自动化仪表.ppt

1检测仪表 检测仪表的作用 检测工业生产过程中的工艺参数需测量 以便控制和管理 显示 记录 打印等 如 热工过程 T P F L化工过程 密度 黏度 PH值 酸度机械过程 重量 位移 力 速度 厚度等 检测仪表的基本原理 1 1温度检测仪表 分类 从感受温度的途径分1 接触式 直接与被测介质接触感受温度的高低 有 各种膨胀式温度计 压力式温度计 热电偶 热电阻等 2 非接触式 不直接与被测介质接触感受温度的高低 有 红外 热辐射 非典时期的测温计 1 膨胀式温度计 测温原理 用热膨胀系数较大的固体 液体感受温度的变化 从而使其体积变化与温度呈一定关系 仪表举例 体温温度计双金属温度计杆式温度计玻璃温度计等 2 压力式温度计测温原理 密闭容器中的气体或液体受热膨胀 则容器所受的压力不同 使建立了压力与温度的关系 结构 特点 温度变为压力测量 精度较低 3 热电偶温度计测温原理 两种不同导体的接触面在环境温度不同时 产生不同的热电势 毫伏级 称热电效应 则温度与电势建立了一定的关系 所以测接触面的热电势则可测温度 特点 温度测量变为电势测量 精度较高 可测温度较高的介质 存在非线性 4 热电阻温度计 测温原理 金属导体或半导体随温度变化 其阻值不同 称热阻效应 测温变成测电阻 特点 精度较高 测温范围比热电偶低 存在非线性 5 非接触式 测温原理 物体的温度不同 其辐射的能量有差异 物体的炽热亮度也有差异 温度计结构 热辐射温度计光学温度计 炽热亮度 特点 超高温测量 1800 以上 精度不高 近来低温测量有所发展 1 1 2热电偶 1 组成 两种不同的导体或半导体连接成闭合回路 若两接触面所处的环境温度则不同 进而热电势不同 回路产生电势差 形成电流 2 原理 3 回路热电势公式表示 4 在热电偶中插入其它导线 实际应用中必须把热电偶接入仪表指示 因此 要回答当接入其它导线时 是否影响电势的大小 回路热电势若 T TOE 冷端 热端均处于同一环境 若E 0 则I 0 I2R 0 则为永动机 很显然E 0 热力学第二定律 不可能制成一种循环动作的热机 从一个热源吸取热量 使之完全变成有用功 而其它物体不变化 则 结论 当回路插入其它导体时 不影响回路中的热电势 推论 上述结论的重要性在于 热电偶可直接接入仪表或其它导体 进行温度的测量 5 热电偶制作材料 原则上不同的导体均可 但是要求 热电势要大 物理化学性能稳定 热电势与温度尽量呈线性关系 具有较好的延展性 易于加工复现性好 便于批量生产和互换 见P9表1 1 GB IEC标准 说明 分度号 特定材料的热电偶冷端同一温度时 热端在不同温度下标准的热电势值 称分度表 名称用英语大写字母代替称分度号 IEC GB如 B S K E T与制作材料有关 6 热电偶使用注意事项 热电偶使用应注意环境条件 如有腐蚀气体 液体 易造成接触点不稳定或腐蚀 电势值不符合标准 使用中对该类环境常加保护套 材质有陶瓷 不锈钢 但加护套后增加了测量滞后 一般1 5 4分钟 给系统控制带来麻烦 热电偶冷端处理及补偿导线 a 热电势的大小与冷端温度有关 为了测量准确 应保持冷端温度恒定0 通常是显示或变送仪表产生与环境温度变化热电偶所产生的热电势相抵消 由电路产生 b 补偿导线 冷端 显示仪表端 一般距热端 测量端 较远 热电偶材料属贵重金属 因此常用热电特性与热电偶的温度特性相近的廉价金属做引线 称补偿导线 如 铂铑 铂用铜 正极 锂铜合金 负极 7 热电偶选择注意事项 热电偶分正负极使用 连接时注意 号 测量范围一般为500 以上 技术经济比较与测量范围及材质统一考虑 使用环境及护套的选择 热电偶的形状大小和安装 1 1 3 热电阻温度计 1 热电阻的测量原理及构成 一些金属当环境温度不同时 其自身的导电特性改变 热阻特性 如 Cu 电阻温度系数 当温度从0 100 电阻增加42 8 既测量电阻的变化则可测量温度的变化 构成 一段金属加上引线 测量手段 电桥平衡 2 热电阻材料 工业热电阻温度计主要有两种材质 铂电阻 200 C 500 C A 3 908X10 3 cB 5 802X10 7 c2铜电阻 50 150 C 结构 普通型 铠装型 薄膜型3 分度号 Pt10 T 0 CR0 10 Pt100 T 0 CR0 100 Cu50 T 0 CR0 50 Cu100 T 0 CR0 100 4 热电阻的实际连接 根据材料的不同 温度传感器有负温度系数和正温度系数之分 通过研究发现 金属铂 Pt 的电阻值随温度变化而变化 并且具有很好的重现性和稳定性 利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器 通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100 电阻变化率为0 3851 铂电阻温度传感器精度高 稳定性好 应用温度范围广 是中低温区 200 650 最常用的一种温度检测器 不仅广泛应用于工业测温 而且被制成各种标准温度计 涵盖国家和世界基准温度 供计量和校准使用 按IEC751国际标准 温度系数TCR TCR R100 R0 R0 100 0 003851 Pt100 R0 100 Pt1000 R0 1000 为统一设计型铂电阻 电路图 三线制 连