檢測儀表復(fù)習(xí)總結(jié)

1、緒論1. 化工生產(chǎn)中的主要測量參數(shù)：溫度、物位、壓力、流量、物性和物質(zhì)成分2. 測量的含義：用實驗的方法確定一個參數(shù)的量值（數(shù)值和單位）實質(zhì)：通過實驗，將 被測量和標(biāo)準(zhǔn)進行比較，確定被測對象的大小和單位3. 化工測量儀表主要由三部分組成：檢測環(huán)節(jié)、傳送放大環(huán)節(jié)、信號處理顯示環(huán)節(jié)4. 測量方法：直接測量（最基本）、間接測量、組合測量5. 最大引用誤差允許誤差6. 測量范圍：測量儀表的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測點。量程：測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差 例：測量范圍400 1000 C,則量程為600 C7. 儀表的精度：用引用誤差或相對誤差的形式給出，由儀表的基本誤差所決定& 儀表的靈

2、敏度過高， 儀表的精度要下降。 儀表標(biāo)尺上的分格值不能小于儀表允許誤差的 絕對值9 .分辨力：最小刻度值的一半10 .誤差的分類：系統(tǒng)誤差：由測量系統(tǒng)本身的問題所引起；在一定條件下，誤差是固定的或者按 一定規(guī)律變化；可通過實驗對比法和殘差校驗法在有限程度內(nèi)補償隨機誤差：由于復(fù)雜的客觀事物內(nèi)部中尚未認(rèn)識而無法控制的因素造成；大小和 方向沒有規(guī)律，總體符合正態(tài)分布；可增加測量次數(shù)取平均值粗大誤差：由于測量方法不當(dāng)或操作人員的失誤造成；在一定測量條件下，絕對 值特別大，顯著偏離實際值，必須剔除；根據(jù)拉依達準(zhǔn)則（測量次數(shù)大于30）和格布羅斯準(zhǔn)則剔除11.拉依達準(zhǔn)則：求平均值，求標(biāo)準(zhǔn)差，計算殘差，若Vk

3、 3 ，則剔除12 .格布羅斯準(zhǔn)則：求平均值，求便準(zhǔn)差，計算殘差，計算殘差與標(biāo)準(zhǔn)差比值i，若I k| n（），則剔除。壓力測量1. 工程上的壓力即物理學(xué)中的壓強2. 壓力的三種表示方式：絕對壓力，表壓，真空度。工業(yè)上使用的壓力表和真空表，指示 值分別為表壓和真空度23.工程技術(shù)上的壓力單位：帕（ Pa）、工程大氣壓（kgf/cm ）、毫米汞柱（mmHg ）和毫米水柱（mmH2O）1kgf / cm2 0.9807 105帕=1 104 mmH2O1MPa 1000kPa10.2kgf /cm24.三種測量壓力方法：應(yīng)用液柱測量壓力；應(yīng)用彈性變形測量壓力；應(yīng)用電測法測量壓力液柱式壓力計彈性式壓力

4、計電氣式壓力計原理液體靜壓原理彈性兀件受力后發(fā) 生彈性形變壓力通過傳感器轉(zhuǎn) 換成電量大小關(guān)系被測壓力表壓于工作液 高度成正比h P PaP()gg彈性兀件位移與被 測壓力成正比輸出電量與壓力通 過電阻、電容、電 感或諧振頻率有 關(guān)，視具體電路而 疋特點測量準(zhǔn)確，不能遠(yuǎn)距離 傳送，容易出現(xiàn)視差， 適用于低壓、負(fù)壓或壓力差測量結(jié)構(gòu)簡單，體積小， 測力哪個范圍廣， 精度高，僅適用于 壓力的就地顯示和 遠(yuǎn)距離報警方便進行原具體傳 送與監(jiān)控，可與計 算機連接進行分析其他單管壓力計絕對誤差比U型管減少一半彈簧管截面積必須 是扁圓形或橢圓形可用壓力變送器轉(zhuǎn) 換成標(biāo)準(zhǔn)電信號或其信號5.壓力表的選擇儀表標(biāo)尺使用

5、范圍保持在13 滿刻度彈性式壓力計：負(fù)荷變化大，使用范圍為標(biāo)尺的1323負(fù)荷變化小，使用范圍為標(biāo)尺的1334測量脈動壓力，使用范圍為標(biāo)尺的1312測量高壓壓力，使用范圍為標(biāo)尺的1335般所選測量上線應(yīng)大于或至少等于計算出的上限值，并同時滿足最小值要求在滿足生產(chǎn)要求的前提下，盡可能懸著精度低、價廉耐用的儀表物位測量1.物位的測量方法：直讀式測量、浮力式測量、靜壓式測量、電氣式測量、聲波式測 量、核輻射式測量直讀式測量浮力式測量靜壓式測量電氣式測量聲波式測量核輻射式 測量原理連通器原理恒浮力或 變浮力通過測量 液柱的靜 壓測出液 位高度物位轉(zhuǎn)換 成電參數(shù)超聲波被 接觸面反 射射線被中 間物質(zhì)吸 收

6、而減弱特點結(jié)構(gòu)可 靠，直觀、 怕污染、 不能遠(yuǎn)傳可就地指 示，也可 遠(yuǎn)傳存在遷移 問題可測量液 位、粉末 狀固體料 位受溫度變 化影響關(guān)系非線 性、不受 環(huán)境影 響、有害2 恒浮力：把液位變化轉(zhuǎn)換成機械位移 變浮力：液位變化轉(zhuǎn)換成浮力變化，再轉(zhuǎn)換成機械位移靜壓式測量： p H g （無遷移，基準(zhǔn)點與最低液位一致） 浮筒式液位計：液位高度與杠桿受力變化量成比例關(guān)系， 液位越高，作用在杠桿上 的力越小，扭角越小3 差壓式液位計 ： 靜壓原理，液位與容器兩點的靜壓差成正比；力矩平衡原理，力轉(zhuǎn)換成位移，放大， 輸出信號與壓差成正比 H p （ H g） II o K p K F附電動III型差壓變送器

7、（輸出為標(biāo)準(zhǔn) 4 20mA電流信號）4遷移問題正、負(fù)遷移： 改變測量范圍的上下限，但不改變量程的大小。無遷 移： 基準(zhǔn)點與最低液 位一 致 p P P （H g PA） PAH g即 H 0時 p 0負(fù)遷移：有隔離液 p p p H 1g （h2 h1） 2 g （ H 0 時， p 0 ）正遷移：安裝位置低于最低液位 p H 1g h 1g （ H 0時， p 0）流量測量1流量的定義：單位時間內(nèi)流過管道某截面的流體的體積、質(zhì)量A體積流量 qvv dA0質(zhì)量流量 qmv A （氣體中密度隨壓力和溫度變化）t2總量（累計流量） Vqm dtt12幾種流量測量方法體積流量的測量方法： 容積法：應(yīng)

8、用齒輪、刮板、活塞、皮膜等的測量方法 流體力學(xué)法： 應(yīng)用動能和靜壓能轉(zhuǎn)換的測量方法（差壓式（節(jié)流式）流量計） 應(yīng)用改變流通面積的測量方法應(yīng)用流體離心力的測量方法應(yīng)用流體振動的測量方法應(yīng)用流動矩的測量方法 電學(xué)法：應(yīng)用電磁感應(yīng)的測量方法 聲學(xué)法：應(yīng)用時差、頻差、相位差的測量方法 熱學(xué)法：應(yīng)用熱導(dǎo)、熱量的測量方法 光學(xué)法：應(yīng)用激光測量流速的方法質(zhì)量流量的測量方法： 直接法：差壓式測量方法角動量式測量方法應(yīng)用麥納斯效應(yīng)的測量方法應(yīng)用科里奧利力的測量方法 推導(dǎo)法2卩勺變送器和密度計組合的方法變送器和密度計組合的方法"勺變送器和監(jiān)變送器組合的方法原理輸入輸出關(guān)系特點容積式測量把流體連續(xù)不斷分割

9、 成固定體積單元V n Vo精度高，0.2 0.5級量程范圍大，1:10以上節(jié)流式測量 （差壓式流量計）動壓能和靜壓能相互 轉(zhuǎn)換，由壓差測流量qmk 廠P精度1.0,量程比3:1儀表刻度非線性動壓式測量流體沖擊阻力體損失 動壓力qv k/F精度1.0 ,量程比3:1適用于高粘度、低雷諾數(shù)流體變面積是測量（轉(zhuǎn)子流量計）流量變化導(dǎo)致阻力體 變化，流體流體面積 變化qv A。k精度2.0,量程比10:1適用于小流量流體葉輪式測量流體流動推動葉輪旋 轉(zhuǎn)qv k精度0.5，量程比10:1易受流體密度、粘度影響流體振動式測量流體振蕩原理qvk f精度0.51.0，線性范圍100:1電磁感應(yīng)式測量法拉第電磁

10、感應(yīng)qv k Ex精度1.0，量程比100:1，僅適用于導(dǎo)電液體應(yīng)用超聲波測量聲波傳播速度與流體 流速有關(guān)qvk t無接觸測量，可測量 高粘度、非導(dǎo)電介質(zhì) 以及氣體流量質(zhì)量流量測量qmv A3 節(jié)流式（差壓式）流量計的組成：節(jié)流裝置、信號管路、差壓計差壓式流量計優(yōu)點：測量方法簡單，技術(shù)成熟；沒有可動元件，工作可靠；適用性強 缺點：安裝要求嚴(yán)格，上下游需要足夠長度直管段；測量范圍窄；刻度非 線性；壓力損失大4 常用的節(jié)流元件：同心圓孔板、文丘里管、噴嘴 、偏心孔板、圓缺孔板、1/4圓孔板、文丘利噴嘴5 常用的取壓方式：角接取壓法、法蘭取壓法、徑距取壓法、理論取壓法、管接取壓法取壓位置不同，即使流

11、過節(jié)流件流量是同一數(shù)值，測得差壓不同6差壓式流量計：qm C 2 P a. 2 P （C為修正系數(shù)，dD , a.1為節(jié)流件流通面積） 對于可壓縮性流體，引入流束的膨脹系數(shù) _2廠其流量基本公式qma2 P，qva,P注：對于液體,1;對于氣體，為節(jié)流件前的流體密度7差壓式流量計 實用流量公式：qma、. 2 P d2. 2P4即流體流量與壓差的平方根成正比&轉(zhuǎn)子流量計，采用變面積式測量方法，轉(zhuǎn)子所處平衡位置高低與流體流量大小相對應(yīng)。 特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，量程比較寬，標(biāo)尺線性，適用于測量小流量輸入輸出關(guān)系：qvd tg2g Vf( fAff 轉(zhuǎn)子的密度,流體密度），即流體體積流量

12、與轉(zhuǎn)子位置之間呈線性關(guān)系9 轉(zhuǎn)子流量計的修正： 液體流量的修正Iqv qvo J ）0 （ 0 水的密度，一被測液體的密度）',（f 0） 氣體流量修正qvoP0 T Z ' P T0 Z0空氣的密度被測氣體密度10 質(zhì)量流量計：工業(yè)生產(chǎn)中，計算物料平衡、熱平衡、或經(jīng)濟核算的需要qmv A測量方式：直接式一直接檢測出與v成比例的信號推導(dǎo)式一分別檢測出密度和流速，在儀表中相乘后輸出應(yīng)用麥納斯效應(yīng)測量：PVc qm,即壓差與質(zhì)量流量成正比A應(yīng)用科里奧利力測量：K_qms，即質(zhì)量流量與U型管的扭曲角成正比4 rL溫度測量1. 溫度的定義：表征物體冷熱程度 的物理量溫度的測量方法：借助

13、于物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性，來間接加 以測量2. 溫標(biāo)：溫標(biāo)用于表示溫度的數(shù)值, 它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點和測量溫度的基本單位常用溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)C、華氏溫標(biāo)（F）、國際（協(xié)議性使用）溫標(biāo) （K）相互關(guān)系：華氏溫度轉(zhuǎn)攝氏溫度nC 1.8n 32 F （ n攝氏溫標(biāo)的度數(shù)）K氏溫度轉(zhuǎn)攝氏溫度t T 273.15（T為熱力學(xué)溫度，t為攝氏溫度）國際（協(xié)議性實用）溫標(biāo)的 3個基本條件：盡量與理性熱力學(xué)溫標(biāo)靠近溫度復(fù)現(xiàn)準(zhǔn)確度高用于復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)溫度計應(yīng)使用方便，性能穩(wěn)定3 常用測溫方法測溫方法原理特點應(yīng)用膨脹式測溫物體受熱膨脹固體膨脹：機構(gòu)簡單，抗 震性能好，耐用；精度不 高，測量范圍

14、不大 液體膨脹：測量范圍廣， 較高靈敏度和精度；易 碎，不易自動保存和遠(yuǎn)傳固體膨脹式：雙金屬 溫度計液體膨脹式：玻璃管溫度計壓力式測溫密封容器中物質(zhì)壓力 隨溫度升高而升高液體壓力溫度計：壓力與 溫度成線性關(guān)系，雙金屬 片補償氣體壓力溫度計：溫包足 夠大時，壓力與溫度呈線 性蒸汽壓力溫度計：壓力與 溫度關(guān)系非線性液體壓力溫度計 氣體壓力溫度計 蒸汽壓力溫度計應(yīng)用熱電效應(yīng)測溫?zé)犭娦?yīng)見下文熱電偶測溫應(yīng)用熱電阻原理測溫電阻值隨溫度變化而變化鉑電阻與銅電阻阻滯 與溫度近似線性熱電阻測溫應(yīng)用熱輻射測溫?zé)彷椛洮F(xiàn)象、普朗克 定律輻射高溫計 亮度咼溫計4 .熱電偶測溫原理：熱電效應(yīng)特點：測量范圍廣，便于遠(yuǎn)距離

15、測量、自動記錄等操作，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；5 .熱電偶產(chǎn)生的熱電勢：溫差電勢與接觸電勢之和，故總熱電勢與冷熱端溫度有關(guān)，還與 熱電偶的材料有關(guān)回路中總電勢：EAB （t, t0 ） EAB （t ,0） EAB （t0,0）注：電勢方向由接觸電勢 eAB（t）決定； （t）eBA（t）6. 冷端溫度處理措施：補償導(dǎo)線延 伸法；（處理冷端溫度不穩(wěn)定）計算修正法；（處理冷端溫度不是零）冰點法；（處理冷端溫度不是零）補償電橋法；（處理冷端溫度不恒定）儀表零點校正法（補償冷端溫度不是零所減少的電勢）補償導(dǎo)線法：熱電偶冷端溫度 to必須小于100 C新的冷端溫度必須恒定補償熱電特性與所接電偶相似補償電橋

16、法：補償電橋僅補償了由于冷端溫度變化引起的的熱電勢變化量，并沒有抵消電勢E（to,O），需采取其他的補償措施只能在一個溫度點得到完全補償，其余溫度點是近似補償 通常在20 C電橋平衡，50 C完全補償7. 常用的幾種熱電偶材料鉑銠10鉑熱電偶鎳鉻鎳硅熱電偶鎳鉻康銅熱電偶分度號S (LB-3)K (EU-2)E測溫范圍I 01300CI 01000 C0 600 C補償導(dǎo)線銅-銅鎳銅-康銅特點復(fù)制精度高，物理、化學(xué) 穩(wěn)定性高，準(zhǔn)確度高； 熱電勢弱，成本高，高溫 下易受害復(fù)制性好，產(chǎn)生熱電勢大，線性好，便宜；在還原性介質(zhì)中只能測500 C以下溫度精度偏低熱電靈敏度高價錢便宜；測溫范圍低窄，易受氧

17、化，線徑不均勻，測量誤差（1.52.5）C&普通型熱電偶的組成：接線盒、保護管、絕緣子、熱電極9. 熱電阻溫度計：適用于中、低溫范圍的測量原理：金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的特性10. 影響熱電阻溫度計測量精度的主要因素：導(dǎo)線電阻帶來的壓降。 可采用三線制或四線制連接來減小誤差三線制連接：可以減小因連接導(dǎo)線的阻值隨溫度變化所帶來的測量誤差四線制連接：要求電壓或電勢輸入， 連接電位差計的導(dǎo)線沒有電流，連接輸入電壓的導(dǎo)線有電流但壓降不在測量范圍內(nèi)，故能消除連接導(dǎo)線電阻對測量的影響 11常用的熱電阻鉑電阻：分度號 Pt10 (R0 10 )或 Pt100 (R0 100 )測溫范圍： 200

18、500 C銅電阻：分度號 Cu50(R0 50 )或 Cu100( R0 100 )測溫范圍 50 150 C顯示儀表1動圈式顯示儀表：測量電流的儀表。工作原理： 磁場中動圈通電后， 動圈在電磁力矩作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)動使張絲發(fā)生扭轉(zhuǎn)， 產(chǎn)生反抗力矩， 該力矩隨扭角 增加而增大， 最終反抗力矩與電磁力矩平衡， 張絲轉(zhuǎn)過一個扭角，反映了流入動圈中的電流大小。組成：包括測量線路、測量機構(gòu)(核心) ，對于不同型號，測量機構(gòu)不同，測量線路 相同特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、靈敏可靠要保證測量精度，回路中電阻應(yīng)保持不變2動圈的溫度補償(不是熱電偶的冷端溫度補償)原因：動圈由銅絲繞成，阻值隨溫度變化 補償方式

19、：在回路中介入熱敏電阻和錳銅電阻，使總電阻基本不隨溫度變化，通常在20 C和50 C完全補償3動圈中幾個電阻的作用RB 和 RT ：實現(xiàn)溫度補償R串：比動圈電阻大得多，減小由于不能對溫度實現(xiàn)完全補償帶來的測量誤差；調(diào)整量程R并 :改善儀表的阻尼性能R調(diào)(配熱電偶電路中)：根據(jù)實際情況調(diào)整，保證R外 R極 R補 R冷 R導(dǎo) R調(diào)154配熱電偶的動圈儀表的冷端溫度補償 僅 采用補償導(dǎo)線 ，將熱電偶的冷端延到溫度恒定外 同時采用補償導(dǎo)線及補償電橋(補償電橋不能完全補償， 一般20 C為平衡點，50 C完全補償)注：以上補償只是補償了冷端溫度不穩(wěn)定的情況，必須采取其他措施補償冷端溫度對應(yīng)的電勢 E(T

20、o,0)對于帶補償電橋的動圈儀表，通過調(diào)節(jié)機械零點在20 C 補償對于僅使用補償導(dǎo)線的動圈儀表，先測出其實際的冷端溫度，然后把儀表的機械零 點調(diào)整到該溫度上5.配熱電阻的動圈儀表測溫原理：采用不平衡電橋測量電路，把熱電阻作為一個橋臂，當(dāng)熱電阻溫度變化時， 送出不平衡電壓，作為動圈儀表的輸入信號提高精度措施：采用一組兩級硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源對不平衡電橋供電，減少電壓波動帶來誤差采用銅補償電阻，補償環(huán)境溫度變化帶來的誤差 采用三線制接法，補償導(dǎo)線電阻變化帶來的誤差6.（自動平衡式顯示儀表）電子電位差計：測量電勢的儀表Rp為附加滑線電阻，起引出導(dǎo)線900.1，使滑線電阻阻值工作原理： U 0放大器輸出信

21、號 T 平衡電機工作帶動指針移動 >改變測量橋路的輸出U 0平衡電機停止工作指針位置對應(yīng)被測信號要提高測量精度，須保持工作電流不變7.R2:銅電阻，冷端溫度補償作用（不同分度號阻值不同，配套使用）R3 :限流電阻，保證 下支路工作電流為2mARg :起始電阻（與分度號有關(guān)，保證被測溫度在儀表測量范圍下限時， 滑線電阻的觸點位置在電阻最左端3% （觸點范圍3% 97%）R4 :限流電阻，保證上支路回路工作電流為 4mARp和Rp' : Rp為滑線電阻，影響儀表的性能指標(biāo);的作用，有利于抵消接觸電勢Rb :工藝電阻，與滑線電阻并聯(lián)，使并聯(lián)后阻值為必十分精確Rm :量程電阻，調(diào)整量程（與分度號有關(guān)）&電子平衡電橋（自動平衡式顯示儀表）可與熱電阻配套測量溫度與動圈儀表的區(qū)別：動圈儀表利用不