化工儀表及自動(dòng)化第3章1

化工(huàgōng)儀表及自動(dòng)化第三章檢測(cè)儀表與傳感器

精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)概述測(cè)量過程(guòchéng)與測(cè)量誤差儀表的性能指標(biāo)工業(yè)儀表的分類壓力檢測(cè)及儀表壓力單位及測(cè)壓儀表彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)智能型壓力變送器壓力計(jì)的選用及安裝1精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)流量檢測(cè)及儀表概述差壓式流量計(jì)轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)電磁流量計(jì)漩渦流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)2精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)物位檢測(cè)及儀表概述(ɡàishù)差壓式液位變速器電容式物位傳感器核輻射物位計(jì)稱重式液罐計(jì)量儀溫度檢測(cè)及儀表溫度檢測(cè)方法熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)電動(dòng)溫度變送器3精品資料內(nèi)容提要(nèirónɡtíyào)一體化溫度(wēndù)變送器智能式溫度(wēndù)變送器測(cè)溫元件的安裝現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展4精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)用來檢測(cè)這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測(cè)儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)的儀表通常稱為傳感器。當(dāng)傳感器的輸出(shūchū)為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，通常稱為變送器。5℃Pam……1～5VDC4～20mA0～10mA……標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)mVHzuA……微弱信號(hào)非線性被測(cè)量傳感器變送器顯示、控制儀表(裝置)精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)一、測(cè)量(cèliáng)過程與測(cè)量(cèliáng)誤差6

測(cè)量過程在實(shí)質(zhì)上都是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程，而測(cè)量儀表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。

測(cè)量誤差指由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)絕對(duì)誤差(juéduìwùchà)xi：儀表指示值,xt：被測(cè)量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值

相對(duì)誤差7精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)二、儀表(yíbiǎo)的性能指標(biāo)81.精確度（簡稱精度）說明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對(duì)誤差和儀表的測(cè)量范圍相對(duì)百分誤差δ允許誤差精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“±”號(hào)及“％”號(hào)，便可以用來確定儀表的精確度等級(jí)。目前(mùqián)常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)9精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)10舉例(jǔlì)例1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200~700℃，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為＋4℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。解該儀表的相對(duì)百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“＋”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)例2某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為０～1000℃。根據(jù)工藝(gōngyì)要求，溫度指示值的誤差不允許超過±７℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？解根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為

如果將儀表的允許誤差去掉“±”號(hào)與“％”號(hào)，其數(shù)值介于0.5～1.0之間，如果選擇精度等級(jí)為1.0級(jí)的儀表，其允許的誤差為±1.0％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級(jí)儀表才能滿足工藝要求。11精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)12儀表的精度等級(jí)是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣(yōuliè)的重要指標(biāo)之一。

精度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級(jí)越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級(jí)以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量儀表，其精度大多在0.5以下。

儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0如：精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度(jīnɡdù)等級(jí)和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度(jīnɡdù)等級(jí)，情況是不一樣的。根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度(jīnɡdù)等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該大于（至少等于）儀表校驗(yàn)所得的相對(duì)百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度(jīnɡdù)等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對(duì)百分誤差。小結(jié)13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(duì)百分誤差

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)2.變差變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程(xíngchéng)（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。圖3-1測(cè)量儀表的變差14注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)153.靈敏(línɡm(xù)ǐn)度與靈敏(línɡm(xù)ǐn)限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量的比值。即

式中，S為儀表的靈敏度；Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起Δα所需的被測(cè)參數(shù)變化量。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。

注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨力表示。

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)4.分辨率對(duì)于(duìyú)數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。

不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。16精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)175.線性度線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論(lǐlùn)直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y(cè)量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。圖3-2線性度示意圖

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)186.反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，說明儀表需要(xūyào)較長時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應(yīng)時(shí)間的長短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。

儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法

當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號(hào)由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時(shí)間，可用來表示反應(yīng)時(shí)間。精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)三、工業(yè)(gōngyè)儀表的分類191.按儀表使用的能源分類氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表

以電為能源，信號(hào)之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動(dòng)儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動(dòng)儀表的安全使用。

一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場(chǎng)、放射性等環(huán)境影響。

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)202.按信息的獲得、傳遞、反映和處理(chǔlǐ)的過程分類檢測(cè)儀表

作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。

顯示儀表

作用是將由檢測(cè)儀表獲得的信息顯示出來。

集中控制裝置

包括各種巡回檢測(cè)儀、巡回控制儀等?？刂苾x表

可以根據(jù)需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算。

執(zhí)行器

可以接受控制儀表的輸出信號(hào)或直接來自操作員的指令，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)圖3-3各類儀表(yíbiǎo)的作用21精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)223.按儀表的組成(zǔchénɡ)形式分類

基地式儀表特點(diǎn)是將測(cè)量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里，形成一個(gè)整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場(chǎng)做就地檢測(cè)和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。分為基地式儀表和單元組合儀表

精品資料第一節(jié)概述(ɡàishù)化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動(dòng)單元組合儀表和氣動(dòng)單元組合儀表兩種。國產(chǎn)(guóchǎn)的電動(dòng)單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動(dòng)單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意

單元組合儀表是將對(duì)參數(shù)的測(cè)量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。23精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表一、壓力(yālì)單位及測(cè)量儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）24精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表為了使大家了解國際(guójì)單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。25精品資料26壓力單位帕/Pa兆帕/MPa工程大氣壓/(kgf/cm2)物理大氣壓/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1各種(ɡèzhǒnɡ)壓力單位換算表精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)(juéduì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。圖3-4絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表28測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為(fēnwéi)四類。1.液柱式壓力計(jì)

它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等

優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點(diǎn)

其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。

精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表2.彈性(tánxìng)式壓力計(jì)它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。

3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測(cè)量的儀表。29F=K*S精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表4.活塞式壓力計(jì)

它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量(zhìliàng)來進(jìn)行測(cè)量的。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測(cè)量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。

30精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表二、彈性(tánxìng)式壓力計(jì)31定義

彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。優(yōu)點(diǎn)

具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。

可用來測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表321.彈性元件

彈性元件是一種簡易(jiǎnyì)可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。圖3-5

彈性元件示意圖

彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表332.彈簧(tánhuáng)管壓力表分類使用的測(cè)壓元件單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。

用途普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。

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)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表基本測(cè)量(cèliáng)原理

單圈彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭９上。當(dāng)通入被測(cè)的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時(shí)，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機(jī)構(gòu)才能指示出來。

34精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化(biànhuà)，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。警惕！35精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表圖3-7電接點(diǎn)(jiēdiǎn)信號(hào)壓力表1，4

—靜觸點(diǎn)；2

—?jiǎng)佑|點(diǎn)；3

—綠燈；5

—紅燈

壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)1和4。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時(shí)，2和4接觸，紅色信號(hào)燈5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，2與1接觸，接通了綠色信號(hào)燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。36精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表三、電氣(diànqì)式壓力計(jì)定義電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。37優(yōu)點(diǎn)1.該儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè)7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；

2.由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表幾種(jǐzhǒnɡ)常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式壓力傳感器

霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。

圖3-9

霍爾效應(yīng)

霍爾電勢(shì)可用下式表示

式中，UH為霍爾電勢(shì)；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。39精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表將霍爾元件與彈簧管配合(pèihé)，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖3-10所示。圖3-10霍爾片式壓力傳感器1—彈簧管；2

—磁鋼；3

—霍爾片

當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例。

利用這一電勢(shì)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動(dòng)控制。41精品資料42第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表2.應(yīng)變(yìngbiàn)片壓力傳感器

應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。圖3-11應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1—應(yīng)變筒；2—外殼；3—密封膜片精品資料第二節(jié)壓力檢測(cè)(jiǎncè)及儀表3.壓阻式壓力(yālì)傳感器

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。工作原理43精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表圖3-12壓阻式壓力(yālì)傳感器1—基座；2—單晶硅片；3—導(dǎo)環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻特點(diǎn)

精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單；

便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化；

可以測(cè)量壓力，稍加改變，還可以測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。44精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表5.電容式壓力(yālì)變送器

電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測(cè)儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA（DC）電流信號(hào)。

工作原理圖3-14電容式差壓變送器原理圖1—隔離膜片；2，7—固定電極；3—硅油；4—測(cè)量膜片；5—玻璃層；6—底座；8—引線49先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。

精品資料第二節(jié)壓力(yālì)檢測(cè)及儀表電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)量膜片將平滑(pínghuá)地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級(jí)。小結(jié)50精品資料——壓力(yālì)檢測(cè)儀表的選用三個(gè)方面——選用時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對(duì)壓力檢測(cè)的要求、被測(cè)介質(zhì)的特性、現(xiàn)場(chǎng)使用(shǐyòng)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。精品資料儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的范圍關(guān)鍵：根據(jù)被測(cè)參數(shù)的大小來確定，同時(shí)必須考慮到被測(cè)對(duì)象可能發(fā)生的異常超壓情況，對(duì)儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測(cè)量穩(wěn)定壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的2/3測(cè)量脈動(dòng)壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的1/2測(cè)量高壓壓力(yālì)：最大工作壓力(yālì)Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力(yālì)Pimin不低于上限值Pmax的1/3在選用儀表量程時(shí)，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(gè)一般經(jīng)驗(yàn)要求，不是(bùshi)絕對(duì)的?。、帕砍?/p>

精品資料⑵儀表(yíbiǎo)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(cè)壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本(jīběn)誤差?！谶x擇時(shí)應(yīng)堅(jiān)持節(jié)約的原則，只要測(cè)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。精品資料⑶儀表(yíbiǎo)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(gè)(jǐɡè)方面:儀表的材料輸出信號(hào)類型使用環(huán)境

精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表一、概述(ɡàishù)

介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。

流量大小：單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。

總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。定義63精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表質(zhì)量(zhìliàng)流量M體積流量Q如以t表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是

流量計(jì)：測(cè)量流體流量的儀表。計(jì)量表：測(cè)量流體總量的儀表。

64精品資料流量檢測(cè)的主要方法(fāngfǎ)和分類流量檢測(cè)方法有很多，就測(cè)量原理(yuánlǐ)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。精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表1.速度(sùdù)式流量計(jì)

以測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。

2.容積式流量計(jì)

以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。3.質(zhì)量流量計(jì)

以測(cè)量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。65分類差壓式流量計(jì);轉(zhuǎn)子式流量計(jì);電磁流量計(jì);渦輪流量計(jì);漩渦流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì);活塞式流量計(jì)量熱式;角動(dòng)量式;陀螺式;科里奧利力式精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表二、差壓式流量計(jì)差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)(liúdòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。

通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。66精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表1.節(jié)流現(xiàn)象(xiànxiàng)與流量基本方程式（1）節(jié)流現(xiàn)象

流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。

節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置。67精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表圖3-18孔板裝置(zhuāngzhì)及壓力、流速分布圖

要準(zhǔn)確測(cè)量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會(huì)改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來測(cè)量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測(cè)壓點(diǎn)及測(cè)壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意68精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表（2）節(jié)流(jiéliú)基本方程式

流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的?？梢钥闯鲆懒髁颗c壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于α的取值。

流量與壓力差ΔP的平方根成正比。

69精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表2.標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)節(jié)流裝置

國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。

標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。70(a)標(biāo)準(zhǔn)孔板(b)噴嘴(c)文丘里管精品資料節(jié)流(jiéliú)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)簡單、安裝方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量，安裝前后需要一定直管段?？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104～105以上的流體；流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿(chōngmǎn)全部管道，不發(fā)生相變；精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表三、轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計(jì)841.工作原理

以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。圖3-27轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計(jì)中轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)的平衡條件是（3-25）由式（3-25）可得根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測(cè)介質(zhì)的流量大小或?qū)⑹剑?-26）代入上兩式，得或（3-26）85精品資料測(cè)量(cèliáng)原理：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(shànɡduān)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)?？装辶髁坑?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)生變化精品資料轉(zhuǎn)子(zhuànzǐ)流量計(jì)的特點(diǎn)①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；②流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作(gōngzuò)可靠，儀表前直管段長度要求不高；③流量計(jì)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(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。精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表四、橢圓(tuǒyuán)齒輪流量計(jì)981.工作原理圖3-30橢圓齒輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理通過橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量2.使用特點(diǎn)

適用于高黏度介質(zhì)的流量測(cè)量。測(cè)量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高。精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表五、渦輪流量計(jì)99圖3-31渦輪流量計(jì)1—渦輪；2—導(dǎo)流器；3—磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器；4—外殼(wàiké)；5—前置放大器優(yōu)點(diǎn)

安裝方便。測(cè)量精度高，可耐高壓。反應(yīng)快，可測(cè)脈動(dòng)流量。輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。缺點(diǎn)

一般應(yīng)加過濾器。安裝時(shí)，前后要有一定的直管段。

精品資料第三節(jié)流量檢測(cè)(jiǎncè)及儀表六、電磁(diàncí)流量計(jì)100能夠測(cè)量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量。

圖3-32

電磁流量計(jì)原理圖感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判斷，大小由下式?jīng)Q定

（3-43）而（3-44）將式（3-44）代入式（3-43），得精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表101電磁(diàncí)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)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0～200℃；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）精品資料第三節(jié)流量(liúliàng)檢測(cè)及儀表七、漩渦(xuánwō)流量計(jì)

精度高、測(cè)量范圍寬、沒有運(yùn)動(dòng)部件、無機(jī)械磨損、維護(hù)方便、壓力損失小、節(jié)能效果明顯。圖3-33卡曼渦街102

漩渦流量計(jì)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測(cè)量流體流量的儀表。精品資料漩渦(xuánwō)流量計(jì)基本工作(gōngzuò)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，