化工儀表自動化【第三章】概述及壓力檢測及儀表

1、化工儀表自動化化工儀表自動化（Instruments & Automatics of Chemical Engineering）第三章第三章 檢測儀表及傳感器檢測儀表及傳感器主講人：孫行衍主講人：孫行衍第三章第三章 檢測儀表及傳感器檢測儀表及傳感器3.1 概述概述3.1 概述概述3.1 概述概述壓力壓力流量流量物位物位溫度溫度3.1 概述概述用來檢測生產(chǎn)過程中各種參用來檢測生產(chǎn)過程中各種參數(shù)的技術(shù)工具數(shù)的技術(shù)工具將檢測的參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便將檢測的參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號的于傳送的信號的儀表儀表傳感器傳感器的輸出為單元組合儀表的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號中規(guī)定的標準信號3.

2、1 概述概述n 測量過程的實質(zhì)：測量過程的實質(zhì)： 將將被測參數(shù)被測參數(shù)與其相應的與其相應的測量單位測量單位進行比較的過程。進行比較的過程。n 測量儀表：測量儀表： 將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次的將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次的信號能量變換信號能量變換，最終獲得，最終獲得一種一種便于測量的信號能量形式便于測量的信號能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示。顯示。3.1 概述概述測量工具不夠準確測量工具不夠準確測量者的主觀性測量者的主觀性周圍環(huán)境的影響等周圍環(huán)境的影響等3.1 概述概述n 1.測量誤差的定義測量誤差的定義 由由儀表讀得的被測值儀表讀得的被測值與與被測量真值被測量真值之間的

3、差距。之間的差距。n 2.測量誤差的表示方法測量誤差的表示方法n 絕對誤差絕對誤差 n 相對誤差相對誤差tixx 0 xxxi：儀表指示值儀表指示值, xt：被測量的真值被測量的真值由于真值無法得到由于真值無法得到 x：被校表被校表的讀數(shù)值的讀數(shù)值，x0 ：標準表標準表的讀數(shù)值的讀數(shù)值 000 xxxxyy為儀表在為儀表在x0處的相對誤差處的相對誤差3.1 概述概述n 3.儀表的性能指標儀表的性能指標儀表儀表性能指標性能指標（2 2）變差）變差（1 1）精確度）精確度（3 3）靈敏度）靈敏度（4 4）分辨力）分辨力（6 6）反應時間）反應時間（5 5）線性度）線性度3.1 概述概述n （1）精

4、確度（精度）精確度（精度） 影響因素：影響因素：絕對誤差絕對誤差+儀表的測量范圍儀表的測量范圍說明說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差：儀表的測量誤差可以用絕對誤差來表示。但來表示。但是，是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，。因此，常說的常說的“絕對誤差絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值指的是絕對誤差中的最大值max。max100%測量范圍上限值測量范圍下限值相對百分誤差相對百分誤差允許誤差允許誤差100% 允儀表允許的最大絕對誤差值測量范圍上限值測量范圍下限值3.1 概述概述n 儀表的儀表的允允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的越大，表示

5、它的精確度越低；反之，儀表的允允越小，表示儀表的精確度越高。越小，表示儀表的精確度越高。n 將儀表的允許相對百分誤差去掉將儀表的允許相對百分誤差去掉“”號及號及“”號，便號，便可以用來確定儀表的精確度等級?？梢杂脕泶_定儀表的精確度等級。 n 目前常用的精確度等級有目前常用的精確度等級有0.0050.005，0.020.02，0.050.05，0.10.1，0.20.2，0.40.4，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，4.04.0等。等。0.050.05級以上級以上標準表，標準表，0.50.5級以下級以下工業(yè)現(xiàn)場用測量儀表。工業(yè)現(xiàn)場用測量儀表。100%允儀表允許的最大絕對誤

6、差值測量范圍上限值 測量范圍下限值1.51.03.1 概述概述%8 . 0%1002007004例例1 1某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為200700200700，校驗該表時，校驗該表時得到的最大絕對誤差為得到的最大絕對誤差為44，試確定該儀表的精度等級。，試確定該儀表的精度等級。 解解 該儀表的相對百分誤差為該儀表的相對百分誤差為 如果將該儀表的如果將該儀表的去掉去掉“”號與號與“”號，其數(shù)值為號，其數(shù)值為0.80.8。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，同時，該儀表的誤級儀表，同時，該儀表的誤差超過了差超過了0.50.5級儀表所允許的

7、最大誤差，所以，這臺測溫儀表的級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為精度等級為1.01.0級。級。 3.1 概述概述%7 . 0%100010007允例例2 2某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為0 010001000。根據(jù)工藝要求，。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過溫度指示值的誤差不允許超過，試問應如何選擇儀表，試問應如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？的精度等級才能滿足以上要求？ 解解 根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為 如果將儀表的允許誤差去掉如果將儀表的允許誤差去掉“”號與號與“”號，號，其數(shù)值介于其數(shù)值介于0.

8、50.51.01.0之間，如果選擇精度等級為之間，如果選擇精度等級為1.01.0級的級的儀表，其允許的誤差為儀表，其允許的誤差為1.01.0，超過了工藝上允許的數(shù)，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應選擇值，故應選擇0.50.5級儀表才能滿足工藝要求。級儀表才能滿足工藝要求。3.1 概述概述n 儀表的精度等級儀表的精度等級是衡量是衡量儀表質(zhì)量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。優(yōu)劣的重要指標之一。n 根據(jù)根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求工藝要求來來選擇儀表精度等級，情況選擇儀表精度等級，情況不一樣不一樣。n根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的根據(jù)儀表

9、校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時，儀表的允許誤差應該大于（至少等于）儀表校驗所得的相允許誤差應該大于（至少等于）儀表校驗所得的相對百分誤差；對百分誤差；n根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的允許根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時，儀表的允許誤差應該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相誤差應該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對百分誤差。對百分誤差。3.1 概述概述n （2）變差）變差變差變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程正反行程（即被測參數(shù)逐漸由（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由

10、大到小）測量時，被測量值正行和反行所得小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。到的兩條特性曲線之間的最大偏差。%100測量范圍下限值測量范圍上限值最大絕對差值變差圖圖3-1 3-1 測量儀表的變測量儀表的變差差3.1 概述概述n （3）靈敏度與靈敏限（）靈敏度與靈敏限（僅適用指針式儀表僅適用指針式儀表）儀表的靈敏度儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。S S為儀表的靈敏度；為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；為指針的線位移或角位移；x x

11、為引起為引起所需的被測參數(shù)變化量。所需的被測參數(shù)變化量。儀表的靈敏限儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。許絕對誤差的一半。xS3.1 概述概述n （4）分辨力（數(shù)字式儀表）分辨力（數(shù)字式儀表） 對于數(shù)字式儀表，對于數(shù)字式儀表，分辨力分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。 不同量程的分辨力是不同的，相應于最低量程的分辨不同量程的分辨力是不同的，相應于最低量程的分

12、辨力稱為該表的力稱為該表的最高分辨力最高分辨力，也叫，也叫靈敏度靈敏度。 通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標。分通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。3.1 概述概述n （5）線性度（非線性誤差）線性度（非線性誤差）線性度線性度是表征是表征線性刻度儀表線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校的輸出量與輸入量的實際校準曲線與準曲線與理論直線理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸?shù)奈呛铣潭取Ｍǔ？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。出與輸入之間呈線性關(guān)系。f f為線性度（又稱非線性誤差）；為線性度（又稱非線性誤差）

13、；f fmaxmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。（以儀表示值的單位計算）。 max100%ff儀表量程圖圖3-2 線性度示意圖線性度示意圖3.1 概述概述n （6）反應時間）反應時間 反應時間反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準品質(zhì)指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表反應時間的長短，實際上反映

14、了儀表動態(tài)特性儀表動態(tài)特性的好壞。的好壞。n 表示方法：表示方法：儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.263.2（9595）所用的時間，可用來表示反應時間。所用的時間，可用來表示反應時間。 3.1 概述概述n 4.工業(yè)儀表的分類工業(yè)儀表的分類使用的能源使用的能源組成形式組成形式信息傳遞過程信息傳遞過程中的作用中的作用n （1）使用的能源）使用的能源氣動儀表、電動儀表、液動儀表氣動儀表、電動儀表、液動儀表優(yōu)點優(yōu)點：以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于：以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠距離傳送和集中控制；便于與計算機聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀遠距離傳送

15、和集中控制；便于與計算機聯(lián)用；現(xiàn)在電動儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。表可以做到防火、防爆，更有利于電動儀表的安全使用。缺點缺點： 一般結(jié)構(gòu)較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、一般結(jié)構(gòu)較復雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。放射性等環(huán)境影響。 3.1 概述概述n （2）信息的獲取、傳遞、反映和處理）信息的獲取、傳遞、反映和處理檢測儀表檢測儀表顯示儀表顯示儀表集中控制裝置集中控制裝置控制儀表控制儀表執(zhí)行器執(zhí)行器3.1 概述概述圖圖3-3 3-3 各類儀表的作用各類儀表的作用3.1 概述概述n （3）儀表的組成形式）儀表的組成形式基地式儀表基地式儀表將將測量、顯示、控制測

16、量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，等各部分集中組裝在一個表殼里，形成一個整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制形成一個整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但，但不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制不能實現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上。這在一定程度上限制了基地式儀表的應用范圍。限制了基地式儀表的應用范圍。3.1 概述概述單元組合儀表單元組合儀表將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分將對參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元別制成能獨立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些

17、單元之間以、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標準統(tǒng)一的標準信號互相聯(lián)系信號互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意任意組合組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。國產(chǎn)的電動單元組合儀表簡稱國產(chǎn)的電動單元組合儀表簡稱DDZDDZ儀表；氣動單元組儀表；氣動單元組合儀表簡稱合儀表簡稱QDZQDZ儀表。儀表。第三章第三章 檢測儀表及傳感器檢測儀表及傳感器3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表n 1.1.壓力的單位壓力的單位FpS式式中中，p p表表示示壓壓力力；F F表表示示垂垂直直作作用用力力；S S表表示示受

18、受力力面面積積。是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。的單位為帕斯卡，簡稱帕（的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）211mNPa PaMPa610113.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表工程上除了（帕）外使用的壓力單位還有：工工程上除了（帕）外使用的壓力單位還有：工程大氣壓、物理大氣壓、汞柱、水柱等。程大氣壓、物理大氣壓、汞柱、水柱等。帕與汞柱和物理大氣壓的換算關(guān)系為：帕與汞柱和物理大氣壓的換算關(guān)系為：317.501 10PammHg619.869 10Paatm3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表大氣壓力絕對壓力表壓pppp表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力的零線在

19、壓力測量中，常有在壓力測量中，常有絕對壓力、表壓、負壓或真空度絕對壓力、表壓、負壓或真空度之分。之分。絕對壓力大氣壓力真空度ppp當被測壓力當被測壓力低于低于大氣壓力時，一般用大氣壓力時，一般用負壓或真空度負壓或真空度來表示。來表示。圖3-4絕對壓力、表壓、負壓（真空度）的關(guān)系工程上所用壓力指示值，多數(shù)為工程上所用壓力指示值，多數(shù)為表壓表壓。大氣壓直接作用于容器或物體表面的壓力稱為大氣壓直接作用于容器或物體表面的壓力稱為絕對壓力絕對壓力。 n 2.2.工程中常用壓力名稱含義工程中常用壓力名稱含義3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為測量壓力或真空度

20、的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四種類型四種類型。 n 3.3.常用壓力儀表類型常用壓力儀表類型3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表n 4.4.彈性式壓力計彈性式壓力計 是利用各種形式的彈性元件，是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測壓儀表。 具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的固可靠、價格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點。精度等優(yōu)點。 可用來測量可用來測量幾百帕幾百帕到到數(shù)千兆帕數(shù)

21、千兆帕范圍內(nèi)的壓范圍內(nèi)的壓力。力。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當測壓范圍不彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當測壓范圍不同時，所用的彈性元件也不一樣。同時，所用的彈性元件也不一樣。 圖3-5 彈性元件示意圖高達高達1000MPa1000MPa不超過不超過1MPa1MPa3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 使用的測壓元件使用的測壓元件 用途用途彈簧管壓力表彈簧管壓力表 單單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。的氨用壓力表、禁油

22、的氧氣壓力表等。 彈簧管拉桿扇形齒輪中心齒輪指針調(diào)整螺絲游絲接頭面板（a a）彈簧管壓力表的）彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 這時就應采用帶有這時就應采用帶有報警或報警或控制觸點控制觸點的壓力表。將普通彈的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成簧管壓力表稍加變化，便可成為為電接點信號壓力表電接點信號壓力表，它能在，它能在壓力偏離給定范圍時，及時發(fā)壓力偏離給定范圍時，及時發(fā)出信號，以提醒操作人員注意出信號，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現(xiàn)壓力的或通過中間繼電器實現(xiàn)壓力的自動控制。自動

23、控制。 在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條即當壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。件，甚至可能發(fā)生危險。3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表靜觸點動觸點3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表n 5.5.電氣式壓力計電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。傳輸及顯示的儀表。 1. 1. 該儀表的該儀表的，分別可測，分別可測7 71010-5-5PaPa至至5 510102 2MPaMPa的壓力，允許誤差可至的壓

24、力，允許誤差可至0.20.2； 2. 2. 由于可以遠距離傳送信號，所以在工業(yè)生由于可以遠距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可產(chǎn)過程中可以實現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可與工業(yè)控制機聯(lián)用。與工業(yè)控制機聯(lián)用。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表圖圖3-8 電氣式壓力計組成方框圖電氣式壓力計組成方框圖 一般由一般由壓力傳感器壓力傳感器、測量電路測量電路和和信號處理裝置信號處理裝置所組成。常所組成。常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機等。用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機等。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表幾種常見的傳感器或變送器

25、：幾種常見的傳感器或變送器： 是根據(jù)霍爾效應制成的，即利用是根據(jù)霍爾效應制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。 圖圖3-93-9 霍爾效應霍爾效應 可用下式表示：可用下式表示： BIRUHH 式中，式中，U UH H為霍爾電勢；為霍爾電勢；R RH H為霍爾常數(shù)，為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B B為磁感應為磁感應強度；強度；I I為控制電流的大小。為控制電流的大小。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 霍爾電勢與磁感應強度和電流成

26、正比。提高霍爾電勢與磁感應強度和電流成正比。提高B B和和I I值可值可增大霍爾電勢增大霍爾電勢U UH H，但兩者都有一定限度，一般，但兩者都有一定限度，一般I I為為3 320mA20mA，B B約為約為幾千高斯幾千高斯，所得的霍爾電勢，所得的霍爾電勢U UH H約為約為幾十毫伏幾十毫伏數(shù)量級。數(shù)量級。 導體導體也有霍爾效應，不過它們的霍爾電勢遠比也有霍爾效應，不過它們的霍爾電勢遠比半導半導體體的霍爾電勢小得多。的霍爾電勢小得多。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 將霍爾元件與彈簧管配合，就組成了霍爾片式彈將霍爾元件與彈簧管配合，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖簧管壓力傳感器，如

27、圖3-103-10所示。所示。 圖圖3-10 霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器1彈簧管；彈簧管；2 磁鋼；磁鋼；3 霍爾片霍爾片 當被測壓力引入后，在當被測壓力引入后，在被測壓力作用下，彈簧管自由被測壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在片在非均勻磁場非均勻磁場中的位置，使中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例。成比例。 利用這一電勢即可實利用這一電勢即可實現(xiàn)遠距離顯示和自動控制?，F(xiàn)遠距離顯示和自動控制。3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 利用利用電阻應變原理電阻應變原理構(gòu)成。電阻應變構(gòu)成。電阻應變片有金屬和半導體應

28、變片兩類，被測壓力使應變片產(chǎn)生應變。片有金屬和半導體應變片兩類，被測壓力使應變片產(chǎn)生應變。當應變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應變時，其阻值減?。ㄔ黾樱?，當應變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應變時，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或再通過橋式電路獲得相應的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應變片式壓力計。其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應變片式壓力計。 圖圖3-11 應變片壓力傳感器示意圖應變片壓力傳感器示意圖1應變筒；2 外 殼 ；3密封膜片3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 利用利用單晶硅的壓阻效應單晶硅的壓阻效應而構(gòu)成。而構(gòu)成。 采用單晶

29、硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻，成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。 當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應變，使直接擴散當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表圖圖3-12 3-12 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓

30、力傳感器1基座；基座；2單晶硅片；單晶硅片；3導環(huán)；導環(huán)；4螺母；螺母；5密密封墊圈；封墊圈；6等效電阻等效電阻 精度高、工作可靠、頻精度高、工作可靠、頻率響應高、遲滯小、尺寸小、率響應高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；重量輕、結(jié)構(gòu)簡單； 便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化；便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測量壓力，稍加改可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。速度、加速度等參數(shù)。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強、可靠性好、測量精度高等優(yōu)點，其輸出信號是過載能力強、可靠性好、

31、測量精度高等優(yōu)點，其輸出信號是標準的標準的4 420mA20mA（DCDC）電流信號。）電流信號。 圖圖3-13 電容式差壓變送器原理圖電容式差壓變送器原理圖1隔離膜片；隔離膜片；2，7固固定電極；定電極；3硅油；硅油；4測測量膜片；量膜片；5玻璃層；玻璃層；6底座；底座；8引線引線先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進行測量。先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進行測量。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表可以有效地保護測可以有效地保護測量膜片，當差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片，當差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易量膜片將平滑地貼靠在玻璃

32、凹球面上，因此不易損壞，過載后的恢復特性很好，這樣大大提高了損壞，過載后的恢復特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有過載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性杠桿傳動機構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應提高，可達好，測量精度相應提高，可達0.20.2級。級。 注意注意3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表n 6.6.智能型壓力變送器智能型壓力變送器是在普通壓力或差壓傳感器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。 可進行遠程通信可進行遠程通

33、信 利用手持通信器，可對現(xiàn)場變送器進行各種運利用手持通信器，可對現(xiàn)場變送器進行各種運行參數(shù)的選擇和標定；其精確度高，使用與維護方便。行參數(shù)的選擇和標定；其精確度高，使用與維護方便。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表以美國費希爾以美國費希爾- -羅斯蒙特公司的羅斯蒙特公司的3051C3051C型智能差壓變型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。送器為例介紹其工作原理。圖圖3-14 3051C型智能差壓變送器（型智能差壓變送器（420mA）方框圖）方框圖3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表圖圖3-16 手持通信器的連接示意圖手持通信器的連接示意圖所用的手持通信器為所用的手持通信器為275275型，

34、帶型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場變送器的信號端子上，有鍵盤及液晶顯示器?？梢越釉诂F(xiàn)場變送器的信號端子上，就地設(shè)定或檢測，也可以在遠離現(xiàn)場的控制室中，接在某個就地設(shè)定或檢測，也可以在遠離現(xiàn)場的控制室中，接在某個變送器的信號線上進行遠程設(shè)定及檢測。變送器的信號線上進行遠程設(shè)定及檢測。 實現(xiàn)的功能實現(xiàn)的功能（1 1）組態(tài)）組態(tài)（2 2）測量范圍的變更）測量范圍的變更（3 3）變送器的校準）變送器的校準（4 4）自診斷）自診斷3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 要對智能型差壓變送器每五年校驗一次，智能要對智能型差壓變送器每五年校驗一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠離生產(chǎn)型差壓變

35、送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠離生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是危險或不易到達的地方，給變送器的現(xiàn)場，尤其是危險或不易到達的地方，給變送器的運行和維護帶來了極大的方便。運行和維護帶來了極大的方便。 注意注意3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表n 7.7.壓力計的選用及安裝壓力計的選用及安裝 壓力計的選用壓力計的選用應根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要應根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，分析， 一般考慮以下幾個問題。一般考慮以下幾個問題。3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表MPapp562282max1某臺往復式壓縮機

36、的出口壓力范圍為某臺往復式壓縮機的出口壓力范圍為252528MPa28MPa，測量誤差不得大于測量誤差不得大于1MPa1MPa。工藝上要求就地觀察，并。工藝上要求就地觀察，并能高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、能高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。精度與測量范圍。 解解由于往復式壓縮機的出口壓力脈動較大，所以由于往復式壓縮機的出口壓力脈動較大，所以選擇儀表的上限值為選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進行高低限報警的要求，由根據(jù)就地觀察及能進行高低限報警的要求，由本章附錄一，可查得選用本章附錄一，可查得選用YX-150YX-150型電接點壓力表，測型電接點壓力

37、表，測量范圍為量范圍為0 060MPa60MPa。 3.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表316025 由于由于 ，故被測壓力的最小值不低于滿量程的，故被測壓力的最小值不低于滿量程的 1/31/3，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為算得允許誤差為 所以，精度等級為所以，精度等級為1.51.5級的儀表完全可以滿足誤級的儀表完全可以滿足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150YX-150型電接點壓力表，測量范圍為型電接點壓力表，測量范圍為0 060MPa60MPa，精度等級，精度等級為為1.51.5級。級。%67. 1%1006013.2 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 （a a）測壓點的選擇）測壓點的選擇應能反映被測壓力的真實大小。應能反映被測壓力的真實大小。 要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐要選在被測介質(zhì)直線流動的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。 測量流動介質(zhì)的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，測量流動介質(zhì)的壓力時，應使取壓點與流動方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應保持平齊，不應取壓管內(nèi)端面