化工常用儀表類型及原理

關(guān)于化工常用儀表類型及原理第一章概述第2頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述一、測量過程與測量誤差6

測量過程在實質(zhì)上都是將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。

測量誤差指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對誤差和相對誤差。第3頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述絕對誤差xi：儀表指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標準表的讀數(shù)值

相對誤差7第4頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述二、儀表的性能指標81.精確度（簡稱精度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內(nèi)的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的測量范圍相對百分誤差δ允許誤差第5頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述

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。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)9第6頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述例1某臺測溫儀表的測溫范圍為-50～200℃。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過±3℃，試問應如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？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“±”號與“％”號，其數(shù)值介于1.0～1.5之間，如果選擇精度等級為1.5級的儀表，其允許的誤差為±1.5％，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應選擇1.0級儀表才能滿足工藝要求。11第7頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述12儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。

精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級以上的儀表，常用來作為標準表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多在0.5以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。舉例1.51.0如：第8頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)概述2.變差

變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測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，否則，應及時檢修。第9頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述153.靈敏度與靈敏限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(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)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。

注意：上述指標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。

第10頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述4.分辨率

對于數(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參數(shù)變化量。

不同量程的分辨力是不同的，相應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。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。16第11頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)概述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際校準曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y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為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。第12頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第一章概述186.反應時間

反應時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。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。

儀表的反應時間有不同的表示方法

當輸入信號突然變化一個數(shù)值后，輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。

儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2％（95％）所用的時間，可用來表示反應時間。第13頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表第14頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表一、壓力單位及測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第15頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表27p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對壓力的零線在壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負壓或真空度之分。

當被測壓力低于大氣壓力時，一般用負壓或真空度來表示。圖3-4絕對壓力、表壓、負壓（真空度）的關(guān)系第16頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表28測量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。1.液柱式壓力計

它根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。

按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計、單管壓力計等

優(yōu)點這類壓力計結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

缺點

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

第17頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表2.彈性式壓力計

它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進行測量的。例如彈簧管壓力計、波紋管壓力計及膜式壓力計。3.電氣式壓力計

它是通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進行測量的儀表。例如各種壓力傳感器和壓力變送器。29第18頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表4.活塞式壓力計

它是根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進行測量的。優(yōu)點缺點測量精度很高，允許誤差可小到0.05%～0.02%。結(jié)構(gòu)較復雜，價格較貴。

30第19頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表二、彈性式壓力計31定義

彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(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壓儀表。優(yōu)點

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

可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

第20頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表321.彈性元件

彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當測壓范圍不同時，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。第21頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表332.彈簧管壓力表

分類使用的測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—接頭彈簧壓力表第22頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表基本測量原理

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。當通入被測的壓力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)生擴張變形。同時，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，所以只要測得B點的位移量，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構(gòu)才能指示出來。

34第23頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表

在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當壓力低于或高于給定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險。這時就應采用帶有報警或控制觸點的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點信號壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時，及時發(fā)出信號，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實現(xiàn)壓力的自動控制。

警惕！35第24頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表

圖3-7

電接點信號壓力表1，4

—靜觸點；2

—動觸點；3

—綠燈；5

—紅燈

壓力表指針上有動觸點2，表盤上另有兩根可調(diào)章指針，上面分別有靜觸點1和4。當壓力超過上限給定數(shù)值時，2和4接觸，紅色信號燈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，2與1接觸，接通了綠色信號燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)章。36第25頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表三、電氣式壓力計定義電氣式壓力計是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。37優(yōu)點1.該儀表的測量范圍較廣，分別可測7×10-5Pa至5×102MPa的壓力，允許誤差可至0.2％；

2.由于可以遠距離傳送信號，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實現(xiàn)壓力自動控制和報警，并可與工業(yè)控制機聯(lián)用。

第26頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表圖3-8電氣式壓力計組成方框圖組成

一般由壓力傳感器、測量電路和信號處理裝置所組成。常用的信號處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機等。38第27頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表幾種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，從而實現(xiàn)壓力的測量。

圖3-9

霍爾效應

霍爾電勢可用下式表示

式中，UH為霍爾電勢；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應強度；I為控制電流的大小。39第28頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表

將霍爾元件與彈簧管配合，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

當被測壓力引入后，在被測壓力作用下，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中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例。

利用這一電勢即可實現(xiàn)遠距離顯示和自動控制。41第29頁,共98頁，2024年2月25日，星期天42第二章壓力檢測及儀表2.應變片壓力傳感器

應變片式壓力傳感器利用電阻應變原理構(gòu)成。電阻應變片有金屬和半導體應變片兩類，被測壓力使應變片產(chǎn)生應變。當應變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應變時，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應變片式壓力計。圖3-11應變片壓力傳感器示意圖1—應變筒；2—外殼；3—密封膜片第30頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表3.壓阻式壓力傳感器

壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應而構(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)。當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。工作原理43第31頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表圖3-12壓阻式壓力傳感器1—基座；2—單晶硅片；3—導環(huán)；4—螺母；5—密封墊圈；6—等效電阻特點

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

便于實現(xiàn)顯示數(shù)字化；

可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。44第32頁,共98頁，2024年2月25日，星期天JF202系列壓阻式壓力傳感器第33頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表4.電容式壓力變送器

電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強、可靠性好、測量精度高等優(yōu)點，其輸出信號是標準的4～20mA（DC）電流信號。

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，然后進行測量。

第34頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電容式壓力變送器第35頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第二章壓力檢測及儀表

電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護測量膜片，當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，過載后的恢復特性很好，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)]有杠桿傳動機構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應提高，可達0.2級。

小結(jié)50第36頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表第37頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表一、概述

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

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

總量：在某一段時間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時流量在某一段時間內(nèi)的累計值。定義63第38頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表1.速度式流量計

以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例如壓差式流量計、轉(zhuǎn)子流量計、電磁流量計、渦輪流量計等2.容積式流量計

以單位時間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計、活塞式流量計等3.質(zhì)量流量計

以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計。質(zhì)量流量計分直接式和間接式兩種。

65分類第39頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表二、差壓式流量計

差壓式（也稱章流式）流量計是基于流體流動的章流原理，利用流體流經(jīng)章流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。

通常是由能將被測流量轉(zhuǎn)換成壓差信號的章流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應的流量值顯示出來的差壓計以及顯示儀表所組成。66第40頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表1.章流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）章流現(xiàn)象

流體在有章流裝置的管道中流動時，在章流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為章流現(xiàn)象。

章流裝置包括章流件和取壓裝置。67第41頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖

要準確測量出截面Ⅰ、Ⅱ處的壓力有困難，因為產(chǎn)生最低靜壓力p2′的截面Ⅱ的位置隨著流速的不同會改變。因此是在孔板前后的管壁上選擇兩個固定的取壓點，來測量流體在章流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關(guān)系，與測壓點及測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。注意68第42頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表（2）章流基本方程式

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)流體力學中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導而得的?？梢钥闯隽髁颗c壓力差ΔP的平方根成正比。

69α-流量系數(shù)；ε-膨脹矯正系數(shù)；F0–截流裝置的開孔截面積。第43頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表2.標準章流裝置

國內(nèi)外把最常用的章流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標準化，并稱為“標準章流裝置”。

標準化的具體內(nèi)容包括章流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。70第44頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表文丘里管第45頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表優(yōu)點缺點標準孔板應用廣泛，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適用于大流量的測量流體經(jīng)過孔板后壓力損失大，當工藝管道上不允許有較大的壓力損失時，便不宜采用。標準噴嘴和標準文丘里管壓力損失較孔板小結(jié)構(gòu)比較復雜，不易加工74第46頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表

標準章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，而且流體應當清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。

雖然章流裝置對管道直徑小于50mm，低雷諾數(shù)的流體的測量精度不高，而轉(zhuǎn)子流量計則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。75第47頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表三、轉(zhuǎn)子流量計841.工作原理

以壓降不變，利用章流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計采用的是恒壓降、變章流面積的流量測量方法。圖3-27轉(zhuǎn)子流量計的工作原理圖第48頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表862.電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計

它可以將反映流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號，適合于遠傳，進行顯示或記錄。

LZD系列電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計主要由流量變送及電動顯示兩部分組成。

（1）流量變送部分

圖3-28差動變壓器結(jié)構(gòu)第49頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表88（2）電動顯示部分圖3-29LTD系列電遠傳轉(zhuǎn)子流量計第50頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表四、橢圓齒輪流量計(容積式流量計)981.工作原理圖3-30橢圓齒輪流量計結(jié)構(gòu)原理2.使用特點

適用于高黏度介質(zhì)的流量測量。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。橢圓齒輪流量計的使用溫度有一定范圍。橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)復雜，加工成本較高。第51頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表五、渦輪流量計99圖3-31渦輪流量計1—渦輪；2—導流器；3—磁電感應轉(zhuǎn)換器；4—外殼；5—前置放大器優(yōu)點

安裝方便。測量精度高，可耐高壓。反應快，可測脈動流量。輸出信號為電頻率信號，便于遠傳，不受干擾。

缺點

一般應加過濾器。安裝時，前后要有一定的直管段。

第52頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表六、電磁流量計100能夠測量酸、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

電磁流量計原理圖感應電勢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（4-44）代入式（4-43），得第53頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表注意

只能用來測量導電液體的流量，且導電率要求不小于水的導電率，不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍數(shù)的放大器，會造成測量系統(tǒng)很復雜、成本高，并且易受外界電磁場的干擾。使用中要注意維護，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時要遠離一切磁源。不能有振動。101第54頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表七、漩渦流量計

精度高、測量范圍寬、沒有運動部件、無機械磨損、維護方便、壓力損失小、章能效果明顯。圖3-33卡曼渦街102

漩渦流量計是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。第55頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第三章流量檢測及儀表

熱敏檢測法電容檢測法應力檢測法超聲檢測法漩渦頻率的檢測方法圖3-34圓柱檢出器原理圖1—空腔；2—圓柱棒；3—導壓孔；4—鉑電阻絲；5—隔墻滿足h／L＝0.281時，則所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。由圓柱體形成的卡曼漩渦，其單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率為103F-單側(cè)漩渦產(chǎn)生頻率；v-流體平均流速；d-圓柱體直徑；St-斯特勞哈爾系數(shù)。第56頁,共98頁，2024年2月25日，星期天漩渦流量計第57頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表第58頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表一、概論3幾個概念液位料位液位計界位計按其工作原理分為直讀式物位儀表差壓式物位儀表浮力式物位儀表電磁式物位儀表核輻射式物位儀表聲波式物位儀表光學式物位儀表第59頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表二、差壓式液位變送器4工作原理圖3-39差壓液位變送器原理圖圖3-40壓力表式液位計第60頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此

當被測容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時，只需將差壓變送器的負壓室通大氣即可。若不需要遠傳信號，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。5第61頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表三、電容式物位傳感器1.測量原理圖3-45電容器的組成1—內(nèi)電極；2—外電極兩圓筒間的電容量C當D和d一定時，電容量C的大小與極板的長度L和介質(zhì)的介電常數(shù)ε的乘積成比例。10通過測量電容量的變化可以用來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面。

第62頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表2.液位的檢測3-46非導電介質(zhì)的液位測量1—內(nèi)電極；2—外電極；3—絕緣套；4—流通小孔當液位為零時，儀表調(diào)整零點，其零點的電容為

對非導電介質(zhì)液位測量的電容式液位傳感器原理如下圖所示。當液位上升為H時，電容量變?yōu)殡娙萘康淖兓癁?1第63頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表

電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被測介質(zhì)的介電系數(shù)ε與空氣介電系數(shù)ε0不等的原理進行工作，（ε-ε0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩極間的距離越小，儀表越靈敏。結(jié)論12第64頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表3.料位的檢測

用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁組成電容器的兩極來測量非導電固體料位。1—金屬電極棒；2—容器壁左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測量料位的示意圖。

電容量變化與料位升降的關(guān)系為13圖3-47料位檢測第65頁,共98頁，2024年2月25日，星期天電容式物位位變送器第66頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表優(yōu)點

電容物位計的傳感部分結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。

缺點

需借助較復雜的電子線路。

應注意介質(zhì)濃度、溫度變化時，其介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。14第67頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第四章物位檢測及儀表四、核輻射物位計射線的透射強度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關(guān)系見式（3-63）?？芍鋸姸瘸手笖?shù)規(guī)律衰減。I-穿過介質(zhì)后的射線強度圖3-48核輻射物位計示意圖1—輻射源；2—接受器特點

適用于高溫、高壓容器、強腐蝕、劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測量，還可以測量高溫融熔金屬的液位。可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。但由于放射線對人體有害，使用范圍受到一些限制。15第68頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表第69頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表一、溫度檢測方法

溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。分類按測量范圍

按用途

高溫計、溫度計標準儀表、實用儀表

按工作原理

膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計

按測量方式

接觸式與非接觸式

18第70頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表測溫方式溫度計種類測溫范圍／℃優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表膨脹式玻璃液體-50～600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準確，價格低廉測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠傳雙金屬-80～600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠精度低，量程和使用范圍有限壓力式液體氣體蒸汽-30～600-20～3500～250結(jié)構(gòu)簡單，耐震，防爆能記錄、報警，價格低廉精度低，測溫距離短，滯后大熱電偶鉑銠-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-考銅0～1600-50～1000-50～600測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償，在低溫段測量精度較低熱電阻鉑銅-200～600-50～150測量精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響非接觸式測溫儀表輻射式輻射式光學式比色式400～2000700～3200900～1700測溫時，不破壞被測溫度場低溫段測量不準，環(huán)境條件會影響測溫準確度紅外線光電探測熱電探測0～3500200～2000測溫范圍大，適于測溫度分布，不破壞被測溫度場，響應快易受外界干擾，標定困難表3-3常用溫度計的種類及優(yōu)缺點19第71頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表1.膨脹式溫度計圖3-50雙金屬片

圖3-51

雙金屬溫度信號器201—雙金屬片；2—調(diào)章螺釘；3—絕緣子；4—信號燈膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹的性質(zhì)而制成的。第72頁,共98頁，2024年2月25日，星期天WTZ、WTQ系列壓力式溫度計雙金屬片式溫度計第73頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表212.壓力式溫度計

它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。圖3-52壓力式溫度計結(jié)構(gòu)原理圖

1—傳動機構(gòu)；2—刻度盤；3—指針；4—彈簧管；5—連桿；6—接頭；7—毛細管；8—溫包；9—工作物質(zhì)

應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫壓力式溫度計。

第74頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表3.輻射式溫度計

輻射式高溫計是基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。目前主要用于測量高于800℃的溫度。壓力式溫度計的構(gòu)造由以下三部分組成

溫包毛細管彈簧管（或盤簧管）

22第75頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表二、熱電偶溫度計23熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。圖3-53熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖1—熱電偶；2—導線；3—測量儀表熱電偶溫度計由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導線。1.熱電偶圖3-54熱電偶示意圖第76頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表24（1）熱電現(xiàn)象及測溫原理

圖3-55熱電現(xiàn)象圖3-56接觸電勢形成的過程圖3-57熱電偶原理及電路圖左圖閉合回路中總的熱電勢或第77頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表注意

如果組成熱電偶回路的兩種導體材料相同，則無論兩接點溫度如何，閉合回路的總熱電勢為零；如果熱電偶兩接點溫度相同，盡管兩導體材料不同，閉合回路的總熱電勢也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢除了與兩接點處的溫度有關(guān)外，還與熱電極的材料有關(guān)。也就是說不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。25第78頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表28（2）常用熱電偶的種類工業(yè)上對熱電極材料的要求溫度每增加１℃時所能產(chǎn)生的熱電勢要大，而且熱電勢與溫度應盡可能成線性關(guān)系；物理穩(wěn)定性要高；化學穩(wěn)定性要高；材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應用上也可保證良好的互換性。第79頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表29熱電偶名稱代號分度號熱電極材料測溫范圍/℃新舊正熱電極負熱電極長期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6鉑銠10-鉑鎳鉻-鎳硅鎳鉻-銅鎳鐵-銅鎳銅-銅鎳WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2--CK鉑銠30合金鉑銠10合金鎳鉻合金鎳鉻合金鐵銅鉑銠6合金純鉑鎳硅合金銅鎳合金銅鎳合金銅鎳合金300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-400～300180016001200900750350表3-4工業(yè)用熱電偶第80頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表30（3）熱電偶的結(jié)構(gòu)①普通型熱電偶圖3-59熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電極絕緣管保護套管接線盒第81頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表32②鎧裝熱電偶

由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。優(yōu)點反應速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等。③表面型熱電偶

利用真空鍍膜法將兩極材料鍍在絕緣基底上的薄膜熱點偶，專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。優(yōu)點反應速度極快、熱慣性極小。

第82頁,共98頁，2024年2月25日，星期天扁接插式鎧裝熱電偶補償導線式鎧裝熱電偶防噴式鎧裝熱電偶防水式鎧裝熱電偶手柄式鎧裝熱電偶圓接插式鎧裝熱電偶圖3.3第83頁,共98頁，2024年2月25日，星期天WRNM-203型圓柱表面熱電偶第84頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表④快速熱電偶

測量高溫熔融物體一種專用熱電偶,整個熱偶元件的尺寸很小。33第85頁,共98頁，2024年2月25日，星期天熱電偶、熱電阻的選用(1)選用原則：較高溫度——熱電偶中低溫區(qū)——熱電阻一般以500℃為分界，但不絕對原因有兩點：(1)在中低溫區(qū)，熱電偶輸出的熱電勢很小，對測量儀表放大器和抗干擾要求很高。(2)由于參比端溫度變化不易得到完全補償，在較低溫度區(qū)內(nèi)引起的相對誤差就很突出。。第86頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表三、熱電阻溫度計44

在500℃以下中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進行溫度的測量較為適宜。

熱電阻溫度計是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導線所組成。圖3-64第87頁,共98頁，2024年2月25日，星期天第五章溫度檢測及儀表

對于呈線性特性的電阻來說，其電阻值與溫