（中職）化工儀表及自動(dòng)化第一章03、04、05節(jié)教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件（中職）化工儀表及自動(dòng)化第一章03、04、05節(jié)教學(xué)課件第三節(jié) 流量測(cè)量本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：流量檢測(cè)的主要方法和分類 節(jié)流式流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 電磁流量計(jì) 渦輪流量計(jì) 漩渦流量計(jì) 容積式流量計(jì) 其它流量檢測(cè)方法 超聲波式流量檢測(cè) 質(zhì)量流量檢測(cè)方法 第一章 測(cè)量?jī)x表本節(jié)主要問題：解釋節(jié)流原理，常用的節(jié)流裝置有哪些？ 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置應(yīng)滿足哪些使用條件？ 轉(zhuǎn)子流量計(jì)為什么要進(jìn)行修正？怎樣修正？一、概述 流量通常是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，也就是所謂的瞬時(shí)流量；在某一段時(shí)間內(nèi)流過流體的總和，稱為總量或累積流量。 體積流量以體積表示的瞬時(shí)流量用 qv 表示，單位為 m3/s 以

2、體積表示的累積流量用 Qv 表示，單位為 m3質(zhì)量流量以質(zhì)量表示的瞬時(shí)流量用 qm 表示，單位為 kg/s以質(zhì)量表示的累積流量用 Qm 表示，單位為 kg 標(biāo)態(tài)下的體積流量由于氣體是可壓縮的，流體的體積會(huì)受工況的影響，為了便于比較，工程上通常把工作狀態(tài)下測(cè)得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度為20，壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的體積流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量用qvn表示，單位為Nm3/s。 第一章 測(cè)量?jī)x表 流量檢測(cè)的主要方法和分類 流量檢測(cè)方法有很多，就測(cè)量原理而言，可以分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩類。直接測(cè)量法可以直接測(cè)量出管道中的體積流量或質(zhì)量流量間接測(cè)量法則是通過測(cè)量出流體的(平均)流速，結(jié)合

3、管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計(jì)算得出。 除了橢圓齒輪流量計(jì)直接測(cè)量體積流量、科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)之外，其它均基于間接法來流量測(cè)量第一章 測(cè)量?jī)x表二、 節(jié)流式流量計(jì) 節(jié)流式流量計(jì)也稱為差壓式流量計(jì)，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測(cè)量最成熟、最常用的方法之一。 如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間開一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件時(shí)，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大的壓差。 壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測(cè)出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計(jì)算出流體的流量。 第一章 測(cè)量?jī)x表(a) 標(biāo)準(zhǔn)孔板(b) 噴嘴

4、(c) 文丘里管 把流體流過阻力件使流束收縮造成壓力變化的過程稱節(jié)流過程，其中的阻力件稱為節(jié)流元件。 作為流量檢測(cè)用的節(jié)流元件有標(biāo)準(zhǔn)的和特殊的兩種。 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流元件，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)及程序，可直接按照標(biāo)準(zhǔn)制造；安裝和使用時(shí)不必進(jìn)行標(biāo)定。 特殊節(jié)流元件主要用于特殊介質(zhì)或特殊工況條件的流量檢測(cè)，它必須用實(shí)驗(yàn)方法單獨(dú)標(biāo)定。 相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡(jiǎn)單，使用也最以泛，以下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板。 第一章 測(cè)量?jī)x表1231、節(jié)流原理 流動(dòng)流體的能量有兩種形式：靜壓能和動(dòng)能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流動(dòng)

5、速度而具有動(dòng)能，這兩種形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。 流速靜壓第一章 測(cè)量?jī)x表2、流量方程 123流速靜壓根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式： 為流量系數(shù) 為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流元件的開孔面積 為節(jié)流裝置前的流體密度P節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓差 主要與節(jié)流裝置的型式、取壓方式、流體的流動(dòng)狀態(tài)（如雷諾數(shù)）和管道條件等因素有關(guān)。因此，是一個(gè)影響因素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計(jì)能否準(zhǔn)確測(cè)量流量的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時(shí)，值可認(rèn)為是一常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊(cè)中查出；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值

6、要由實(shí)驗(yàn)方法確定?？膳蛎浶韵禂?shù)用來校正流體的可壓縮性，它與節(jié)流元件前后壓力的相對(duì)變化量、流體的等熵指數(shù)等因素有關(guān)，其取值范圍小于等于1。對(duì)于不可壓縮性流體，1；對(duì)于可壓縮性流體，則1。應(yīng)用時(shí)可以查閱有關(guān)手冊(cè)而得3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件(孔板) 節(jié)流裝置包括節(jié)流元件、取壓裝置和符合要求的前后直管段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指節(jié)流元件、取壓裝置都標(biāo)準(zhǔn)化，前后直管段符合規(guī)定要求，可以直接投入使用 標(biāo)準(zhǔn)孔板，要求： d/D 應(yīng)在0.20.75之間 d不小于12.5mm 直孔厚度h應(yīng)在0.005D到0.02D之間 孔板的總厚度H應(yīng)在h和0.05D之間 圓錐面的斜角應(yīng)在3045之間 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的結(jié)構(gòu)參數(shù)的規(guī)定也可

7、以查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)。 有手冊(cè)可查，不要求記第一章 測(cè)量?jī)x表4、標(biāo)準(zhǔn)取壓方式 國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和DD/2取壓。 角接取壓環(huán)隙取壓?jiǎn)为?dú)鉆孔取壓夾持環(huán)流體角接取壓的兩個(gè)取壓口分別位于孔板上下端面與管壁的夾角處取壓口可以是環(huán)隙取壓口和單獨(dú)鉆孔取壓口環(huán)隙取壓利用左右對(duì)稱的兩個(gè)環(huán)室把孔板夾在中間，通常要求環(huán)隙在整個(gè)圓周上穿通管道，或者每個(gè)夾持環(huán)應(yīng)至少有四個(gè)開孔與管道內(nèi)部連通，每個(gè)開孔的中心線彼此互成等角度，再利用導(dǎo)壓管把孔板上下游的壓力分別引出當(dāng)采用單獨(dú)鉆孔取壓時(shí)，取壓口的軸線應(yīng)盡可能以90與管道軸線相交環(huán)隙寬度和單獨(dú)鉆孔取壓口的直徑 a 通常在410mm之間 顯然，環(huán)隙取壓由

8、于環(huán)室的均壓作用，便于測(cè)出孔板兩端的平穩(wěn)差壓，能得到較好的測(cè)量精度，但是夾持環(huán)的加工制造和安裝要求嚴(yán)格。當(dāng)管徑D500mm時(shí)，一般采用單獨(dú)鉆孔取壓。 化工儀表及自動(dòng)化法蘭取壓和DD/2取壓 法蘭取壓裝置是由一對(duì)帶有取壓口的法蘭組成取壓口軸線距離孔板上、下端面均為25.4mm（1英寸）l1l2法蘭取壓DD/2取壓裝置是設(shè)有取壓口的管段，上、下游取壓口軸線與孔板上游端面的距離分為D和D/2（D為管道的直徑） l1(D)l2(D/2)DD/2取壓第一章 測(cè)量?jī)x表5、節(jié)流式流量計(jì)的安裝 原理總結(jié)：節(jié)流裝置引壓管差壓變送器顯示儀表/控制器在各種標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置中以標(biāo)準(zhǔn)孔板的應(yīng)用最為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安

9、裝使用方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量?？装宓淖畲笕秉c(diǎn)是流體流經(jīng)節(jié)流元件后壓力損失較大，當(dāng)工藝管路不允許有較大的壓力損失時(shí)，一般不宜選用孔板流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的壓力損失較小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。雖然節(jié)流式流量計(jì)的應(yīng)用非常廣泛，但是如果使用不當(dāng)往往會(huì)出現(xiàn)很大的測(cè)量誤差，有時(shí)甚至高達(dá)1020。下面列舉一些造成測(cè)量誤差的原因，以便在安裝使用過程中得到充分的注意，并予以適當(dāng)?shù)慕鉀Q。 差壓變送器的安裝如前所述 流體在管道中正常流動(dòng)（v、p）節(jié)流元件使流體收束，流速增大，壓力降低節(jié)流元件前后出現(xiàn)“壓差”“壓差”與流量有關(guān)再采用差壓變送器，將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于顯示及控制 第一

10、章 測(cè)量?jī)x表6、節(jié)流式流量計(jì)的使用特點(diǎn)和要求標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量?？装鍦y(cè)量的壓損大，當(dāng)不允許有較大的管道壓損時(shí)，便不宜采用。在一般場(chǎng)合下，仍采用孔板為多。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的壓力損失較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104105以上的流體；流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變；為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管段（與管徑、節(jié)流元件的開孔面積以及管路上的彎頭數(shù)都有關(guān)系）節(jié)流裝置經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)因物理磨損或者化學(xué)腐蝕，造成幾何形狀和尺

11、寸的變化，從而引起測(cè)量誤差，因此需要及時(shí)檢查和維修，必要時(shí)更換新的節(jié)流裝置 第一章 測(cè)量?jī)x表7、節(jié)流式流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因?qū)嶋H工況與設(shè)計(jì)要求不符，如：溫度、壓力、濕度以及相應(yīng)的流體重度、粘度、雷諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值發(fā)生變化，則會(huì)造成較大的誤差。為了消除這種誤差，必須按新工藝重新設(shè)計(jì)計(jì)算，或加以必要的修正。節(jié)流裝置安裝不正確節(jié)流裝置安裝不正確，在安裝時(shí)，特別要注意節(jié)流裝置的安裝方向。在使用中，要保持節(jié)流裝置的清潔。如在節(jié)流裝置處防止有沉淀、結(jié)焦、堵塞等現(xiàn)象。節(jié)流裝置的磨損，應(yīng)注意日常檢查、維修，必要時(shí)應(yīng)換用新的孔板。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有諸塞、滲漏現(xiàn)象，第一章 測(cè)量?jī)x表三、 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)

12、常遇到小流量的測(cè)量，因其流體的流速低，這就要求測(cè)量?jī)x表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。轉(zhuǎn)子流量計(jì)特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。 h孔板流量計(jì)：節(jié)流面積不變流量變化壓差發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計(jì)：壓差不變流量變化節(jié)流面積發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由兩個(gè)部分組成： 一是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管（通常用透明玻璃制成） 二是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。被測(cè)流體由錐形管下端進(jìn)入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端流出。 當(dāng)流體流過的時(shí)候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個(gè)力，使其浮起。當(dāng)這個(gè)力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子的浮力，此時(shí)轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度上。 若流體流

13、量突然由小變大時(shí)，作用在轉(zhuǎn)子上的向上的力就加大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即流通面積增大。隨著環(huán)隙的增大，使流體流速變慢，流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。這樣，轉(zhuǎn)子在一個(gè)新的高度上重新平衡。這樣，轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡位置的高低h與被測(cè)介質(zhì)的流量大小相對(duì)應(yīng)。 第一章 測(cè)量?jī)x表流量方程轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系： V為轉(zhuǎn)子的體積；t和f分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度；g為重力加速度；P為轉(zhuǎn)子前后的壓差；A為轉(zhuǎn)子的最大截面積 轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì)的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并與轉(zhuǎn)子高度h成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公式可以表示為： 式中：為儀表常數(shù)；h為轉(zhuǎn)子浮起的高度。 流量與轉(zhuǎn)子高度h成線

14、性關(guān)系式中的其它參數(shù)為常數(shù)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的錐形管一般采用透明材料制成，在錐形管上刻有流量讀數(shù)，用戶只要根據(jù)轉(zhuǎn)子高度來讀取讀數(shù)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般只適用于就地指示。對(duì)配有電遠(yuǎn)傳裝置的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，也可以把反應(yīng)流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送到其它儀表進(jìn)行顯示、記錄或控制。 第一章 測(cè)量?jī)x表流量修正 由于轉(zhuǎn)子流量計(jì)在生產(chǎn)的時(shí)候，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)（20，0.10133Mpa）下用水或空氣進(jìn)行刻度的。如果工作狀態(tài)不同，必須對(duì)流量指示值按照實(shí)際被測(cè)介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進(jìn)行修正。 液體流量測(cè)量時(shí)的修正 如果某轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子高度為h，如果介質(zhì)為20的水，則流量qv0與h的關(guān)系滿足：式中：qv

15、0為用水標(biāo)定時(shí)的流量刻度 w為水的密度 如果介質(zhì)不是20的水，則流量qvf與h的關(guān)系滿足：qvf和f分別為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量和密度 如果被測(cè)介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認(rèn)為是常數(shù)，則有 刻度流量實(shí)際流量修正系數(shù)第一章 測(cè)量?jī)x表例 3.1現(xiàn)有一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來測(cè)量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子的材料為不銹鋼（密度7.9g/cm3），苯的密度為0.83g/cm3 ，請(qǐng)問流量計(jì)讀數(shù)為3.6L/s時(shí)，苯的實(shí)際流量是多少？解：修正公式因此質(zhì)量流量的修正公式第一章 測(cè)量?jī)x表氣體流量測(cè)量時(shí)的修正 假設(shè)實(shí)際被測(cè)氣體的密度為f，因此被測(cè)流體流量Qf與指示值Q0的關(guān)系是： 通常，氣體流量需要把它轉(zhuǎn)化成工業(yè)

16、基準(zhǔn)狀態(tài)（T020293K，P01.0133105Pa） 記被測(cè)時(shí)的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測(cè)流體對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量為： 此時(shí)的密度f還是實(shí)際密度，由于測(cè)量的困難，也需要把它轉(zhuǎn)化成標(biāo)態(tài)下的密度更為方便： 于是有修正公式 溫度單位是絕對(duì)溫標(biāo)，壓力為絕對(duì)壓力。（P0=1.0133*105Pa，T0=293K）0 空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（1.293kg/m3）f0 被測(cè)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度 Q0 顯示流量 Qf0 實(shí)際流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)） 第一章 測(cè)量?jī)x表轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要適合于檢測(cè)中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量； 流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長(zhǎng)度要求不高； 流量

17、計(jì)的基本誤差約為儀表量程的土2，量程比可達(dá)10：1 流量計(jì)的測(cè)量精度易受被測(cè)介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。第一章 測(cè)量?jī)x表四、 電磁流量計(jì) 基本工作原理 導(dǎo)體切割磁力線，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 適用場(chǎng)合 可以檢測(cè)具有一定電導(dǎo)率的酸、堿、鹽溶液，腐蝕性液體以及含有固體顆粒的的液體測(cè)量，但不能檢測(cè)氣體、蒸汽和非導(dǎo)電液體的流量。 流量公式 當(dāng)導(dǎo)電的流體在磁場(chǎng)中以垂直方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，就會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)度、流體的速度和流體垂直切割磁力線的有效長(zhǎng)度成正比： 式中：Ex為感應(yīng)電勢(shì)；K為比例系數(shù)；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度；D為管道直徑；v為垂直于磁力線的流體

18、流動(dòng)速度。 在管道直徑D已經(jīng)確定，磁場(chǎng)強(qiáng)度B維持不變時(shí)，流體的體積流量與磁感應(yīng)電勢(shì)成線性關(guān)系。利用上述原理制成的流量檢測(cè)儀表稱為電磁流量計(jì)。 第一章 測(cè)量?jī)x表電磁流量計(jì)的特點(diǎn)測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)無可動(dòng)或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力損失極??；只要是導(dǎo)電的，被測(cè)流體可以是含有顆粒、懸浮物等，也可以是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)；流量計(jì)的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；電磁流量計(jì)的量程比一般為10:1，精度較高的量程比可達(dá)100:1；測(cè)量口徑范圍大，可以從lmm到2m以上，特別適用于lm以上口徑的水流量測(cè)量；測(cè)量精度一般優(yōu)于0.5級(jí)；電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測(cè)量脈動(dòng)

19、流量；主要缺點(diǎn)： 被測(cè)流體必須是導(dǎo)電的，不能小于水的電導(dǎo)率 不能測(cè)量氣體、蒸汽和石油制品等的流量 由于襯里材料的限制，一般使用溫度為0200； 因電極嵌裝在測(cè)量導(dǎo)管上的，使工作壓力限制(一般0.25MPa）第一章 測(cè)量?jī)x表電磁流量計(jì)的安裝可以水平安裝，也可以垂直安裝，但要求液體充滿管道；直管段要求：前10D，后5D以上；遠(yuǎn)離磁場(chǎng)；變送器前后管道有時(shí)帶有較大的雜散電流，一般要把變送器前后11.5m出和變送器外殼連接在一起，共同接地。 第一章 測(cè)量?jī)x表五、 渦輪流量計(jì) 基本工作原理 流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，通過渦輪外的磁電轉(zhuǎn)換裝置可將渦輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電脈沖

20、SN流量方程 qv特點(diǎn)和要求 流量與渦輪轉(zhuǎn)速之間成線性關(guān)系，量程比一般為1O：1；渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度較高，可達(dá)到0.5級(jí)以上；反應(yīng)迅速，可測(cè)脈動(dòng)流量；主要用于中小口徑的流量檢測(cè)；僅適用潔凈的被測(cè)介質(zhì)，通常在渦輪前要安裝過濾裝置；流量計(jì)水平安裝，前后需一定長(zhǎng)度的直管段，一般上游側(cè)和下游側(cè)的直管段長(zhǎng)度要求在10D和5D以上；常溫下用水標(biāo)定，當(dāng)介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn)行補(bǔ)償?shù)谝徽?測(cè)量?jī)x表六、 漩渦流量計(jì) 基本工作原理 把一個(gè)漩渦發(fā)生體（非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦，形成渦列，該漩渦列就稱為卡門渦街只有當(dāng)兩列漩

21、渦的間距h與同列中相鄰漩渦的間距l(xiāng)滿足為hl0.281條件時(shí)，卡門渦列才是穩(wěn)定的。且單列漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體流速v成正比，與柱體的特征尺寸d（漩渦發(fā)生體的迎面最大寬度）成反比，即： 流量方程 St稱為斯特勞哈爾數(shù)（無因次數(shù)），St主要與漩渦發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。在雷諾數(shù)為5000150000的范圍內(nèi)，St基本上為一常數(shù)。 特點(diǎn)和要求 渦街流量計(jì)輸出信號(hào)（頻率）不受流體物性和組分變化的影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響，故用水或空氣標(biāo)定的漩渦流量計(jì)可用于其他液體和氣體的流量測(cè)量而不需標(biāo)定；管道內(nèi)無可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，壓力損失??；測(cè)量精度高（約為士

22、0.51），量程比20:1；尤其適用于大口徑管道的流量測(cè)量。但是流量計(jì)安裝時(shí)要求有足夠的直管段長(zhǎng)度，上游和下游的直管段分別要求不少于2OD和5D，漩渦發(fā)生體的軸線應(yīng)與管路軸線垂直。 第一章 測(cè)量?jī)x表七、 橢圓齒輪流量計(jì)直接測(cè)量基本工作原理 “一碗一碗”計(jì)量V轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，就排出四個(gè)由橢圓齒輪與外殼圍成的半月形空腔的流體體積(4V)。在V一定的情況下，只要測(cè)出流量計(jì)的轉(zhuǎn)速n就可以計(jì)算出被測(cè)流體的流量 流量方程 特點(diǎn)和要求 計(jì)量精度高，一般可達(dá)0.20.5級(jí)，有的甚至能達(dá)到0.1級(jí)安裝直管段對(duì)計(jì)量精度影響不大，量程比一般為10:1一般只適用于10150mm的中小口徑。容積式流量計(jì)對(duì)被測(cè)流體的粘度

23、變化不敏感，特別適合于測(cè)量高粘度的流體（例如重油、樹脂等）甚至糊狀物的流量，但要求被測(cè)介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，所以一般情況下，流量計(jì)前要裝過濾器。由于受零件變形的影響，容積式流量計(jì)一般不宜在高溫或低溫下使用。 第一章 測(cè)量?jī)x表八、 其它科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)基本工作原理 （實(shí)驗(yàn)） 將充水軟管（水不流動(dòng)）兩端懸掛，使其中段下垂成U形，靜止時(shí)，U形的兩管處于同一平面，并垂直于地面，左右擺時(shí)，兩管同時(shí)彎曲，仍然保持在同一曲面 若將軟管與水源相接，使水由一端流入，從另一端流出（如圖b和c）。當(dāng)U形管受外力作用向右左擺動(dòng)時(shí)，它將發(fā)生扭曲。扭曲的方向總是出水側(cè)的擺動(dòng)要早于人水側(cè)； 隨著質(zhì)量流量的增加，這種現(xiàn)

24、象變得更加明顯，出水側(cè)擺動(dòng)相位超前于入水側(cè)更多。 這就是科氏力質(zhì)量流量的檢測(cè)原理，它利用兩管的振動(dòng)（擺動(dòng)）相位差來反映流經(jīng)該U形管的質(zhì)量流量第一章 測(cè)量?jī)x表利用科氏力構(gòu)成的質(zhì)量流量計(jì)有直管、彎管、單管、雙管等多種形式雙彎管型是最常見它由兩根金屬U形管組成，其端部連通并與被測(cè)管路相連。這樣流體可以同時(shí)在兩個(gè)U形管內(nèi)流動(dòng)在兩管的中間A、B、C三處各裝有一組壓電換能器換能器A在外加交變電壓作用下產(chǎn)生交變力，使兩根U形管彼此一開一合地振動(dòng)，相當(dāng)于兩根軟管按相反方向不斷擺動(dòng)換能器B和C用來檢測(cè)兩管的振動(dòng)情況由于B處于進(jìn)口側(cè)，C處于出口側(cè)，則根據(jù)出口側(cè)振動(dòng)相位超前于進(jìn)口側(cè)的規(guī)律，C輸出的交變信號(hào)的相位將超

25、前于B某個(gè)相位此相位差的大小與質(zhì)量流量成正比 科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)若將這兩個(gè)交流信號(hào)相位差經(jīng)過電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成直流420mA等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，就成為質(zhì)量流量變送器。 特點(diǎn)和要求 科氏力質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度較高，主要用于粘度和密度相對(duì)較大的單相和混相流體的流量測(cè)量由于結(jié)構(gòu)等原因，這種流量計(jì)適用于中小尺寸的管道的流量檢測(cè)。 第一章 測(cè)量?jī)x表間接式質(zhì)量流量測(cè)量（其它略）第一章 測(cè)量?jī)x表第四節(jié) 物位測(cè)量第一章 測(cè)量?jī)x表本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：差壓式物位儀表 浮力式物位儀表 電容式物位儀表 輻射式物位儀表 本節(jié)主要問題：測(cè)量物位有哪些方法？ 什么是零點(diǎn)遷移？如何解決？一、 概述 幾個(gè)概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容

26、器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì)，測(cè)量料位的儀表叫料位計(jì)測(cè)量?jī)煞N密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計(jì)在物位檢測(cè)中，有時(shí)需要對(duì)物位進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，有時(shí)只需要測(cè)量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點(diǎn)物位測(cè)量的儀表稱為物位開關(guān) 物位檢測(cè)的作用控制、計(jì)量、報(bào)警等。 檢測(cè)方法分類直讀式物位儀表：玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容核輻射物位儀表：利用射線透過物料時(shí)其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理聲波式物位儀

27、表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。光學(xué)式物位儀表：利用物位對(duì)光波的遮斷和反射原理工作第一章 測(cè)量?jī)x表二、 差壓式液位計(jì) 基本工作原理 如圖（a）所示 P=gH 測(cè)出差壓P的大小，便知液位H的高低。零點(diǎn)遷移 P=1gH P=1gH -2g（h2-h1） P=1gH +1gh1 零點(diǎn)遷移的目的：使H0時(shí)，變送器輸出為Iomin為零（如電動(dòng)儀表中4mA）無遷移 負(fù)遷移 遷移量： -2g（h2-h1） 正遷移 遷移量： 1gh1 第一章 測(cè)量?jī)x表由于安裝的位置不同會(huì)造成液位為零差壓不為零的問題。例

28、3.2 已知1=1200kg/m3，2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位變化范圍02.5米，求：變送器的量程和遷移量。解 Hmax1g=2.5*1200*9.8=29400Pa變送器量程可選為：40kPa當(dāng)H=0時(shí)，-2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24 kPa變送器需要進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為37.24 kPa 結(jié)論：差壓式液位變送器，事實(shí)上就是一個(gè)差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時(shí)，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被

29、堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器（壓力信號(hào)的遠(yuǎn)傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。 第一章 測(cè)量?jī)x表三、 浮筒式液位計(jì) 基本工作原理 浮筒GF彈F浮浮筒彈簧磁鋼室輸出指示器主要由四個(gè)基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和輸出指示器當(dāng)浮筒沉浸在液體中時(shí)，浮筒將受到向下的重力G、向上的浮力F浮和彈簧彈力F彈的復(fù)合作用彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移，再通過輸出指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動(dòng)裝置或變換輸出裝置，使其指示出液位或輸出與液位對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。 內(nèi)置式外置式靜井特點(diǎn)和要求 浮筒式液位計(jì)通常有內(nèi)置式和側(cè)裝外置式兩種安裝方式，測(cè)量原理完全相同，但外置式安裝更適用于溫度較高的

30、場(chǎng)合。 第一章 測(cè)量?jī)x表四、 電容式物位計(jì) 基本工作原理 dDLDdLH由兩個(gè)同軸圓柱極板組成的電容器，當(dāng)兩極板之間填充介電常數(shù)為1的介質(zhì)時(shí)，兩極板間的電容量為： 當(dāng)極板之間一部分介質(zhì)被介電常數(shù)為2的另一種介質(zhì)填充時(shí)，可推導(dǎo)出電容變化量 當(dāng)電容器的幾何尺寸和介電常數(shù)保持不變時(shí)，電容變化量就與物位高度H成正比。特點(diǎn)和要求 電容式物位計(jì)可以用于液位的測(cè)量，也可以用于料位的測(cè)量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。在實(shí)際使用過程中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度、被測(cè)液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時(shí)，介質(zhì)的介電常數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)對(duì)儀表進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到預(yù)想的測(cè)量精度。 說明：電容式液位計(jì)一般都是基于差壓原理測(cè)

31、量的。第一章 測(cè)量?jī)x表五、 核輻射式物位計(jì) 基本工作原理 核輻射線（通常為射線）穿過一定厚度的被測(cè)介質(zhì)時(shí)，射線的投射強(qiáng)度將隨介質(zhì)厚度的增加而呈指數(shù)規(guī)律衰減的原理來測(cè)量物位的 輻射源接收器I0表示進(jìn)入物料之間的射線強(qiáng)度；表示物料的吸收系數(shù)；H為物料的厚度；I為穿過介質(zhì)后的射線強(qiáng)度。 特點(diǎn)和要求 核輻射式物位計(jì)屬于非接觸式物位測(cè)量?jī)x表適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒等條件苛刻的場(chǎng)合核射線還能夠直接穿透鋼板等介質(zhì)，可用于高溫熔融金屬的液位測(cè)量使用時(shí)幾乎不受溫度、壓力、電磁場(chǎng)的影響。但由于射線對(duì)人體有害，因此射線的劑量應(yīng)嚴(yán)加控制，且須切實(shí)加強(qiáng)安全防護(hù)措施 (工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般不優(yōu)先考慮使用核輻射式物位計(jì))第一

32、章 測(cè)量?jī)x表第五節(jié) 溫度測(cè)量第一章 測(cè)量?jī)x表本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：溫度檢測(cè)的主要方法和分類 熱電偶及其測(cè)溫原理 熱電阻及其測(cè)溫原理 溫度變送器簡(jiǎn)介 其它溫度檢測(cè)儀表簡(jiǎn)介 溫度檢測(cè)儀表的選用和安裝本節(jié)主要問題：熱電偶與顯示儀表連接時(shí)，為什么要用補(bǔ)償導(dǎo)線？使用補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)注意什么？什么叫冷端溫度補(bǔ)償？冷端溫度補(bǔ)償有哪幾種補(bǔ)償方法？試述電子自動(dòng)平衡電橋的工作原理，比較與電子自動(dòng)電位差計(jì)的異同點(diǎn)？測(cè)量物位有哪些方法？測(cè)溫方式 測(cè)溫儀表 測(cè)溫范圍 主要特點(diǎn) 接觸式 膨脹式 玻璃液體 100600 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉；測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳 雙金屬 80600 結(jié)構(gòu)緊湊、

33、可靠；測(cè)量精度低、量程和使用范圍有限 熱電效應(yīng) 熱電偶 2001800 測(cè)溫范圍廣、測(cè)量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，在低溫段測(cè)量精度較低 熱阻效應(yīng) 鉑電阻 200600 測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測(cè)和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；不能測(cè)高溫 銅電阻 50150 半導(dǎo)體熱敏電阻 50150 靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便；互換性較差，測(cè)量范圍有一定限制 非接觸式 非接觸式 輻射式 03500 不破壞溫度場(chǎng)，測(cè)溫范圍大，響應(yīng)塊，可測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標(biāo)定較困難 一、 溫度檢測(cè)方法和分類第一章 測(cè)量?jī)x表二、 熱電偶及其測(cè)溫原理熱電

34、效應(yīng)和熱電偶 熱電偶中間導(dǎo)體定律 與 熱電勢(shì)的檢測(cè) 熱電偶的等值替代定律 和 補(bǔ)償導(dǎo)線 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表 熱電偶冷端溫度的處理 熱電偶的結(jié)構(gòu)型式 第一章 測(cè)量?jī)x表1、熱電效應(yīng)和熱電偶 熱電效應(yīng)（熱電偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為 t 及 t0 的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。ABBA圖3-37 熱電偶示意圖A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)圖3-38 熱電現(xiàn)象 t 端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量端或熱端 t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電

35、偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極 第一章 測(cè)量?jī)x表A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成： 下標(biāo)A表示正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢(shì)可表示為： 注意：如果下標(biāo)次序改為eBA，則熱電勢(shì)e前面的符號(hào)也應(yīng)相應(yīng)改變，即式(i)就是熱電偶測(cè)溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時(shí)，對(duì)于確定的熱電偶來說，eAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢(shì)EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長(zhǎng)短、直徑無關(guān)。只要測(cè)量出熱電勢(shì)大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低，這就是熱電偶的溫

36、度測(cè)量原理。 重要結(jié)論： 1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零； 2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零 3.熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。 第一章 測(cè)量?jī)x表2、中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量 熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但如何來檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？ 因?yàn)橐獪y(cè)

37、量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)儀表，那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。tt0ABCC毫伏計(jì)第一章 測(cè)量?jī)x表如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和: 中間導(dǎo)體定律tABCt0t0ABtt0當(dāng)tt0時(shí)，有于是可得： 同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒有影響。 根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影

38、響熱電偶的輸出。 tt0ABCC毫伏計(jì)第一章 測(cè)量?jī)x表中間導(dǎo)體定律例3.3 求熱電偶回路的電勢(shì)。 已知：eAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mV，eAC（l0）=0.591mV。 解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)， 而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0 E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV解二：利用中間導(dǎo)體定律 E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10) = eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-

39、eCA(50)=10.181 mV 。 第一章 測(cè)量?jī)x表3、等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即 ，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。 t0tAAABBBDCtt0tctc例 如左圖，設(shè) ，證明該回路的總熱電勢(shì)為 第一章 測(cè)量?jī)x表某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測(cè)設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易此時(shí)，測(cè)得

40、的熱電勢(shì)為但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。如果選用一組較廉價(jià)的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CD來替代AB的延伸段。CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)的兩種金屬材料做成，一般在0100范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100。 第一章 測(cè)量?jī)x表4、標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào) 從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)

41、體都可以組成熱電偶，用來測(cè)量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足： 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。 附錄中列出了幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以t00為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)t0時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0mV；當(dāng)tt0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab(t0 )此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)

42、為:經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化，即于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t020設(shè)計(jì)的，即t020時(shí)，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出。 第一章 測(cè)量?jī)x表第一章 測(cè)量?jī)x表6、熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。 接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為0.30.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.53.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深

43、入而定，一般為3502000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷材料的選擇因工作條件而定普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式第一章 測(cè)量?jī)x表鎧裝型熱電偶熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為28mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，

44、應(yīng)用十分廣泛。 第一章 測(cè)量?jī)x表三、 熱電阻及其測(cè)溫原理熱電阻的測(cè)溫原理工業(yè)上常用的金屬熱電阻 熱電阻的信號(hào)連接方式 熱電阻的結(jié)構(gòu)型式第一章 測(cè)量?jī)x表1、熱電阻的測(cè)溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500以上的較高溫度。對(duì)于500以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合適。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓涂梢詼y(cè)量出被

45、測(cè)溫度。目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。 金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示： 式中， 為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度t0(通常t00)時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度系數(shù)。 第一章 測(cè)量?jī)x表半導(dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為： 式中， 為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 A、B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù) 金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有50300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬熱電阻一般適用于測(cè)量200500范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)測(cè)

46、量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。 第一章 測(cè)量?jī)x表工業(yè)上常用的金屬熱電阻 從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮瑁鳛闊犭娮璧慕饘俨牧弦话阋螅?盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。 我國(guó)最常用的鉑熱電阻有R010、R0100和R01000等幾種， 它們的分度號(hào)分別為Pt10、 Pt100 和 Pt1000；銅熱電阻有R050和R0100兩種，分度號(hào)分別為Cu50和 Cu100其中 Pt100 和 Cu50 的應(yīng)

47、用更為廣泛 第一章 測(cè)量?jī)x表熱電阻的信號(hào)連接方式 熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。常用的引線方式有三種：ER1R2R3二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)。這種引線方式最簡(jiǎn)單但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān)很明顯，圖中的因此，這種引線方式只適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合。 第一章 測(cè)量?jī)x表ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制 這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式。

48、IIABC事實(shí)上電橋上R1R2Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響三線制的連接，每根線上同樣也存在導(dǎo)線電阻r此時(shí)，UiUAC？可以起到調(diào)零的作用四線制：在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。 第一章 測(cè)量?jī)x表四、 溫度變送器簡(jiǎn)介 DDZ-III型溫度變送器 一體化溫度變送器智能式溫度變送器 第一章 測(cè)量?jī)x表1、DDZIII型溫度變送器 分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩

49、種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測(cè)溫度t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容熱電偶溫度變送器輸入熱電勢(shì)毫伏信號(hào)，輸入回路即是冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償橋路，其產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì)與熱電勢(shì)相加后作為測(cè)量電勢(shì)，因此補(bǔ)償電橋上的參數(shù)與熱電偶分度號(hào)有關(guān)，熱電偶溫度變送器使用時(shí)要注意分度號(hào)的匹配。線性化處理電路熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容采用三線制輸入方式。線性化處理電路第一章 測(cè)量?jī)x表2、一體化溫度變送器 分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)420mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在20+80范圍內(nèi)，超過這一范圍，電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。 一體化溫度變送器品種較多，