國家標(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

48、裝置。其中和法蘭取壓裝置。其中角接取壓適用于孔板和噴嘴，角接取壓適用于孔板和噴嘴，而法蘭取壓僅用于孔板。而法蘭取壓僅用于孔板。(1)角接取壓裝置角接取壓裝置角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)角接取壓裝置可以采用環(huán)室或夾緊環(huán)(單獨(dú)鉆孔單獨(dú)鉆孔)取得節(jié)流件前后的差壓。取得節(jié)流件前后的差壓。（2）法蘭取壓裝置）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。法蘭取壓裝置由兩個(gè)帶取壓孔的取壓法蘭組成。3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測A 浮子流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)、面積流量計(jì)）浮子流量計(jì)（轉(zhuǎn)子流量計(jì)、面積流量計(jì)）特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，對儀表前后直管結(jié)

49、構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，對儀表前后直管段長度要求不高，壓力損失小且恒定，測量范圍比段長度要求不高，壓力損失小且恒定，測量范圍比較寬，工作可靠且線性刻度，可測氣體、蒸汽較寬，工作可靠且線性刻度，可測氣體、蒸汽(電、電、氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì)氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì))和液體的流量，適用性廣。和液體的流量，適用性廣。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐管和一只可以由一根自下向上擴(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。沿著錐管的軸向自由移動(dòng)的浮子組成。3.2 流量檢測流量檢測3.2.5 流體阻力式流量計(jì)流體阻力式流量計(jì)原理：原理：當(dāng)被測流體自錐管下當(dāng)被測流體自錐管下端流入流量計(jì)時(shí)，浮子上升

50、，端流入流量計(jì)時(shí)，浮子上升，浮子與錐管之間的環(huán)形面積浮子與錐管之間的環(huán)形面積逐漸增大，流體的流速則相逐漸增大，流體的流速則相應(yīng)下降，作用在浮子上的上應(yīng)下降，作用在浮子上的上升力逐漸減小，直至上升力升力逐漸減小，直至上升力等于浸在流體中的浮子的重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)浮子在錐管中的度上。這時(shí)浮子在錐管中的高度與所通過的流量有對應(yīng)高度與所通過的流量有對應(yīng)的關(guān)系。的關(guān)系。3.2 流量檢測流量檢測作用在浮子上的力有：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流體自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在浮子上的阻力F; 浮子浮子本身的垂直向下的重

51、力本身的垂直向下的重力W；流體對浮子所產(chǎn)生的垂；流體對浮子所產(chǎn)生的垂直向上的浮力直向上的浮力B。當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平。當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時(shí)，可列出平衡方程式衡方程式轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測量原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測量原理2012dfWBFFv c A式中，式中，cd為浮子的阻力系數(shù)；為浮子的阻力系數(shù)； o為流體密度；為流體密度；v為環(huán)為環(huán)形流通面積的平均流速：形流通面積的平均流速：Af為浮子的最大迎流面積。為浮子的最大迎流面積。3.2 流量檢測流量檢測0020000000122(,2()1ffffffdfffdfffvdfWVVgVv c AVvc AVqA vAcA0f0f0為浮子材料的重度；為浮

52、子的體積。浮子在流體中所受的浮力為：B=V為流體的重度。V）該環(huán)形流通面積為A 則體積流量為：3.2 流量檢測流量檢測000222200220001/,2()()(2tantan)2()(2tantan)2()(2tan )dfffffvfffvfcVgAAARrhrhVgqhrhAgVqrhAff0v00f0設(shè) 稱為流量系數(shù)，則2V(-)q =A v= AA3.2 流量檢測流量檢測只要保持流量系數(shù)只要保持流量系數(shù)為常數(shù)，則流量與浮子高度為常數(shù)，則流量與浮子高度h之間就存在一一對應(yīng)的近似線性關(guān)系。將這種對之間就存在一一對應(yīng)的近似線性關(guān)系。將這種對應(yīng)關(guān)系直接刻度在流量計(jì)的錐管上。顯然，對于應(yīng)關(guān)系

53、直接刻度在流量計(jì)的錐管上。顯然，對于不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以不同的流體，由于密度發(fā)生變化，所以qv與與h之間之間的對應(yīng)關(guān)系也將發(fā)生變化，原來的流量刻度將不的對應(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)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。進(jìn)行標(biāo)定。注意：注意：3.2 流量檢測流量檢測 B 靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由靶式流量變送器和由靶式流量變送器和顯示儀表兩部分組成，其測顯示儀表兩部分組成，其測量元件是一個(gè)在測量管中心量元件是一個(gè)在測量管中心并垂直于流向的被稱為并垂直于流向的被稱為“靶靶”的圓板。通過測量流體作用的圓板。通過

54、測量流體作用在靶上的力而實(shí)現(xiàn)流量測量。在靶上的力而實(shí)現(xiàn)流量測量。特點(diǎn)：特點(diǎn)：用于高粘度、低雷諾用于高粘度、低雷諾數(shù)、含固體顆粒的漿液及腐數(shù)、含固體顆粒的漿液及腐蝕介質(zhì)流量測量蝕介質(zhì)流量測量。3.2 流量檢測流量檢測原理：原理：在被測管道中心迎著流速方向安裝一個(gè)靶，在被測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，部分組成，一部分是流體和靶表面的摩擦力，另一一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)生壓差阻力部分是由于流束在靶后分離，產(chǎn)生壓差阻力，阻力阻力為為212vFA式中，式中，F(xiàn)為靶受

55、到流體的阻力；為靶受到流體的阻力； 為阻力系數(shù)；為阻力系數(shù)；A1為靶迎流面積為靶迎流面積d為靶直徑；為靶直徑；v為靶和管壁間環(huán)面積中的平均流速；為靶和管壁間環(huán)面積中的平均流速； 為介質(zhì)密度。為介質(zhì)密度。2114Ad3.2 流量檢測流量檢測2122()21vvFADdFqd式中：為流量系數(shù)，D為管道內(nèi)徑。流量與靶輸出力流量與靶輸出力F的平方根成正比。測量靶所受的的平方根成正比。測量靶所受的力力F，就可以測定被測介質(zhì)的流量。，就可以測定被測介質(zhì)的流量。3.2 流量檢測流量檢測 速度式流量計(jì)是從直接測量管道內(nèi)流體流速v作為流量測量依據(jù)的。若測得的是平均流速v，則體積流量qvAv；(A為測量管道橫截面

56、積)。若測得的是管道橫截面上的某一點(diǎn)流速v，則體積流量qvKAv(K為截面上的平均流速與被測點(diǎn)流速的比值，它與管道內(nèi)流速分布有關(guān))。3.2 流量檢測流量檢測3.2.6 測速式流量計(jì)測速式流量計(jì)A 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)是根據(jù)電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。特點(diǎn)：特點(diǎn)：可測各種腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽溶液、懸浮可測各種腐蝕性介質(zhì)（酸、堿、鹽溶液、懸浮顆粒的漿液），無機(jī)械慣性，靈敏，可測脈沖流顆粒的漿液），無機(jī)械慣性，靈敏，可測脈沖流量，線性較好，可直接進(jìn)行等分刻度。量，線性較好，可直接進(jìn)行等分刻

57、度。只能測導(dǎo)電液體，不能測氣體、蒸氣以及含大只能測導(dǎo)電液體，不能測氣體、蒸氣以及含大量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體。由于測量氣泡的液體，或者電導(dǎo)率很低的液體。由于測量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，一般的電量管內(nèi)襯材料一般不宜在高溫下工作，一般的電磁流量計(jì)還不能用于測量高溫介質(zhì)。磁流量計(jì)還不能用于測量高溫介質(zhì)。3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測原理原理:如圖，直徑為如圖，直徑為D的的不導(dǎo)磁管道垂直于磁感不導(dǎo)磁管道垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場的均勻磁場方向。平均流速為方向。平均流速為v的的導(dǎo)電液體切割磁力線，導(dǎo)電液體切割磁力線，產(chǎn)生與流速成比例感應(yīng)產(chǎn)生與流速成比例感應(yīng)

58、電動(dòng)勢，由一對電極得電動(dòng)勢，由一對電極得到電位差。到電位差。 EBDv244vDDEqvB勵(lì)磁勵(lì)磁方式方式: 直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，只用用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，只用于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等。否于測量非電解質(zhì)液體，如液態(tài)金屬等。否則則, 通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即通過測量管道的電解質(zhì)液體被極化，即電解質(zhì)在電場中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，電解質(zhì)在電場中被電解，產(chǎn)生正負(fù)離子，在電場力的作用下，負(fù)離子跑向正極，正在電場力的作用下，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)重影響儀表的正常極

59、性的離子所包圍，嚴(yán)重影響儀表的正常工作。工作。3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測交流勵(lì)磁交流勵(lì)磁工業(yè)上電磁流量計(jì)，大都采用工頻工業(yè)上電磁流量計(jì)，大都采用工頻(50Hz) 產(chǎn)生交變磁場。產(chǎn)生交變磁場。消除了電極表面的極化干擾。消除了電極表面的極化干擾。 輸出信號也是交變信號。輸出信號也是交變信號。3.2 流量檢測流量檢測低頻方波勵(lì)磁低頻方波勵(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，其頻方波勵(lì)磁方式。它的勵(lì)

60、磁電流波形如圖所示，其頻率通常為工頻的頻率通常為工頻的14一一l10 。在半個(gè)周期內(nèi)，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，它具有直在半個(gè)周期內(nèi)，磁場是恒穩(wěn)的直流磁場，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，方波信號又是一個(gè)交變的信號，所以它能過程看，方波信號又是一個(gè)交變的信號，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。泛的應(yīng)用。3.2 流量檢測流量檢測3.2 流量檢測流量檢測B 超聲波流量計(jì)超聲