自動(dòng)化儀表設(shè)備工作原理

1、熱工儀表工作原理（塔里木輸油氣分公司）劉鹍熱工儀表工作原理 主要內(nèi)容測(cè)量與誤差溫度測(cè)量和儀表壓力測(cè)量和儀表流量測(cè)量和儀表1測(cè)量與誤差一、測(cè)量的基本概念與測(cè)量方法 測(cè)量：從客觀事物中提取有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)過(guò)程，經(jīng)整理后成為數(shù)據(jù)。 三要素：比值、單位、誤差00XaxXax：被測(cè)量的真值：測(cè)量單位：二者的比值測(cè)量方法 按測(cè)量和被測(cè)量的差值大小 非零法：彈簧壓力表 零位法：天平 微差法：測(cè)量壓力的U形管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)：被測(cè)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的測(cè)量動(dòng)態(tài)：被測(cè)對(duì)象處于不穩(wěn)定狀態(tài)下的測(cè)量 點(diǎn)測(cè)量和場(chǎng)測(cè)量 點(diǎn)參數(shù)測(cè)量：測(cè)量某點(diǎn)的被測(cè)量 場(chǎng)參數(shù)測(cè)量：測(cè)量多點(diǎn)的被測(cè)量直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量：無(wú)需對(duì)被測(cè)量與其它實(shí)測(cè)

2、的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到的被測(cè)量的值間接測(cè)量：直接測(cè)量的量與被測(cè)量之間有已知函數(shù)關(guān)系，而得到的被測(cè)量的值。二、測(cè)量系統(tǒng) 測(cè)量系統(tǒng)：為完成測(cè)量任務(wù)而組合在一起的總體測(cè)量設(shè)備：測(cè)量中使用的一切設(shè)備傳感器：測(cè)量系統(tǒng)與測(cè)量對(duì)象發(fā)生直接關(guān)系的部分準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性靈敏性負(fù)載小經(jīng)濟(jì)性和耐腐蝕性 中間變換器：將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的發(fā)送、放大、線性化和轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一信號(hào)的裝置 準(zhǔn)確地傳輸、放大、和轉(zhuǎn)換信號(hào)，信號(hào)損失小，顯示裝置（測(cè)量終端）：向觀察者顯示被測(cè)參數(shù)的數(shù)值和量值的裝置三、測(cè)量誤差 測(cè)量誤差：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之差00iixXxX：測(cè)量結(jié)果：真值絕對(duì)誤差：0X相對(duì)誤差：真值無(wú)法測(cè)定，測(cè)

3、量結(jié)果、誤差 系統(tǒng)誤差：在偏離規(guī)定條件時(shí)或由于測(cè)量方法所引入的因素，按某確定規(guī)律所引起的誤差 在同一條件下，多次測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)或者保持不變，或者在條件變化時(shí)按某種確定規(guī)律變化的誤差 測(cè)量實(shí)際值測(cè)量讀數(shù)修正值 修正值標(biāo)準(zhǔn)表讀書(shū)值儀表讀數(shù)隨機(jī)誤差：在測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)可以不可預(yù)定的方式變化的誤差疏忽誤差：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、疏忽誤差 系統(tǒng)誤差大、隨即誤差小 隨機(jī)誤差大、系統(tǒng)誤差小 隨機(jī)誤差小、系統(tǒng)誤差小，有疏忽誤差隨機(jī)誤差的特性及處理 當(dāng)系統(tǒng)誤差消除后，對(duì)一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)數(shù)次測(cè)量時(shí)，同一方法、同一儀表，測(cè)量次數(shù)無(wú)窮多時(shí)，總的算術(shù)平均就是被測(cè)參數(shù)的真

4、值1231ninixxxxxXnn最佳值（最優(yōu)概值）：工程中n（測(cè)量次數(shù)）的數(shù)值不可能無(wú)窮大，所得的結(jié)果只是真值的近似。測(cè)量結(jié)果的正態(tài)分布 概率密度為： 221exp22y 221exp22d 分布函數(shù)為：正態(tài)分布概率密度圖 測(cè)量值均勻地分布在真值的兩邊，差別越大的點(diǎn)，出現(xiàn)的可能性越低 每個(gè)曲線下的面積為100% 0 .00 .20 .4 標(biāo)準(zhǔn)偏差 作為單次測(cè)得值不可靠性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 越大，分散范圍大 在一定條件下，測(cè)量列中隨機(jī)誤差的概率分布情況2221221limnnnniinn 對(duì)稱(chēng)性：絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差，在多次測(cè)量中出現(xiàn)的概率大致相等， 以0對(duì)稱(chēng) 在實(shí)際測(cè)量條件下，對(duì)同一量進(jìn)行多次測(cè)量，

5、其誤差的算術(shù)平均值隨著測(cè)量次數(shù)n的無(wú)限增大而趨于0 單峰性：絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)比絕對(duì)值大的出現(xiàn)次數(shù)多 可以舍去出現(xiàn)概論為0的誤差值四、測(cè)量?jī)x表的特性 儀表特性：包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性 靜態(tài)特性：被測(cè)量在不隨時(shí)間變換或變化極慢的情況下，用一組與時(shí)間無(wú)關(guān)的參數(shù)來(lái)描述測(cè)量?jī)x表的特性 動(dòng)態(tài)特性：被測(cè)量在隨時(shí)間變化的情況下，用微分方程來(lái)描述測(cè)量?jī)x表的輸入、輸出的動(dòng)態(tài)關(guān)系 負(fù)載效應(yīng)：被測(cè)量受到儀表干擾而產(chǎn)生的偏離靜態(tài)特性： 測(cè)量范圍： 在允許的誤差限內(nèi)，測(cè)量?jī)x表的被測(cè)量值的范圍，上限、下限之差為量程 準(zhǔn)確度等級(jí) 根據(jù)測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確度大小所劃分的等級(jí)和范圍 引用誤差 基本誤差 允許誤差 穩(wěn)定度 靈敏度和

6、靈敏閾 線性度和變差 溫度誤差動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性：儀表對(duì)隨時(shí)間變化的被測(cè)參數(shù)的響應(yīng)特性 輸出量隨時(shí)間的變化曲線與被測(cè)參數(shù)隨同一時(shí)間變化的曲線一致或比較接近 階躍響應(yīng)：儀表在輸入階躍信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)能否立即跟隨輸入信號(hào)變化的能力 頻率相應(yīng)：由儀表的固有頻率決定，固有頻率高，頻率特性好五、熱工儀表的質(zhì)量指標(biāo) 儀表的準(zhǔn)確度 儀表的非線性誤差 變差 重復(fù)性 不靈敏區(qū) 漂移2溫度測(cè)量及儀表一、溫度測(cè)量的基本概念 溫度的定義：表征分子熱運(yùn)動(dòng)的程度的物理量 溫標(biāo)：衡量溫度大小的標(biāo)尺 攝氏： 熱力學(xué)：K 華氏：溫度計(jì)的分類(lèi)和形式 膨脹式溫度計(jì) 玻璃溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì)

7、 輻射式溫度計(jì)二、膨脹式溫度計(jì) 玻璃溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì) 雙金屬溫度計(jì)1、玻璃液體溫度計(jì) 是膨脹式溫度計(jì)之一種,利用液體受熱膨脹的性質(zhì)制成, 常用的液體有水銀和酒精。廣泛用于測(cè)量-200-500攝氏度范圍內(nèi)的溫度。 （1）優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 玻璃液體溫度計(jì)是最常用,也是最簡(jiǎn)單,最便宜的溫度計(jì)。 這種溫度計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,精度高和價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是惰性大,能見(jiàn)度低, 不能自動(dòng)記錄及遠(yuǎn)距離傳送。玻璃管溫度計(jì)玻璃管溫度計(jì)（2）注意事項(xiàng) (1)溫度計(jì)不宜平放和平裝,保存與安裝時(shí)都應(yīng)使玻璃溫度計(jì)直立, 而且測(cè)溫泡在下部。如果傾斜安裝也應(yīng)使測(cè)溫泡在下部。 (2)使用時(shí)應(yīng)檢查液柱是否脫離,測(cè)溫泡內(nèi)是否含

8、有氣泡, 如果液柱脫離可以緩慢加熱或微振動(dòng)起來(lái)消除。 (3)對(duì)于全浸式溫度計(jì),安裝深度應(yīng)滿(mǎn)足要求,對(duì)于工業(yè)用玻璃管溫度計(jì),則應(yīng)將尾部全部插入被測(cè)介質(zhì)中。注意事項(xiàng) (4)被測(cè)介質(zhì)具有一定壓力時(shí),應(yīng)在測(cè)溫處焊上(或用螺絲旋緊)測(cè)溫套管為減少熱阻,測(cè)溫套管壁不宜太厚(一般為1-2mm)。 (5)測(cè)量流體溫度時(shí),溫度計(jì)不能順向安置,應(yīng)逆向安放,或與流向垂直或有一定傾斜角,而且測(cè)溫套管的插入深度要超過(guò)中心線。使測(cè)溫泡剛好位于中心線上。 玻璃溫度計(jì)2、壓力式溫度計(jì) 壓力式溫度計(jì)的工作原理是當(dāng)溫度變化時(shí),工質(zhì)的體積或壓力相應(yīng)發(fā)生變化,以此制成溫度計(jì) 這種溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,防震可以遠(yuǎn)距離測(cè)量 , 并

9、可制成自動(dòng)記錄式。主要缺點(diǎn)是損壞后很難修理,不能測(cè)點(diǎn)溫和表面溫度。 國(guó)產(chǎn)WTQ型式氣體壓力溫度計(jì),可用來(lái)指示貨記錄工業(yè)設(shè)備中氣體, 蒸汽貨液體的溫度。測(cè)量范圍:0-120,0-160,0-200,0-3009(單位攝氏度)工作壓力:60kgf/cm2,精度1.5與2.5級(jí)。壓力式溫度計(jì)3、雙金屬溫度計(jì) (一)雙金屬溫度計(jì)的工作原理： 雙金屬溫度計(jì)是利用兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片A和B將其焊接在一起并將一端固定。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),膨脹悉數(shù)較大的金屬片B伸長(zhǎng)較多,故其未固定端(自由端)必然向膨脹系數(shù)較小的金屬A一方彎曲變形。利用彎曲變形的大小不同,從而可表示出溫度的高低不同。 雙金屬溫度計(jì) (二).

10、雙金屬片溫度計(jì)按指示部分與保護(hù)管連接方式不同,分為下列三種類(lèi)型: (1)軸項(xiàng)型 (2)徑向型 (3)135度角型雙金屬溫度計(jì)三、熱電偶1、熱電偶的測(cè)溫原理 熱電勢(shì)：兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形成電勢(shì) 可用于點(diǎn)溫度的測(cè)量 只與材料和溫度 有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān) 接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)組成mV(1)接觸電勢(shì) 在一定溫度下，如果從金屬A擴(kuò)散到金屬B去的電子數(shù)等于從金屬B吸向金屬A的電子數(shù)時(shí)，就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)金屬A，B之間形成的電位差稱(chēng)為接觸電勢(shì)。 接觸電勢(shì)的大小與接頭溫度的高低和金屬的種類(lèi)有關(guān)，溫度越高，兩金屬的自

11、由電子密度差越大，則接觸電勢(shì)越大。 (2)溫差電勢(shì) 溫差電勢(shì)：同一金屬導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的。 高溫端流向低溫端的自由電子與低溫端被電場(chǎng)吸引流向高溫端的自由電子達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡， 這時(shí)的電位差稱(chēng)為溫差電勢(shì) e， 大小僅與金屬材料及兩端溫差有關(guān)，而與幾何尺寸及金屬（導(dǎo)體）溫度分布無(wú)關(guān)。e(t,t0)可用下面的函數(shù)差來(lái)表示 eA(t,t0)=eA(t)-eA(t0) (1)熱電偶基本定律的內(nèi)容 兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢(shì)大小與熱電級(jí)直徑，長(zhǎng)度和沿?zé)犭娂?jí)長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電級(jí)材料和兩端溫度有關(guān)； 熱電勢(shì)大小是兩端溫度的函數(shù)差，如果兩端溫度相等，則熱電勢(shì)為零。 (2)熱電偶基本定律的推

12、論 （1）熱電偶必須用兩種性質(zhì)不同的熱電級(jí)構(gòu)成。 （2）若熱電級(jí)材料的性質(zhì)不均勻，即當(dāng)熱電級(jí)溫度分布不同時(shí)， 則熱電偶將產(chǎn)生附加電勢(shì)。 所以根據(jù)附加熱電勢(shì)檢查熱電極材料 是否均勻，從而衡量熱電偶質(zhì)量的高低。(3)中間導(dǎo)體定律 在熱電偶回路中接入第三種均質(zhì)導(dǎo)體后，只要保證所接入導(dǎo)體兩端溫度相同，就不會(huì)影響熱電偶的熱電勢(shì)。 金屬mV液態(tài)金屬mV(4)中間溫度定律與連接導(dǎo)體定律 （1）已知熱電偶在某一給定冷端溫度下進(jìn)行分度，只要引入適當(dāng)修正，就可以在另外的冷端溫度下使用。這就為制訂熱電偶的熱電勢(shì)溫度關(guān)系溫度表奠定了理論基礎(chǔ)。 （2）和熱電偶具有同樣熱電性質(zhì)的補(bǔ)償導(dǎo)線可以引入熱電偶的回路中，相當(dāng)于把熱

13、電偶延長(zhǎng)而不影響熱電偶的熱電勢(shì)。這就為工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。三. 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶1.鉑銠10-鉑熱電偶(LB-3)2.鉑銠30-鉑銠6(EU-2)熱電偶3.鎳鉻-鎳硅(EU-2)熱電偶4.鎳鉻-考銅熱電偶(EA-2)5.銅-康銅熱電偶(CK)序號(hào)序號(hào) 計(jì)計(jì) 量量 器器 具具 名名 稱(chēng)稱(chēng) 準(zhǔn)準(zhǔn) 確確 度度 等等 級(jí)級(jí) 測(cè)測(cè) 量量 范范 圍圍 R-001-304 標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)組標(biāo)準(zhǔn)組標(biāo)準(zhǔn)組標(biāo)準(zhǔn)組3001300 R-002-305 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱電偶 一等一等3001300 二等二等3001300工作鉑銠工作鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱

14、電偶 0級(jí)級(jí)016000級(jí)級(jí)01600 R-003-306 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠標(biāo)準(zhǔn)鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電偶熱電偶 一等一等12001600二等二等12001600工作用鉑銠工作用鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電熱電偶偶 0級(jí)級(jí)12001600 R-004-307 工作用鎳鉻工作用鎳鉻-鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶 0級(jí)級(jí)01300 R-005-308 標(biāo)準(zhǔn)銅標(biāo)準(zhǔn)銅-康銅熱電偶康銅熱電偶2 0級(jí)級(jí)0200 工作用銅工作用銅-康銅熱電偶康銅熱電偶 0級(jí)級(jí)0200 熱工計(jì)量器具（R） 耐腐熱電偶和耐磨熱電偶?jí)褐芥z裝熱電偶耐高溫耐腐蝕熱電偶 以特殊金屬陶瓷材料作為外保護(hù)套管，采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)，使用溫度1600C，具有良好的耐

15、高溫、抗氣流沖擊、抗氧化性能。主要用于高溫加熱爐、裂解爐、尾氣焚燒爐、焦化爐等裝置的測(cè)溫。 吹氣型熱電偶 吹氣型熱電偶的結(jié)構(gòu)原理： 鎧裝熱電偶感溫元件和外保護(hù)管之間構(gòu)成一定的氣路，在氣路中，通入一定壓力的惰性氣體，以排除或減少熱電偶在高溫、高壓條件下還原氣體的滲入WR系列隔爆熱電偶 熱電偶溫度計(jì)四. 熱電偶的構(gòu)造 1.熱電偶的作用原理 2.普通型熱電偶的構(gòu)造 3.鎧裝熱電偶的構(gòu)造 熱電偶的工作原理2.普通型熱電偶的構(gòu)造 (1)熱電極 (2)絕緣材料 (3)保護(hù)套管 (4)接線盒3.鎧裝熱電偶的構(gòu)造 鎧裝熱電偶是由熱電極,絕緣材料和金屬套管三者組合而成的堅(jiān)實(shí)結(jié)合體。鎧裝熱電偶的套管材料為銅,不銹

16、鋼或鎳基高溫合金等。 在熱電偶與套管之間填滿(mǎn)氧化粉末絕緣材料,套管中的熱電極有單絲的,雙絲的和四絲的,互不接觸。 熱電偶的種類(lèi)有鉑銠10-鉑,鉑銠30-鉑銠6,鎳鉻-鎳硅和鎳鉻-考銅等.目前生產(chǎn)的鎧裝熱電偶,其外徑為12-25mm,長(zhǎng)度可達(dá)100m以上。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)(1)熱電極 熱電偶的熱電極直徑由材料的機(jī)械強(qiáng)度,電導(dǎo)率,價(jià)格及熱電偶的用途和測(cè)量范圍等決定。用貴金屬時(shí)直徑很細(xì),為0.35-0.65mm,用廉價(jià)金屬時(shí),其直徑為1-2mm.熱電偶的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要來(lái)決定。普通插入式熱電偶的長(zhǎng)度可在300mm-2150mm之間。(2)絕緣材料 在熱電偶的兩根電極上套有絕緣材料, 其作用是防止兩

17、根電極之間和電極與保護(hù)套管之間發(fā)生短路。 常用絕緣材料橡皮,塑料等,最常用的絕緣材料是瓷管和高溫瓷管,其結(jié)構(gòu)有單孔,雙孔,四孔,孔的大小根據(jù)熱電極的直徑而定 (3)保護(hù)套管 熱電偶的熱電極(包括絕緣管)裝在保護(hù)套管中。使熱電極避免遭受有害氣體的腐蝕,玷污及機(jī)械損傷,防止或減小火焰與氣流的沖刷和輻射,保護(hù)熱電極. 對(duì)保護(hù)套管材料的要求是耐腐蝕,不滲透氣體,不與氧化性和還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),耐酸堿腐蝕,熱慣性小,能承受溫度劇變,價(jià)格低。 常用的保護(hù)套管材料有:銅,20號(hào)碳鋼,鎳鉻合金。(4)接線盒 主要作用是防止灰塵和水,汽的侵入,便于熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線或?qū)Ь€連接。接線盒用侶合金材料制成,裝在保護(hù)

18、套管的尾部,接線盒的上部有墊片或墊圈加以密封。五.熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 熱電偶的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表, 只有當(dāng)冷端溫度不變時(shí),熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。 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(cè)量得不到正確結(jié)果, 必須采取補(bǔ)償措施. 冷端溫度處理辦法有以下幾種: 1.計(jì)算修正法 2.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 3.恒溫法 4.補(bǔ)償法 5.多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的外形圖1.計(jì)算修正法 若溫度顯示儀表分度時(shí)規(guī)定熱電偶冷端溫度為零攝氏度, 而在使用中冷端溫度不為零攝氏度時(shí), 根據(jù)熱電偶的中間溫度定律 ,得知在這種情況下產(chǎn)生的熱電勢(shì)為: EAB(t,0) = EAB(

19、t,t0) + EAB(t0,0) 式中: EAB(t,0) - 冷端為0,熱端為t時(shí)的熱電勢(shì)； EAB(t,t0) - 冷端為t0,熱端為t時(shí)的熱電勢(shì),即實(shí)測(cè)值； EAB(t0,0) - 冷端為t0,時(shí)的應(yīng)加校正值。 將t0攝氏度的儀表實(shí)測(cè)讀數(shù)與相應(yīng)的校正值代數(shù)相加得EAB(t,0),然后從分度表查得被測(cè)溫度t值。這種方法只適用于實(shí)驗(yàn)室。2.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 儀表的機(jī)械零點(diǎn)為儀表輸入電勢(shì)為零時(shí),指針停留的刻度點(diǎn), 也就是儀表的起始點(diǎn)。若預(yù)知熱電偶冷端溫度為t0,在此時(shí)相當(dāng)于人為給儀表輸入熱電勢(shì)EAB(t0, 0),在接通測(cè)溫回路后,輸入儀表的熱電勢(shì)為： EAB(t,t0) + EAB(t0

20、,0) = EAB(t,0) 使儀表指針指示熱端溫度t值。 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法比較簡(jiǎn)單, 如熱電偶冷端溫度波動(dòng)頻繁,變化較大,不宜采用此法3.恒溫法 在精密測(cè)溫中,一般要求熱電偶溫度保持為0攝氏度,通常采用冰點(diǎn)槽。用清潔的水制成冰屑與清潔的水相混合盛于冰點(diǎn)槽的保溫瓶?jī)?nèi), 并使其達(dá)到平衡而保持恒定的0攝氏度, 使用時(shí)將熱電偶冷端放在插入冰點(diǎn)槽的試管底部 恒溫法是準(zhǔn)確度很高的冷端處理方法,然而使用比較麻煩,需要保持冰,水兩相。 4.補(bǔ)償法 補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)的變化。 由熱電勢(shì)計(jì)算修正法可知,當(dāng)熱電偶冷端溫度tn偏離規(guī)定值t0時(shí),熱電勢(shì)的修正值為E

21、AB(tn,t0),如果在熱電偶測(cè)量回路中串接一個(gè)等于EAB(tn,t0)的直流電壓U,則回路的總電勢(shì)為： EAB(t,tn) + U = EAB(t,tn) + EAB(tn,t0) = EAB(t,t0)5、多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效利用控制盤(pán)和節(jié)省顯示儀表，常通過(guò)多點(diǎn)切換開(kāi)關(guān)把幾只甚至幾十只同一分度號(hào)的熱電偶接到一塊表上.這時(shí)可將各熱電偶的冷端用補(bǔ)償導(dǎo)線引至溫度變化比較小的地方，然后共用一個(gè)橋式補(bǔ)償器進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償.補(bǔ)償方法有以下兩種. 補(bǔ)償方法有以下兩種: (1)利用一塊顯示儀表和一個(gè)冷端溫度補(bǔ)償器的多點(diǎn)測(cè)量線路. (2)用一只輔助熱電偶對(duì)多只同型號(hào)熱電偶冷端

22、進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木€路. 5、多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償6、 熱電偶的校驗(yàn)和誤差分析 熱電偶的誤差來(lái)源主要有以下一些: (1)分度誤差:由于熱電極材料成分不符要求和材料均勻性等原因, 使熱電偶的熱電性質(zhì)與統(tǒng)一的分度表之間產(chǎn)生分度誤差。 (2)補(bǔ)償導(dǎo)線誤差:由于補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電極材料在1000C 以下的熱電性質(zhì)不同將產(chǎn)生誤差。 (3)參比端溫度變化引起的誤差:在利用補(bǔ)償電橋進(jìn)行參比溫度補(bǔ)償時(shí),由于不能完全補(bǔ)償而產(chǎn)生誤差。 (4)由于熱電極變質(zhì),使熱電性質(zhì)變化而產(chǎn)生誤差。6 、熱電偶的校驗(yàn)和誤差分析四、熱電阻溫度計(jì)一.熱電阻測(cè)溫原理 二.工業(yè)常用熱電阻 三.熱電阻構(gòu)造 四.測(cè)量誤差分析 一.熱電阻測(cè)溫原理

23、 物理學(xué)指出:各種材料的電阻率都隨溫度變化。若忽略物體的長(zhǎng)度和截面隨溫度的變化,則在參比溫度t0下的電阻值Rt0和電阻率的溫度系數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)電阻溫度系數(shù) )a已知物體,可以通過(guò) 測(cè)量此物體的電阻來(lái)反映其溫度。二.工業(yè)常用熱電阻 在我國(guó),標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種 工業(yè)熱電阻的品種與性能 : 1.分度號(hào) 2.R0電阻與比阻W100 3.使用特點(diǎn)1.分度號(hào) 根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號(hào) 銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號(hào)有Cu50和Cu100兩種。2.R0電阻與比阻W100 零攝氏度熱電阻值因分度號(hào)而異.比阻W100=R100/R0表示阻絲材料的存度.比阻W100越大,存度越高

24、,同時(shí)靈敏度也越高.存度高, 則復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性也好。 若比阻W100相同,R0不同時(shí),則Rt值也不同.Pt100的Rt值是Pt10值的10倍;Cu100的Rt 值是Cu50的Rt 值的兩倍。3.使用特點(diǎn) 鉑熱電阻用于攝氏度范圍內(nèi)測(cè)溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于攝氏度范圍內(nèi)測(cè)溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價(jià)格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。三.熱電阻構(gòu)造 與熱電偶一樣，工業(yè)熱電阻有普通基型結(jié)構(gòu)和鎧裝結(jié)構(gòu)兩種。它們都由感溫元件，引出線，保護(hù)套管，接線盒，絕緣材料等組成， 熱電阻的結(jié)構(gòu)電廠專(zhuān)用熱電阻和隔爆型熱電阻套管式熱電阻 套管式熱電阻作為溫度測(cè)量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測(cè)量

25、和控制生產(chǎn)過(guò)程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測(cè)溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門(mén)的測(cè)溫。 裝配式熱電阻 工業(yè)用鉑電阻作為溫度測(cè)量的傳感器，通常用來(lái)和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。 耐腐型、耐磨型熱電阻 但在某些特殊場(chǎng)合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場(chǎng)合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。 熱敏電阻體溫表原理輻射式溫度計(jì)3 壓力測(cè)量和儀表 概述概述 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)一 概述1、法定的定義和單位 在靜止的真實(shí)流體或在理想流體中,作用在一個(gè)給定點(diǎn)上的壓力P 單位:Pa(帕斯卡).1牛頓的力作用在1平方米平面上造成

26、的壓力等于是1Pa.常用的單位有MPa,KPa。2、壓力的不同型式 環(huán)境壓力或大氣壓力環(huán)境壓力或大氣壓力-這是用氣壓計(jì)測(cè)定的壓力這是用氣壓計(jì)測(cè)定的壓力它是隨大氣條件和地點(diǎn)而變化的它是隨大氣條件和地點(diǎn)而變化的.確定為確定為標(biāo)準(zhǔn)狀標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)的大氣壓力參考值等于是的大氣壓力參考值等于是101325Pa。 相對(duì)壓力或有效壓力相對(duì)壓力或有效壓力-這是相對(duì)于環(huán)境壓力測(cè)定這是相對(duì)于環(huán)境壓力測(cè)定的壓力。如果環(huán)境壓力是可變的的壓力。如果環(huán)境壓力是可變的,那末在某些時(shí)間那末在某些時(shí)間間隔中測(cè)定的壓力的相對(duì)值或有效值。間隔中測(cè)定的壓力的相對(duì)值或有效值。 真空或負(fù)壓真空或負(fù)壓- 這是負(fù)的相對(duì)壓力，因此它低于環(huán)這是負(fù)的

27、相對(duì)壓力，因此它低于環(huán)境壓。境壓。 過(guò)壓過(guò)壓-這是正的相對(duì)壓力。這是正的相對(duì)壓力。 差壓差壓-這是兩個(gè)壓力的差值。這是兩個(gè)壓力的差值。 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力-相對(duì)于真空測(cè)量的壓力。相對(duì)于真空測(cè)量的壓力。絕對(duì)壓力動(dòng)畫(huà)演示3、壓力測(cè)量 A壓力探頭和靜壓測(cè)量壓力探頭和靜壓測(cè)量 （1）靜止流體）靜止流體 （2）運(yùn)動(dòng)流體）運(yùn)動(dòng)流體 B. 總壓和動(dòng)壓測(cè)量總壓和動(dòng)壓測(cè)量 （1）總壓測(cè)量）總壓測(cè)量-單畢托管單畢托管 （2）動(dòng)壓測(cè)量）動(dòng)壓測(cè)量-雙畢托管雙畢托管（1）靜止流體 靜止流體靜止流體-在靜止流體情況下在靜止流體情況下,一個(gè)正確的取一個(gè)正確的取壓口應(yīng)該保證經(jīng)受壓力的空間與測(cè)量?jī)x表之壓口應(yīng)該保證經(jīng)受壓力的空間與

28、測(cè)量?jī)x表之間的傳遞連續(xù)性。可以借助于任何直徑的孔間的傳遞連續(xù)性?？梢越柚谌魏沃睆降目? 然而相對(duì)于區(qū)域尺寸來(lái)說(shuō)是足夠小的然而相對(duì)于區(qū)域尺寸來(lái)說(shuō)是足夠小的)取壓。取壓。（2）運(yùn)動(dòng)流體 運(yùn)動(dòng)流體運(yùn)動(dòng)流體-具有各種各樣的儀表具有各種各樣的儀表(或探頭或探頭)用來(lái)測(cè)量用來(lái)測(cè)量流體內(nèi)部的靜壓然而應(yīng)該謹(jǐn)慎用使用這些探頭必流體內(nèi)部的靜壓然而應(yīng)該謹(jǐn)慎用使用這些探頭必須以知被測(cè)點(diǎn)流線方向?yàn)榍疤嵊商筋^定向不佳造須以知被測(cè)點(diǎn)流線方向?yàn)榍疤嵊商筋^定向不佳造成的測(cè)量誤差一般和局部速度的平方成正比成的測(cè)量誤差一般和局部速度的平方成正比, 因此因此用隨想流向與探頭之間的入射角而變化的比值來(lái)用隨想流向與探頭之間的入射角而變

29、化的比值來(lái)表示這種誤差是合理的。表示這種誤差是合理的。 常用的探測(cè)原件有塞爾常用的探測(cè)原件有塞爾(SER)原盤(pán)原盤(pán),雙孔葉片雙孔葉片,普朗普朗特特( PRANDOT) 管管 , 吉勒德吉勒德(Girerd)-吉也納吉也納(Guiennu)探頭探頭.（1）總壓測(cè)量-單畢托管 假定一個(gè)靜止的障礙物位于運(yùn)動(dòng)的理想流體假定一個(gè)靜止的障礙物位于運(yùn)動(dòng)的理想流體內(nèi)部?jī)?nèi)部.有一條流線在障礙物的有一條流線在障礙物的R 點(diǎn)滯止點(diǎn)滯止,沿著沿著這條流線我們可以應(yīng)用伯努力方程。這條流線我們可以應(yīng)用伯努力方程。 在滯止點(diǎn)在滯止點(diǎn)R上速度等于零因此令上速度等于零因此令h=ZM-ZR,可以得到表達(dá)式可以得到表達(dá)式 PR=P

30、M+pgh+um2/2(1.8) 滯止壓力滯止壓力PR就代表總壓。就代表總壓。畢托管 畢托管是由一個(gè)垂畢托管是由一個(gè)垂直裝在支桿上的圓直裝在支桿上的圓筒形測(cè)量頭組成的筒形測(cè)量頭組成的管狀裝置，通過(guò)測(cè)管狀裝置，通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的動(dòng)壓和靜壓試點(diǎn)的動(dòng)壓和靜壓差值求出該點(diǎn)流速差值求出該點(diǎn)流速或某截面的流量?；蚰辰孛娴牧髁俊y(cè)速管示意圖（2）動(dòng)壓測(cè)量-雙畢拖管 測(cè)定動(dòng)壓或者測(cè)定一個(gè)點(diǎn)上的流速這都是測(cè)定動(dòng)壓或者測(cè)定一個(gè)點(diǎn)上的流速這都是一回事它裝有與壓差表相連的總壓取壓口一回事它裝有與壓差表相連的總壓取壓口R R及靜壓取壓口及靜壓取壓口M.M.當(dāng)忽略重力項(xiàng)時(shí)我們從方當(dāng)忽略重力項(xiàng)時(shí)我們從方程程(1.8)(1.8)可

31、以得到可以得到 U=(2(PR-Pm)/p)0.5U=(2(PR-Pm)/p)0.5。 4、計(jì)量特性 （1 1）特性規(guī)范）特性規(guī)范 （2 2）準(zhǔn)確度規(guī)范）準(zhǔn)確度規(guī)范 （3 3）環(huán)境參數(shù)的影響）環(huán)境參數(shù)的影響 （4 4）壓力計(jì)的分類(lèi)）壓力計(jì)的分類(lèi) （5 5）有關(guān)壓力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)）有關(guān)壓力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)（1）特性規(guī)范 量程對(duì)儀表來(lái)說(shuō)可適用的被測(cè)量終端值之間量程對(duì)儀表來(lái)說(shuō)可適用的被測(cè)量終端值之間的代數(shù)差值的代數(shù)差值, 而且在該范圍內(nèi)別處確定的傳而且在該范圍內(nèi)別處確定的傳感器的計(jì)量特性是受保證的。感器的計(jì)量特性是受保證的。 量程的選擇是一項(xiàng)重要的工作量程的選擇是一項(xiàng)重要的工作.例如要用一只例如要用一只量程為量程

32、為0-50bar,準(zhǔn)確度為準(zhǔn)確度為1%滿(mǎn)刻度的傳感器滿(mǎn)刻度的傳感器測(cè)量測(cè)量0.1bar的壓力的壓力,這是十分可笑的。這是十分可笑的。 為了得到儀表的最佳特性為了得到儀表的最佳特性,以工作在滿(mǎn)量程為以工作在滿(mǎn)量程為好好,但也不要超過(guò)儀表的量程但也不要超過(guò)儀表的量程.后者可能損壞后者可能損壞傳感器。傳感器。（2）準(zhǔn)確度規(guī)范 遷移誤差遷移誤差- -定義為造成傳感器指示值發(fā)生可定義為造成傳感器指示值發(fā)生可覺(jué)察變化的被測(cè)量的最大變化量。覺(jué)察變化的被測(cè)量的最大變化量。 它是由它是由于摩擦間隙及引伸到所有那些造成傳感器輸于摩擦間隙及引伸到所有那些造成傳感器輸出信號(hào)不連續(xù)性的現(xiàn)象造成的。出信號(hào)不連續(xù)性的現(xiàn)象造

33、成的。 在大多數(shù)在大多數(shù)壓力傳感器中壓力傳感器中, ,這種誤差是覺(jué)察不到的或者這種誤差是覺(jué)察不到的或者非常小。非常小。（3）環(huán)境參數(shù)的影響 環(huán)境參數(shù)是指所有那些對(duì)于測(cè)量?jī)x器的隨便那一環(huán)境參數(shù)是指所有那些對(duì)于測(cè)量?jī)x器的隨便那一元件起作用的量它可能造成錯(cuò)誤的指示值。元件起作用的量它可能造成錯(cuò)誤的指示值。 然而然而這些參數(shù)的物理效應(yīng)一般被很好地定量說(shuō)明往往這些參數(shù)的物理效應(yīng)一般被很好地定量說(shuō)明往往有可能通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算或特殊的校驗(yàn)加以修正。有可能通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算或特殊的校驗(yàn)加以修正。當(dāng)然我們這里說(shuō)的是影響量的慢變化而不是熱沖當(dāng)然我們這里說(shuō)的是影響量的慢變化而不是熱沖擊擊(熱沖擊或機(jī)械沖擊熱沖擊或機(jī)械沖擊

34、),后者可能具有破壞作用。后者可能具有破壞作用。 a. 溫度溫度 b. 其它參數(shù)其它參數(shù)a. 溫度 溫度使得構(gòu)成壓力傳感器的材料的尺寸和溫度使得構(gòu)成壓力傳感器的材料的尺寸和物理性質(zhì)發(fā)生變化。物理性質(zhì)發(fā)生變化。 最受影響的特性是最受影響的特性是:電電阻率與應(yīng)變計(jì)系數(shù)有關(guān)的壓阻系數(shù)阻率與應(yīng)變計(jì)系數(shù)有關(guān)的壓阻系數(shù),電容式電容式傳感器的介電常數(shù)壓電系數(shù)以及可使感受傳感器的介電常數(shù)壓電系數(shù)以及可使感受體壓力體壓力-變形關(guān)系發(fā)生變化的楊氏模量。變形關(guān)系發(fā)生變化的楊氏模量。 由由此引入了零點(diǎn)誤差和靈敏誤差以量程的百此引入了零點(diǎn)誤差和靈敏誤差以量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。分?jǐn)?shù)來(lái)表示。b. 其它參數(shù) 在可變電容式傳感器

35、情況下在可變電容式傳感器情況下,大氣濕度影響它的介大氣濕度影響它的介電常數(shù)電常數(shù); 大氣壓力的影響可容易地通過(guò)加減加以大氣壓力的影響可容易地通過(guò)加減加以修正在運(yùn)動(dòng)情況下加速度在感受件上造成一個(gè)附修正在運(yùn)動(dòng)情況下加速度在感受件上造成一個(gè)附力并改變了它的影響。對(duì)于振動(dòng)來(lái)說(shuō)它導(dǎo)致背景力并改變了它的影響。對(duì)于振動(dòng)來(lái)說(shuō)它導(dǎo)致背景噪聲噪聲,而且而且,如果傳感器的可動(dòng)部件在它的諧振頻如果傳感器的可動(dòng)部件在它的諧振頻率附近被激勵(lì)率附近被激勵(lì),那么那么,這種振動(dòng)可能是特別有害的。這種振動(dòng)可能是特別有害的。（4）壓力計(jì)的分類(lèi) a. a. 壓力計(jì)按感壓元件分類(lèi)壓力計(jì)按感壓元件分類(lèi) b. b. 按被測(cè)壓力的種類(lèi)分類(lèi)按

36、被測(cè)壓力的種類(lèi)分類(lèi) c. c. 按壓力計(jì)的性能分類(lèi)按壓力計(jì)的性能分類(lèi) d. d. 按壓力計(jì)的用途分類(lèi)按壓力計(jì)的用途分類(lèi) E. E. 按壓力計(jì)的形狀按壓力計(jì)的形狀, ,精度分類(lèi)精度分類(lèi) a.壓力計(jì)按感壓元件分類(lèi) (1)液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)U形管壓力計(jì)形管壓力計(jì) 單管壓力計(jì)單管壓力計(jì) 斜管壓力計(jì)斜管壓力計(jì) 鐘罩壓力計(jì)鐘罩壓力計(jì) C字形壓力計(jì)字形壓力計(jì) 盤(pán)旋形壓力計(jì)盤(pán)旋形壓力計(jì) (2)彈性壓力計(jì)彈性壓力計(jì) 波紋管壓力計(jì)波紋管壓力計(jì)螺旋形壓力計(jì)螺旋形壓力計(jì) 膜片式壓力計(jì)膜片式壓力計(jì) 波紋管壓力計(jì)波紋管壓力計(jì) 膜盒式壓力計(jì)膜盒式壓力計(jì)b.按被測(cè)壓力的種類(lèi)分類(lèi) (1)表壓力計(jì)表壓力計(jì) 真空計(jì)真空計(jì) 壓

37、力真空計(jì)壓力真空計(jì) 壓力計(jì)壓力計(jì) (2)絕對(duì)壓力計(jì)絕對(duì)壓力計(jì) (3)差壓計(jì)差壓計(jì) c.按壓力計(jì)的性能分類(lèi) 指示式壓力計(jì)指示式壓力計(jì) 帶警報(bào)器壓力計(jì)帶警報(bào)器壓力計(jì)1 現(xiàn)場(chǎng)顯示型現(xiàn)場(chǎng)顯示型 - 帶調(diào)節(jié)器壓力計(jì)帶調(diào)節(jié)器壓力計(jì) 記錄式壓力計(jì)記錄式壓力計(jì) 電動(dòng)壓力變送器電動(dòng)壓力變送器2 遠(yuǎn)距離顯示型遠(yuǎn)距離顯示型 氣動(dòng)壓力變送器氣動(dòng)壓力變送器 d.按壓力計(jì)的用途分類(lèi) 普通型普通型,耐熱型耐熱型,耐振型耐振型,耐熱耐振型耐熱耐振型,密封型密封型,安全型安全型,蒸氣型蒸氣型,禁油型禁油型,法蘭連結(jié)型法蘭連結(jié)型,帶隔膜帶隔膜封入液型。封入液型。E.按壓力計(jì)的形狀,精度分類(lèi) 外部形狀外部形狀 指示形狀指示形狀,同

38、心同心,偏心型偏心型,單針型單針型,雙針型雙針型,多針多針 型型,刻度形狀刻度形狀,圓形刻度型圓形刻度型,扇形刻度型扇形刻度型,直線直線 刻度型?？潭刃?。 精度精度:0.2級(jí)級(jí)-0.3級(jí)級(jí)圓型圓型方型方型一般壓力表袖珍數(shù)字壓力計(jì) 彈簧管壓力計(jì) 1.金屬?gòu)椈晒?2.指針 3-連桿 4.扇型齒輪 5.彈簧 6-底座 7.測(cè)壓接頭 8.小齒輪 9.外殼 耐高溫壓力表彈簧管壓力計(jì)（5）有關(guān)壓力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn) 1:(1)JIS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),NEC電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn),NEMA標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 (2)工廠電氣設(shè)備防爆指南。工廠電氣設(shè)備防爆指南。 (3)一般高壓氣體的安全保障規(guī)則一般高壓氣體的安全保障規(guī)則,液化石油氣

39、的液化石油氣的安全保障規(guī)則安全保障規(guī)則, 勞動(dòng)安全衛(wèi)生法。勞動(dòng)安全衛(wèi)生法。 2: 液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì) 液柱式壓力計(jì)是由液柱的高度產(chǎn)生的壓力和被測(cè)量液柱式壓力計(jì)是由液柱的高度產(chǎn)生的壓力和被測(cè)量的壓力平衡的壓力平衡,并用液柱高度表示相應(yīng)壓力的一次壓并用液柱高度表示相應(yīng)壓力的一次壓力計(jì)力計(jì).用液體壓力計(jì)測(cè)量壓力也是測(cè)量差壓。用液體壓力計(jì)測(cè)量壓力也是測(cè)量差壓。 常用常用的工作液體是水和水銀。的工作液體是水和水銀。二、 結(jié)構(gòu)形式 1 1 U U形管壓力計(jì)形管壓力計(jì) 2 2 單管壓力計(jì)單管壓力計(jì) 3 3 斜管壓力計(jì)斜管壓力計(jì) 4 4 絕對(duì)壓力計(jì)絕對(duì)壓力計(jì) 5 5 壓力計(jì)的組成壓力計(jì)的組成 6 6 使

40、用注意事項(xiàng)使用注意事項(xiàng)1 U形管壓力計(jì) U形管壓力計(jì)一般用水銀或水做工作介質(zhì)形管壓力計(jì)一般用水銀或水做工作介質(zhì),測(cè)量范圍分別為測(cè)量范圍分別為0-2000mmH2o或或mmHg. 用水作工作介質(zhì)時(shí)不能測(cè)量絕對(duì)壓力但是用水作工作介質(zhì)時(shí)不能測(cè)量絕對(duì)壓力但是可以測(cè)量表壓力和差壓壓力。用水銀做工可以測(cè)量表壓力和差壓壓力。用水銀做工作介質(zhì)時(shí)能測(cè)表壓力絕對(duì)壓力和差壓壓力。作介質(zhì)時(shí)能測(cè)表壓力絕對(duì)壓力和差壓壓力。U形管壓力計(jì)多用做工業(yè)測(cè)量用的標(biāo)準(zhǔn)器。形管壓力計(jì)多用做工業(yè)測(cè)量用的標(biāo)準(zhǔn)器。U形管壓力計(jì)2 單管壓力計(jì) 單管壓力計(jì)是把單管壓力計(jì)是把U形管壓力計(jì)的一側(cè)管徑作得很形管壓力計(jì)的一側(cè)管徑作得很大大,只在細(xì)管一側(cè)

41、單邊取讀數(shù)。只在細(xì)管一側(cè)單邊取讀數(shù)。 如圖如圖3.3所示。因所示。因此標(biāo)尺采用修正過(guò)大容器液面高度變化的刻度測(cè)此標(biāo)尺采用修正過(guò)大容器液面高度變化的刻度測(cè)量修正能以量修正能以0.1mmH2o或或0.1mmHg的精度測(cè)量的精度測(cè)量.公式如下公式如下: h=h(1+a/A) 式中式中: h-液面的高度差液面的高度差(壓力差壓力差) h-細(xì)管一側(cè)的液面移動(dòng)高度細(xì)管一側(cè)的液面移動(dòng)高度 a-細(xì)管的內(nèi)截面積細(xì)管的內(nèi)截面積 A- 大容器的截面熟積大容器的截面熟積 3 斜管壓力計(jì) 斜管壓力計(jì)是細(xì)管傾斜的單管壓力計(jì)。細(xì)斜管壓力計(jì)是細(xì)管傾斜的單管壓力計(jì)。細(xì)管的傾斜使液面的位移距離加長(zhǎng)從而放大管的傾斜使液面的位移距離

42、加長(zhǎng)從而放大指 示 液 柱 高 度 的 刻 度指 示 液 柱 高 度 的 刻 度 , 測(cè) 量 范 圍 在測(cè) 量 范 圍 在 0 -5 0 m m H 2 o ( 或或 0 - 5 0 m m H g ) 。 能 以。 能 以0.01mmH2或或0.01mmHg的精度進(jìn)行測(cè)量的精度進(jìn)行測(cè)量,在工業(yè)測(cè)量中用作微壓測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)器。在工業(yè)測(cè)量中用作微壓測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)器。4 絕對(duì)壓力計(jì) 把把U形管一側(cè)的水銀面上部分抽真在形管一側(cè)的水銀面上部分抽真在U形管形管的一側(cè)就能得到絕對(duì)壓力。這種一側(cè)封閉的一側(cè)就能得到絕對(duì)壓力。這種一側(cè)封閉真空的壓力計(jì)叫絕對(duì)壓力計(jì)真空的壓力計(jì)叫絕對(duì)壓力計(jì).其測(cè)量范圍是其測(cè)量范圍是小于小于

43、760mmHg的。的。5 壓力計(jì)的組成 壓力計(jì)一般由三個(gè)部分組成壓力計(jì)一般由三個(gè)部分組成: (1)感壓部分感壓部分: 接受要測(cè)的壓力并把被測(cè)壓力變換接受要測(cè)的壓力并把被測(cè)壓力變換成位移或成位移或;感壓部分元件有感壓部分元件有:U形管形管,單管單管,斜管斜管,波紋波紋管管,膜片膜片,膜盒等膜盒等 (2)傳送部分傳送部分:把來(lái)自感壓部分的位移或者力的信把來(lái)自感壓部分的位移或者力的信號(hào)通過(guò)放大或者變換成統(tǒng)一的電信號(hào)或空氣壓信號(hào)通過(guò)放大或者變換成統(tǒng)一的電信號(hào)或空氣壓信號(hào)傳送到指示部分號(hào)傳送到指示部分;傳送部分有傳送部分有:直接傳動(dòng)式傳送直接傳動(dòng)式傳送部分部分,電動(dòng)變送式傳送部分等電動(dòng)變送式傳送部分等

44、(3)指示部分指示部分:接收來(lái)自傳送部分的信號(hào)并指示接收來(lái)自傳送部分的信號(hào)并指示,記記錄被測(cè)壓力。指示部分有錄被測(cè)壓力。指示部分有: 現(xiàn)場(chǎng)顯示型壓力計(jì)現(xiàn)場(chǎng)顯示型壓力計(jì),遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離顯示型壓力顯示部分。距離顯示型壓力顯示部分。6 使用注意事項(xiàng) 測(cè)壓液體和管子應(yīng)是干凈的測(cè)壓液體和管子應(yīng)是干凈的,臟東西的存在同時(shí)臟東西的存在同時(shí)使密度和表面張力發(fā)生變化這兩種效應(yīng)難以定量使密度和表面張力發(fā)生變化這兩種效應(yīng)難以定量說(shuō)明說(shuō)明,它們表現(xiàn)為彎月面形狀不規(guī)則它們表現(xiàn)為彎月面形狀不規(guī)則,其截面各異。其截面各異。上升帶有跳動(dòng)上升帶有跳動(dòng),管子應(yīng)常用硫代鉻酸的混合物清管子應(yīng)常用硫代鉻酸的混合物清結(jié)用酒精洗滌并在存靜空氣中

45、干燥結(jié)用酒精洗滌并在存靜空氣中干燥, 測(cè)壓液體應(yīng)測(cè)壓液體應(yīng)該定期更換或再生處理。該定期更換或再生處理。 管子應(yīng)該是圓形的。截面的變化造成容積式壓力管子應(yīng)該是圓形的。截面的變化造成容積式壓力計(jì)的截面修正誤差和毛細(xì)效應(yīng)誤差。計(jì)的截面修正誤差和毛細(xì)效應(yīng)誤差。 確安裝測(cè)量裝置確安裝測(cè)量裝置,保持系統(tǒng)的密封性。連接管內(nèi)保持系統(tǒng)的密封性。連接管內(nèi)不應(yīng)該含有寄生流體玻璃管內(nèi)在更換或清洗時(shí)經(jīng)不應(yīng)該含有寄生流體玻璃管內(nèi)在更換或清洗時(shí)經(jīng)常由于碰常由于碰,摔而碎或出現(xiàn)裂紋摔而碎或出現(xiàn)裂紋,所以操作要十分注所以操作要十分注意。意。三、彈性式壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì)便于安裝彈性式壓力計(jì)便于安裝,帶有標(biāo)準(zhǔn)化螺紋接帶有標(biāo)準(zhǔn)化螺

46、紋接點(diǎn)點(diǎn)(NFE-15-012).讀數(shù)方便和價(jià)格低廉使之讀數(shù)方便和價(jià)格低廉使之成為非常有用的工業(yè)儀表這些壓力計(jì)對(duì)于成為非常有用的工業(yè)儀表這些壓力計(jì)對(duì)于那些影響材料彈性的量是敏感的。如溫那些影響材料彈性的量是敏感的。如溫,脈脈動(dòng)動(dòng),振動(dòng)振動(dòng),腐蝕性流體等原因。腐蝕性流體等原因。 1 波紋管壓力計(jì)波紋管壓力計(jì) 2 膜片壓力計(jì)膜片壓力計(jì)1 波紋管壓力計(jì) 波紋管壓力外圓沿軸向有深槽形波紋狀縐摺波紋管壓力外圓沿軸向有深槽形波紋狀縐摺, 并沿并沿軸向能夠伸縮軸向能夠伸縮.因?yàn)槟蛪簭?qiáng)度有限因?yàn)槟蛪簭?qiáng)度有限.所以多用作低壓所以多用作低壓壓力的感壓原件。壓力的感壓原件。 波紋管的壽命是使波紋管在一定的循環(huán)壓力作

47、用波紋管的壽命是使波紋管在一定的循環(huán)壓力作用下下,循環(huán)伸縮循環(huán)伸縮,用直到破壞的循環(huán)次數(shù)表示波紋管的用直到破壞的循環(huán)次數(shù)表示波紋管的壽命。壽命。雙波紋管壓差計(jì)2 膜片壓力計(jì) 膜片壓力計(jì)有兩類(lèi)膜片壓力計(jì)有兩類(lèi): 一類(lèi)是利用膜片彈性制成的彈性膜片壓力計(jì)一類(lèi)是利用膜片彈性制成的彈性膜片壓力計(jì) 另一類(lèi)是用膜片把被測(cè)流體和壓力計(jì)的其它部另一類(lèi)是用膜片把被測(cè)流體和壓力計(jì)的其它部分分隔分分隔,即所謂非彈性膜片壓力計(jì)。即所謂非彈性膜片壓力計(jì)。 彈性壓力計(jì)構(gòu)造不太復(fù)雜彈性壓力計(jì)構(gòu)造不太復(fù)雜,無(wú)須特殊管理無(wú)須特殊管理.但應(yīng)經(jīng)但應(yīng)經(jīng)常接受檢定計(jì)量法對(duì)其修理有嚴(yán)格的限制常接受檢定計(jì)量法對(duì)其修理有嚴(yán)格的限制,不受不受限

48、制的修理項(xiàng)目限制的修理項(xiàng)目,只有更換表蒙玻璃一項(xiàng)只有更換表蒙玻璃一項(xiàng),其它修其它修理工作理工作,必須由專(zhuān)門(mén)的修理工或是計(jì)量管理部門(mén)必須由專(zhuān)門(mén)的修理工或是計(jì)量管理部門(mén)指定的工廠承擔(dān)。指定的工廠承擔(dān)。四、壓力變送器 一一. 變送器變送器的概念的概念 二二. 電阻應(yīng)變片式電阻應(yīng)變片式 三三. 力平衡式傳感器力平衡式傳感器 四四. 電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器 五、單晶硅諧振式五、單晶硅諧振式壓力傳感器壓力傳感器 六六. 壓力表的選擇和安裝壓力表的選擇和安裝一.變送器的概念 變送器變送器( (傳感器傳感器) )這一詞是指將被測(cè)的某一物理量按這一詞是指將被測(cè)的某一物理量按照一定轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種已

49、知的物理量的一種照一定轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種已知的物理量的一種轉(zhuǎn)換裝置。它是一個(gè)用于檢測(cè)控制變量轉(zhuǎn)換裝置。它是一個(gè)用于檢測(cè)控制變量( (信息信息) )的器的器件件, , 它具有檢測(cè)它具有檢測(cè), ,轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換, ,傳輸信息的功能。傳輸信息的功能。 近來(lái)把傳感器直接定義為近來(lái)把傳感器直接定義為: :能感知能感知, ,并檢測(cè)出被測(cè)對(duì)并檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象之信息的機(jī)器。也就是說(shuō)象之信息的機(jī)器。也就是說(shuō), ,傳感器能夠代替人的傳感器能夠代替人的五官五官( (視、聽(tīng)、嗅、味、觸視、聽(tīng)、嗅、味、觸) ) 來(lái)完成某些功能的機(jī)來(lái)完成某些功能的機(jī)器。同時(shí)器。同時(shí), ,即使人的五官不能感知的現(xiàn)象即使人的五官不能感知的現(xiàn)象(

50、(例如紅外例如紅外線、電磁波、超聲波等線、電磁波、超聲波等) )也能感知。也能感知。工作原理：工作原理：YSZK-100YSZK-100系列壓力變送是系列壓力變送是一種固態(tài)壓力變送器。用一種固態(tài)壓力變送器。用先進(jìn)工藝制成的壓阻式敏先進(jìn)工藝制成的壓阻式敏器件，在激勵(lì)電壓的作下，器件，在激勵(lì)電壓的作下，將作用在膜片上的被惻力將作用在膜片上的被惻力所性趁形成的應(yīng)力轉(zhuǎn)換電所性趁形成的應(yīng)力轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)。壓信號(hào)。YSZK-100系列壓力變送器144LD，144LVD智能型智能型電動(dòng)浮筒液位變送器是根電動(dòng)浮筒液位變送器是根據(jù)阿基米德浮力原理進(jìn)行據(jù)阿基米德浮力原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，利用微小的金屬設(shè)計(jì)的，利用微小的金

51、屬膜片應(yīng)變傳感技術(shù)，用于膜片應(yīng)變傳感技術(shù)，用于測(cè)量液體的液位、界位或測(cè)量液體的液位、界位或密度?？赏ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)進(jìn)密度。可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)進(jìn)行常規(guī)設(shè)定操作，也可通行常規(guī)設(shè)定操作，也可通過(guò)過(guò)PC機(jī)軟件或終端進(jìn)行遠(yuǎn)機(jī)軟件或終端進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)和監(jiān)控。可用于各程組態(tài)和監(jiān)控。可用于各類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)合。類(lèi)危險(xiǎn)場(chǎng)合。 智能型電動(dòng)浮筒液位變送器 144LD，144LVD智智能型電動(dòng)浮筒液位變能型電動(dòng)浮筒液位變送器，送器， 引進(jìn)?？怂共_的技引進(jìn)福克斯波羅的技術(shù)和原裝組件生產(chǎn)的術(shù)和原裝組件生產(chǎn)的智能型液位、界位或智能型液位、界位或密度測(cè)量變送器。具密度測(cè)量變送器。具有極的高精度和良好有極的高精度和良好的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。智能

52、型電動(dòng)浮筒液位變送器智能式變送器擴(kuò)散硅壓力變送器變送器外型尺寸變送器外型尺寸電感式液位變送器壓力變送器BUS液位變送器氣動(dòng)差壓變送器 主要用來(lái)連續(xù)主要用來(lái)連續(xù)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中液體、蒸汽中液體、蒸汽及氣體的壓力，及氣體的壓力，并將壓力轉(zhuǎn)換并將壓力轉(zhuǎn)換成成20-100KPa的壓力訊號(hào)。的壓力訊號(hào)。帶法蘭差壓變送器 QBF帶法蘭差壓變帶法蘭差壓變送器系法蘭的形式送器系法蘭的形式和被測(cè)量對(duì)象相聯(lián)和被測(cè)量對(duì)象相聯(lián)系的差壓變送器，系的差壓變送器，可用來(lái)連續(xù)測(cè)量粘可用來(lái)連續(xù)測(cè)量粘興流體、腐蝕性、興流體、腐蝕性、沉淀性、結(jié)晶性流沉淀性、結(jié)晶性流體的液位、分界面體的液位、分界面和流量等。和流量等。 電

53、感壓力變送器 氣動(dòng)絕對(duì)壓力變送器 DBY-DBY-型氣動(dòng)壓力變型氣動(dòng)壓力變送器，主要用來(lái)連送器，主要用來(lái)連續(xù)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中續(xù)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中液體或氣體的絕對(duì)液體或氣體的絕對(duì)壓力，并將其轉(zhuǎn)換壓力，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一信號(hào)。成標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一信號(hào)。本變送器可以在有本變送器可以在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合工爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合工作。作。 氣動(dòng)帶法蘭壓力變送器 QBYF型氣動(dòng)帶法型氣動(dòng)帶法蘭壓力變送器，系蘭壓力變送器，系以法蘭形式與被測(cè)以法蘭形式與被測(cè)介質(zhì)聯(lián)接，用隔離介質(zhì)聯(lián)接，用隔離膜片測(cè)量的壓力變膜片測(cè)量的壓力變送器，可用來(lái)測(cè)量送器，可用來(lái)測(cè)量粘性，腐蝕性、沉粘性，腐蝕性、沉淀性、結(jié)晶性流體淀性、結(jié)晶性流體的壓力。的壓力

54、。陶瓷壓力變送器 差壓變送器 氣動(dòng)溫度變送器 QBW型氣動(dòng)溫度壓型氣動(dòng)溫度壓力變送器與相應(yīng)的敏力變送器與相應(yīng)的敏感元件配套，用來(lái)測(cè)感元件配套，用來(lái)測(cè)量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種介質(zhì)的溫度，將各種介質(zhì)的溫度，將溫度比例地轉(zhuǎn)換成溫度比例地轉(zhuǎn)換成20-100kPa的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)輸出。壓信號(hào)輸出。法蘭安裝差壓變送器 壓力（表壓）變送器二.電阻應(yīng)變片式 電阻式壓力傳感器是目前用得最多的一種壓力傳感電阻式壓力傳感器是目前用得最多的一種壓力傳感器器, 其作用原理是根據(jù)導(dǎo)體在外界壓力作用下電阻其作用原理是根據(jù)導(dǎo)體在外界壓力作用下電阻發(fā)生變化發(fā)生變化,而電阻的變化而電阻的變化R與作用的壓力與

55、作用的壓力P成比例成比例,即即 R= f(P)。 根據(jù)壓力式傳感器的發(fā)展情況。大體經(jīng)歷了以下的根據(jù)壓力式傳感器的發(fā)展情況。大體經(jīng)歷了以下的變化過(guò)程變化過(guò)程: 電位計(jì)式電位計(jì)式非粘帖式非粘帖式粘帖式粘帖式薄膜應(yīng)薄膜應(yīng)變式變式擴(kuò)散半導(dǎo)體和粘帖梁半導(dǎo)體應(yīng)變式等多種類(lèi)擴(kuò)散半導(dǎo)體和粘帖梁半導(dǎo)體應(yīng)變式等多種類(lèi)型型. 除電位計(jì)式外除電位計(jì)式外,其它統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)變式。其它統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)變式。 1. 電位電位式壓力傳感器式壓力傳感器 2. 非粘帖應(yīng)變式壓力傳感器非粘帖應(yīng)變式壓力傳感器 3. 紅外線光電傳感器紅外線光電傳感器有什么特別？1. 電位式壓力傳感器 電位式壓力傳感器實(shí)質(zhì)上是壓力儀表中彈性敏感電位式壓力傳感器實(shí)質(zhì)上

56、是壓力儀表中彈性敏感元件受壓后的位移元件受壓后的位移, 推動(dòng)一個(gè)電位器的滑動(dòng)電刷推動(dòng)一個(gè)電位器的滑動(dòng)電刷,從而改變電位器電阻比產(chǎn)生輸出信號(hào)從而改變電位器電阻比產(chǎn)生輸出信號(hào),其輸出信號(hào)其輸出信號(hào)可以是電壓或電流可以是電壓或電流,從而進(jìn)行壓力測(cè)量的傳感器從而進(jìn)行壓力測(cè)量的傳感器.所以這種傳感器實(shí)際上是一個(gè)變阻器。所以這種傳感器實(shí)際上是一個(gè)變阻器。 這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低成本低,有較大的信號(hào)輸有較大的信號(hào)輸出出,適用于交直流適用于交直流,精度一般在精度一般在1%左右。左右。 但是不但是不能適用于振動(dòng)能適用于振動(dòng),動(dòng)態(tài)和精密測(cè)試。動(dòng)態(tài)和精密測(cè)試。2. 非粘帖應(yīng)變式壓力傳感器

57、金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變械形變(應(yīng)變應(yīng)變)時(shí)時(shí), 其電阻也發(fā)生相應(yīng)的變其電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化的現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)化的現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng).利用應(yīng)變效應(yīng)制利用應(yīng)變效應(yīng)制作的傳感器稱(chēng)為應(yīng)變式傳感器作的傳感器稱(chēng)為應(yīng)變式傳感器.在應(yīng)變式在應(yīng)變式壓力傳感器中壓力傳感器中, 直接利用電阻絲或片直接利用電阻絲或片,當(dāng)當(dāng)壓力作用下其電阻隨之相應(yīng)變化來(lái)測(cè)量壓力作用下其電阻隨之相應(yīng)變化來(lái)測(cè)量壓力的傳感器壓力的傳感器.3.紅外線光電傳感器紅外傳感器工作原理三.力平衡式傳感器 力平衡式力平衡式是一種伺服機(jī)構(gòu)是一種伺服機(jī)構(gòu),其中利用探測(cè)器信號(hào)來(lái)生其中利用探測(cè)器信號(hào)來(lái)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)

58、一個(gè)fr,這個(gè)力與由被測(cè)壓力作用在感受體上的力這個(gè)力與由被測(cè)壓力作用在感受體上的力fP相對(duì)抗?？刂聘惺荏w的位置相對(duì)抗。控制感受體的位置,伺服裝置限制了它的伺服裝置限制了它的位移位移,保持很小的位移量保持很小的位移量(0.1-10um).因此機(jī)械缺陷因此機(jī)械缺陷(例如例如,感受體變形的非線性感受體變形的非線性) 不可逆性不可逆性(間隙間隙,滯后作滯后作用用)以及熱膨脹的影響可以被消除或者至少可以顯著以及熱膨脹的影響可以被消除或者至少可以顯著減小。減小。 電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器- 施加在感受體上的由一只布置在永久施加在感受體上的由一只布置在永久磁鐵的磁極之間并通入控制電流磁鐵的磁極之間并通入控制

59、電流I的可動(dòng)線圈產(chǎn)生的的可動(dòng)線圈產(chǎn)生的力相抵消。力相抵消。 靜電驅(qū)動(dòng)器靜電驅(qū)動(dòng)器- -用一只剛性可忽略的膜片作為雙電容器用一只剛性可忽略的膜片作為雙電容器的中心極片。的中心極片。 四.電容式壓力傳感器 利用兩平行板電容可以測(cè)量壓力的傳感器利用兩平行板電容可以測(cè)量壓力的傳感器 稱(chēng)為電稱(chēng)為電容式壓力傳感器容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器可分為三種類(lèi)型電容式壓力傳感器可分為三種類(lèi)型: :改變面積式改變面積式, ,變介電質(zhì)的變間隙式變介電質(zhì)的變間隙式( (可以用空氣可以用空氣, ,固體介質(zhì)如云固體介質(zhì)如云母等母等) )和變極間距離等三類(lèi)和變極間距離等三類(lèi). . 1. 1. 差動(dòng)電容式差動(dòng)電容式 2.

60、2. 可動(dòng)板電容式可動(dòng)板電容式 3. 3. 霍爾式壓力傳感器霍爾式壓力傳感器 傳感器結(jié)構(gòu)傳感器結(jié)構(gòu)1. 差動(dòng)電容式l 被測(cè)壓力通過(guò)敏感元件被測(cè)壓力通過(guò)敏感元件膜盒傳到膜片上膜盒傳到膜片上, ,使膜片產(chǎn)生位移。使膜片產(chǎn)生位移。 由于極板構(gòu)成差動(dòng)式由于極板構(gòu)成差動(dòng)式, ,從從而使位于膜片上下兩部分的電容變化。所以而使位于膜片上下兩部分的電容變化。所以膜片作為可動(dòng)極板膜片作為可動(dòng)極板, ,其位移量與被測(cè)壓力成其位移量與被測(cè)壓力成比例。當(dāng)接入交流電橋或其它分壓電路便可比例。當(dāng)接入交流電橋或其它分壓電路便可檢測(cè)出被測(cè)壓力的大小。檢測(cè)出被測(cè)壓力的大小。工作原理工作時(shí)，高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過(guò)程壓力