第二章 过程参数检测仪表

1、n第一节 检测仪表组成及应用n第二节 测量误差及处理n第三节 过程参数检测第二章 过程参数检测仪表 返 回n1检测仪表一般是由哪两部分组成的？（掌握）n2检测仪表接线方式有哪些？各接线方式有何特点？（掌握）n3传感器使用中需要注意哪些问题？（掌握）n4传感器使用中需要掌握哪些安全防爆的基本知识？（掌握）第一节 检测仪表组成及应用返 回n（1）传感器(sensor)n传感器是检测仪表中的首要部件，它直接与被测对象发生联系（但不定直接接触)，感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号(电量或非电量)。传感器在工程上也称为一次仪表。n（2）变送器（transmitter）n变送器将传感器送来的检测信

2、号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调制成相应的标准信号，并输出给控制器采样或进行模拟、数字显示。变送器也称为二次仪表。有时将传感器和变送电路统称为变送器。n（3）信号制的选择n控制器、执行器以及在对现场参数测量变送过程中所使用的传输信号通常采用标准信号。电动仪表远距离传输时一般采用420mA的标淮直流电流信号(视带载能力、输入阻抗和线径，传输距离可达数千米)，近距离传输时可采用l5v的标准直流电压信号。气动仪表一般采用20100kPa的标准气压信号。1检测仪表一般是由哪两部分组成的？（掌握）返 回n检测仪表接线方式有4种：电流二线制、电流四线制、电阻二线制、电阻三线制n（1）电流二线制n电

3、流二线制检测仪表的接线方式如图所示，检测回路串入电源，电源一般为24V DC。n特点：线路简单，节省电缆，但抗扰、防爆性能差。n（2）电流四线制n电流四线制检测仪表的接线方式如图所尔，电源与检测回路相互独立，仪表的工作电源可为直流，也可为交流。n特点：容易实现电源隔离以及输入输出的隔离。2检测仪表接线方式有哪些？各接线方式有何特点？（掌握）返 回n（3）电阻二线制n热电阻的二线制接线方式如图所示，热电阻Rt通过两根连接导线接人电桥，当电桥平衡时可得n特点：由于热电阻引线电阻r与远距离连接导线电阻r同处于电桥的一个桥臂之内，引线电阻随现场环境温度的变化以及电阻r和r引入的阻值误差将直接影响热电阻

4、传感器的测量精度。n 返 回ltRRRRrr2322n（4）电阻三线制 n电阻三线制接线方式有两种，如图（a）所示，现场热电阻Rt仅采用两根引线，用三根远程连接导线将热电阻接人电桥，其中的三根连接导线分别接到电桥相邻两个桥臂中和电源线上，当电桥平衡时有n特点：可以减小远程连接导线而引入的电阻误差，但是引线电阻值以及测量现场温度变化引起的引线电阻值的变化将对电桥的测量精度产生不利影响。n 返 回ltRrRRRrr232n如图（b）所示，现场热电阻Rt采用三根引线，用三根远程连接导线将热电阻接人电桥，其中的三根连接导线分别接到电桥相邻两个桥臂中和电源线上，当电桥平衡时有n特点：若电桥其中两个桥臂的

5、电阻值R2R3，在电桥平衡状态下，远程连接导线引人的电阻误差和引线电阻值随温度的变化将完全不会对电桥产生影响。当然，电桥通常可能工作在不平衡状态，但该接线方式至少可以减小远程导线电阻的引入误差，使引线电阻值随温度变化对电桥的影响大致抵消，从而可以提高测量精度。返 回ltRrrRRRrr23n（1）信号滞后问题。n传感器使用中的信号滞后又包括纯滞后、测量滞后等问题。纯滞后问题一般是由于测量元件安装位置不当或测量仪表本身特性等因素产生，实际使用时应力求避免。测量滞后问题主要由测量元件本身的特性造成，在系统设计中应尽可能选用快速测量元件。多路循环测量时，还应保证每路信号控制的实时性。n（2）传输距离

6、问题。n电流信号较电压信号抗干扰能力强，传输距离远。不同电流信号的传输距离视变送器带载能力(驱动负载的能力)而定，带载能力一般在250750之间。采用通信方式时，信号衰减严重，可加转换器或中继器以延长传输距离。n（3）传感器的定期维护问题。n工业用仪表要定期进行校验或标定，校正零点和量程。要根据具体仪表的使用要求定期维护，特别是结构复杂、价格昂贵的关键仪表如在线成分分析仪表等。3传感器使用中需要注意哪些问题？（了解）返 回4传感器使用中需要掌握哪些安全防爆的基本知识？（掌握）n（1）爆炸危险区的分类返 回类别级别说明气体和蒸汽爆炸危险坏境0区 连续地出现爆炸性气体环境，或预计会长期出现或频繁出

7、现爆炸性气体的环境区域1区 在正常操作时，预计会周期性地（或偶然地）出现爆炸性气体的环境区域，也可能是短时存在爆炸性气体的环境区域2区 在正常操作时，预计不会出现爆炸性气体的环境区域，即使出现爆炸性气体，也只是短时间存在的场所。粉尘爆炸危险环境10区 连续地出现爆炸性粉尘混合物，或预计会长期出现或频繁出现爆炸性粉尘混合物的环境区域。11区 有时会将积留下的粉尘扬起而偶然形成爆炸性粉尘混合物的环境区域。n（2）仪表使用过程引起爆炸的原因及防爆根本原则n 仪表的电火花或仪表内部阅故障产生的火焰引燃可燃气体或蒸气；n仪表过高的表面温度。n 防爆根本原则是：避免仪表产生火花；限制仪表表面温度。n（3）

8、电气设备（包括电动仪表）根据安全防爆特点分类n按其使用环境的不同可分为两大类：I类为煤矿井下用电气设备；II类为工厂用电气设备，其中IIA适用于丙烷等气体环境，II B适用于乙烯等气体环境，IIC适用于氢气等气体环境。n根据电气设备产生火花、电弧和危险温度的特点，为防止其点燃爆炸性混合物而采取的措施不同，工厂用电气设备又分为八种类型，包括：隔爆型(d)、本质安全型(i)，油浸型(o)、无火花型(n)、增安型(e)、正压外壳型(p)、充砂型(q)和特殊型(s)。n根据表面最高温度，工厂用防爆仪表可分为T1T6六种：返 回组别T1T2T3T4T5T6表面最高温度（）4503002001351008

9、5n（4）过程控制中常用仪表的防爆工作原理n过程控制中常见的电动仪表主要有隔爆型(d)和本质安全型(i)两种。n隔爆型(d)n防爆设备是在结构上用隔离设施将电路和周围环境隔绝，把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在一个外壳内，使电路在正常工作时所产生的热量和在故障状态时形成的电火花及高温，均限制在密封的壳体之内，以防止把周围的易燃易爆气体引燃。其外壳能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到壳内的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃，从而达到隔爆目的。隔爆型(d)防爆设备适用于表2l中的l区和2区。隔爆型防爆设备长期使用后，由于表

10、壳结合面的磨损，防爆性能会逐渐降低。n本质安全型(i)n防爆设备内部的所有电路在标准规定条件下，产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体。本质安全型防爆措施是从限制电路中的能量人手，通过可靠的控制电路参数将潜在的火花能量降低到可点燃规定的气体混合物能量以下，导线及元件表面发热温度限制在规定的气体混合物的点燃温度之下。该防爆型式只能应用于弱电设备中(控制器、传感器等)，适用于0区、1区和2区。返 回n安全栅n控制系统的仪表，一部分安装在安全区控制室内，属非防爆型仪表；一部分安装在危险区，属安全防爆型仪表。n安装在安全区(如控制室内)的非防爆型仪表，需经防爆安全栅与安装在危险区的本安

11、仪表连接。n安全栅安装在安全场所，一方面传输信号，另一方面将流入危险场所的能量控制在爆炸性气体或混合物的点火能量以下。n发生故障时，安全栅能将串入到故障仪表的能量限制在安全值以内，从而确保现场设备、人员和生产的安全。n常见安全栅可分为齐纳式安全栅与隔离式安全栅两种。n齐纳式安全栅通道快速熔断丝和限压、限流电路实现能量限制作用。n隔离式安全栅使用较多的足隔离变压器式文全栅。n隔离式安全栅的优点有：n隔离式安全栅的电源、信号输入、信号输出均通过变压器耦合，实现信号的输入、输出完全隔离；n通用性强，可以在危险区或安全区认为合适的任何一方接地；n隔离式安全栅由于信号完全浮空，大大增强信号的抗干扰能力。

12、n其它防爆措施：静电处理；防雷击处理；执行器优先选择气动执行器。返 回n1关于测量仪表的基本性能指标有哪些？（掌握）n2什么是量程？（掌握）n3什么是测量误差？关于测量误差有哪些常用的概念？（掌握）n4什么是精确度？如何表示精确度？（掌握）n5什么是灵敏度与分辨率？（了解）n6什么叫变差？（掌握）n7什么叫测量仪表的重复度？（了解）n8什么叫线性度？（了解）n9什么叫测量仪表的温度误差？（了解）n第二节 测量误差及处理返 回n关于测量仪表的基本性能指标有：n量程、误差、精度、灵敏度分辨率、变差、重复度、线性度、温度误差1关于测量仪表的基本性能指标有哪些？（掌握）返 回n仪表能测量的最大输入与最

13、小输入量之间的范围称为仪表的量程或测量范围n注意：在选用仪表时，首先应对被测参数进行大致的估计，对被测参数的最大值必须落在所选仪表的量程范围内（最好落在仪表的2/3量程范围内）2什么是量程？（掌握）返 回n（1）测量误差n测量值M与真值之间存在的差值。n（2）真值n一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。在实际计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。n（3）约定真值（A）n一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量时，在没有系统误差的情况下，以足够多次的测量值的平均值作为约定真值。n（4）相对真值（A）n指当高一级标准器的误差仅为低一级的l3以下时，可认为

14、高一级的标准器或仪的示值为低一级的相对真值。3什么是测量误差？关于测量误差有哪些常用的概念？（掌握）返 回n（5）绝对误差（）n仪表的绝对误差是指仪表读数与被测参数真值之差。真值一般是无法得到的，因此仪表的绝对误差只能是被测值的仪表读数与约定真值或相对真值之差，即n（6）相对误差（）n仪表的绝对误差与约定真值的百分比，称为仪表的相对误差，即n（7）引用误差（引用相对误差0）n绝对误差与仪表量程的百分比，称为仪表的引用误差。n式中：X仪表量程。返 回 MA%A100%X0100n（8）基本误差n 指在仪表制造厂规定位用条件下的相对误差。规定使用条件也括温度、相对湿度、电源电压、安装方式等。n（9

15、）附加误差n是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差，如电源波动附加误差、温度附加误差等。n（10）最大引用误差（m）n绝对误差绝对值的最大值与仪表量程的百分比，称为仪表的最大引用误差nn返 回max%mX100n（11）系统误差（又称规律误差）n因仪表本身的缺陷、观测者的习惯或偏向、单因素环境条件的变化等而产生的测量误差称为系统误差或规律误差。n其特点是：大小和方向不随测量过程的进行而改变，有规律，易消除。n（12）疏忽误差 n由于测量者在测量过程中疏忽大意所致的误差称为疏忽误差。n其特点是：比较容易被发觉。n（13）偶然误差n就是在同样的测量条件下，由于随机的偶然原因引起的，反复

16、多次，每次结果都不重复的误差称为偶然误差。n其特点：不易被发觉和修正，偶然误差的大小反映了测量过程的精度。nn返 回n测量值与真值相符合的程度n表示方法n使用不精确度来表示n大多数仪表采用最大引用误差m表示是仪表表盘或说明书所必须表示的参数n等级系列：n0005，002，005，01，02，04，05，10，15，25，40n仪表精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。一般数值越小，仪表准确度等级越高，仪表的准确度也越高。工业现场用的测量仪表，其准确度大多是0.5级以下的仪表。nn4什么是精确度？如何表示精确度？（掌握）返 回n例某台测温仪表的测温范围为200700，仪表的最大误差为4，试确

17、定该仪表的最大引用误差与精度等级。返 回n灵敏度（S）n仪表输出端信号增量（）与输入端信号增量（x）的比值n分辨率：n仪表所能检测出被测信号最小变化的能力，数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。5什么是灵敏度与分辨率？（了解）返 回Sxn仪表输入量从起始量程至最大量程的测量过程称之为正行程，反之则为反行程当输入量相同时，正反行程所造成的输出值的最大绝对差值与量程之比称为迟滞差值（变差）。n变差不得大于仪表的精度等级，否则仪表的精度等级应由变差确定。6什么叫变差？（掌握）返 回n重复性表示测量仪表在被测参数按同一方向作全量程连续多次变动时所得标定特性曲线所示，分别不一致的程度。n若标定的特性曲线一

18、致，重复性就好，重复性误差就小。n如图所示，求出沿正反行程多次循环测量的各个测试点仪表示值之间的最大偏差zmax1 和zmax2 ，再取这两个最大偏差中之较大者为zmax。重复性误差z通常用zmax与测量仪表满量程输出范围X之比的百分数来表示：n7什么叫测量仪表的重复度？（了解）返 回max%zzX100n当仪表的理论特性曲线为线性时，实际特性曲线与理论特性曲线之间的符合程度，也称为非线性误差。8什么叫线性度？（了解）返 回max%ffX100n仪表特性随工作环境温度不同而产生变化时，通常把仪表在高低温度下的输出值与在标准常温（20）下输出值间的差值称为温度误差。9什么叫测量仪表的温度误差？（

19、了解）返 回n（一）名词解释：（每题5分）n（1）系统误差（2）偶然误差随动控制系统 （3）引用误差（4）相对真值 （5）精度n（6）变差n（二）简答题：（每小题10分）n（1）检测仪表接线方式有哪些？各接线方式有何特点？(10分)n（2）仪表使用过程引起爆炸的原因及防爆根本原则是什么？(10分）n（3）试说明隔爆型电动仪表防爆工作原理。（10分）n（4）试说明本安型电动仪表防爆工作原理？（10分）n（5）气体和蒸汽爆炸危险坏境可分为哪些类型的危险区级别？各级别的特征是什么？（10分）n（三）计算题：（20分）n 某台测温仪表的测温范围为-200700，仪表的最大误差为6，试确定该仪表的最大引

20、用误差与精度等级。作 业返 回n一、压力计n二、温度计n三、流量计n四、物位计第三节 过程参数检测返 回一、压力计n压力测量的必要性n测压原理可分为以下几种类型的压力计n液柱式测压计n弹性压力计n电测式压力计n活塞式压力n压力表的选用、安装和维护返 回1.液柱式测压计n原理n根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。n类型nu型管压力计、直管压力计、复式测压计和斜管微压计等n特点：n结构简单、使用方便。但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素影响，测量范围较窄。n应用n一般用来测量低压力或真空度；返 回2.弹性压力计n基本原理n将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。n

21、类型n弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。n特点n结构简单、使用方便、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围广（测量几百帕到数干兆拍范围内的压力）以及有足够的精度等优点。n应用n工业上应用最为广泛的一种压仪表。返 回2.1 弹簧管压力计n功能特性n可测0.3至10000公斤力厘米2的压力，精度等级有0.5、1.0、1.5、2.5级。n弹簧管压力计n结构与工作过程n电接点弹簧管压力计n是一种用于压力越限报警的弹簧管压力计n结构与工作原理n霍尔片式弹簧管压力n是一种利用霍尔效应变送远传压力信号的弹簧管压力计n结构与工作原理返 回2.2 波纹管压力计n功能特性n这种压力计由于波纹管受压后产生的

22、位移较大，一般制成自动记录式，常用于测量4公斤力厘2以下的压力n结构与工作过程返 回2.3 膜片压力计n功能特性n最大优点是可测粘性介质,精 度 一 般 为2.5级。n结构与工作过程返 回3.电测式压力计n基本原理n将被测压力通过压力传感器转换为电信号进行测量，一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所构成。n类型（按传感器原理分）n应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器n特点n测量范围较广，可以远距输送。n应用n是涉及压力参数的自动控制系统不可缺少的部分。返 回3.1 应变片式压力传感器n功能特性n传感器的被测压力可达25MPa，有较好的动态性能，适用于快速变化的压力测量。传

23、感器的非线性及滞后误差小n结构与工作原理返 回3.2 压阻式压力传感器n功能特性n(1) 体积小、结构简币，易十微小型化。n(2) 半导体应变片的灵敏度高，是金属应变片的5070倍，能直接反映出微小压力的变化n (3) 测量范围宽，可测低至十几帕的微压，同时还可测9.8108Pa以上的超高压n (4) 响应时间可达10-11s数量级，动态待件较好，虽比电气式压力计略差一些，但仍可用来测量高达数千赫兹直至更高的脉动压力n结构与工作原理返 回3.2 压阻式压力传感器n结构与工作原理返 回3.3 电容式压力传感器n功能特性n精度较高，经受振动和冲击能力强，其可靠性、稳定性高。n结构与工作原理返 回4

24、.活塞式压力计n基本原理n根据流体静力学原理将被测压力转换为活塞上所加砝码的重量进行测量。n特点n测量范围较广，测量精度高。n应用n通常用作校验工业压力表的标准压力表，一般不做生产现场使用。返 回5.压力表的选用、安装和维护返 回5.0 压力计型号编制返 回字母段-数字段(字母段)Y: 压力计 Z:真空B:不锈钢（标准）A:氨用X:信号电接点F:防腐N:耐振T:弹簧管数字段：表壳直径数字后字母：无符号-径向；Z-轴向无边；T-径向有后边；TQ-径向有前边；ZT-轴向带边例：YTBFN-150TQ5.1 选用n仪表类型选择，主要考虑以下因素n是否满足工艺要求n被测介质的物理化学性质对仪表的特殊要

25、求n现场环境条件对仪表的特殊要求n仪表测量范围的确定n压力计的上限值应该高于工艺生产中可能的最大压力值。n测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的23；n测量脉动压力时，最大工作压力不应超过量程的12；n测量高压压力时，最大工作压力不应超过量程的35。n仪表精度等级的确定n应选择满足工艺要求的精度等级返 回5.2 安装n(1)取压点选择n取压点必须能真正反映被测介质的压力；n应该取在被测介质流动的直线管道上，而不能选取在管道的急弯，或有阀门，涡流，死角等处。n取压管的端部与管道的内壁平齐，不得伸入管道或设备内部，不应有凸出物或毛刺。n测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体；

26、测量气体压力时取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。n(2)导压管铺设 n导压管粗细要合适，一般内径为610mm，长度应尽可能短，最长不得超过50m；n导压管水平安装时应保证有1：10一1：20的倾斜度，以利于积存于其中之液体(或气体)的排出；n当被测介质易冷凝或冻结时，必须加保温伴热管线；n取压口到压力计之间应装有切断阎，以备检修压力计时使用。返 回5.2 安装n(3)压力计安装n压力计应安装在易观察和检修的地方。n安装地点应力求避免振动和高温影响。n测量蒸汽压力时，应加装凝液管，测量腐蚀性介质时应加装隔离液（如图所示）n压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，进

27、行密封。返 回5.3 维护n开车前的检查n开车前应进行试压、检漏、仪表全面校核n开车时的检查n对每台压力表应慢慢打开阀门连通压力表n运行中的检查n每天定时巡回检查n常见故障n 1压力计无指示n1) 引压管上的切断阀末打开n2) 引压管堵塞；n3) 弹簧管接头内污物淤积过多而堵塞；n4) 弹簧管裂开，n5) 中心齿轮与扇形齿轮牙齿磨损过多，以致不能啮合。返 回5.3 维护n 2压力计指针有跳动或呆滞现象n(1)指针与表面玻璃或刻度盘相碰有摩擦n(2)中心齿轮轴弯曲；n(3)两齿轮啮合处有污物；n(4)连杆与扇形齿轮间的调整螺丝不活动。n3压力计指针抖动大n(1) 被测介质波动大；(2) 压力汁的

28、安装位置震动大。n4指示值偏高，原因是：传动比失调。n5指示值偏低n(1)传动比失调，(2)弹簧管有渗漏(3)指针或传动机构有磨擦；(4) 引压管线有泄漏。返 回5.3 维护n 6指针不能指示到上限刻度n(1) 传动比小；(2) 机芯固定在机座的位置不适宜。(3) 弹簧管焊接位置不正。返 回5.4 例题n1某台往复式压缩机的出口压力范围为2528MPa，测量误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度等级与测量范围。n解：n由于往复式压缩机出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为：n PlPlmax228256(MPa)n 根据就地观察及能进行

29、高低限报警的要求，应选用YX-150电接点压力表，测量范围为0-60MPa，被测压力的最小值不低于满量程的13n另外，根据测量误差的要求可算得允许误差为n 1/601001.67n所以，准确度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。 可以确定，选择的压力表为YX150型电接点压力表1.5级。返 回二、温度计n测量的必要性n温度计的分类n玻璃液体膨胀温度计、压力式温度计、双金属温度计、热电偶温度计、热电阻温度计、光学高温计、辐射高温计、红外辐射温度计返 回1. 热电偶温度计n基本原理n利用热电现象将被测温度转换为热电势进行检测。n类型（根据组成热电偶电极材料我国指定了6种标准热电偶）n镍铬-镍

30、铝、镍铬-康铜、铁-康铜、铜-康铜、铂铑10-铂、铂铑30-铂铑6，分度号分别为K、E、J、T、S、B。n特点n应用n工业上应用最为广泛的一种温度计。返 回1.1 热电偶测温原理n1）热电转换实验返 回1.1 热电偶测温原理n2）接触电势的形成n不同金属自由电子密度不同n两种金属在接触面将产生自由电子的扩散n由于自由电子的扩散迁移，在接触面的两边形成一电场n所形成的电场方向将阻止电子的扩散迁移n最终在接触面形成一稳定的仅与材料和接触面的温度有关的接触电势返 回1.1热电偶测温原理n3）热电偶测温原理返 回热电偶分度表：在热电偶自由端为0热电偶所产生的热电势与温度的关系表，称热电偶的分度表。标准

31、热电偶的分度表的代号称为分度号(S、B、J、K、T、E）。1.1热电偶测温原理n4）中间导体定律返 回 在热电偶回路中引入第三种导体，只要这第三种导体的两端温度相同，则热电偶所产生的热电势保持不变 依据此定律，可在热电偶回路中引入各种仪表连接导线，而不影响器测量精度1.2 热电偶补偿方法n热电偶补偿的概念n自由端所处环境温度t0不稳定n通常热电偶的自由端温度为非0n为了消除上述因素给测温带来误差的方法或措施，称为热电偶冷端补偿。n补偿导线：为了将冷端延伸到远离被测对象温度相对稳定的地方，用与热电偶丝热电特性在低温带相近的廉价的导线替代，这种导线称为热电偶的补偿导线。n补偿方法n0恒温法n冷端恒

32、温法n补偿电桥法返 回1.2 热电偶补偿方法n补偿方法n0恒温法n冷端恒温法n补偿电桥法返 回1.2 热电偶补偿方法n补偿方法n0恒温法n冷端恒温法n补偿电桥法返 回20 水1.2 热电偶补偿方法n补偿方法n0恒温法n冷端恒温法n补偿电桥法返 回t+-1.3 热电偶结构返 回1.4 热电势检测方法返 回n热电势的检测原理是基于电压平衡原理进行检测的n手动检测和自动检测两种方法2. 热电阻温度计n基本原理n利用金属导体的电阻随温度变化而变化的性质将被测温度转换为导体的电阻值进行检测。n类型n铂电阻（型号为WZP，分度号Pt10、Pt100）、铜电阻（型号为WZC，分度号为Cu50、Cu100）n

33、特点n应用n化学工程领域应用广泛的一种测温仪表。返 回2.1 热电阻结构返 回2.2 热电阻测量方法n热电阻的检测是通过非平衡电桥或平衡电桥进行测量返 回（1）手动平衡电桥法n测量线路图与测量原理：n特点：n（1）电源电压变化不影响测量精确度，只影响调整过程中的灵敏度；返 回234 RRRRTn（2）检流计的精确度对测量无影响，只要求在零位附近有足够的灵敏度和零位的高度稳定性。n（3）由于必须人工手动操作，所以只适于实验室使用。（2）自动平衡电桥法n测量线路图与测量原理：返 回n特点：n（1）电源电压变化不影响测量精确度，只影响调整过程中的灵敏度；n（2）检流计的精确度对测量无影响，只要求在零

34、位附近有足够的灵敏度和零位的高度稳定性。n（3）由于实现自动检测，所以是工业上广泛采用的检测方式。n（4）价格较贵（3）非平衡电桥法n测量线路图与测量原理：n特点：n（1）电源直接影响测量精度，必须使用稳压电源返 回n（2）检测电流与热电阻变化关系是非线性关系，若用作显示仪表则显示刻度为非均匀刻度n（3）无需采用伺服系统，结构相对简单，价格较便宜)()(TJTTTJRRRRRRRRRRRRRREI1213213122.2 热电阻测量误差来源与消除n（1）热电阻分度误差 n（2）通电温升误差 n（3）连接导线误差 n（4）附加热电势误差 返 回（1）热电阻分度误差 n热电阻阻值与分度表的数值不符

35、，这种误差称为分度误差。n热电阻材料纯度不符合标准的要求；n加工不当使热电阻存在应力n在高温下骨架绝缘性能变差引起漏电n消除办法：n采用标准化生产的热电阻n各种标准化热电阻的分度误差均不应超过技术特性中规定的允许误差返 回（2）通电温升误差 n原因：n热电阻在使用时需通过电流，这将导致热电阻发热而产生附加温升，使测温产生误差。n消除控制办法：n目前采用限制电流的方法以保证温升误差控制在允许范围内。n我国规定工业用热电阻允许的流过电流不得大于6mA此时温升误差在0.1之内。返 回（3）连接导线误差 n热电阻与显示仪表间必须用连接导线(包括热电阻的引线)，连接导线电阻变化将直接改变显示仪表示值而产

36、生误差。n消除办法：n误差可通过规定连接导线电阻值和采用三线制连接方式来消除。返 回（4）附加热电势误差 n热电阻与引线连接、引线在接线盒中与外部连接导线连线会产生附加热电势，引起测温误差。n减小办法：n选择适当材料的引线，相应接点的温度尽量相同。这样可减小附加热电势并且能互相抵消。返 回3. 温度计选用n 1分析被测对象n (1)被测对象的温度变化范围及变化的快慢；n (2)被测对象是静止的还是运动的(移动或转动)；n (3)被测对象是液态还是固态n (4)被测对象及其周围环境是否有腐蚀性，是否存在水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳等介质，n (5)测量的场所有无冲击、振动及电磁场。返 回3. 温度

37、计选用n 2合理选用仪表n(1)仪表的可能测温范围及常用测温范围；n(2)仪表的精度、稳定性、变差及灵敏度等：n(3)仪表的防腐性、防爆性及连续使用的期限；n(4)仪表输出信号是否自动记录和远传，n(5)测温元件的体积大小及互换性；n(6)仪表的响应时间；n(7)仪表的防震、防冲击、抗干扰性能是否良好；n(8)电源电压、频率变化及环境温度变化对仪表示值的影响程度n(9)仪表使用是否方便、安装维护是否容易。返 回4. 温度计安装n(1)在测量管道中介质的温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少测量误差。返 回4. 温度计安装n(2)测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。n(3)应尽量避免测

38、温元件的热损失而引起的测量误差n(4)使用热电偶、热电阻测温时，应防止干扰信号的引入。同时应使接线盒的出线孔向下方，以防止水汽、灰尘等进入而影响测量。n(5)必须保证安装孔的密封返 回5. 例题n1.用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500而这时冷端温度为60，试问实际温度应为多少?如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20，此时显示仪表的指示值应为多少? 返 回5. 例题n解：返 回5. 讨论题n2.在用热电阻测量温度时，除了要考虑冷端温度的影响外，还要注意热电偶极性不能接错，热电偶与补偿导线要配套，热电阻分度号与指示仪麦要配套等问题，在

39、用热电阻测量温度时，同样要考虑热电阻分度号与测量仪表配套、三线制接法等，试讨论：n1)如果热电偶热端为600，冷端为30，仪表的机械零点为0，没有加以冷端温度补偿。问该仪仪表的指示值将高于还是低于600？n2)采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表机械零点调至25，但实际上室温(冷端温度为10)，问这时仪表指示值将偏高还是偏低?返 回5. 讨论题n3)有S分度号显示温度表一台，错接入K分度号热电偶，问指示值偏高还是偏低?n4)当热电偶补偿导线极性接错时，指示值偏高还是偏低？n5)当热电偶短路、断路及极性接反时，与之配套的显示仪表指针指向哪里?n6)当热电阻短路或断路时，与之配套的显示仪表指针将指

40、向哪里？n7)当用热电阻测温时，若不采用三线制接法，而连接热电阻的导线因环境温度升高而增加时，指示值将偏高还是偏低？返 回三、流量计n测量的必要性n流量计的分类n流量检测仪表可分为两大类：体积和质量流量仪表。n体积流量计：容积式和速度式n容积式体积流量计：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、旋转活塞式流量计n速度式体积流量计：差压式流量计、转子量计、电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计、靶式流量计、均速管流量计n质量流量计：直接式、间接式n直接式：差压式质量流量计、微动质量流量计n间接式：体积流量计和密度计组合式测量系统、温度压力补偿式质量流量测量系统返 回1. 差压式流量计

41、n基本原理n利用节流装置所产生的压差实现流量的测量n类型n孔板式流量计、文丘里流量计、喷嘴流量计n特点n简单、成熟、标准化（GB/T 2624 -1993）n应用n工业应用最广泛、最早的流量计,在石油、化工、材料的生产过程中大约70%80%的流量计属于差压式流量计返 回PKQ1.1 孔板流量计n1) 结构原理n在GB/T 2624 -1993里规定了孔板结构尺寸及加工要求、取压方式（角取压、法兰取压、径距取压）、使用条件等n2）特点n结构简单、成熟、标准化，阻力损失较大n3）应用n广泛使用的流量计，不适宜测量粘度较大的流体以及阻力损失要求较高的流动。返 回PKQ1.2 文丘里流量计n1) 结构

42、原理n在GB/T 2624 -1993里规定了文丘里管结构尺寸及加工要求、取压方式、使用条件等n2) 特点n产生的阻力损失最小，但涉及复杂曲面加工、价格较高。n3）应用返 回PKQ1.3 喷嘴流量计n1）结构原理n在GB/T 2624 -1993里规定了喷嘴结构尺寸及加工要求、取压方式（一般采用角取压）、使用条件等n2）特点n阻力损失介于上述两者之间，精度较孔板高，价格较高n3）应用返 回PKQ1.4 差压式流量计安装与使用n1）必须严格按照标准节流装置国家标准规定执行n2）节流装置的安装方向不能错n3）取压点的位置应符合压力测量的安装方法（测气体时取压孔在管道上方，测液体时在管道下方）n4）

43、应注意开机前的检查及开停仪表方法n5）应注意日常维护返 回1.5 差压式流量计非正常误差原因及修正方法n1）在使用中的差压式流量计正常测量误差在1-2%，若误差较大，则必须找出原因进行修正。n2）被测介质的压力和温度与仪表的设计标准使用条件不同所引起的误差n修正方法返 回) s/m ( QQ3设计测实际) s/kg ( GG设计测实际1.5 差压式流量计非正常误差原因及修正方法n3）使用时间较长，孔板入口磨光，此时流量测量值将偏低n措施：更换n4）其他安装错误所造成的误差n措施：正确安装和维护返 回2. 转子流量计n基本原理n如图所示，其原理是定压差，变过流面积，进行流量测量。n特点n直观、结

44、构简单、量程比大（可达10：1，差压式只有3：1）、阻力较小，抗污能力较弱n应用n应用较广泛的一种流量计n使用条件与标准条件不同时应进行流量换算n类型结构n就地指示式：玻璃锥形管n远传式：金属锥形管n安装n垂直安装n进出口应有5D长的直管段返 回3. 电磁流量计n基本原理n导电流体穿过磁场时，将产生感应电动势，在其他条件不变时，其大小仅与流量有关。n特点n感受元件与流体不接触、压损小、反应迅速、量程比大（可达10：1）、信号弱易受干扰、n应用n主要应用于要求不接触的导电流体的流量测量n使用条件与标准条件不同时应进行流量换算n安装使用要求nGB/T 18660-2002规定了安装使用方法返 回电

45、磁流量计安装使用要求nGB/T 18660-2002规定了安装使用方法n（1）变送器和转换器需配套使用而不能互换n (2)变送器(检测部分)的安装位置，要选择在任何时候检测导管内都能充满液体以防止由于检测导管内没有液体而指针不在零点所引起的错觉。n（3）变送器的外壳、屏蔽线、检测导管以及变送器两端的连接管道都要接地（且不能与其他设备共用地线）n（4）变送器的安装地点要远离一切磁源，不能有振动。n（5）信号电缆和励磁电缆必须分别单独穿在钢管内、以屏蔽外界电磁干扰并保护电缆不受机械损伤。返 回4. 涡街流量计n基本原理n在流动的流体中，若垂直流动方向放置一个圆柱体，在某一雷诺数范围内，将在柱体的后

46、面，两侧交替产生有规律的漩涡称为卡门涡街，此涡街频率是雷诺数的函数，检测该频率即可检测出流速流量。n特点n精度高，量程比大（可达100：1），阻力小，抗干扰能力强、安装简便、故障少n安装使用要求n前后需安装较长的直管段、测速必须在规定范围返 回5. 涡轮流量计n基本原理n特点n1)精度高n2)量程比可达10-30，刻度线性。n3)动态性好，可检测脉动流。n4)能耐高压；压力损失小。n5)可以直接输出数字信号，抗干扰能力强，便于与计算机相连进行数据处理n安装使用要求n(1)要求被测介质洁净n(2)仪表的安装方式要求与出厂时校验情况相同。一般要求水平安装，避免垂直安装，必须保证变送器前后有一定长度

47、的直管段返 回6. 其它速度式流量计n靶式流量计n均速管流量计n超声波流量计n返 回7. 固体物料流量计n冲量流量计n电子皮带秤n核子秤n地中衡返 回冲量流量计n（1）接触式计量 n（2）精度较差n（3）稳定性较差n（4）维护工作量大n（5）应用较多的固体流量计返 回电子皮带秤流量计n特点n（1）接触式计量 n（2）精度较高n（3）稳定性较差n（4）维护工作量大n（5）应用最多的固体流量计返 回核子秤流量计n特点n（1）非接触式n（2）稳定好，精度高n（3）寿命长n（4）维护工作量小n（5）存在核辐射，推广应用较难返 回地中（轨道）衡流量计返 回四、物位计n测量的必要性n物位计分类n按原理分：

48、n直读式物位计n浮力式物位计n差压式物位计n电磁式物位计n电阻（电极）、电容、电感n光学式物位计n普通光源、激光返 回n声波式物位计n核辐射式物位计n雷达式n按被测介质分：n料位计与液位计n按接触与否：n接触式与非接触式物位计返 回返 回1.重锤式料位计n原理n适用条件：n该料位计适于块状、颗粒状及粉状的固态物位n特点：n优点：测量不受介质密度、颗粒大小的影响。n缺点：机械内部易落灰尘影响测量效果；机械磨损较严重，需经常维护，花费较大；重锤易发生被物料埋住现象，发生掉锤头、断带故障。2.电容式料位计n原理n插入料仓的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料料位变化引起电容量的变化，通过转换电路得

49、到相应的控制信号。n适用条件：n既可用作连续式料位测量，也可用作料位开关作为报警或入料、卸料设备的输入信号。一般用作常用作料位开关。n特点：n优点：无机械磨损，安装维修方便；依据量程大小和控制方式不同，电极设计成杆（棒）式或钢缆（重型钢缆）式，可应用于各种料仓；价格较低。n缺点：若电极（探头）上或仓壁粘有物料，往往会导致控制器误动作，从而影响测量效果，应定期检查探头和料位开关动作情况并校验3.阻旋式料位计n原理n适用条件：n该料位计多用作粉状物料料仓的料满开关。n特点：n优点：开关结构简单、维护方便；价格较低。n缺点：不适合在高温下工作。4.射线料位计n原理n适用条件：n该料位计常用作料位开关

50、，因非接触式测量，特别适用于工作环境恶劣情形。由于放射源污染环境等因素，此料位计在使用上受限制。n特点：n优点：日常运行维护工作量小，操作简单；依据料仓形状和工艺要求，射线料位计可安装在不同位置。n缺点：放射源污染环境；放射源衰减使料位控制不可靠。5.超声波料位计n原理：利用回波测距原理，通过测量换能器发射和接收到声波的时间，计算出换能器到物料表面距离。n适用条件：n该料位计适于块状、颗粒状及粉状的固态物质n特点：n优点：安装方便、工作可靠、维护量少；价格有竞争性。n缺点：温度、压力、蒸汽、粉尘均会影响测量效果，直至不能正常工作；对粉仓料位的测量效果较差。6.雷达料位计n原理：n利用回波测距原理，其喇叭状或杆式天线向被测物料面发射微波，微波传播到不同相对介电率的物料表面时被反射，并被天线接收。发射波和接收波的时间差与物料面和天线的间距成正比，测出传播时间