检测仪表复习总结

1、绪论1 化工生产中的主要测量参数：温度、物位、压力、流量、物性和物质成分2 测量的含义：用实验的方法确定一个参数的量值（数值和单位） 实质：通过实验，将被测量和标准进行比较，确定被测对象的大小和单位3 化工测量仪表主要由三部分组成：检测环节、传送放大环节、信号处理显示环节4 测量方法：直接测量（最基本）、间接测量、组合测量56 测量范围：测量仪表的误差处在规定极限内的一组被测点。量程：测量范围的上限值和下限值的代数差例：测量范围4001000，则量程为6007 仪表的精度：用引用误差或相对误差的形式给出，由仪表的基本误差所决定8 仪表的灵敏度过高，仪表的精度要下降。仪表标尺上的分格值不能小于仪

2、表允许误差的绝对值9 分辨力：最小刻度值的一半10 误差的分类： 系统误差：由测量系统本身的问题所引起；在一定条件下，误差是固定的或者按一定规律变化；可通过实验对比法和残差校验法在有限程度内补偿 随机误差：由于复杂的客观事物内部中尚未认识而无法控制的因素造成；大小和方向没有规律，总体符合正态分布；可增加测量次数取平均值 粗大误差：由于测量方法不当或操作人员的失误造成；在一定测量条件下，绝对值特别大，显著偏离实际值，必须剔除；根据拉依达准则（测量次数大于30）和格布罗斯准则剔除11拉依达准则：求平均值，求标准差，计算残差，若，则剔除12格布罗斯准则：求平均值，求便准差，计算残差，计算残差与标准差

3、比值，若，则剔除。压力测量1 工程上的压力即物理学中的压强2 压力的三种表示方式：绝对压力，表压，真空度。工业上使用的压力表和真空表，指示值分别为表压和真空度3 工程技术上的压力单位：帕（Pa）、工程大气压（）、毫米汞柱（）和毫米水柱（） =14 三种测量压力方法：应用液柱测量压力；应用弹性变形测量压力；应用电测法测量压力液柱式压力计弹性式压力计电气式压力计原理液体静压原理弹性元件受力后发生弹性形变压力通过传感器转换成电量大小关系被测压力表压于工作液高度成正比弹性元件位移与被测压力成正比输出电量与压力通过电阻、电容、电感或谐振频率有关，视具体电路而定特点测量准确，不能远距离传送，容易出现视差，

4、适用于低压、负压或压力差测量结构简单，体积小，测力哪个范围广，精度高，仅适用于压力的就地显示和远距离报警方便进行原具体传送与监控，可与计算机连接进行分析其他单管压力计绝对误差比U型管减少一半弹簧管截面积必须是扁圆形或椭圆形可用压力变送器转换成标准电信号或其信号5 压力表的选择仪表标尺使用范围保持在弹性式压力计：负荷变化大，使用范围为标尺的 负荷变化小，使用范围为标尺的 测量脉动压力，使用范围为标尺的 测量高压压力，使用范围为标尺的一般所选测量上线应大于或至少等于计算出的上限值，并同时满足最小值要求在满足生产要求的前提下，尽可能悬着精度低、价廉耐用的仪表物位测量1 物位的测量方法：直读式测量、浮

5、力式测量、静压式测量、电气式测量、声波式测量、核辐射式测量直读式测量浮力式测量静压式测量电气式测量声波式测量核辐射式测量原理连通器原理恒浮力或变浮力通过测量液柱的静压测出液位高度物位转换成电参数超声波被接触面反射射线被中间物质吸收而减弱特点结构可靠，直观、怕污染、不能远传可就地指示，也可远传存在迁移问题可测量液位、粉末状固体料位受温度变化影响关系非线性、不受环境影响、有害2 恒浮力：把液位变化转换成机械位移变浮力：液位变化转换成浮力变化，再转换成机械位移 静压式测量：（无迁移，基准点与最低液位一致）浮筒式液位计：液位高度与杠杆受力变化量成比例关系，液位越高，作用在杠杆上的力越小，扭角越小3 差

6、压式液位计：静压原理，液位与容器两点的静压差成正比；力矩平衡原理，力转换成位移，放大，输出信号与压差成正比 电动III型差压变送器（输出为标准电流信号）4迁移问题正、负迁移：改变测量范围的上下限，但不改变量程的大小。无迁移：基准点与最低液位一致 负迁移：有隔离液 （时，）正迁移：安装位置低于最低液位（时，）流量测量1 流量的定义：单位时间内流过管道某截面的流体的体积、质量体积流量质量流量（气体中密度随压力和温度变化）总量（累计流量）2 几种流量测量方法体积流量的测量方法：容积法：应用齿轮、刮板、活塞、皮膜等的测量方法流体力学法： 应用动能和静压能转换的测量方法（差压式（节流式）流量计） 应用改

7、变流通面积的测量方法 应用流体离心力的测量方法 应用流体振动的测量方法应用流动矩的测量方法 电学法：应用电磁感应的测量方法 声学法：应用时差、频差、相位差的测量方法 热学法：应用热导、热量的测量方法 光学法：应用激光测量流速的方法 质量流量的测量方法： 直接法： 差压式测量方法 角动量式测量方法 应用麦纳斯效应的测量方法 应用科里奥利力的测量方法 推导法 qv2变送器和密度计组合的方法 qv变送器和密度计组合的方法 qv2变送器和qv变送器组合的方法 原理输入输出关系特点容积式测量把流体连续不断分割成固定体积单元精度高，0.20.5级量程范围大，1:10以上节流式测量（差压式流量计）动压能和静

8、压能相互转换，由压差测流量精度1.0，量程比3:1仪表刻度非线性动压式测量流体冲击阻力体损失动压力精度1.0，量程比3:1适用于高粘度、低雷诺数流体变面积是测量（转子流量计）流量变化导致阻力体变化，流体流体面积变化精度2.0，量程比10:1适用于小流量流体叶轮式测量流体流动推动叶轮旋转精度0.5，量程比10:1易受流体密度、粘度影响流体振动式测量流体振荡原理精度0.51.0，线性范围100:1电磁感应式测量法拉第电磁感应精度1.0，量程比100:1，仅适用于导电液体应用超声波测量声波传播速度与流体流速有关无接触测量，可测量高粘度、非导电介质以及气体流量质量流量测量3节流式（差压式）流量计的组成

9、：节流装置、信号管路、差压计 差压式流量计优点：测量方法简单，技术成熟；没有可动元件，工作可靠；适用性强 缺点：安装要求严格，上下游需要足够长度直管段；测量范围窄；刻度非线性；压力损失大4常用的节流元件：同心圆孔板、文丘里管、喷嘴、偏心孔板、 圆缺孔板、1/4圆孔板、 文丘利喷嘴5常用的取压方式：角接取压法、法兰取压法、径距取压法、理论取压法、管接取压法 取压位置不同，即使流过节流件流量是同一数值，测得差压不同6.差压式流量计：（C为修正系数，为节流件流通面积） 对于可压缩性流体，引入流束的膨胀系数 其流量基本公式， 注：对于液体，；对于气体，为节流件前的流体密度7差压式流量计实用流量公式：即

10、流体流量与压差的平方根成正比8转子流量计，采用变面积式测量方法，转子所处平衡位置高低与流体流量大小相对应。特点：结构简单、工作可靠，量程比较宽，标尺线性，适用于测量小流量 输入输出关系：（转子的密度，流体密度），即流体体积流量与转子位置之间呈线性关系9转子流量计的修正： 液体流量的修正 （水的密度，被测液体的密度） 气体流量修正 （） 10质量流量计：工业生产中，计算物料平衡、热平衡、或经济核算的需要 测量方式：直接式直接检测出与成比例的信号 推导式分别检测出密度和流速，在仪表中相乘后输出 差压式：，即压差与质量流量成正比 应用麦纳斯效应测量：，即压差与质量流量成正比 应用科里奥利力测量：，即

11、质量流量与U型管的扭曲角成正比温度测量1 温度的定义：表征物体冷热程度的物理量温度的测量方法：借助于物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性，来间接加以测量2 温标：温标用于表示温度的数值，它规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位常用温标：摄氏温标、华氏温标、国际（协议性使用）温标相互关系：华氏温度转摄氏温度 （摄氏温标的度数）K氏温度转摄氏温度 （为热力学温度，为摄氏温度）国际（协议性实用）温标的3个基本条件：尽量与理性热力学温标靠近温度复现准确度高用于复现温标的标准温度计应使用方便，性能稳定3常用测温方法测温方法原理特点应用膨胀式测温物体受热膨胀固体膨胀：机构简单，抗震性能好，耐用；

12、精度不高，测量范围不大液体膨胀：测量范围广，较高灵敏度和精度；易碎，不易自动保存和远传固体膨胀式：双金属温度计液体膨胀式：玻璃管温度计压力式测温密封容器中物质压力随温度升高而升高液体压力温度计：压力与温度成线性关系，双金属片补偿气体压力温度计：温包足够大时，压力与温度呈线性蒸汽压力温度计：压力与温度关系非线性液体压力温度计气体压力温度计蒸汽压力温度计应用热电效应测温热电效应见下文热电偶测温应用热电阻原理测温电阻值随温度变化而变化铂电阻与铜电阻阻滞与温度近似线性热电阻测温应用热辐射测温热辐射现象、普朗克定律辐射高温计亮度高温计4热电偶测温原理：热电效应 特点：测量范围广，便于远距离测量、自动记录

13、等操作，结构简单，制造容易；5热电偶产生的热电势：温差电势与接触电势之和，故总热电势与冷热端温度有关，还与热电偶的材料有关 回路中总电势： 注：电势方向由接触电势决定；6 冷端温度处理措施：补偿导线延伸法；（处理冷端温度不稳定） 计算修正法；（处理冷端温度不是零） 冰点法；（处理冷端温度不是零） 补偿电桥法；（处理冷端温度不恒定） 仪表零点校正法（补偿冷端温度不是零所减少的电势） 补偿导线法：热电偶冷端温度必须小于100 新的冷端温度必须恒定 补偿热电特性与所接电偶相似 补偿电桥法：补偿电桥仅补偿了由于冷端温度变化引起的的热电势变化量，并没有抵消电势，需采取其他的补偿措施 只能在一个温度点得到

14、完全补偿，其余温度点是近似补偿 通常在20电桥平衡，50完全补偿7 常用的几种热电偶材料 分度号S（LB-3）K（EU-2）E测温范围补偿导线铜 铜镍铜 康铜特点复制精度高，物理、化学稳定性高，准确度高；热电势弱，成本高，高温下易受害复制性好，产生热电势大，线性好，便宜；在还原性介质中只能测500以下温度精度偏低热电灵敏度高价钱便宜；测温范围低窄，易受氧化，线径不均匀，测量误差8 普通型热电偶的组成：接线盒、保护管、绝缘子、热电极9 热电阻温度计：适用于中、低温范围的测量 原理：金属导体的电阻值随温度变化的特性10影响热电阻温度计测量精度的主要因素：导线电阻带来的压降。可采用三线制或四线制连接

15、来减小误差三线制连接：可以减小因连接导线的阻值随温度变化所带来的测量误差 四线制连接：要求电压或电势输入，连接电位差计的导线没有电流，连接输入电压的导线有电流但压降不在测量范围内，故能消除连接导线电阻对测量的影响11常用的热电阻 铂电阻：分度号 或 测温范围： 铜电阻：分度号或 测温范围显示仪表1 动圈式显示仪表：测量电流的仪表。工作原理：磁场中动圈通电后，动圈在电磁力矩作用下发生偏转，转动使张丝发生扭转，产生反抗力矩，该力矩随扭角增加而增大，最终反抗力矩与电磁力矩平衡，张丝转过一个扭角，反映了流入动圈中的电流大小。 组成：包括测量线路、测量机构（核心），对于不同型号，测量机构不同，测量线路相

16、同 特点：结构简单、价格低廉、灵敏可靠 要保证测量精度，回路中电阻应保持不变2 动圈的温度补偿（不是热电偶的冷端温度补偿） 原因：动圈由铜丝绕成，阻值随温度变化 补偿方式：在回路中介入热敏电阻和锰铜电阻，使总电阻基本不随温度变化，通常在和完全补偿3 动圈中几个电阻的作用 和：实现温度补偿 ：比动圈电阻大得多，减小由于不能对温度实现完全补偿带来的测量误差；调整量程 ：改善仪表的阻尼性能 （配热电偶电路中）：根据实际情况调整，保证4 配热电偶的动圈仪表的冷端温度补偿 仅采用补偿导线，将热电偶的冷端延到温度恒定外 同时采用补偿导线及补偿电桥（补偿电桥不能完全补偿，一般20为平衡点，50完全补偿）注：

17、以上补偿只是补偿了冷端温度不稳定的情况，必须采取其他措施补偿冷端温度对应的电势 对于带补偿电桥的动圈仪表，通过调节机械零点在补偿 对于仅使用补偿导线的动圈仪表，先测出其实际的冷端温度，然后把仪表的机械零点调整到该温度上5 配热电阻的动圈仪表测温原理：采用不平衡电桥测量电路，把热电阻作为一个桥臂，当热电阻温度变化时，送出不平衡电压，作为动圈仪表的输入信号提高精度措施：采用一组两级硅稳压管稳压电源对不平衡电桥供电，减少电压波动带来误差 采用铜补偿电阻，补偿环境温度变化带来的误差 采用三线制接法，补偿导线电阻变化带来的误差6 电子电位差计：测量电势的仪表（自动平衡式显示仪表）工作原理： 放大器输出信

18、号 平衡电机工作带动指针移动 改变测量桥路的输出 平衡电机停止工作 指针位置对应被测信号 要提高测量精度，须保持工作电流不变7 电子电位差计中各电阻的作用：铜电阻，冷端温度补偿作用（不同分度号阻值不同，配套使用）：限流电阻，保证下支路工作电流 为 ：起始电阻（与分度号有关，保证被测温度在仪表测量范围下限时， 滑线电阻的触点位置在电阻最左端（触点范围） ：限流电阻，保证上支路回路工作电流为 和：为滑线电阻，影响仪表的性能指标；为附加滑线电阻，起引出导线的作用，有利于抵消接触电势 ：工艺电阻，与滑线电阻并联，使并联后阻值为，使滑线电阻阻值必十分精确：量程电阻，调整量程（与分度号有关）8 电子平衡电桥（自动平衡式显示仪表）可与热电阻配套测量温度与动圈仪表的区别：动圈仪表利用不平衡电桥测量热电阻阻值变化量，自动平衡电桥利用平衡式吊桥