第1章 检测仪表.ppt

自动化仪表与过程控制，第一章检测仪，1.1温度测量仪，1.1.1温度测量的主要方法，接触温度接触测量接触测量，简单可靠，高精度；温度测量元件有时会损坏被测量介质的温度场，或与被测量介质发生化学反应。高温材料的限制限定了温度测量的上限。非接触温度测量通过热辐射进行温度测量，不损伤测量介质的温度场，误差小，反应快。温度上限原则上不受限制。受主体的热辐射率和环境因素(物体和仪器之间的距离、煤烟、水蒸气等)的影响很容易。接触温度计分类：1 .膨胀温度计2。压力温度计3。热电偶温度计4。电阻温度计，1.1.2热电偶，1 .基本原理：当两个不同的导体或半导体连接在一起时，如果两个接触温度不同，则电路中会出现热电动势并产生电流。通常，一端温度T0在需要温度测量的地方称为冷却端(热端或工作端)，并且保持不变。2 .T=T0时，请考虑可以在回路内插入各种仪表和导线，从而在制冷中插入第三级导体。3 .工业用公用热电偶，标准型热电偶：按照国家规定定型，具有标准化分度表的热电偶。主要是铂铑30-铂铑6热电偶(双铂铑热电偶，也称为分度b)；铂铑10-铂电偶(索引号s)；镍铬镍硅(镍铬镍铝，索引号k)热电偶；镍铬-钢铜(镍铬-铜-镍，索引号e)热电偶。热电偶冷端补偿，只有热电偶冷端温度保持不变时，热电势是测量温度的单值函数；热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持在0 或进行特定修改，才能得到准确的测量结果。1.1.3热阻，中低温区热电偶输出的热电动势较小。在中低温区域，热电阻比使用热电偶作为温度测量元件时更高。热阻特性：性能稳定，测量精度高，一般可在-270c到900c范围内使用(建议150c以下)。R0:0度电阻，1.1.5热电偶温度变送器的基本结构，输出电流必须是0-10ma或4-20ma直流电流信号。1 .利用输入电路、Rcu:热电偶冷端触点上安装的铜导线绕组电阻、冷端温度变化时铜导线电阻的温度变化特性，生成热电偶的补偿电压。R4完成零调整(零迁移)。例如，如果某个点的温度在500 1000变化，则通常建议不要在温度低于500的区域内指示0.0移动。2 .在发射机中经常受到共模干扰作用的放大电路。为了克服这一点，可以提高共模抑制比。但是，(a)可以在一定条件下将共模干涉转换为差模干涉，如图所示。抑制共同模式干扰的有效方法是放飞仪表，即使发射机的零线绝缘地球。(b)如图所示。3 .反馈电路，1.1.6DDZ-3热电偶温度变送器的实际电路，变送器的功率放大和输出电路，1.2压力检测仪，注：过程控制中的“压力”实际上是物理概念上的压力。压力是均匀垂直作用于单位面积的力。压力以三种方式表示：绝对压力、表压、负压或真空度、差压。绝对压力是物体受到的实际压力，零是绝对真空。表压比大气压高时的绝对压力和大气压的差异。真空度(负压)是大气压和大气压下绝对压力之间的差异。压差是两点之间压力差压力的单位，称为帕斯卡，简称波，即牛顿/米2。使用1.2.1弹性压力测量元件、弹簧管波纹管隔膜、弹性元件压力产生变形测量压力。波纹管和弹簧的组合，使用更好的线性特性测量压差的膜盒，1.2.2力平衡压力(差压)变送器，特征：1。不是由弹性元件的弹性反作用力建立平衡关系。因此，弹性元件的弹性力在随温度变化时不会影响变送器的精度。2.转换过程中位移很小，因此线性度好，迟滞少。变送器的静态结构：s:波纹管的有效面积，:杠杆系统的扭转刚度，f:电磁铁的传递系数。d:位移检测点的检测元素位移(开环增益大的情况下)，IO仅在输入和反馈电路上确定，与正向通道无关，ddz-3电气设备组合仪表的力平衡变送器，差动变压器的结构，振荡器的结构。事实上，它可以像无限大动态增益的放大器。1.2.3位移差压(压力)变送器，基本结构：测量压力P1和P2，分别应用于左右两个分离膜片，如果不相等，则推动中间测量膜片，更改两个电容器的容量。因此，如果测量两侧的容量变化，则可以知道压差，因此V1、V2、V4表示R1、R2、R4的压降。如果R1=R2=R4，则可以进行推断。测量可以保持V4不变，测量V1-V2可以知道p。1.2.4固态压力计，上面的各种压力计总是有一个移动零件的弹性元件。固态压力计是利用压电效应、压阻效应、压力磁效应将直接压力转换为电信号。在硅杯中使用扩散工艺制作了一些长电阻。硅膜片的上下压差发生变化，扩散电阻的电阻率发生变化，电阻发生变化。注意事项：如果中心部分受到抗拉应力，则周围区域会受到压缩应力。测量原理：1.3流量测量仪，流量的基本概念和单位，单位时间内通过管道横断面的流体数，称为瞬时流量。流体数以体积表示时，将记录为“体积流量、每秒升、立方米/小时单位的Qv”。流体的量表示为质量时，称为“质量流量”，以千克/秒、吨/小时为单位的Qm记录。在一段时间内通过管道横截面的流体总和称为总(流)或累积流量，通常用于测量瞬时流量的仪表称为流量计，用于计算总量的仪表称为仪表。伯努利方程式，流速为，密度为，静态压力为p，流体充满水平管时，能量方程式为第一个项目为静压能量，第二个项目为动态压力能量(动能)。在同一管道的横截面中，流体动能和相应静压能量的总和保持不变。在一定条件下，这两种形式的能量可以在总能量恒定的前提下相互转换。1.3.1节流器流量计，将固定节流元件(例如孔口、喷嘴、目标、转子等)放入管中，以使流体通过这些阻塞体时流动状态发生变化。流动测量由流体引起的节流元素的推力或节流零件前后形成的压力差等决定。1 .差压流量计，原理：在管道中插入孔板，流体通过孔板时，流动速度加快，压力减小。流速可根据前后差压P1和P2测量。P1:孔板前面稳定流动段I-I剖面中的压力。其中平均流速为v1。p2:孔板后梁收缩最小的-剖面的压力。其中平均流速为v2。I-I截面和-截面之间的流体动能损失系数。1，2:两个剖面中的流体密度；如果流体不能压缩，则1=2=；以及：F1，F2是I-I剖面和-剖面中的梁剖面。考虑到项目经常使用P1-p2而不是P1-P2，因此：结论：流体流动与节流元素前后的压差平方根成正比。注意：仅当雷诺系数大于限制时为常数。2 .目标流量计，原理：在管道中心放置目标，测量目标的推力，即知道其流速。A0:圆形间隙的面积；Ka:流量系数；Kd:目标的力区域：流体的比重，注意：q也与力的平方根成正比。3 .转子流量计，原理：节流元件是可移动的转子，在被测试流体向上通过时，转子的节流作用使转子前后产生差压，使转子向上移动，并在某处找到平衡。平衡点的高度与q成正比。F0是平衡点的循环区域，与转子的高度成正比。通常用于小流量测量。1.3.2体积流量计，这里主要介绍椭圆齿轮流量计。原理：流体带动椭圆齿轮旋转，齿轮旋转，出口排除4个半月体积体积，通过测量齿轮的旋转速度，可以知道流速。其精度与雷诺数无关，但无法测量具有固体颗粒的流体。1.3.3涡轮流量计，原理：在管道的中心线安装一个涡轮，流体流动时间长，涡轮旋转，其速度与流量成正比。要使流体在涡轮中沿直线流动，入口直线段的长度必须至少为管道直径的10倍，出口直线段的长度必须至少为管道直径的5倍。1.3.4电磁流量计，原理：流动液体作为导体在磁场中流动时产生感应电动势，与流速成正比。这种流量计准确度高，管道中没有节流因素，对液体的适应性强，但不能测量电导率低的液体或气泡多的液体。发射器必须断开信号线和电源线，避免两条平行，不得将两条线戴在同一个铁管上。1.3.5涡街流量计，涡街流量计，又称卡曼涡街流量计。利用流体自然振动的原理制造的一种旋流分离流量计。测量原理：当流体垂直于流体流动的物体以足够大的流速流动时，如果该物体的几何尺寸合适，就在物体后面沿两条相等的直线产生整体排列，相反方向的涡流列。涡流列数，即涡流频率与流体的速度成正比。通过测量涡流频率，可以知道流体的流速，从而可以测量流体的流动。涡流生成频率测量，a度，两个半导体热敏电阻内置在涡流发生器前端，以恒定电流加热和用电桥电阻。旋涡一侧的流速小，热量小，温度高，阻力增加，得到与旋涡频率相同的信号。b度，使用隔板，使发生体室上下中间位置的微小铂丝，通过电流加热，以及每个导孔的上下。产生涡流，静压力高，通过导孔进入内部舱，铂丝冷却，电阻减小。测量电阻变化频率就能知道涡流频率。1.4.1液位检测器