過(guò)程儀表基礎(chǔ)知識(shí)

1、過(guò)程儀表,制作人：董祥波,目錄,第一章：儀表基礎(chǔ)知識(shí)第二章：溫度測(cè)量?jī)x表第三章：壓力測(cè)量?jī)x表第四章：流量測(cè)量?jī)x表第五章：物位測(cè)量?jī)x表第六章：過(guò)程分析儀表第七章：執(zhí)行機(jī)構(gòu)第八章：DCS系統(tǒng)介紹,第一章 儀表基礎(chǔ)知識(shí),一、基本概念1、過(guò)程參數(shù)檢測(cè)基本概念? 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)-----指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位、和成分等參數(shù)的檢測(cè)。? 檢測(cè)儀表-----將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱(chēng)為檢測(cè)儀表。

2、? 一次儀表-----一般為將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為便于計(jì)量的物理量所使用的儀表。? 二次儀表-----將測(cè)得的信號(hào)變送轉(zhuǎn)換為可計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)電、氣信號(hào)并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。,2、測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差,? 測(cè)量過(guò)程-----利用一個(gè)已知的單位量(即標(biāo)準(zhǔn)量)與被測(cè)的同類(lèi)量進(jìn)行比較的過(guò)程，即用儀器獲取數(shù)據(jù)各方面信息的過(guò)程。? 測(cè)量誤差-----在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之間會(huì)有一定的差值。它反映了測(cè)量結(jié)果的可靠

3、程度。,3、測(cè)量誤差的分類(lèi),按誤差的數(shù)值表示來(lái)分，分為絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差和引用誤差? 絕對(duì)誤差-----指測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之差。? 相對(duì)誤差-----指絕對(duì)誤差與真值或測(cè)量值之百分比。? 引用誤差-----指絕對(duì)誤差與測(cè)量范圍上限值或測(cè)量 儀表量程的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。工 業(yè)儀表通常用引用誤差來(lái)表示儀表的 準(zhǔn)確程度。,按誤

4、差出現(xiàn)的規(guī)律來(lái)分，可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏忽誤差。? 系統(tǒng)誤差-----指測(cè)量?jī)x表本身或其他原因(如零點(diǎn)沒(méi)有調(diào)整 好等)引起的有規(guī)律的誤差。? 隨機(jī)誤差-----指在測(cè)量中所出現(xiàn)的沒(méi)有一定規(guī)律的誤差。? 疏忽誤差-----指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測(cè)試方 法等人為因素所引起的誤差。,按儀表使用的條件來(lái)分，有基本誤

5、差、附加誤差? 基本誤差-----指儀表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的 誤差。? 附加誤差-----指儀表超出規(guī)定的正常工作條件時(shí)所增加 的誤差。,4、儀表分類(lèi),? 檢測(cè)與過(guò)程控制儀表最通用的分類(lèi)，是按儀表在測(cè)量與控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分，一般分為檢測(cè)儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)（控制）儀表和執(zhí)行器4大類(lèi)。? 檢測(cè)儀表根據(jù)被測(cè)變量分為：壓力儀表、溫度儀表

6、、流量?jī)x表、物位儀表、成分分析儀表。,在工程上儀表性能指標(biāo)通常用準(zhǔn)確度（又稱(chēng)精度）、變差、靈敏度來(lái)描述。儀表工校驗(yàn)儀表通常也是調(diào)校精確度、變差和靈敏度三項(xiàng)。 1、準(zhǔn)確度和準(zhǔn)確度等級(jí)? 儀表精確度：簡(jiǎn)言之就是儀表測(cè)量值接近真值的準(zhǔn)確程度，通常用相對(duì)百分誤差 （也稱(chēng)相 對(duì)折合誤差）表示。? 準(zhǔn)確度等級(jí)：在工業(yè)測(cè)量中，為了便于表示儀表的質(zhì)量，通常用準(zhǔn)確度等級(jí)來(lái)表示儀表 的準(zhǔn)確程度。準(zhǔn)確度等級(jí)就是最大引用誤差去掉正

7、、負(fù)號(hào)及百分號(hào)。準(zhǔn)確度等級(jí)是衡量?jī)x表質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)。我國(guó)工業(yè)儀表等級(jí)一般劃分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七個(gè)等級(jí)。? 儀表準(zhǔn)確度習(xí)慣上稱(chēng)精度，準(zhǔn)確度等級(jí)習(xí)慣上稱(chēng)為精度等級(jí),二、儀表主要性能指標(biāo),,2、變差 ? 變差:是指儀表被測(cè)變量（可理解為輸入信號(hào)）多次從不同方向達(dá)到同一數(shù)值時(shí)，儀表指示值之間的最大差值，或者說(shuō)是儀表在外界條件不變的情況下，被測(cè)參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測(cè)參數(shù)由大

8、到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為儀表變差。變差大小取最大絕對(duì)誤差與儀表標(biāo)尺范圍之比的百分比。 變差產(chǎn)生的主要原因:是儀表傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙，運(yùn)動(dòng)部件的摩擦，彈性元件滯后等。取勝著儀表制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，特別 是微電子技術(shù)的引入，許多儀表全電子化了，無(wú)可動(dòng)部件，模擬儀表改為數(shù)字儀表等等，所以變差這個(gè)指標(biāo)在智能型儀表中顯得不那么重要和突出了。,3、靈敏度? 靈敏度:是指儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度，或者說(shuō)是對(duì)被測(cè)的

9、量變化的反應(yīng)能力，是在穩(wěn)態(tài)下，輸出變化增量對(duì)輸入變化增量的比值.靈敏度有時(shí)也稱(chēng)“放大比”，也是儀表靜特性貼切線上各點(diǎn)的斜率。增加放大倍數(shù)可以提高儀表靈敏度，單純加大靈敏度并不改變儀表的基本性能，即儀表精度并沒(méi)有提高，相反有時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，造成輸出不穩(wěn)定。儀表靈敏度應(yīng)保持適當(dāng)?shù)牧?。然而?duì)于儀表用戶(hù)，諸如化工企業(yè)儀表工來(lái)講，儀表精度固然是一個(gè)重要指標(biāo)，但在實(shí)際使用中，往往更強(qiáng)調(diào)儀表的穩(wěn)定性和可靠性，因?yàn)榛て髽I(yè)檢測(cè)與過(guò)程控制儀表用于計(jì)

10、量的為數(shù)不多，而大量的是用于檢測(cè)。另外，使用在過(guò)程控制系統(tǒng)中的檢測(cè)儀表其穩(wěn)定性、可靠性比精度更為重要。,4、復(fù)現(xiàn)性（又叫重復(fù)性）? 測(cè)量復(fù)現(xiàn)性（重復(fù)性）:是在不同測(cè)量條件下，如不同的方法，不同的觀測(cè)者，在不同的檢測(cè)環(huán)境對(duì)同一被檢測(cè)的量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，其測(cè)量結(jié)果一致的程度。測(cè)量復(fù)現(xiàn)性必將成為儀表的重要性能指標(biāo)。,5、穩(wěn)定性? 穩(wěn)定性:在規(guī)定工作條件內(nèi)，儀表某些性能隨時(shí)間保持不變的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性（度）。儀表穩(wěn)定性是化工企業(yè)儀表工十分

11、關(guān)心的一個(gè)性能指標(biāo)。由于化工企業(yè)使用儀表的環(huán)境相對(duì)比較惡劣，被測(cè)量的介質(zhì)溫度、壓力變化也相對(duì)比較大，在這種環(huán)境中投入儀表使用，儀表的某些部件隨時(shí)間保持不變的能力會(huì)降低，儀表的穩(wěn)定性會(huì)下降。徇或表征儀表穩(wěn)定性現(xiàn)在尚未有定量值，化工企業(yè)通常用儀表零漂移來(lái)衡量?jī)x表的穩(wěn)定性。儀表投入運(yùn)行一年之中零位沒(méi)有漂移，相反儀表投入運(yùn)行不到3個(gè)月，儀表零位就變了，說(shuō)明儀表穩(wěn)定性不好。儀表穩(wěn)定性的好壞直接關(guān)系到儀表的使用范圍，有時(shí)直接影響化工生產(chǎn)，儀表穩(wěn)定性

12、不好造成的影響往往比儀表精度下降對(duì)化工生產(chǎn)的影響還要大。儀表穩(wěn)定性不好儀表維護(hù)量也大，是儀表工最不希望出現(xiàn)的事情。,6、可靠性? 可靠性:儀表可靠性是化工企業(yè)儀表工所追求的另一重要性能指標(biāo)?？煽啃院蛢x表維護(hù)量是相反相成的，儀表可靠性高說(shuō)明儀表維護(hù)量小，反之儀表可靠性差，儀表維護(hù)量就大。對(duì)于化工企業(yè)檢測(cè)與過(guò)程控制儀表，大部分安裝在工藝管道、各類(lèi)塔、釜、罐、器上，而且化工生產(chǎn)的連續(xù)性，多數(shù)有毒、易燃易爆的環(huán)境，這些惡劣條件給儀表維護(hù)增

13、加了很多困難，一是考慮化工生產(chǎn)安全，二是關(guān)系到儀表維護(hù)人員人身安全，所以化工企業(yè)使用檢測(cè)與過(guò)程控制儀表要求維護(hù)量越小越好，亦即要求儀表可靠性盡可能地高。隨著儀表更新?lián)Q代，特別 是微電子技術(shù)引入儀表制造行業(yè)，使儀表可靠性大大提高。儀表生產(chǎn)廠商對(duì)這個(gè)性能指標(biāo)也越來(lái)越重視，通常用平均無(wú)故障時(shí)間MTBF來(lái)描述儀表的可靠性。一臺(tái)全智能變送器的MTBF比一般非智能儀表如電動(dòng)Ⅲ變送器要高10倍左右，它可高達(dá)100~390年。,舉例PDT-2120

14、P—代表壓力D—代表差壓T—代表傳送或變送器,三、儀表位號(hào)的表示方法 1、儀表位號(hào)的組成,2、被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào),第一節(jié) 熱量傳遞的方式,本節(jié)的主要內(nèi)容,一、熱傳導(dǎo)二、對(duì)流傳熱三、輻射傳熱,第二章、溫度測(cè)量?jī)x表,在環(huán)境工程中，很多過(guò)程涉及加熱和冷卻：?對(duì)水或污泥進(jìn)行加熱；?對(duì)管道及反應(yīng)器進(jìn)行保溫以減少系統(tǒng)的熱量散失；?在冷卻操作中移出熱量。,傳熱是極普遍的過(guò)程：,凡是有溫差存在的地方，就必然有熱量傳遞。

15、,環(huán)境工程中涉及的傳熱過(guò)程主要有兩種情況：?強(qiáng)化傳熱過(guò)程，如各種熱交換設(shè)備中的傳熱；?削弱傳熱過(guò)程，如對(duì)設(shè)備和管道的保溫，以減少熱量損失。,傳熱速率問(wèn)題,,物體由于熱的原因而發(fā)出輻射能的過(guò)程。,根據(jù)傳熱機(jī)理的不同，熱的傳遞主要有三種方式：,熱傳導(dǎo),對(duì)流傳熱,輻射傳熱,通過(guò)物質(zhì)的分子、原子和電子的振動(dòng)、位移和相互碰撞發(fā)生的熱量傳遞過(guò)程。,流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞過(guò)程，僅發(fā)生在液體和氣體中。通常認(rèn)為是流體與固體壁面之間的熱

16、傳遞過(guò)程。,物體各部分之間無(wú)宏觀運(yùn)動(dòng),本節(jié)思考題,(1)什么是熱傳導(dǎo)？(2)什么是對(duì)流傳熱？分別舉出一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流傳熱和自然對(duì)流傳熱的實(shí)例。(3)簡(jiǎn)述輻射傳熱的過(guò)程及其特點(diǎn)。(4)試分析在居室內(nèi)人體所發(fā)生的傳熱過(guò)程，設(shè)室內(nèi)空氣處于流動(dòng)狀態(tài)。(5)若冬季和夏季的室溫均為18℃，人對(duì)冷暖的感覺(jué)是否相同？在哪種情況下覺(jué)得更暖和？為什么？,第二節(jié)、 基本概念? 溫度：反映了物體冷熱的程度，與自然界中的各種物理和化學(xué)過(guò)程相聯(lián)系。?

17、 溫度概念的建立及測(cè)量：以熱平衡為基礎(chǔ)的，? 溫度最本質(zhì)的性質(zhì)：當(dāng)兩個(gè)冷熱程度不同的物體接觸后就會(huì)產(chǎn)生? 導(dǎo)熱換熱，換熱結(jié)束后兩物體處于熱平衡狀態(tài)，則它們具有相同的溫度。? 而用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。,? 華氏溫標(biāo)（ºF）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的

18、沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每等份為華氏1度，符號(hào)為ºF。? 攝氏溫度（℃）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每等份為攝氏1度，符號(hào)為℃。? 攝氏溫度值t和華氏溫度值tF有如下關(guān)系：? 熱力學(xué)溫標(biāo)又稱(chēng)開(kāi)爾文溫標(biāo)，或稱(chēng)絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，記符號(hào)為K。? 熱力學(xué)溫度T（K）與攝氏溫度t的關(guān)系是：T（K）=273.15+t(℃

19、)。,第三節(jié)、溫度測(cè)量?jī)x表的分類(lèi),? 按使用的測(cè)量范圍分 常把測(cè)量600℃以上的測(cè)溫儀表叫高溫計(jì)；測(cè)量600℃以下的測(cè)溫儀表叫溫度計(jì)? 按用途分 標(biāo)準(zhǔn)儀表和實(shí)用儀表 ? 按工作原理分 分為膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì)五類(lèi) ? 按測(cè)量方式分 分為接觸式與非接觸式兩大類(lèi)。前者測(cè)溫元件直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，這樣可以使被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫元件

20、進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q而達(dá)到測(cè)溫目的；后者測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)不接觸，通過(guò)輻射或?qū)α鲗?shí)現(xiàn)熱交換來(lái)達(dá)到測(cè)溫的目的。,第三節(jié)、溫度測(cè)量?jī)x表的分類(lèi),1、接觸式測(cè)溫 溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，經(jīng)過(guò)換熱后兩者溫度相等。 (1) 膨脹式溫度計(jì) (2) 熱電阻溫度計(jì) (3)熱電偶溫度計(jì) (4)其他原理的溫度計(jì),直觀、可靠，測(cè)量?jī)x表也比較簡(jiǎn)單,特點(diǎn),缺點(diǎn)：由于測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象必

21、須經(jīng)過(guò)充分的熱交換且達(dá)到平衡后才能測(cè)量，這樣容易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，同時(shí)帶來(lái)測(cè)溫過(guò)程的延遲現(xiàn)象，不適于測(cè)量熱容量小的對(duì)象、極高溫的對(duì)象、處于運(yùn)動(dòng)中的對(duì)象。不適于直接對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量。,2、非接觸測(cè)溫 溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過(guò)輻射能量進(jìn)行熱交換，由輻射能的大小來(lái)推算被測(cè)物體的溫度。 (1) 輻射式溫度計(jì) (2) 紅外線溫度計(jì)：,特點(diǎn),不與被測(cè)物體接觸，不破壞原有的溫度場(chǎng)。精度一般不高。,缺

22、點(diǎn)：容易受到外界因素的干擾，測(cè)量誤差較大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格比較昂貴。,1、應(yīng)用熱膨脹原理測(cè)溫,測(cè)量原理,物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹,液體膨脹式溫度計(jì),固體膨脹式溫度計(jì),玻璃管溫度計(jì),雙金屬溫度計(jì),第四節(jié)、工業(yè)常用溫度檢測(cè)儀表,2、膨脹式溫度計(jì),雙金屬片,雙金屬片溫度計(jì),雙金屬溫度信號(hào)器1-雙金屬片 2-調(diào)節(jié)螺釘 3-絕緣子 4-信號(hào)燈,感溫元件:兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的.,3、壓力式溫度計(jì),利用密閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸

23、點(diǎn)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(lái)測(cè)量這種變化，從而測(cè)得溫度,工作介質(zhì)是氣體、液體或蒸氣簡(jiǎn)單可靠、抗振性能好，具有良好的防爆性動(dòng)態(tài)性能差，示值的滯后較大，不能測(cè)量迅速變化的溫度,4、雙金屬溫度計(jì)一、工作原理 雙金屬溫度計(jì)屬于固體膨脹式溫度計(jì)。雙金屬溫度計(jì)中的感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的。雙金屬片受熱后，由于兩金屬片的膨脹長(zhǎng)度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越

24、高產(chǎn)生的線膨脹長(zhǎng)度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。雙金屬溫度計(jì)就是基于這一原理而制成的，它是用雙金屬片制成螺旋形感溫元件，外加金屬保護(hù)套管，當(dāng)溫度變化時(shí)，螺旋的自由端便圍繞著中心軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)指針在刻度盤(pán)上指示出相應(yīng)的溫度數(shù)值。,雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中 低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？?以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中 的-80℃～+500℃范圍內(nèi)液體 、蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)顯示溫度，直觀方便； 安全可靠，

25、使用壽命長(zhǎng)； 多種結(jié)構(gòu)形式。,5、熱電阻 熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。 它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精度是最高的，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。,應(yīng)用熱電阻原理測(cè)溫,導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化,測(cè)量原理,熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量-200~500℃范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度；具有遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。熱電阻輸出信號(hào)大，測(cè)量準(zhǔn)確,什么是RTD?

26、Resistance Temperature Detector鉑線電阻的變化近于理想曲線－ IEC 751,電 阻( 歐 姆),電阻與溫度國(guó)際通用關(guān)系圖:,,IEC 751,IEC751,溫 度 (oC),? 熱電阻測(cè)溫原理及材料： 熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開(kāi)始采用銠、鎳、錳等材料制造熱電阻。?

27、熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)的組成： 熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導(dǎo)線和溫度控制顯示表等組成。必須注意兩點(diǎn)：“熱電阻和溫度控制顯示表的分度號(hào)必須一致；為了消除連接導(dǎo)線電阻變化的影響，必須采取三線制接法?！? 常用工業(yè)熱電阻包括： 鎧裝熱電阻、裝配熱電阻、防爆熱電阻,4- 線 RTD,為什么使用2-, 3-,或4- 線 RTD?? 2- 線: 成本最低 -- 使用極少，因?yàn)橐€電阻的誤差很大? 3-

28、線: 成本/性能比適中. 引線補(bǔ)償良好. ? 4- 線: 理論上最好的引線補(bǔ)償方法(完全補(bǔ)償); 精度最高，成本最高.,,常見(jiàn)故障原因及處理,Rr,Rt,WZP-230 總長(zhǎng)/插入深度=500/350mm,WZPK2-230 總長(zhǎng)/插入深度=300/150mm,6、 熱電偶,如圖所示，兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。置于被測(cè)溫度為 t 的介質(zhì) 中，稱(chēng)為工作段，另一端為自由端

29、，放在溫度為t0的恒定溫度下，當(dāng)工作段的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)也隨溫度發(fā)生一定規(guī)律的變化。,熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)，其大小只與電極材料與兩端的溫差有關(guān)，而與熱電極的長(zhǎng)度和直徑的粗細(xì)無(wú)關(guān)。采用熱電偶為測(cè)量元件的變送器稱(chēng)之為熱電偶溫度變送器。從外觀上看，熱電阻和熱電偶溫度變送器沒(méi)有太大的區(qū)別。熱電偶兩端的熱電勢(shì)差可以用下式表示：E=eAB(t)-eAB(t0) 式中：Et----熱電偶的熱電勢(shì)；

30、 eAB(t)----溫度為t時(shí)工作端的熱電勢(shì)； eAB(t0)----溫度t0時(shí)自由端的熱電勢(shì)；,熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是兩熱電極材料相異、兩接點(diǎn)溫度相異。,同種補(bǔ)償導(dǎo)線配同種熱電偶，如果所選的補(bǔ)償導(dǎo)線種類(lèi)不對(duì)，一樣產(chǎn)生誤差。假設(shè)使用S 型熱電偶，選擇了K 型偶的補(bǔ)償導(dǎo)線KX，如圖5 所示。根據(jù)中間導(dǎo)

31、體定律，儀表所接收的總熱電勢(shì)為E′Z（T1，T2）=ES（T1，T3）+EKX（T3，T2）如果正確使用S 型偶補(bǔ)償導(dǎo)線SC，不考慮補(bǔ)償導(dǎo)線自身誤差，儀表測(cè)量的總電勢(shì)為EZ（T1，T2）=ES（T1，T3）+ES（T3，T2）,由于選錯(cuò)了補(bǔ)償導(dǎo)線儀表測(cè)量值由此產(chǎn)生誤差為式:EZ′- EZ= ES（T1，T3）+EKX（T3，T2） - ES（T1，T3）- ES（T3，T2） = EKX（T3，T2） -

32、 - ES（T3，T2如果S 型熱電偶工作溫度為900℃，控制間環(huán)境溫度為25℃，仍按照T3- T2=8℃，分別查S 偶和K 偶分度表，得出電勢(shì)差為； EK（T3，T2）- ES（T3，T2）=0.278mV儀表測(cè)量溫度比實(shí)際溫度高。如果儀表控制在900℃時(shí)，實(shí)際值只有875.1℃，誤差24.9℃。如果上述情況又將極性接反，儀表測(cè)量值偏高，儀表顯示900℃時(shí)，實(shí)際溫度為933.2℃，誤差33.2℃。,如果正確連接，儀表所接

33、收的總熱電勢(shì)為： EZ=EK（T1，T3）+EKX（T3，T2）因?yàn)檫B接的錯(cuò)誤，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，儀表所接收的總熱電勢(shì)為：E′Z=EK（T1，T3）-EKX（T3，T2）計(jì)算，儀表測(cè)量值由此產(chǎn)生誤差為：EZ′- EZ=EK（T1，T3）+ EKX（T3，T2）- EK（T1，T3）- EKX（T3，T2）=2EK（T3，T2）,一般工業(yè)爐附近的溫度，至少比控制間的溫度高8℃。那么由此產(chǎn)生誤差正好是補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)償值的2 倍。對(duì)

34、于 K型偶，微分電勢(shì)值基本在 40℃（/ μV）左右，測(cè)量溫度大約比實(shí)際溫度低16℃。如果控制溫度設(shè)定在600℃，實(shí)際溫度應(yīng)該在616℃左右。從上面的分析可以看出，當(dāng)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線正負(fù)極接反，不僅沒(méi)有起到補(bǔ)償作用，誤差比不接補(bǔ)償導(dǎo)線還增加一倍，因此補(bǔ)償導(dǎo)線在連接時(shí)一定要注意極性。如果不能確定熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線極性時(shí)，可以取一段補(bǔ)償導(dǎo)線，將一端絕緣去掉后擰在一起，放在熱水杯中，用普通萬(wàn)用表直流電壓量程最低檔測(cè)量另一端的2 根

35、線，萬(wàn)用表上會(huì)顯示測(cè)量電壓的正負(fù)，信號(hào)的正極為補(bǔ)償導(dǎo)線的正極。,溫度變送器的作用:有人說(shuō)是測(cè)量溫度的，這是不對(duì)的。其作用是將檢測(cè)的熱電偶或則熱電阻等溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的儀表信號(hào)如4-20mADC,或者1-5VDC.,七、溫度變送器,AD105撥碼開(kāi)關(guān)型智能溫度變送器Pt100、Cu50、Pt1000輸入，4...20mA輸出，防雷，抗脈沖群，抗射頻干擾，能有效抑制因漏電造成的影響,AD105撥碼開(kāi)關(guān)型智能溫度變送器，是一種可以

36、通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置量程范圍的智能型兩線制溫度變送器，同時(shí)還具備PC可編程的功能。它能接受熱電阻信號(hào)輸入，并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行線性化處理，輸出4...20mA(兩線制) 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并傳輸?shù)紻CS、PLC等系統(tǒng)控制設(shè)備；具有傳感器損壞、短路故障信號(hào)可預(yù)設(shè)置等特點(diǎn)。供電方式為輸出回路供電，無(wú)需另配電源，即無(wú)源式，一般安裝在溫度傳感器的頭部接線盒里，安裝孔為圓形條狀設(shè)計(jì)，可滿(mǎn)足不同尺寸接線盒的要求，也可通過(guò)安裝支架裝在標(biāo)準(zhǔn)DIN導(dǎo)軌上。,第三章 壓

37、力測(cè)量?jī)x表,第一節(jié) 概述,第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),第六節(jié) 差壓變送器,第一節(jié) 概述,壓力是重要的熱工參數(shù)之一, 正確測(cè)量和控制壓力對(duì)保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測(cè)量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測(cè)量中。 垂直作用在單位面積上的力稱(chēng)壓力。在國(guó)際單位制（SI）和我國(guó)法定計(jì)量單位中，壓力的單位是“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱(chēng)“帕”，符

38、號(hào)為“Pa”。 1Pa=1N/m2 即1N力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。,過(guò)去采用的壓力單位“工程大氣壓力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大氣壓”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等均應(yīng)改成法定計(jì)量單位帕。 換算關(guān)系如下：1kgf/cm2 = 0.9807×105P

39、a 1mmH2O = 0.9807×10Pa 1mmHg = 1.332×102Pa 1atm = 1.01325×105Pa bar = 105Pa 1PSI = 6.89×103Pa,第一節(jié) 概述,一、壓力幾種不同表示方法 (1) 絕對(duì)壓力 指作用于物體表面積上的全部壓力, 其零點(diǎn)以絕對(duì)真空為基準(zhǔn), 又稱(chēng)總壓

40、力, 一般用大寫(xiě)符號(hào)P表示。 (2) 大氣壓力 指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力, 以P0表示。 (3) 表壓力 絕對(duì)壓力與大氣壓力之差, 一般用P表示。測(cè)壓儀表一般指示的壓力都是表壓力, 表壓力又稱(chēng)相對(duì)壓力。當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力, 則表壓力為負(fù)壓, 負(fù)壓又可用真空度表示,負(fù)壓的絕對(duì)值稱(chēng)為真空度。如測(cè)爐膛和煙道氣的壓力均是負(fù)壓。 (4) 差壓 任意兩個(gè)壓力之差稱(chēng)為差壓。如靜壓式液位計(jì)和差壓式流量計(jì)就是利用測(cè)量差壓的

41、大小知道液位和流體流量的大小。,第一節(jié) 概述,第一節(jié) 概述,1.平衡法：通過(guò)儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測(cè)壓力相平衡的原理測(cè)量壓力。2. 彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)的表壓力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來(lái)反映被測(cè)壓力的大小。3. 電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。,三、壓力測(cè)量?jī)x表的分類(lèi),第一節(jié) 概述,壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：液柱式、機(jī)械式及電氣式測(cè)量壓力的儀表，按

42、信號(hào)原理不同，大致可分為四類(lèi)：液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度；機(jī)械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移；電氣式：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測(cè)量；活塞式：根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。,第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)反映被測(cè)壓力的大

43、小。采用水銀或水為工作液，用U形管或單管進(jìn)行測(cè)量，常用于低壓、負(fù)壓或壓力差的檢測(cè)。被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室壓力測(cè)量或現(xiàn)場(chǎng)鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便。,一、U形管壓力計(jì),△P=P1－P2=ρg(h1+h2),提高工作液密度將增加壓力的測(cè)量范圍，但靈敏度要降低。,U形管壓力計(jì)原理圖1-U型玻璃管；2-

44、工作液；3-刻度尺,第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),二、單管壓力計(jì),因則故由于 D>>d，所以 P =ρgh2,單管液柱式壓力計(jì)1-測(cè)量管 2-寬口容器 3-刻度尺,第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),由于U形管壓力計(jì)需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度的單管壓力計(jì)。,習(xí)題,1、用平管液柱式壓力計(jì)測(cè)得的介質(zhì)壓力為液柱高度380mmH2O,由于大容器D>>d(d為測(cè)壓管直徑),可忽略大容器液位下降值.求介質(zhì)壓

45、力。已知：容器中灌注為1K,設(shè)ρ=1000kg/m3,g=9.81 。,解：被測(cè)介質(zhì)壓力 P=ρgh =1000×9.81×0.38 =3.73×103(Pa),三、斜管微壓計(jì),第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),主要用于測(cè)量微小壓力、負(fù)壓和壓差，它將單管液柱壓力計(jì)的測(cè)量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對(duì)誤差。,傾斜角度越小，l越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度就越高；但不可太小，否則

46、液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大，不能小于15°。這種傾斜管液柱式壓力計(jì)可以測(cè)量到0.98Pa的微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。,三、斜管微壓計(jì),第二節(jié) 液柱式壓力計(jì),第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),用彈性傳感器（又稱(chēng)彈性元件）組成的壓力測(cè)量?jī)x表稱(chēng)為彈性式壓力計(jì)。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出（力或位移），可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)指針指示壓力（或壓差），也可以通過(guò)某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力（或壓

47、差）信號(hào)的遠(yuǎn)傳。,1、彈性元件 采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件, 可以適用于不同場(chǎng)合、不同范圍的壓力測(cè)量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。,第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),測(cè)壓原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，變形大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。,F：軸向外力； A: 彈性元件承受壓力的有效面積； P: 被測(cè)壓力； C：彈性元件的剛度系數(shù)； X: 彈性元件的形變位移。,第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),

48、2、彈簧管壓力表 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。被測(cè)壓力由接頭9通入, 迫使彈簧管1的自由端產(chǎn)生位移, 通過(guò)拉桿2使扇形齒輪3作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn), 于是指針5通過(guò)同軸的中心齒輪4的帶動(dòng)而作順時(shí)針偏轉(zhuǎn), 在面板6的刻度標(biāo)尺上顯示出被測(cè)壓力的數(shù)值。,第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉，使用范圍廣，測(cè)量范圍寬; 可測(cè)負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓; 精度有0.5、1.0、1.5、2.5等。,第三節(jié) 彈性式壓力計(jì),2、彈簧

49、管壓力表,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),為適應(yīng)集中檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)及使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的需要，希望把彈性元件的輸出——位移或壓力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號(hào)，出現(xiàn)了電氣式壓力計(jì)。電氣式壓力檢測(cè)方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。 能實(shí)現(xiàn)壓力－電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。,1、壓電式壓力傳感器 壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。 壓電材料：?jiǎn)尉w、多晶體 特點(diǎn)：結(jié)

50、構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣。,霍爾元件是利用( )工作的半導(dǎo)體元件。A磁電效應(yīng) B電磁效應(yīng) C壓電效應(yīng) D以上都不是,C,問(wèn)題？,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),2、 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的，利用彈性敏感元件和應(yīng)變計(jì)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)

51、電阻值變化的壓力傳感器。,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),缺點(diǎn)：輸出信號(hào)小、線性范圍窄,而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差(見(jiàn)電阻應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì))。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變片的體積小,商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)格可供選擇，而且可以靈活設(shè)計(jì)彈性敏感元件的形式以適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合，所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式壓力傳感器仍有廣泛的應(yīng)用。分類(lèi)：按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同,應(yīng)變式壓力傳感器大致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式和組合式4種。,2、應(yīng)變式壓力傳感器,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),3、壓

52、阻式壓力傳感器 壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，當(dāng)它受外力作用時(shí)，其阻值由于電阻率的變化而改變。 擴(kuò)散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅膜片。,優(yōu)點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能直接反映微小的壓力變化，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；缺點(diǎn)：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),右圖是壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在一塊圓形的單晶硅膜片上, 布

53、置四個(gè)擴(kuò)散電阻, 組成一個(gè)全橋測(cè)量電路。膜片用一個(gè)圓形硅杯固定, 將兩個(gè)氣腔隔開(kāi)。一端接被測(cè)壓力, 另一端接參考?jí)毫?。?dāng)存在壓差時(shí), 膜片產(chǎn)生變形, 使兩對(duì)電阻的阻值發(fā)生變化, 電橋失去平衡, 其輸出電壓反映膜片承受的壓差的大小。,第四節(jié) 電氣式壓力計(jì),第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),一、壓力檢測(cè)儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測(cè)壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)儀表滿(mǎn)量程的3/4；被測(cè)壓力波動(dòng)較大或測(cè)脈動(dòng)壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)

54、儀表滿(mǎn)量程的2/3；為保證測(cè)量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿(mǎn)量程的1/3；優(yōu)先滿(mǎn)足最大工作壓力條件。,2. 儀表精度的選擇 壓力檢測(cè)儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來(lái)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)小于儀表的基本誤差。3. 儀表類(lèi)型的選擇從被測(cè)介質(zhì)壓力大小來(lái)考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)對(duì)儀表輸出信號(hào)的要求使用的環(huán)境,第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),一、壓力檢測(cè)儀表的選擇,習(xí)題,16、鍋爐給水壓力值

55、最大16MPa,最小15MPa,試問(wèn)應(yīng)選用多大量程的壓力表？,解：儀表刻度上限值=3/2×測(cè)量上限值 =3/2×16 =24MPa 根據(jù)計(jì)算結(jié)果,可選用0～25MPa的壓力表。,二、壓力儀表的校驗(yàn),第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),校驗(yàn)就是將被校驗(yàn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比較它們指示數(shù)值，如果被校表對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表

56、規(guī)定最大準(zhǔn)許絕對(duì)誤差時(shí)，則認(rèn)為被校表合格。常用的校驗(yàn)儀器是活塞式壓力計(jì)，它由壓力發(fā)生部分和測(cè)量部分組成，它的精度等級(jí)有0.02、0.05和0.2級(jí)，可用來(lái)校準(zhǔn)0.25級(jí)精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。,校驗(yàn)方法：,1.在測(cè)量范圍內(nèi)選取3-4個(gè)點(diǎn)，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度點(diǎn)上；2.均勻增至刻度上限，保持上限壓力3min，觀察指針的變動(dòng)情況；3.單方向增至校驗(yàn)點(diǎn)后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向?qū)⒅列?/p>

57、驗(yàn)點(diǎn)校驗(yàn)，計(jì)算誤差。,二、壓力儀表的校驗(yàn),第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),三、壓力表的安裝,第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校驗(yàn),1. 取壓口的選擇測(cè)量液體：在管道下部取壓測(cè)量氣體：在管道上部取壓測(cè)量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓,2. 導(dǎo)壓管的鋪設(shè)導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號(hào)的，要有3%坡度，長(zhǎng)度小于50m。導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，起傾斜度不小于1:12，粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更增大。,三、壓力表的安裝,第五節(jié) 壓力檢測(cè)儀表的選擇與校

58、驗(yàn),3. 取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊，無(wú)凸起和毛刺。,4. 防止儀表傳感器與高溫和有害介質(zhì)直接接觸。,5. 取壓口和壓力表之間要有隔離閥，以備檢修。,習(xí)題,61、在水平管道上測(cè)量氣體壓力時(shí)的取壓點(diǎn)應(yīng)選在( )。 A、管道上部、垂直中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi) B、管道下部、垂直中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi) C、管道水平中心線以上兩側(cè)45度范圍內(nèi) D、管道上部、垂直

59、中心線兩側(cè)45度范圍內(nèi),64、一般工業(yè)用壓力表耐壓檢驗(yàn)時(shí)間為( )分鐘。 A、 3 B、 5 C、 10 D、 8,17、在進(jìn)行差壓管路敷設(shè)時(shí),已知敷設(shè)的管路長(zhǎng)度24米,試問(wèn)管路兩端的最小高度差不少于多少米？,解：根據(jù)規(guī)程,在敷設(shè)差壓管路時(shí),管路應(yīng)保持不小于1:12的坡度。 最小的高度差=24×（1/12） =2(米) 即管路

60、兩端最小高度差不應(yīng)小于2米。,差壓變送器可以測(cè)量液體、氣體和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù), 與節(jié)流裝置配合可測(cè)量流量。 差壓變送器有氣動(dòng)差壓變送器（輸出20～100KPa壓力信號(hào)）和電動(dòng)差壓變送器（輸出4～20mA或0～10mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)）。,第六節(jié) 差壓變送器,力平衡式差壓變送器是基于力矩原理工作的, 它是以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負(fù)反饋, 因而測(cè)量精度較高, 而且保證了被測(cè)差壓ΔPi和輸

61、出電流I0之間的線性關(guān)系。,一、力平衡式差式變送器 力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框圖如圖所示, 它包括測(cè)量機(jī)構(gòu)、杠桿力平衡機(jī)構(gòu)、位移檢測(cè)放大器及電磁反饋機(jī)構(gòu)。,第六節(jié) 差壓變送器,壓力、差壓變送器結(jié)構(gòu)都一樣, 只是彈性元件稍有差別。右圖為電動(dòng)力平衡壓力變送器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。被測(cè)壓力p作用在測(cè)量膜片1上, 轉(zhuǎn)換為輸入力作用于主杠桿2的下端。主杠桿以支點(diǎn)膜片3為軸而偏轉(zhuǎn), 并以力沿水平方向推動(dòng)矢量機(jī)構(gòu)4。矢量機(jī)構(gòu)將水平向左的力變成連桿6向上的

62、力, 此力帶動(dòng)副杠桿7, 繞其支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng), 因而使差動(dòng)變壓器8的銜鐵下移, 氣隙變小, 銜鐵的位移變化量通過(guò)低頻位移檢測(cè)放大器9轉(zhuǎn)換并放大為4-20 mA的直流電流I0, 作為變送器的輸出信號(hào)。,第六節(jié) 差壓變送器,調(diào)節(jié)支點(diǎn)5的水平位置, 可改變矢量機(jī)構(gòu)的夾角θ, 從而能連續(xù)改變兩杠桿間的傳動(dòng)比, 能細(xì)調(diào)量程。調(diào)節(jié)彈簧11的張力, 可起調(diào)整零點(diǎn)的作用。  低頻位移檢測(cè)放大器的作用是將副杠桿上銜鐵的微小位移轉(zhuǎn)換成直流輸出電流I0,

63、所以它實(shí)際上是一個(gè)位移-電流轉(zhuǎn)換器。,第六節(jié) 差壓變送器,二、電容式差壓變送器 電容式差壓變送器是沒(méi)有杠桿機(jī)構(gòu)的變送器, 它采用差動(dòng)電容作為檢測(cè)元件, 整個(gè)變送器沒(méi)有傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 因而尺寸緊湊, 抗振性好, 性能穩(wěn)定可靠, 具有較高的精度。它可以測(cè)量壓力、差壓、絕對(duì)壓力、帶開(kāi)方的差壓（用于測(cè)量流量）。,第六節(jié) 差壓變送器,1、電容式差壓變送器的組成 變送器包括差動(dòng)電容傳感器和變送器電路兩部份, 其構(gòu)成方框圖如圖所示。輸入差壓

64、Δpi作用于差動(dòng)電容的動(dòng)極板, 使其產(chǎn)生位移, 從而使差動(dòng)電容器的電容量發(fā)生變化。 此電容變化量由輸入轉(zhuǎn)換部份變換成直流電流信號(hào), 此信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行比較, 其差值送入放大電路, 經(jīng)放大得到整機(jī)的輸出電流I0。,第六節(jié) 差壓變送器,2．電容式差壓變送器測(cè)量原理 采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來(lái)改變可變電容器的電容量，然后通過(guò)測(cè)量電容量C便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。,第六節(jié) 差壓變送器,ε——電容器

65、極板間絕緣介質(zhì)的介電 常數(shù)，F(xiàn)/m A——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2,d——兩平行板之間的距離，m C——電容量，F(xiàn),測(cè)量部分,測(cè)量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等. 測(cè)量原理: 將被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。,第六節(jié) 差壓變送器,3.電容式壓力、差壓變送器特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、動(dòng)態(tài)性能好，電容相對(duì)變化大、靈敏度高在普通壓力傳感器上增加微處理器具有遠(yuǎn)程通

66、訊的功能依靠手操通信器，用戶(hù)可在現(xiàn)場(chǎng)或控制室設(shè)定變送器各種參數(shù)使用維護(hù)方便長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。,第六節(jié) 差壓變送器,簡(jiǎn)答題：（第25小題）簡(jiǎn)述電容式差壓變送器的組成和工作原理。,答：電容式差壓變送器的檢測(cè)元件采用電容式壓力傳感器，組成分測(cè)量和放大兩大部分。輸入差壓作用于測(cè)量部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜片（即可動(dòng)電極）與兩固定電極所組成的減去電容的電容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)

67、換成電流信號(hào)和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號(hào)的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機(jī)的輸出信號(hào)IO。,習(xí)題,習(xí)題,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）。A、測(cè)量值小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)多，測(cè)量越精確。B、1.5級(jí)儀表的精度等級(jí)可寫(xiě)為±1.5級(jí)。C、熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)，它的熱電勢(shì)大小，不僅取決于熱電偶材料的材質(zhì)和兩端的溫度，而且與熱電偶的直徑和長(zhǎng)短也有關(guān)系。D、力平衡式壓力變送器與電容式壓

68、力變送器一樣，都是利用彈性元件受壓后產(chǎn)生的位移變換成電量的,如果把1151變送器的電源極性接反，則儀表不可能是（ ）。A燒壞　B沒(méi)有輸出　C輸出跑最大　D輸出跑最小,解：儀表的原測(cè)量范圍為0～100KPa，輸出范圍：4～20mA現(xiàn)零位正遷了100%，所以： 1．測(cè)量范圍成了100～200KPa。 2．儀表的量程是200-100=100KPa。 3．輸入為100KPa時(shí)，儀表的輸出為4mA。