化工測量儀表課件

在化工生產(chǎn)過程中，為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和自動控制，需要對工藝生產(chǎn)中的一些主要參數(shù)進(jìn)行自動測量。用來測量這些參數(shù)的儀表稱為化工測量儀表。本章將在介紹有關(guān)測量和測量儀表的基本知識的基礎(chǔ)上，介紹有關(guān)壓力、流量、液位、溫度等參數(shù)的測量方法及其相應(yīng)的測量儀表。本章實(shí)際上是研究如何獲取化工生產(chǎn)過程中“信息”的。第五講

化工測量儀表在化工生產(chǎn)過程中，為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和自動控制，需要對內(nèi)容

編輯制作：樂建波第一節(jié)測量儀表基本知識第二節(jié)壓力測量第三節(jié)流量測量第四節(jié)物位測量第五節(jié)溫度測量內(nèi)容編輯制作：樂建波第一節(jié)測量儀表基本知識本節(jié)知識要點(diǎn)：測量過程與測量誤差測量儀表的品質(zhì)指標(biāo)測量儀表的構(gòu)成及分類本節(jié)主要問題：１.儀表的誤差如何表示？什么叫基本誤差？什么叫附加誤差？２.測量儀表由哪幾部分組成？各部分作用是什么？3.測量儀表有哪幾項品質(zhì)指標(biāo)？第一節(jié)測量儀表基本知識本節(jié)知識要點(diǎn)：本節(jié)主要問題：1、測量過程測量就是用試驗(yàn)的方法求取某個量的大小。有直接測量法與間接測量法。不管是直接測量還是間接測量，它們的共性在于被測變量都要經(jīng)過一次或多次能量形式的轉(zhuǎn)換，然后與刻度尺進(jìn)行比較。所以，測量過程的實(shí)質(zhì)是被測變量進(jìn)行能量形式的轉(zhuǎn)換和比較的過程。測量儀表就是實(shí)現(xiàn)這種能量形式轉(zhuǎn)換和比較的工具。一、測量過程與測量誤差1、測量過程測量就是用試驗(yàn)的方法求取某個量的大小。有直接測量2.測量誤差測量誤差——儀表測得的測量值與被測真值之差

由于真值在理論上是無法真正被獲取的，因此，測量誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標(biāo)準(zhǔn)表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進(jìn)行測量所得到的兩個讀數(shù)之差。即：x0——標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)測量誤差的幾種表示形式：絕對誤差標(biāo)稱相對誤差相對百分誤差2.測量誤差測量誤差——儀表測得的測量值與被測真值測量誤差按產(chǎn)生的原因不同，可分為三類：（1）系統(tǒng)誤差在相同條件下，多次重復(fù)測量同一被測變量時，其測量誤差的大小和符號保持不變；或在條件改變時，誤差按某一確定的規(guī)律變化，這種測量誤差稱為系統(tǒng)誤差。其誤差值恒定不變的又稱為定值系統(tǒng)誤差，其誤差值變化的則稱為變值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差又可分為累進(jìn)性的、周期性的以及按復(fù)雜規(guī)律變化的幾種。

3.誤差的分類測量誤差按產(chǎn)生的原因不同，可分為三類：3.誤差的分類

在相同條件下多次重復(fù)測量同一被測變量時，測量誤差的大小與符號均無規(guī)律變化，這類誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差表現(xiàn)測量結(jié)果的分散性，通常用精密度表征隨機(jī)誤差的大小。隨機(jī)誤差越大，精密度越低；反之，精密度就越高。測量的精密度高，亦即表明測量的重復(fù)性好。(2)偶然誤差（隨機(jī)誤差）在相同條件下多次重復(fù)測量同一被測變量時，測量誤差的(3)疏忽誤差（粗大誤差）

疏忽誤差（粗大誤差）由于工作人員在讀取或記錄測量數(shù)據(jù)時，疏忽大意所造成的誤差，這類誤差的數(shù)值很難估計，因此在工作中一定要認(rèn)真、仔細(xì)，避免這類誤差的發(fā)生。當(dāng)系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)大于隨機(jī)誤差，此時按純粹系統(tǒng)誤差處理；系統(tǒng)誤差很小，已經(jīng)校正，則可按純粹隨機(jī)誤差處理；系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差不多，此時應(yīng)分別按不同方法來處理。

(3)疏忽誤差（粗大誤差）疏忽誤差（粗大誤差）由1、測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）一臺測量范圍0～1000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0～400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa，請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。因?yàn)闇y量儀表的誤差與其測量范圍有關(guān)。

由于儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。

二、測量儀表的品質(zhì)指標(biāo)1、測量儀表的準(zhǔn)確度（精確度）一臺測量范圍0～1000k儀表的精確度等級儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“±”號和“％”號，便可以用來確定儀表的精度等級。目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。所謂的0.5級儀表，表示該儀表允許的最大相對百分誤差為±0.5％，以此類推。精度等級一般用一定的符號形式表示在儀表面板上：1.51.0儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。精度等級數(shù)值越小，表示儀表的精確度越高。精度等級數(shù)值小于等于0.05的儀表通常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表，而工業(yè)用表的精度等級數(shù)值一般大于等于0.5。儀表的精確度等級儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的儀表的精確度等級例：某壓力變送器測量范圍為0～400kPa，在校驗(yàn)該變送器時測得的最大絕對誤差為—5kPa，請確定該儀表的精度等級。解：先求最大相對百分誤差去掉和%為1.25，因此該變送器精度等級為1.5級

例：根據(jù)工藝要求選擇一測量范圍為0~40m3/h的流量計，要求測量誤差不超過0.5m3/h，請確定該儀表的精度等級。

解：同樣，先求最大相對百分誤差因此該流量計必須選擇1.0級的流量計

結(jié)論：工藝要求的允許誤差≥儀表的允許誤差

≥

校驗(yàn)所得到的相對百分誤差

儀表的精確度等級例：某壓力變送器測量范圍為0～400kPa，2、非線性誤差在通常情況下，總是希望測量儀表的輸出量和輸入量之間呈線性對應(yīng)關(guān)系。測量儀表的非線性誤差就是用來表征儀表的輸出量和輸入量的實(shí)際對應(yīng)關(guān)系與理論直線的吻合程度。

通常非線性誤差用實(shí)際測得的輸入－輸出特性曲線（也稱為校準(zhǔn)曲線）與理論直線的之間的最大偏差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示：被測變量儀表輸出理論實(shí)際2、非線性誤差在通常情況下，總是希望測量儀表的輸出量和輸入量3、變差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測變量在全量程范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，對應(yīng)于同一被測值的儀表輸出可能不等，二者之差的絕對值即為變差。變差的大小，根據(jù)在同一被測值下正反特性間儀表輸出的最大絕對誤差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示：被測變量儀表輸出下行程上行程3、變差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測4、靈敏度和分辨力靈敏度是表征檢測儀表對被測量變化的靈敏程度，它是指儀表輸出變化量和輸入變化量之比，即

靈敏度＝Δy/Δx

分辨力又稱為靈敏限，是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入變化量，它也是靈敏度的一種反映。對數(shù)字式儀表來說，分辨力就是數(shù)字顯示儀表變化一個LSB（二進(jìn)制最低有效位）時輸入的最小變化量。

4、靈敏度和分辨力靈敏度是表征檢測儀表對被測量變化的靈敏程度5、動態(tài)誤差相對百分誤差、非線性誤差、變差都是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）誤差。動態(tài)誤差是指檢測系統(tǒng)受外擾動作用后，被測變量處于變動狀態(tài)下儀表示值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異。引起該誤差的原因是由于檢測元件和檢測系統(tǒng)中各種運(yùn)動慣性以及能量形式轉(zhuǎn)換需要時間所造成的。衡量各種運(yùn)動慣性的大小，以及能量傳遞的快慢常采用時間常數(shù)T和傳遞滯后時間（純滯后時間）τ兩個參數(shù)表示。它們的存在會降低檢測過程的動態(tài)性能，其中純滯后時間τ的不利影響會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過時間常數(shù)T的影響。

5、動態(tài)誤差相對百分誤差、非線性誤差、變差都是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）誤三、測量系統(tǒng)中的常見信號類型作用于測量裝置輸入端的被測信號，要轉(zhuǎn)換成以下幾種便于傳輸和顯示的信號類型：1、

位移信號：是一種機(jī)械信號，包括直線位移和角位移。在測量力、壓力、質(zhì)量、振動等物理量時，要先把它們轉(zhuǎn)換成位移量再處理。2、

壓力信號：包括氣壓信號和液壓信號，工業(yè)檢測中主要應(yīng)用氣壓信號。3、

電氣信號：有電壓信號、電流信號、阻抗信號和頻率信號等。傳送快、滯后小、可遠(yuǎn)距離傳遞、便于和電子計算機(jī)聯(lián)接。4、

光信號：包括光通量信號、干涉條紋信號、衍射條紋信號、莫爾條紋信號等。可是連續(xù)得，也可是斷續(xù)（脈沖）式的。三、測量系統(tǒng)中的常見信號類型作用于測量裝置輸入端四、測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式從傳遞信號的連續(xù)性的觀點(diǎn)來分，在檢測系統(tǒng)中傳遞信號的形式可以分為模擬信號、數(shù)字信號和開關(guān)信號：1、模擬信號：模擬信號：在時間上是連續(xù)變化的，在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號?？梢宰儞Q為電信號，即是平滑地、連續(xù)地變化的電壓或電流信號。例如：連續(xù)變化的溫度信號可以利用熱電偶轉(zhuǎn)換為與之成比例的連續(xù)變化的電勢信號。2、數(shù)字信號：數(shù)字信號：是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號，通常用二進(jìn)制數(shù)“0”和“1”組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信號就是一連串的窄脈沖和高低電平交替變化的電壓信號。連續(xù)變化的工藝參數(shù)（模擬信號）可以通過數(shù)字式傳感器直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然而，大多數(shù)情況是首先把這些參數(shù)變換成電形式的模擬信號，然后再利用模擬-數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換技術(shù)把電模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。四、測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式從傳遞信號的連續(xù)性的3、開關(guān)信號：開關(guān)信號：用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連續(xù)信號。例如：用水銀觸點(diǎn)溫度計來檢測溫度的變化時，可利用水銀觸點(diǎn)的“斷開”與“閉合”來判斷溫度是否達(dá)到給定值。在自動檢測技術(shù)中，利用開關(guān)式傳感器（如干簧管、電觸點(diǎn)式傳感器）可以將模擬信號變換成開關(guān)信號。3、開關(guān)信號：五、測量儀表的構(gòu)成及分類1.構(gòu)成：相應(yīng)的測量儀表由三部分組成如圖所示：被測變量傳感器測量的基本過程被測對象變送器顯示裝置

傳感器又稱為檢測元件或敏感元件，它直接響應(yīng)被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化成一個與被測變量成對應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。

由于傳感器的輸出信號種類很多，而且信號往往很微弱，一般都需要經(jīng)過變送環(huán)節(jié)的進(jìn)一步處理，把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換成如0～10mA、4～20mA等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模擬量信號或者滿足特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量信號，這種檢測儀表稱為變送器。

有些時候，傳感器可以不經(jīng)過變送環(huán)節(jié)，直接通過顯示裝置把被測量顯示出來。五、測量儀表的構(gòu)成及分類1.構(gòu)成：相應(yīng)的測量儀表由三部分組成2.分類（1）根據(jù)所測參數(shù)的不同：分成壓力（差壓、負(fù)壓）測量儀表、流量測量儀表、物位（液位）測量儀表、溫度測量儀表、物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。（2）按表達(dá)示數(shù)的方式不同：分成指示型、記錄型、訊號型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。（3）按精度等級及使用場合的不同：分成實(shí)用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別使用在現(xiàn)場、實(shí)驗(yàn)室、標(biāo)定室。2.分類六、化工檢測的發(fā)展趨勢由于化工生產(chǎn)過程中被測介質(zhì)形態(tài)多樣（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)及混合體）；有時還具有特殊性質(zhì)（強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射、高溫、高壓、深冷、真空、高粘度等）；檢測環(huán)境比較惡劣，存在眾多的影響和干擾，如電源電壓、頻率波動，溫度、壓力變化，水汽、濕度、光照、輻射、鹽霧、煙霧、粉塵等，這些情況都要求化工檢測儀表有穩(wěn)定的工作特性、高的抗干擾能力和相應(yīng)的防護(hù)措施。檢測技術(shù)及儀器儀表的發(fā)展：1、

檢測技術(shù)的現(xiàn)代化：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，新的檢測方法不斷得到開發(fā)。2、

檢測儀表的集成化、數(shù)字化、智能化：傳感器、集成電路、電子技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用六、化工檢測的發(fā)展趨勢由于化工生產(chǎn)過程中被測介例題分析某臺測溫儀表的測溫范圍為200~1000○C，工藝上要求測溫誤差不能大于±5○C，試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級。解：工藝上允許的相對百分誤差為：δ允=±5/（1000-200）×100%=±0.625%要求所選的儀表相對百分誤差不能大于工藝上的δ允，才能保證測溫誤差不大于±5○C，所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)為0.5級。儀表的準(zhǔn)確度等級越高，能使測溫誤差越小，但為了不增加投資費(fèi)用，不宜選用過高準(zhǔn)確度的儀表。例題分析第二節(jié)壓力測量本節(jié)知識要點(diǎn)：壓力單位及測壓儀表彈性式壓力計壓力計的選用和安裝本節(jié)主要問題：１.常用的彈性元件有哪些？２.彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理？3.壓力表的選用原則是什么？第二節(jié)壓力測量本節(jié)知識要點(diǎn)：本節(jié)主要問題：壓力：化工生產(chǎn)中，由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力?；どa(chǎn)中，通常遇到壓力和真空度的測量。若壓力不符合要求，不僅會影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，還會造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故?；瘜W(xué)反應(yīng)中，壓力既影響物料平衡關(guān)系，也影響化學(xué)反應(yīng)速度。所以，壓力的測量與控制，對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的。壓力：化工生產(chǎn)中，由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力1.三種壓力表示方法絕對壓力pa表壓力p負(fù)壓或真空度ph一、壓力單位及測壓儀表pa絕對壓力零線pphpa大氣壓p01.01325×105Pa絕對壓力是指物體所受的實(shí)際壓力。

表壓是指一般壓力表所測得的壓力，它是高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即

真空度是指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，有時也稱為負(fù)壓，即由于各種工藝設(shè)備和檢測儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。

1.三種壓力表示方法絕對壓力pa一、2.壓力檢測儀表的分類目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1)液柱式壓力檢測：

一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測量。(2)彈性式壓力檢測：

它是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移進(jìn)行測量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。(3)電氣式壓力檢測：

它是利用敏感元件將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測量的儀表，如電阻、電荷量等。(4)活塞式壓力檢測：

它是根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量?；钊綁毫τ嫷臏y量精度較高，允許誤差可以小到0.05％～0.02％，它普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力檢測儀表進(jìn)行檢定。

2.壓力檢測儀表的分類目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和液柱式壓力檢測液柱式壓力檢測是以液體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，它們一般采用水銀或水為工作液，用U型管進(jìn)行測量，常用于較低壓力、負(fù)壓或壓力差的檢測。p1p2p1p2h(a)(b)特點(diǎn)：直觀、可靠、準(zhǔn)確度較高等，但U形管只能測量較低的壓力或差壓，為了便于讀數(shù)，U形管一般是用玻璃做成，易破損，另外它只能進(jìn)行現(xiàn)場指示。用U形管進(jìn)行壓力檢測，其誤差來源主要有：①溫度誤差——由使用環(huán)境溫度的變化引起的測量誤差。它主要包括兩個方面：一是標(biāo)尺長度隨溫度的變化（要求U形管材料的溫度系數(shù)極?。?；二是工作液密度隨溫度的變化。例如水，當(dāng)溫度從10℃變到20℃時，其密度從999.8kg/m3減小到998.3kg/m3，相對變化量為0.15％。②安裝誤差——當(dāng)U形管安裝不垂直時將會產(chǎn)生安裝誤差。例如若傾斜5°，讀數(shù)誤差約0.38％。液柱式壓力檢測液柱式壓力檢測是以液體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的，二、彈性式壓力計1.彈性元件:彈性式壓力檢測是用彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。平薄膜波紋膜波紋管單圈彈簧管多圈彈簧管膜片受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動傳動機(jī)構(gòu)指示。但是膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度不高，一般為2.5級。膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號；波紋管的位移相對較大，一般可在其頂端安裝傳動機(jī)構(gòu)，帶動指針直接讀數(shù)。其特點(diǎn)是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測較低的壓力（1.0～106Pa），但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到1.5級；彈簧管結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，它使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要求，儀表精度最高可達(dá)0.15級。二、彈性式壓力計1.彈性元件:彈性式壓力檢測是用彈性元件把2.彈簧管和彈簧管壓力表彈簧管是橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270°）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。被測壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個內(nèi)腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時改變其中心角。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關(guān)系：式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量；R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑；h為管壁厚度；a、b為彈簧管橢圓形截面的長、短半軸。2.彈簧管和彈簧管壓力表彈簧管是橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓1－彈簧管2－拉桿3－扇形齒輪4－中心齒輪5－指針6－－面板7－游絲8－調(diào)節(jié)螺釘9－接頭圖3-18彈簧管壓力表彈簧管自由端B的位移量一般很小，需要通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來,為了加大彈簧管自由端的位移量，也可采用多圈彈簧管，其原理與單圈彈簧管相似。

單圈彈簧管壓力表是工業(yè)現(xiàn)場使用最普遍的就地指示式壓力檢測儀表（也有電接點(diǎn)輸出的彈簧管壓力表）

彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉、測量范圍寬，可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓.一般的工業(yè)用彈簧管壓力表的精度等級為1.5級或2.5級，但根據(jù)制造的要求，其精度等級最高可達(dá)0.15級。1－彈簧管2－拉桿3－扇形齒輪彈簧管自由端B的位移量一3.電接點(diǎn)信號壓力表為了實(shí)現(xiàn)報警，可以在彈性式壓力表上增加附加機(jī)構(gòu)，如圖所示，在單圈彈簧管壓力表的表盤上裝兩個電極分別對應(yīng)被測壓力的低限和高限。3.電接點(diǎn)信號壓力表為了實(shí)現(xiàn)報警，可以在彈性式壓力表上增加附三、膜盒式差壓變送器工作原理：力矩平衡

檢測元件——膜盒或膜片

杠桿系統(tǒng)則有單杠桿、雙杠桿和矢量機(jī)構(gòu)

膜盒式差壓變送器構(gòu)成

△P測量部分Fi杠桿系統(tǒng)△M放大器反饋部分FfIo三、膜盒式差壓變送器工作原理：力矩平衡檢測元件——膜盒或四、電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件主要包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分：

差壓電容膜盒電容-電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋I(xiàn)z－Io測量部分轉(zhuǎn)換放大部分四、電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件ΔP=0Ci1=Ci2=15pF

ΔP＞0Ci1的電容量減小Ci2的電容量增大

——差動電容測量原理電容式差壓變送器測量原理ΔP=0ΔP＞0——差動電容測量原理電容式差壓變送器測量原電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出信號也是標(biāo)準(zhǔn)4～20mADC電流信號。電容式壓力變送器是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量的。電容式差壓變送器的原理圖可見傳感器有左右固定極板，在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片，作為電容的中央動極板，在測量膜片兩側(cè)的空腔中充滿硅油。電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片，當(dāng)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，因此不易損壞，與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級。電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出信號也五、應(yīng)變片壓力/差壓變送器利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為：

當(dāng)電阻體受外力作用時，電阻體的長度、截面積或電阻率會發(fā)生變化，即其阻值也會發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。r1r2123P(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片應(yīng)變筒的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，應(yīng)變片r1和r2用膠合劑貼緊在應(yīng)變筒的外壁，與筒體之間不發(fā)生相對滑動。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片。

圖中應(yīng)變片r1、r2的靜態(tài)性能完全相同。當(dāng)膜片受到外力作用時，彈性筒軸向受壓，使應(yīng)變片r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變??；而應(yīng)變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實(shí)際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補(bǔ)償。

五、應(yīng)變片壓力/差壓變送器利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體是應(yīng)變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個阻值相等的精密固定電阻。UiE－＋＋－r1r2R3R4AB(b)測量電橋不受壓時r1=r2=r0R3=R4=r若應(yīng)變片受壓，則：r1=r0+Δr1；r2=r0+Δr2(Δr1≠Δr2)由此可見，由壓力作用時，r1和r2一減一增，使電橋由較大的輸出；當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，r1、r2同時增減，不影響電橋的平衡。如果儀表能把電橋輸出電壓Ui進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，則該儀表即可稱為應(yīng)變式壓力變送器。

結(jié)論：應(yīng)變片式壓檢測儀表具有較大的測量范圍，被測壓力可達(dá)幾百M(fèi)Pa，并具有良好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。但是，盡管測量電橋具有一定的溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，?yīng)變片式壓力檢測儀表仍有比較明顯的溫漂和時漂，因此，這種壓力檢測儀表較多地用于一般要求的動態(tài)壓力檢測，測量精度一般在0.5～1.0％左右。

是應(yīng)變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個阻值相等的六、壓阻式（擴(kuò)散硅）壓力/差壓變送器

因電阻率變化引起阻值變化稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)比較明顯。用作壓阻式傳感器的基片材料主要為硅片和鍺片，由于單晶硅材料純、功耗小、滯后和蠕變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測元件的壓力檢測儀表得到了廣泛的使用。

p2p1硅杯圖3-30壓阻式傳感器示意圖正壓側(cè)隔離膜片引出線負(fù)壓側(cè)隔離膜片硅油六、壓阻式（擴(kuò)散硅）壓力/差壓變送器因電阻率變化引起阻值變構(gòu)成框圖：擴(kuò)散硅壓阻傳感器前置放大器調(diào)零電路V－I轉(zhuǎn)換△PUSU01UZIO檢測部分電磁放大部分構(gòu)成框圖：擴(kuò)散硅壓阻傳感器前置調(diào)零電路V－I轉(zhuǎn)換△PUSU0測量部分——擴(kuò)散硅壓阻傳感器——把被測差壓ΔP成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓US

1.負(fù)壓室2.正壓室3.硅杯4.引線5.硅片測量部分——擴(kuò)散硅壓阻傳感器——把被測差壓ΔP成比例地轉(zhuǎn)換為測量部分——惠斯頓電橋Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri2Ri3Ri4IS不受壓時：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R測量部分——惠斯頓電橋Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri測量部分——電壓轉(zhuǎn)換＋US－Ri1Ri2Ri3Ri4IS受壓時：△Ri1＝△Ri4＝r1

△Ri2＝△Ri3＝r2受壓時，流經(jīng)2橋臂的電流始終相等測量部分——電壓轉(zhuǎn)換＋US－Ri1R結(jié)論：壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，其核心部分就是一個既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片。擴(kuò)散電阻的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的幾十倍，能直接測量出微小的壓力變化。此外，壓阻式壓力傳感器還具有良好的動態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可用來測量幾千赫茲乃至更高的脈動壓力。因此，這是一種發(fā)展比較迅速，應(yīng)用十分廣泛的一類壓力傳感器。這種傳感器的缺點(diǎn)則是擴(kuò)散電阻存在溫度效應(yīng)，容易受環(huán)境溫度的影響，有些廠家在傳感器組件中提供了若干校正用的溫度補(bǔ)償電路，甚至把放大轉(zhuǎn)換等電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的基本性能。結(jié)論：七、壓力計的選用和安裝

選用＋安裝其它儀表也基本適應(yīng)七、壓力計的選用和安裝選用＋安裝其它儀表也基本適應(yīng)1.壓力計的選用三個方面——選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）等。

⑴量程儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進(jìn)行測量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確定。同時必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4測量脈動壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3儀表的量程等級：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它們10n倍。在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。

這只是一個一般經(jīng)驗(yàn)要求，不是絕對的??！1.壓力計的選用三個方面——選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力⑵儀表精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差?！谶x擇時應(yīng)堅持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。

例：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為0.4～0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的±4％，試確定該表的量程和精度等級。解：由題意可知，被測對象的壓力比較穩(wěn)定，設(shè)儀表量程為0～AMPa，則根據(jù)工作壓力的要求：根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為0～1.0MPa的彈簧管壓力表。由題意，被測壓力的允許最大絕對誤差為：Δmax=±0.4*4%=±0.016MPa這就要求所選儀表的相對百分誤差為：0.016/（1-0）*100%=1.6%按照儀表的精度等級，可選擇1．5級的壓力表。⑵儀表精度——根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測⑶儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。主要應(yīng)考慮以下幾個方面:儀表的材料

壓力檢測(檢測儀表)的特點(diǎn)是壓力敏感元件往往要與被測介質(zhì)直接接觸，因此在選擇儀表材料的時候要綜合考慮儀表的工作條件。輸出信號類型只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計那樣的直接指示型的儀表；如需將壓力信號遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；如果控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信，則可選用智能式壓力檢測儀表。例如：對腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì)應(yīng)使用像不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件；氨用壓力表則要求儀表的材料不允許采用銅或銅合金，因?yàn)榘睔鈱︺~的腐蝕性極強(qiáng)；又如氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上可以與普通壓力表完全相同，但要禁油，因?yàn)橛瓦M(jìn)入氧氣系統(tǒng)極易引起爆炸。

使用環(huán)境對爆炸性較強(qiáng)的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時，應(yīng)選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低的環(huán)境，應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的敏感元件以及其他變換元件。上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測儀表的選型⑶儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提2.壓力計的安裝分三種情況介紹：一般壓力檢測儀表的安裝特殊壓力檢測儀表的安裝（高溫、高壓、腐蝕等）壓力變送器的安裝2.壓力計的安裝分三種情況介紹：一般壓力檢測儀表的安裝一般壓力測量儀表的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：壓力儀表必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后才能安裝壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對濕度小于80％，振動小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方，對于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾壓力儀表應(yīng)垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對壓力儀表的示值進(jìn)行修正導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6～10mm，長度盡可能短，否則會引起測量遲緩壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修一般壓力測量儀表的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式測量特殊介質(zhì)時的壓力測量儀表安裝測量高溫（60℃以上）流體介質(zhì)的壓力時，為防止熱介質(zhì)與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應(yīng)加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產(chǎn)生的影響。如圖(a)、(b)

(a)(b)測量高壓流體介質(zhì)的壓力時，安裝時壓力儀表表殼應(yīng)朝向墻壁或者無人通過之處，以防發(fā)生以外。測量腐蝕性介質(zhì)的壓力時，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應(yīng)加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測介質(zhì)和彈性元件隔離開來，如圖(c)、(d)

(c)(d)112233測量特殊介質(zhì)時的壓力測量儀表安裝測量高溫（60℃以上）流體介測量波動劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時，應(yīng)在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時還應(yīng)加裝阻尼器，如圖(e)(e)4測量粘性大或易結(jié)晶的介質(zhì)壓力時，應(yīng)在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內(nèi)和導(dǎo)壓管內(nèi)充滿隔離液，必要時可采取保溫措施，如圖(f)(f)蒸汽測量含塵介質(zhì)壓力時，最好在取壓裝置后安裝一個除塵器，如圖(g)。(g)5總之，針對被測介質(zhì)的不同性質(zhì)，要采取相應(yīng)的防熱、防腐、防凍、防堵和防塵等措施測量波動劇烈（如泵、壓縮機(jī)的出口壓力）的壓力時，應(yīng)在壓力儀表差壓變送器的安裝三個方面的內(nèi)容：取壓口的選擇引壓管的安裝變送器本身的安裝差壓變送器的安裝三個方面的內(nèi)容：差壓變送器取壓口的選擇液體、氣體、蒸汽？？

被測介質(zhì)為液體時，取壓口應(yīng)位于管道下半部與管道水平線成0～45°角內(nèi)，目的是保證引壓管內(nèi)沒有氣泡，兩根引壓管內(nèi)液柱產(chǎn)生的附加壓力可以相互抵消；問：能否從底部引出？為什么？

45°45°(a)液體

被測介質(zhì)為氣體時，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道垂直中心線成0～45°角內(nèi)，其目的時為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。45°45°(b)氣體

被測介質(zhì)為蒸汽時，取壓口應(yīng)位于管道上半部與管道水平線成0～45°角內(nèi)。最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內(nèi)部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。45°45°(c)蒸汽差壓變送器取壓口的選擇液體、氣體、蒸汽？？被測介質(zhì)為差壓變送器引壓管的安裝引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處應(yīng)該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的10倍。引壓管的管路應(yīng)保持垂直，或者與水平線之間不小于1:10的傾斜度，必要時要加裝氣體、凝液、微粒收集器等設(shè)備，并定期排除收集物。引壓管內(nèi)徑與引壓管長度引壓管內(nèi)徑

引壓管mm長度m被測介質(zhì)＜1.61.6～4.54.5～9水、水蒸氣、干氣體7～91013濕氣體131313低中粘度油品131925臟液體252533差壓變送器引壓管的安裝引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管的彎曲處在測量液體介質(zhì)時，變送器只能安裝在取樣口之上時，在引壓管的管路中應(yīng)有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會對測量精度造成影響。在測量氣體介質(zhì)時，如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時，必須加裝如圖(b)所致的貯液罐和排放閥，克服因滯留液對測量精度產(chǎn)生影響。測量蒸汽時的引壓管管路則如圖(c)所示。－+－+－+11223311445516655777(a)(b)(c)1－取壓口2－放空閥3－貯氣罐4－貯液罐5－排放閥6－凝液罐7－差壓變送器在測量液體介質(zhì)時，變送器只能安裝在取樣口之上時，在引壓管的管差壓變送器本身的安裝差壓變送器通常必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組－+2131、2－切斷閥3－平衡閥

在啟用差壓變送器時，應(yīng)先開平衡閥3，使正、負(fù)壓室連通，受壓相同，然后再打開切斷閥1、2，最后再關(guān)閉平衡閥3，變送器即可投入運(yùn)行。差壓變送器需要停用檢修時，應(yīng)先打開平衡閥，然后再關(guān)閉切斷閥1、2。當(dāng)切斷閥1、2關(guān)閉，平衡閥3打開時，即可以對儀表進(jìn)行零點(diǎn)校驗(yàn)。

變送器是用來測量差壓的，但如果正、負(fù)引壓管上的兩個切斷閥不能同時打開或者關(guān)閉時，就會造成差壓變送器單向受很大的靜壓力，有時會使儀表產(chǎn)生附加誤差，嚴(yán)重時會使儀表損壞。為了防止差壓計單向受很大的靜壓力，必須正確使用平衡閥。差壓變送器本身的安裝差壓變送器通常必須安裝切斷閥1、2和平衡技能訓(xùn)練—EJA差壓變送器的安裝與檢驗(yàn)技能訓(xùn)練—EJA差壓變送器的安裝與檢驗(yàn)第三節(jié)流量測量本節(jié)知識要點(diǎn)：流量檢測的主要方法和分類☆

節(jié)流式流量計★轉(zhuǎn)子流量計★電磁流量計★渦輪流量計☆漩渦流量計☆容積式流量計★其它流量檢測方法☆超聲波式流量檢測

☆質(zhì)量流量檢測方法

☆—第一章測量儀表—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)子流量計為什么要進(jìn)行修正？怎樣修正？第三節(jié)流量測量本節(jié)知識要點(diǎn)：—第一章測量儀表—本節(jié)一、概述

流量通常是指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，也就是所謂的瞬時流量；在某一段時間內(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流量用qv表示，單位為m3/s以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。

—第一章測量儀表—一、概述流量通常是指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流流量檢測的主要方法和分類流量檢測方法有很多，就測量原理而言，可以分為直接測量法和間接測量法兩類。直接測量法可以直接測量出管道中的體積流量或質(zhì)量流量間接測量法則是通過測量出流體的(平均)流速，結(jié)合管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計算得出。

除了橢圓齒輪流量計直接測量體積流量、科里奧利力質(zhì)量流量計之外，其它均基于間接法來流量測量—第一章測量儀表—流量檢測的主要方法和分類流量檢測方法有很多，就測量原理而二、節(jié)流式流量計

節(jié)流式流量計也稱為差壓式流量計，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測量最成熟、最常用的方法之一。如果在管道中安置一個固定的阻力件，它的中間開一個比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件時，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，因此只要測出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計算出流體的流量。

—第一章測量儀表—二、節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計也稱為差壓式流量計，它(a)標(biāo)準(zhǔn)孔板(b)噴嘴(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。對于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流元件，在設(shè)計計算時都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計算所需的有關(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，它必須用實(shí)驗(yàn)方法單獨(dú)標(biāo)定。

相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡單，使用也最以泛，以下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板。

—第一章測量儀表—(a)標(biāo)準(zhǔn)孔板(b)噴嘴(c)文丘里管把流體流1231、節(jié)流原理

流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流動速度而具有動能，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—第一章測量儀表—1231、節(jié)流原理流動流體的能量有兩種形式：靜壓能和動能。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)流式流量計的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式：α為流量系數(shù)ε為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流元件的開孔面積ρ為節(jié)流裝置前的流體密度ΔP節(jié)流裝置前后實(shí)際測得的壓差

α主要與節(jié)流裝置的型式、取壓方式、流體的流動狀態(tài)（如雷諾數(shù)）和管道條件等因素有關(guān)。因此，是一個影響因素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計能否準(zhǔn)確測量流量的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時，α值可認(rèn)為是一常數(shù)。對于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊中查出；對于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值要由實(shí)驗(yàn)方法確定。ε可膨脹性系數(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。對于不可壓縮性流體，ε＝1；對于可壓縮性流體，則ε＜1。應(yīng)用時可以查閱有關(guān)手冊而得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0.2～0.75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α應(yīng)在30～45°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)定也可以查閱相關(guān)的設(shè)計手冊。有手冊可查，不要求記—第一章測量儀表—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4、標(biāo)準(zhǔn)取壓方式

國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和D－D/2取壓。角接取壓環(huán)隙取壓單獨(dú)鉆孔取壓夾持環(huán)流體角接取壓的兩個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)隙取壓利用左右對稱的兩個環(huán)室把孔板夾在中間，通常要求環(huán)隙在整個圓周上穿通管道，或者每個夾持環(huán)應(yīng)至少有四個開孔與管道內(nèi)部連通，每個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，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4～10mm之間顯然，環(huán)隙取壓由于環(huán)室的均壓作用，便于測出孔板兩端的平穩(wěn)差壓，能得到較好的測量精度，但是夾持環(huán)的加工制造和安裝要求嚴(yán)格。當(dāng)管徑D＞500mm時，一般采用單獨(dú)鉆孔取壓?！x表及自動化—4、標(biāo)準(zhǔn)取壓方式國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓法蘭取壓和D－D/2取壓法蘭取壓裝置是由一對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D－D/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)D－D/2取壓—第一章測量儀表—法蘭取壓和D－D/2取壓法蘭取壓裝置是由一對帶有取壓口的法5、節(jié)流式流量計的安裝

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)簡單、安裝使用方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測量?？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，一般不宜選用孔板流量計。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)流式流量計的應(yīng)用非常廣泛，但是如果使用不當(dāng)往往會出現(xiàn)很大的測量誤差，有時甚至高達(dá)10～20％。下面列舉一些造成測量誤差的原因，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?！恫顗鹤兯推鞯陌惭b如前所述》流體在管道中正常流動（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，將差壓信號轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，便于顯示及控制—第一章測量儀表—5、節(jié)流式流量計的安裝原理總結(jié)：節(jié)流裝置引壓管差壓變送器顯6、節(jié)流式流量計的使用特點(diǎn)和要求標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測量?？装鍦y量的壓損大，當(dāng)不允許有較大的管道壓損時，便不宜采用。在一般場合下，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)流裝置僅適用于測量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105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)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段（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)過長時間的使用，會因物理磨損或者化學(xué)腐蝕，造成幾何形狀和尺寸的變化，從而引起測量誤差，因此需要及時檢查和維修，必要時更換新的節(jié)流裝置—第一章測量儀表—6、節(jié)流式流量計的使用特點(diǎn)和要求標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)7、節(jié)流式流量計誤差產(chǎn)生的原因?qū)嶋H工況與設(shè)計要求不符，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)計計算，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，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，—第一章測量儀表—7、節(jié)流式流量計誤差產(chǎn)生的原因?qū)嶋H工況與設(shè)計要求不符，如：溫三、轉(zhuǎn)子流量計在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測量，因其流體的流速低，這就要求測量儀表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。轉(zhuǎn)子流量計特別適宜于測量管徑50mm以下管道的流量，測量的流量可小到每小時幾升。h孔板流量計：節(jié)流面積不變流量變化壓差發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計：壓差不變流量變化節(jié)流面積發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計主要由兩個部分組成：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)動的轉(zhuǎn)子。被測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)流體流過的時候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個力，使其浮起。當(dāng)這個力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力，此時轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度上。若流體流量突然由小變大時，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與被測介質(zhì)的流量大小相對應(yīng)。—第一章測量儀表—三、轉(zhuǎn)子流量計在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測量，因——流量方程轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系：V為轉(zhuǎn)子的體積；ρt和ρf分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度；g為重力加速度；ΔP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)子流量計的流量公式可以表示為：

式中：φ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成線性關(guān)系式中的其它參數(shù)為常數(shù)轉(zhuǎn)子流量計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)子流量計一般只適用于就地指示。對配有電遠(yuǎn)傳裝置的轉(zhuǎn)子流量計，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，傳送到其它儀表進(jìn)行顯示、記錄或控制?！谝徽聹y量儀表———流量方程轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系：V為轉(zhuǎn)子的體積；ρt和ρf——流量修正由于轉(zhuǎn)子流量計在生產(chǎn)的時候，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，必須對流量指示值按照實(shí)際被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進(jìn)行修正。液體流量測量時的修正如果某轉(zhuǎn)子流量計的轉(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：qv0為用水標(biāo)定時的流量刻度

ρw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ρf分別為被測介質(zhì)的實(shí)際流量和密度如果被測介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認(rèn)為φ是常數(shù)，則有刻度流量實(shí)際流量修正系數(shù)—第一章測量儀表———流量修正由于轉(zhuǎn)子流量計在生產(chǎn)的時候，是在工業(yè)例3.1現(xiàn)有一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計用來測量苯的流量，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，請問流量計讀數(shù)為3.6L/s時，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—第一章測量儀表—例3.1現(xiàn)有一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計用來測量苯的流量，已知?dú)怏w流量測量時的修正假設(shè)實(shí)際被測氣體的密度為ρf，因此被測流體流量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)基準(zhǔn)狀態(tài)（T0＝20℃＝293K，P0＝1.0133×105Pa）記被測時的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測流體對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量為：此時的密度ρf還是實(shí)際密度，由于測量的困難，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溫標(biāo)，壓力為絕對壓力。（P0=1.0133*105Pa，T0=293K）ρ0——空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（1.293kg/m3）ρf0——被測介質(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)）—第一章測量儀表—?dú)怏w流量測量時的修正假設(shè)實(shí)際被測氣體的密度為ρf，通常，氣——轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn)

①轉(zhuǎn)子流量計主要適合于檢測中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量；②流量計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高；③流量計的基本誤差約為儀表量程的土2％，量程比可達(dá)10：1④流量計的測量精度易受被測介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響?！谝徽聹y量儀表———轉(zhuǎn)子流量計的特點(diǎn)①轉(zhuǎn)子流量計主要適合于檢測中小管四、電磁流量計

基本工作原理導(dǎo)體切割磁力線，會產(chǎn)生電動勢適用場合可以檢測具有一定電導(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量，但不能檢測氣體、蒸汽和非導(dǎo)電液體的流量。流量公式當(dāng)導(dǎo)電的流體在磁場中以垂直方向流動而切割磁力線時，就會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與磁場的強(qiáng)度、流體的速度和流體垂直切割磁力線的有效長度成正比：式中：Ex為感應(yīng)電勢；K為比例系數(shù)；B為磁場強(qiáng)度；D為管道直徑；v為垂直于磁力線的流體流動速度。在管道直徑D已經(jīng)確定，磁場強(qiáng)度B維持不變時，流體的體積流量與磁感應(yīng)電勢成線性關(guān)系。利用上述原理制成的流量檢測儀表稱為電磁流量計?！谝徽聹y量儀表—四、電磁流量計基本工作原理導(dǎo)體切割磁力線，會產(chǎn)生電動勢——電磁流量計的特點(diǎn)測量導(dǎo)管內(nèi)無可動或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力損失極小；只要是導(dǎo)電的，被測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；電磁流量計的量程比一般為10:1，精度較高的量程比可達(dá)100:1；測量口徑范圍大，可以從lmm到2m以上，特別適用于lm以上口徑的水流量測量；測量精度一般優(yōu)于0.5級；電磁流量計反應(yīng)迅速，可以測量脈動流量；主要缺點(diǎn)：被測流體必須是導(dǎo)電的，不能小于水的電導(dǎo)率不能測量氣體、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0～200℃；因電極嵌裝在測量導(dǎo)管上的，使工作壓力限制(一般≤0.25MPa）—第一章測量儀表———電磁流量計的特點(diǎn)測量導(dǎo)管內(nèi)無可動或突出于管道內(nèi)部的部件，——電磁流量計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；變送器前后管道有時帶有較大的雜散電流，一般要把變送器前后1～1.5m出和變送器外殼連接在一起，共同接地。

—第一章測量儀表———電磁流量計的安裝可以水平安裝，也可以垂直安裝，但要求液體五、渦輪流量計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SN流量方程ωqv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；渦輪流量計的測量精度較高，可達(dá)到0.5級以上；反應(yīng)迅速，可測脈動流量；主要用于中小口徑的流量檢測；僅適用潔凈的被測介質(zhì)，通常在渦輪前要安裝過濾裝置；流量計水平安裝，前后需一定長度的直管段，一般上游側(cè)和下游側(cè)的直管段長度要求在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)生變化時需重新標(biāo)定或進(jìn)行補(bǔ)償—第一章測量儀表—五、渦輪流量計基本工作原理流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)六、漩渦流量計基本工作原理把一個漩渦發(fā)生體（非流線型對稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過漩渦發(fā)生體時會在其左右兩側(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)兩列漩渦的間距h與同列中相鄰漩渦的間距l(xiāng)滿足為h／l＝0.281條件時，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5000～150000的范圍內(nèi)，St基本上為一常數(shù)。

特點(diǎn)和要求渦街流量計輸出信號（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)定的漩渦流量計可用于其他液體和氣體的流量測量而不需標(biāo)定；管道內(nèi)無可動部件，使用壽命長，壓力損失??；測量精度高（約為士0.5％～1％），量程比20:1；尤其適用于大口徑管道的流量測量。但是流量計安裝時要求有足夠的直管段長度，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。

—第一章測量儀表—六、漩渦流量計基本工作原理把一個漩渦發(fā)生體（非流線型對七、橢圓齒輪流量計——直接測量基本工作原理“一碗一碗”計量V轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，就排出四個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，只要測出流量計的轉(zhuǎn)速n就可以計算出被測流體的流量流量方程特點(diǎn)和要求計量精度高，一般可達(dá)0.2～0.5級，有的甚至能達(dá)到0.1級安裝直管段對計量精度影響不大，量程比一般為10:1一般只適用于10～150mm的中小口徑。容積式流量計對被測流體的粘度變化不敏感，特別適合于測量高粘度的流體（例如重油、樹脂等）甚至糊狀物的流量，但要求被測介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，所以一般情況下，流量計前要裝過濾器。由于受零件變形的影響，容積式流量計一般不宜在高溫或低溫下使用?！谝徽聹y量儀表—七、橢圓齒輪流量計——直接測量基本工作原理“一碗一碗”計八、其它——科里奧利力質(zhì)量流量計基本工作原理

（實(shí)驗(yàn)）

將充水軟管（水不流動）兩端懸掛，使其中段下垂成U形，靜止時，U形的兩管處于同一平面，并垂直于地面，左右擺時，兩管同時彎曲，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時，它將發(fā)生扭曲。扭曲的方向總是出水側(cè)的擺動要早于人水側(cè)；

隨著質(zhì)量流量的增加，這種現(xiàn)象變得更加明顯，出水側(cè)擺動相位超前于入水側(cè)更多。

這就是科氏力質(zhì)量流量的檢測原理，它利用兩管的振動（擺動）相位差來反映流經(jīng)該U形管的質(zhì)量流量—第一章測量儀表—八、其它——科里奧利力質(zhì)量流量計基本工作原理將充水軟管（水利用科氏力構(gòu)成的質(zhì)量流量計有直管、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管路相連。這樣流體可以同時在兩個U形管內(nèi)流動在兩管的中間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，相當(dāng)于兩根軟管按相反方向不斷擺動換能器B和C用來檢測兩管的振動情況由于B處于進(jìn)口側(cè)，C處于出口側(cè)，則根據(jù)出口側(cè)振動相位超前于進(jìn)口側(cè)的規(guī)律，C輸出的交變信號的相位將超前于B某個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)量流量計若將這兩個交流信號相位差經(jīng)過電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成直流4～20mA等標(biāo)準(zhǔn)信號，就成為質(zhì)量流量變送器。

特點(diǎn)和要求科氏力質(zhì)量流量計的測量精度較高，主要用于粘度和密度相對較大的單相和混相流體的流量測量由于結(jié)構(gòu)等原因，這種流量計適用于中小尺寸的管道的流量檢測。

—第一章測量儀表—利用科氏力構(gòu)成的質(zhì)量流量計有直管、彎管、單管、雙管等多種形式——間接式質(zhì)量流量測量（其它略）—第一章測量儀表———間接式質(zhì)量流量測量（其它略）—第一章測量儀表—第四節(jié)物位測量—第一章測量儀表—本節(jié)知識要點(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：測量物位有哪些方法？什么是零點(diǎn)遷移？如何解決？第四節(jié)物位測量—第一章測量儀表—本節(jié)知識要點(diǎn)：本節(jié)一、概述

幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位測量液位的儀表叫液位計，測量料位的儀表叫料位計測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計在物位檢測中，有時需要對物位進(jìn)行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點(diǎn)物位測量的儀表稱為物位開關(guān)

物位檢測的作用控制、計量、報警等。

檢測方法分類直讀式物位儀表：玻璃管液位計、玻璃板液位計等。差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點(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其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理聲波式物位儀表：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，測出這些變化就可測知物位。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：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作……—第一章測量儀表—一、概述幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，物位檢測的二、差壓式液位計

基本工作原理

如圖（a）所示ΔP=ρgH測出差壓ΔP的大小，便知液位H的高低。零點(diǎn)遷移

ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時，變送器輸出為Iomin為零（如電動儀表中4mA）無遷移

負(fù)遷移

遷移量：

-ρ2g（h2-h1）正遷移

遷移量：

ρ1gh1—第一章測量儀表—由于安裝的位置不同會造成液位為零差壓不為零的問題。二、差壓式液位計基本工作原理如圖（a）所示Δ例3.2已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位變化范圍0—2.5米，求：變送器的量程和遷移量。解Hmaxρ1g=2.5*1200*9.8=29400Pa變送器量程可選為：40kPa當(dāng)H=0時，-ρ2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24kPa變送器需要進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為－37.24kPa

結(jié)論：差壓式液位變送器，事實(shí)上就是一個差壓變送器，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，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被堵塞的問題，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（壓力信號的遠(yuǎn)傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。

—第一章測量儀表—例3.2已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/三、浮筒式液位計基本工作原理浮筒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，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)元件和傳動裝置或變換輸出裝置，使其指示出液位或輸出與液位對應(yīng)的電信號。

內(nèi)置式外置式靜井特點(diǎn)和要求浮筒式液位計通常有內(nèi)置式和側(cè)裝外置式兩種安裝方式，測量原理完全相同，但外置式安裝更適用于溫度較高的場合。

—第一章測量儀表—三、浮筒式液位計基本工作原理GF彈F浮浮筒彈簧輸出指示四、電容式物位計

基本工作原理

dDLDdLH由兩個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ε1的介質(zhì)時，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ε2的另一種介質(zhì)填充時，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，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可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，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)場溫度、被測液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時，介質(zhì)的介電常數(shù)也會發(fā)生變化，應(yīng)及時對儀表進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到預(yù)想的測量精度。說明：電容式液位計一般都是基于差壓原理測量的?！谝徽聹y量儀表—四、電容式物位計基本工作原理dDLDdLH由兩個同軸圓五、核輻射式物位計基本工作原理核輻射線（通常為γ射線）穿過一定厚度的被測介質(zhì)時，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；μ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屬于非接觸式物位測量儀表適用于高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒等條件苛刻的場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量使用時幾乎不受溫度、壓力、電磁場的影響。但由于射線對人體有害，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)場一般不優(yōu)先考慮使用核輻射式物位計)—第一章測量儀表—五、核輻射式物位計基本工作原理核輻射線（通常為γ射線）第五節(jié)溫度測量—第一章測量儀表—本節(jié)知識要點(diǎn)：溫度檢測的主要方法和分類☆

熱電偶及其測溫原理★熱電阻及其測溫原理★

溫度變送器簡介☆其它溫度檢測儀表簡介