第2章2.3壓力檢測

1、過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.3 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表 壓力是工業(yè)生產中的重要工藝參數之一。如在壓力是工業(yè)生產中的重要工藝參數之一。如在化工、煉油等生產工藝中，經常會遇到壓力，包括化工、煉油等生產工藝中，經常會遇到壓力，包括高壓、超高壓和真空度（負壓）的測量。高壓、超高壓和真空度（負壓）的測量。 2.3.1 壓力檢測的方法壓力檢測的方法 工程上習慣把垂直作用于單位面積上的力稱工程上習慣把垂直作用于單位面積上的力稱為為 “壓力壓力”。即。即 P = F/SSF過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章壓力的壓力的單位是單位是“帕斯卡帕斯卡”1Pa =1N/m2

2、 1MPa =106Pa1工程大氣壓工程大氣壓 = 1kg /cm2 = 9.80665104Pa 0.1MPa工程中壓力的表示方式有：工程中壓力的表示方式有：表壓、負壓（真空度）、表壓、負壓（真空度）、 差壓、絕對壓力。差壓、絕對壓力。 工業(yè)中所用儀表的壓力指工業(yè)中所用儀表的壓力指示值，大多數為示值，大多數為表壓表壓和和差壓差壓。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章p差壓差壓 = p被測壓力被測壓力1 - p被測壓力被測壓力2表壓表壓 、絕對壓力、負壓（真空度）、差壓之、絕對壓力、負壓（真空度）、差壓之間的關系：間的關系： p被測壓力被測壓力p被測壓力被測壓力p表壓表壓 = p絕

3、對壓力絕對壓力 - p大氣壓力大氣壓力 p真空度真空度 = p大氣壓力大氣壓力 - p絕對壓力絕對壓力 壓力測量儀表品種很多，按照其轉換原理的不壓力測量儀表品種很多，按照其轉換原理的不同，大致可分為四大類。同，大致可分為四大類。 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 1 1、液柱式壓力計、液柱式壓力計利用液體靜力學原理測壓，如利用液體靜力學原理測壓，如U型管壓力計，當型管壓力計，當被測壓力被測壓力P大于大氣壓力大于大氣壓力B時，液柱會產生高度差。時，液柱會產生高度差。 在在U型管型管h2處等壓面上有：處等壓面上有： P +1g( H+h1+h2 )=B + 2g H + g( h1

4、+h2 )則：則：p = P - B= (2 -1 ) g H + ( 1 ) g (h1+h2)只要讀出只要讀出(h1+h2)便可知便可知p P0h1h2BH12過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 U型管壓力計在讀（型管壓力計在讀（h1h2）時，產生兩次讀）時，產生兩次讀數誤差。為了減少讀數誤差，可將其改進為單管數誤差。為了減少讀數誤差，可將其改進為單管壓力計和斜管壓力計，測量原理相似。壓力計和斜管壓力計，測量原理相似。 目前，液柱式壓力計使用較少。目前，液柱式壓力計使用較少。2、彈性式壓力計、彈性式壓力計 它是將被它是將被測壓力轉換成測壓力轉換成彈性元件的變彈性元件的變形位移

5、進行測形位移進行測量的。量的。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章3電氣式壓力計電氣式壓力計 是通過各種敏感元件將被測壓力轉換成電量是通過各種敏感元件將被測壓力轉換成電量（電壓、電流、頻率等）進行測量的。例如力平衡（電壓、電流、頻率等）進行測量的。例如力平衡式壓力變送器、電容式壓力變送器等。式壓力變送器、電容式壓力變送器等。4活塞式壓力計活塞式壓力計 是根據液體傳送壓力的原理，將被測壓力與活是根據液體傳送壓力的原理，將被測壓力與活塞上所加的砝碼質量進行平衡來測量的。它的測量塞上所加的砝碼質量進行平衡來測量的。它的測量精度很高。精度很高。 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2

6、章章2.3.2 彈性式壓力計彈性式壓力計 利用彈性元件受壓產生變形可以測量壓力。由于利用彈性元件受壓產生變形可以測量壓力。由于其產生的位移或力易轉化為電量，且構造簡單，價格其產生的位移或力易轉化為電量，且構造簡單，價格便宜，測壓范圍寬，被廣泛使用。便宜，測壓范圍寬，被廣泛使用。 2.3.2.1 彈性元件彈性元件（1）單圈彈簧管）單圈彈簧管 將截面為橢圓形的金屬空心管彎將截面為橢圓形的金屬空心管彎成成270圓弧形，頂端封口，當通入壓圓弧形，頂端封口，當通入壓力力 p 后，它的自由端就會產生位移。后，它的自由端就會產生位移。q測壓范圍較寬，可高達測壓范圍較寬，可高達1000MPa。常用的彈性元件有

7、常用的彈性元件有5種：種：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章（2）多圈彈簧管）多圈彈簧管 為了在測低壓時增加位移，為了在測低壓時增加位移，可以將彈簧管制成多圈狀。可以將彈簧管制成多圈狀。 （3） 膜片膜片 用金屬或非金屬材料做成的具用金屬或非金屬材料做成的具有彈性的圓片（有平膜片和波紋膜有彈性的圓片（有平膜片和波紋膜片）。在壓力作用下，其中心產生片）。在壓力作用下，其中心產生變形位移?？蓽y低壓。變形位移?？蓽y低壓。 （4） 膜盒膜盒 將兩張金屬膜片沿周口對焊，將兩張金屬膜片沿周口對焊，內充硅油。使膜片增加強度。內充硅油。使膜片增加強度。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2

8、章章( 5 ) 波紋管波紋管位移最大，可測微位移最大，可測微壓（壓（1MPa)。 彈簧管壓力表的品種規(guī)格繁多。按其彈簧管壓力表的品種規(guī)格繁多。按其用途不同，有普通彈簧管壓力表、耐腐蝕用途不同，有普通彈簧管壓力表、耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。但的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。但它們的外形與結構基本相同，只是所用的它們的外形與結構基本相同，只是所用的彈簧管材料有所不同。彈簧管材料有所不同。2.3.2.2 彈簧管壓力表彈簧管壓力表過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章彈簧管壓力表的結構原理彈簧管壓力表的結構原理1 - 彈簧管彈簧管2- 拉桿拉桿3- 扇形齒輪扇形齒輪4- 中心

9、齒輪中心齒輪5- 指針指針6 面板面板7 游絲游絲8 調整螺釘調整螺釘9 接頭接頭 彈簧管是一彈簧管是一根彎成根彎成270圓圓弧的橢圓截面的弧的橢圓截面的空心金屬管，管空心金屬管，管子的自由端子的自由端B封封閉，并連接拉桿閉，并連接拉桿及扇形齒輪，帶及扇形齒輪，帶動中心齒輪及指動中心齒輪及指針。針。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章在被測壓力在被測壓力 p 的作用的作用下，彈簧管的橢圓形截面下，彈簧管的橢圓形截面趨于圓形，圓弧狀的彈簧趨于圓形，圓弧狀的彈簧管隨之向外擴張變形。管隨之向外擴張變形。自由端自由端B的位移與輸的位移與輸入壓力入壓力p成正比。通過拉成正比。通過拉桿、齒輪的

10、傳遞、放大，桿、齒輪的傳遞、放大，帶動指針偏轉。帶動指針偏轉?；緶y量原理基本測量原理p過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章傳遞及放大過程傳遞及放大過程 游絲游絲7用來壓緊扇形齒輪和中用來壓緊扇形齒輪和中心齒輪間的接觸面。心齒輪間的接觸面。 自由端自由端B的位移的位移拉桿拉桿2扇形齒輪扇形齒輪3中心齒輪中心齒輪4同軸的指針同軸的指針5轉動轉動 在面板在面板6的刻度標尺上的刻度標尺上指示出被測壓力指示出被測壓力p的數值的數值 調整螺釘調整螺釘8的位置，即改變了機械的位置，即改變了機械傳動系數，調整了儀表量程。傳動系數，調整了儀表量程。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章測

11、壓關系：測壓關系： 自由端的相對角位移自由端的相對角位移/ o 與被測壓力與被測壓力P成正比。成正比。/ o = KP0P K常數常數 生產中，常需要把壓力控制在某一范圍內。要生產中，常需要把壓力控制在某一范圍內。要求當壓力超出給定范圍時，測量儀表能發(fā)出信號，求當壓力超出給定范圍時，測量儀表能發(fā)出信號，以提醒操作人員，或啟動繼電器實現壓力的自動控以提醒操作人員，或啟動繼電器實現壓力的自動控制。這就要求壓力表帶有報警或控制輸出。制。這就要求壓力表帶有報警或控制輸出。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章q電接點壓力表電接點壓力表在普通彈簧管壓力表的基礎上稍添部件，便在普通彈簧管壓力表的

12、基礎上稍添部件，便可成為電接點信號壓力表?？沙蔀殡娊狱c信號壓力表。 增加兩個報警針，上增加兩個報警針，上面分別裝靜觸點面分別裝靜觸點1和和4，指，指示針上裝動觸點示針上裝動觸點2。分別用。分別用軟導線引至輸出接線柱。軟導線引至輸出接線柱。 使用時可后接兩個信使用時可后接兩個信號燈或繼電器號燈或繼電器3、5。后部接線柱后部接線柱過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章報警原理：報警原理：若壓力降到下限若壓力降到下限值時，動觸點值時，動觸點2與靜與靜觸點觸點1接觸，接通了接觸，接通了信號燈信號燈3的電路。當的電路。當壓力超過上限值時，壓力超過上限值時，動觸點動觸點2和靜觸點和靜觸點4接接觸

13、，信號燈觸，信號燈5的電路的電路被接通。被接通。后部接線柱后部接線柱過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 2.3.3 電氣式壓力計電氣式壓力計 電氣式壓力計電氣式壓力計是指將壓力轉換成電信號進行顯是指將壓力轉換成電信號進行顯示的儀表。示的儀表。電氣式壓力變送器電氣式壓力變送器是指將壓力轉換成標是指將壓力轉換成標準電信號輸出的儀表。準電信號輸出的儀表。 電氣式壓力計一般由壓力傳感元件、測量電路電氣式壓力計一般由壓力傳感元件、測量電路和信號處理電路所組成。和信號處理電路所組成。信號輸出信號輸出電量電量被測壓力被測壓力傳感元件傳感元件測量線路測量線路顯示器顯示器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制

14、系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.3.3.1 電容式差壓（壓力）變送器電容式差壓（壓力）變送器當電容式差壓變送器的一個被測壓力是大氣壓當電容式差壓變送器的一個被測壓力是大氣壓時，就成為壓力變送器。時，就成為壓力變送器。電容式壓力變送器是電容式壓力變送器是20世紀世紀70年代初由美國公年代初由美國公司研發(fā)。結構簡單、過載能力強、可靠性好、精度司研發(fā)。結構簡單、過載能力強、可靠性好、精度高、體積小。高、體積小。電容式壓力變送器先將壓力的變化轉換為電容電容式壓力變送器先將壓力的變化轉換為電容量的變化，然后用電路測電容。量的變化，然后用電路測電容。 其輸出信號是標準其輸出信號是標準的的420mA（DC）電流信

15、號。）電流信號。 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章C1C2d0d0P1=P2時：時： C1=C2=K2 /d0K2 =SS/4/4差壓傳感部件差壓傳感部件P1P2時：時：測量膜片中心位移：測量膜片中心位移： d = K 1P K 1彈力系數彈力系數 P1-P2 =P 中心膜片變形中心膜片變形位移位移 電容量變化電容量變化當當P2是大氣壓時，為壓力傳感部件。是大氣壓時，為壓力傳感部件。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章ddKC 021ddKC 022有：有：K3=K1 / d0PdKddCCCC30101212 PK兩個電容的電容量變?yōu)椋簝蓚€電容的電容量變?yōu)椋?由測

16、量電路將電容變化量轉換為電壓。由測量電路將電容變化量轉換為電壓。 C1C2d0+dd0 -dP1P2過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 如圖是一種測電容充放電電流的原理電路。如圖是一種測電容充放電電流的原理電路。 正弦波電壓正弦波電壓E加于差動電容加于差動電容C1、C2上，上，R1R4的阻抗都比的阻抗都比C1、C2的容抗小得多，則流過的容抗小得多，則流過C1、C2的半周期電流近似為：的半周期電流近似為：02122ICCCI 10212111()IICCC1012CICCV1V2V4過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章取取R1=R2=R4，得：得：因為：因為：V1=I1

17、R1、V2=I2R2、V4=I0R4，則：則：PKVVVCCCC34122112 4214)(RCCC1 R1VV2 C2 R2V1V1V2V4令令V1、V2、V4表示表示R1、R2、R4的壓降的壓降過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章在實際電路中，在實際電路中，當差動電容當差動電容Cl、C2變變化時，用負反饋自動化時，用負反饋自動調節(jié)供電電壓調節(jié)供電電壓E的幅的幅度，使流過它們的電度，使流過它們的電流之和流之和Io保持恒定。保持恒定。由上式可知，由上式可知，當當V4 =IoR4不變時，測出不變時，測出V2V1，則可知則可知PV1V2V4PKVVVCCCC34122112 過程控制

18、系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章如圖為電容式壓力變送器的原理線路。如圖為電容式壓力變送器的原理線路。 V2V1V2V1IA1供給振供給振蕩器電源蕩器電源通過負反饋保證通過負反饋保證R4兩端的電壓恒定兩端的電壓恒定A2將將Rl，R2兩兩端的電壓相減端的電壓相減RP1調整電流負反調整電流負反饋，實現量程遷移饋，實現量程遷移過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章特點：特點：靈敏度高，量程寬，過載能力強。沒有杠桿傳靈敏度高，量程寬，過載能力強。沒有杠桿傳動機構，因而結構緊湊，穩(wěn)定性與抗振性好，測量精動機構，因而結構緊湊，穩(wěn)定性與抗振性好，測量精度高，可達度高，可達0.2級。級。電容差

19、壓變送器電容差壓變送器 法蘭式電容差壓變送器法蘭式電容差壓變送器 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.3.3.2 應變式壓力傳感器應變式壓力傳感器 應變式壓力傳感器是利用電阻應變原理構成應變式壓力傳感器是利用電阻應變原理構成的。電阻應變片有金屬應變片（金屬絲或金屬箔）的。電阻應變片有金屬應變片（金屬絲或金屬箔）和半導體應變片兩類。如金屬絲應變片的結構：和半導體應變片兩類。如金屬絲應變片的結構：縱向縱向R=L/Sq 電阻應變原理：電阻應變原理： 當應變片產生縱向拉伸當應變片產生縱向拉伸變形時，變形時，L變大、變大、S變小，其變小，其阻值增加；當應變片產生縱阻值增加；當應變片產生縱

20、向壓縮變形時，向壓縮變形時，S 變大、變大、 L變小，其阻值減小。變小，其阻值減小。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 應變筒應變筒1的上端與外殼的上端與外殼2固定固定在一起，下端與膜片在一起，下端與膜片3緊密接觸。緊密接觸。應變片應變片r1沿應變筒軸向貼放；沿應變筒軸向貼放；r2沿沿徑向貼放。當被測壓力徑向貼放。當被測壓力p作用于膜作用于膜片、使應變筒作軸向受壓變形時，片、使應變筒作軸向受壓變形時，r1縱向壓縮應變、阻值變小；縱向壓縮應變、阻值變??；r2縱縱向拉伸應變、阻值變大。向拉伸應變、阻值變大。金屬應變片的應用金屬應變片的應用 金屬應變片要緊貼在應變物上使用。如測梁的金屬

21、應變片要緊貼在應變物上使用。如測梁的受力。如果沒有應變物，只測氣體的壓力，則要借受力。如果沒有應變物，只測氣體的壓力，則要借助于應變筒。助于應變筒。P過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 應變片電阻的變化可用電橋測出。應變片電阻的變化可用電橋測出。 r1和和r2的變的變化，使橋路失去平衡，有不平衡電壓化，使橋路失去平衡，有不平衡電壓U輸出。輸出。 r1、r2設置在相鄰橋臂，既可以提高靈敏度，設置在相鄰橋臂，既可以提高靈敏度，又有溫度補償作用。溫度升高時，又有溫度補償作用。溫度升高時，r1、r2阻值都升阻值都升高，各自得到的電源壓降不變。高，各自得到的電源壓降不變。應變片應變片r2應

22、變片應變片r1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章利用半導體材料的利用半導體材料的壓阻效應壓阻效應將壓力轉換為電信將壓力轉換為電信號。號。壓阻效應壓阻效應受壓時電阻率發(fā)生變化。受壓時電阻率發(fā)生變化。如圖是一種半導體測壓傳感部件。如圖是一種半導體測壓傳感部件。 在杯狀單晶硅膜片在杯狀單晶硅膜片的表面上，沿一定的晶的表面上，沿一定的晶軸方向和位置擴散著四軸方向和位置擴散著四個長條形電阻。個長條形電阻。2.3.3.3 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章當硅膜片上下當硅膜片上下兩側出現壓差時，兩側出現壓差時，膜片內部產生應力，膜片內部產生應力，

23、使擴散電阻的阻值使擴散電阻的阻值發(fā)生變化。發(fā)生變化。半導體擴散電阻在受應力作用時，材料內部晶格半導體擴散電阻在受應力作用時，材料內部晶格之間的距離發(fā)生變化，使禁帶寬度以及載流子濃度和之間的距離發(fā)生變化，使禁帶寬度以及載流子濃度和遷移率改變，導致半導體材料電阻率遷移率改變，導致半導體材料電阻率發(fā)生強烈的變化，發(fā)生強烈的變化，其靈敏度約比金屬應變電阻高其靈敏度約比金屬應變電阻高100倍左右。倍左右。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 實驗表明，圓形硅膜實驗表明，圓形硅膜片在受壓力變形時，其圓片在受壓力變形時，其圓心區(qū)域和邊緣區(qū)域受力性心區(qū)域和邊緣區(qū)域受力性質不一樣。以半徑質不一樣。以

24、半徑 63.2% 為界，圓心區(qū)域受拉應力，為界，圓心區(qū)域受拉應力，邊緣區(qū)域受壓應力。受拉邊緣區(qū)域受壓應力。受拉時，擴散電阻阻值增大；時，擴散電阻阻值增大；受壓時，擴散電阻阻值減受壓時，擴散電阻阻值減小。四個電阻可以構成全小。四個電阻可以構成全橋電路。橋電路。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 在硅膜片上擴散四個阻值相等的電阻，接成全橋式在硅膜片上擴散四個阻值相等的電阻，接成全橋式輸出電路，不但可以提高電橋靈敏度，還可以獲得溫輸出電路，不但可以提高電橋靈敏度，還可以獲得溫度補償，抵消半導體電阻隨溫度變化引起的誤差。度補償，抵消半導體電阻隨溫度變化引起的誤差。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控

25、制系統(tǒng)與儀表 第第2章章擴散硅壓力變送器擴散硅壓力變送器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.3.3.4 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 利用某些材料的壓電效應原理制成。具有這種利用某些材料的壓電效應原理制成。具有這種效應的材料如壓電陶瓷、壓電晶體稱為壓電材料。效應的材料如壓電陶瓷、壓電晶體稱為壓電材料。 壓電效應壓電效應：壓電材料在一定方向受外力作用產：壓電材料在一定方向受外力作用產生形變時，內部將產生極化現象，在其表面上產生生形變時，內部將產生極化現象，在其表面上產生電荷。當去掉外力時，又重新返回不帶電的狀態(tài)。電荷。當去掉外力時，又重新返回不帶電的狀態(tài)。這種機械能轉變成電能

26、的現象，稱之為壓電效應。這種機械能轉變成電能的現象，稱之為壓電效應。F 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章壓電材料上電荷量的大小與外力的大小成正比。壓電材料上電荷量的大小與外力的大小成正比。 如圖所示，壓電陶瓷的極化方向為如圖所示，壓電陶瓷的極化方向為z軸方向。如軸方向。如果在果在z軸方向上受外力作用，則垂直于軸方向上受外力作用，則垂直于z軸的軸的x、y軸軸平面上面和下面出現正負電荷。平面上面和下面出現正負電荷。zyxFF 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 壓電材料作為力敏感元件，從其輸出特性可以壓電材料作為力敏感元件，從其輸出特性可以看作是一個電荷源（靜電發(fā)生器

27、）；從其材料特性看作是一個電荷源（靜電發(fā)生器）；從其材料特性可以等效為一個電容。其等效電路為：可以等效為一個電容。其等效電路為：Ca等效電容等效電容 Ra等效漏電阻等效漏電阻后接電壓放大器或電荷放大器即可。后接電壓放大器或電荷放大器即可。CaRaUa電壓源電壓源QCaRaUa電荷源電荷源過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章2.3.4 智能式差壓變送器智能式差壓變送器 智能式差壓變送器內部電路裝有智能式差壓變送器內部電路裝有CPU芯片，有很芯片，有很強的數字處理能力。除檢測功能外，還具有靜壓補強的數字處理能力。除檢測功能外，還具有靜壓補償、計算、顯示、報警、控制、診斷等功能。與智償、

28、計算、顯示、報警、控制、診斷等功能。與智能式執(zhí)行器配合使用，可就地構成控制回路，并隨能式執(zhí)行器配合使用，可就地構成控制回路，并隨時與上位機通訊。時與上位機通訊。 2.3.4.1 3051C HART變送器變送器 3051型差壓變送器是美國羅斯蒙特公司的一種型差壓變送器是美國羅斯蒙特公司的一種智能型兩線制變送器，有電容式和壓電式兩種。下智能型兩線制變送器，有電容式和壓電式兩種。下圖是圖是 3051C 電容式變送器的原理框圖。電容式變送器的原理框圖。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 傳感器部分與模擬儀表一樣，測量信號經傳感器部分與模擬儀表一樣，測量信號經AD轉換后送微處理器處理。輸

29、出符合轉換后送微處理器處理。輸出符合HART協(xié)議的數協(xié)議的數字信號疊加在由字信號疊加在由DA輸出的輸出的420mA信號線上。信號線上。3051C HART變送器變送器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章 可同時用于數字控制系統(tǒng)和模擬控制系統(tǒng)。將數可同時用于數字控制系統(tǒng)和模擬控制系統(tǒng)。將數據設定器跨接在信號線上，可以讀取變送器的輸出據設定器跨接在信號線上，可以讀取變送器的輸出信號，并對變送器進行組態(tài)。信號，并對變送器進行組態(tài)。3051C HART變送器變送器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章（1）儀表類型的選擇）儀表類型的

30、選擇1、滿足工藝的要求。例如是否需要遠傳、自動記錄、滿足工藝的要求。例如是否需要遠傳、自動記錄 或報警；或報警；2、被測介質的物理化學性能（諸如腐蝕性、溫度高、被測介質的物理化學性能（諸如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆性能等）是低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆性能等）是否對測量儀表提出特殊要求；否對測量儀表提出特殊要求；3、現場環(huán)境條件（諸如高溫、電磁場、振動及現場、現場環(huán)境條件（諸如高溫、電磁場、振動及現場安裝條件等）對儀表類型有否特殊要求等。安裝條件等）對儀表類型有否特殊要求等。 壓力表的選擇、安裝與校驗壓力表的選擇、安裝與校驗過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章

31、章根據工藝要求正確選用儀表類型是保證儀表正根據工藝要求正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產的重要前提。常工作及安全生產的重要前提。例如普通壓力計的彈簧管大多采用銅合金，例如普通壓力計的彈簧管大多采用銅合金，而而氨用壓力計彈簧管的材料卻都采用碳鋼，不允許采氨用壓力計彈簧管的材料卻都采用碳鋼，不允許采用銅合金用銅合金。因為氨氣對銅的腐蝕極強，普通壓力計。因為氨氣對銅的腐蝕極強，普通壓力計用于氨氣壓力測量時很快就要損壞。用于氨氣壓力測量時很快就要損壞。又如氧氣壓力計與普通壓力計在結構和材質上又如氧氣壓力計與普通壓力計在結構和材質上完全相同，但是完全相同，但是氧用壓力計禁油氧用壓力計禁油。因為

32、油進入氧氣。因為油進入氧氣系統(tǒng)易引起爆炸。所以，氧用壓力計校驗時，不用系統(tǒng)易引起爆炸。所以，氧用壓力計校驗時，不用變壓器油作為工作介質。變壓器油作為工作介質。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章（2 2）儀表測量范圍的確定）儀表測量范圍的確定 為了合理、經濟使用儀表，壓力儀表的量程為了合理、經濟使用儀表，壓力儀表的量程不能選得太大，但為了保證測量精度，一般被測不能選得太大，但為了保證測量精度，一般被測壓力的最小值不低于儀表滿量程的壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/3為宜。為宜。 同時為了延長彈性元件同時為了延長彈性元件的使用壽命，避免彈性元件的使用壽命，避免彈性元件因長期受力過大而

33、永久變形，因長期受力過大而永久變形，壓力計的上限值應該高于被壓力計的上限值應該高于被測 量 的 最 大 值 （ 量 程 的測 量 的 最 大 值 （ 量 程 的1/21/3） ，留有余量。，留有余量。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章（3 3） 儀表精度的選取儀表精度的選取儀表精度是根據工藝生產上所允許的最大測量儀表精度是根據工藝生產上所允許的最大測量誤差來確定的。不能認為選用的儀表精度越高越好，誤差來確定的。不能認為選用的儀表精度越高越好，應在滿足工藝要求的前提下，盡可能選用精度較低、應在滿足工藝要求的前提下，盡可能選用精度較低、價廉耐用的儀表價廉耐用的儀表例題例題 某臺壓縮機

34、的出口壓力范圍為某臺壓縮機的出口壓力范圍為2528MPa，測，測量誤差不得大于量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能。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、精高低限報警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。度與測量范圍。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章要求條件為：要求條件為： 被測脈動壓力被測脈動壓力2528MPa，測量誤差，測量誤差1MPa。就地觀察、高低限報警。就地觀察、高低限報警。解：解： 脈動壓力對儀表壽命影響很大，故選擇儀表的脈動壓力對儀表壽命影響很大，故選擇儀表的上限值為：上限值為：若選壓力表的測量范圍為若選壓力表的測量范圍為060MPa則：則： 25MPa / 60MPa 1/3被測壓力的最小值不低于滿量程的被測壓力的最小值不低于滿量程的1/3，下限，下限值也符合要求。值也符合要求。1max228256 MPa pp過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 第第2章章故選精度等級為故選精度等級為1.5級的儀表可以滿足誤差級的儀表可以滿足誤差要求。要求。答：根據就地觀察及能進行高低限報警的要答：根據就