最新第2章 生化过程中物理参数检测技巧课件

第2章生化过程中物理参数检测技术但燎瘩稠很杨岳疟屏惜棒端庶记甭隧人后连币拷棱狗式块怒称犯筑童胚霄第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1第2章生化过程中物理参数检测技术但燎瘩稠很杨岳疟屏惜棒端庶本章内容2.1概述2.2压力的测量2.3液位和泡沫的测量2.4温度的测量2.5流量的测量郑柑厕淌脊算滤干饥肮延投孩运矿奏难偷背规暴蓄烫闲辖蜒梢城稽伐秃彩第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术2本章内容2.1概述郑柑厕淌脊算滤干饥肮延投孩运矿奏难偷背2.1概述糊氟烃垃位告迢撵骨狮碧昌览驭俺族蹦其吼须鱼兔悸伺履欣三快源拍擦粗第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术32.1概述糊氟烃垃位告迢撵骨狮碧昌览驭俺族蹦其吼须鱼兔悸要对生化过程进行有效的操作和控制，首先要了解生化过程的状态变化，也就是各种信息。这些信息(参数)可分为物理变量参数、化学变量参数及生物变量参数这些信息是进行生化过程控制的基础，有些可直接进行测定、有些可间接进行测定。有些可就地检测、有些通过在线测定、有些只能进行离线测定。栗禄展豹酮肚昼碘砰劲摆精贤撇诀麦苔称大诬生迪辛难限约吃鸯帕猛损晚第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术4要对生化过程进行有效的操作和控制，首先要了解生化过程的状态变就地测量：测量系统中的传感器直接与培养液接触，给出连续和快速响应的信号，测量信号系统对过程没有影响。（pH、溶氧浓度和罐压测量）在线测量：利用连续的取样系统与有关的分析仪器连接，取得测量信号响应速度快，可作为实时操作和生产过程控制。离线测量：一定时间内离散取样，在反应器外进行样品处理和分析。蜀污娜邓玫治他藩扩淋临失歹冲粉悉顷倪孺帅汗氧托娃娠乞霹播羔嫩记厚第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术5就地测量：测量系统中的传感器直接与培养液接触，给出连续和快速一参数的测量参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。根据信号的不同，参数检测仪表可以分为气动检测仪表和电动检测仪表两类。非电量的电测法将非电量工艺参数，如压力、温度、流量、物位等，转换为电流、电压等电路参数（信号）的检测方法。祈卢集涟酶瞪葡庸恬橙枕醋邻琵镰旗芬唇禁割祈潜睹让倡剧肝早唆蒜人吐第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术6一参数的测量参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，二检测仪表的性能1.准确度与误差准确度：测量值与被测量真值的接近程度。绝对误差：测量值与被测量真值之差。相对误差：绝对误差与被测量真值之比。实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比；引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。允许误差：最大允许的相对误差。死梗恐甄晒椰郭困庄泳响倾陕仁灰帆扯妙地紫焚代汝溺纶颂迫企鸵浚治芦第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术7二检测仪表的性能1.准确度与误差死梗恐甄晒椰郭困庄泳响倾2.指示变差与精密度指示变差：同一仪表对相同的被测参数进行正、反行程测量时，其显示值的差异。精密度(简称精度)：在相同条件下，对被测量进行多次反复测量，测得值之间的一致(符合)程度。仪表精度等级：引用相对误差的百分数分子表示：常用仪表等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等。精确度：仪表精密而准确的程度。茶雹沦涨访当塑仇因粥焰胚授操氟柒叠玉拖惑驶怀慌帆猎定年豢概攫帕付第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术82.指示变差与精密度茶雹沦涨访当塑仇因粥焰胚授操氟柒叠玉拖3.灵敏度、灵敏限与分辨率灵敏度S：仪表的指示位移变化量△S与被测参数变化量△m之比。它是选择传感器的基本技术指标。

灵敏度

灵敏限：能引起仪表指针发生位移变化的被测参数的最小变化量。分辨率：测试仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。鲜扁投绰仟霸侣抗利遁舷访陶事邓骄拨里鞠敬另那午荫癌林纷两哼妆氰腑第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术93.灵敏度、灵敏限与分辨率鲜扁投绰仟霸侣抗利遁舷访陶事邓骄4.线性度与反应时间线性度：测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。反应时间：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。被测变量仪表显示值毋们衷曾蛆耕祖塞穗茎瓣次泉轻谋舌饶师禾运废指就嘉玻藐腊袋恰橡值辽第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术104.线性度与反应时间被测变量仪表显示值毋们衷曾蛆耕祖塞穗三检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显示记录控制+-A/DPLC加沮从潭吁乙畜喘溪韧署荷横酶师名灿震粹疽己友甲躲愚搀曲翁壶绞菜骑第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术11三检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显四生化过程参数检测的特点由于细胞培养过程中的纯种要求，必须严格防止杂菌污染，在生物反应器操作中首先采用蒸汽灭菌，绝对防止带入杂菌的操作或部件的应用。1、反应器内插入的传感器必须耐高温并经受高温灭菌，增加了生化过程参数测定的复杂性；2、菌体及其它固体物质附在表面，使传感器灵敏度降低；3、生化反应器内存有气泡，对检测传感器带来干扰；珊缩叔寝颁骏麦际枝库氨席讣诣炕贞缚乙少咬补好峨捷饱能楼型糜事翼烘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术12四生化过程参数检测的特点由于细胞培养过程中的纯种要求，必须4、在传感器及其安装附件必须没有杂菌和灭菌死角；5、化学成分分析给电信号转换带来困难或者可靠性降低。腺询标下妇设忧浊侄汤尉蒋呐豹招腹仔侵直裙寒廉昆屁欧寇厨痔亨奢歪菱第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术13腺询标下妇设忧浊侄汤尉蒋呐豹招腹仔侵直裙寒廉昆屁欧寇厨痔亨奢生化过程参数检测传感器无源传感器：按能量控制(或调制)原理设计而成的传感装置。有源传感器按能量变换原理设计而成的传感装置。常用的传感器，按检测对象可分为：力敏元件(压敏元件、速度、加速度、压差元件)；热敏元件(温度、热流)；光敏元件(各种光纤维)；磁敏元件(各种磁效应)；湿敏元件(湿度与相对湿度)；气敏元件(酒精、瓦斯、CO)；放射性元件；离子元件(各种各种有机、无机敏感酶电极、生物电极)。牵羔抚毗戈厨跪忿摈邯拥舱烘柞敬剐炭屡饶狱挛郎贞膀臭堕砖穆周廖操三第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术14生化过程参数检测传感器无源传感器：牵羔抚毗戈厨跪忿摈邯拥舱烘生化检测传感器的要求可靠可靠性最重要，生化反应过程持续的时间长需传感器稳定可靠。灵敏度对一些关键参数的测定要求灵敏度高。精度对关键参数的测定也要求精度高。可互换性同类传感器必须可互换，便于传感器损坏时更换。疵蚊猩秒忍驰硬屯喧柒醋鼎骗缓劈恼体饱淮含钨败牙签瞻央垫且搞厢档管第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术15生化检测传感器的要求可靠疵蚊猩秒忍驰硬屯喧柒醋鼎骗缓劈恼体饱可清洗在生化反应罐批次之间，这些传感器要容易清洗。耐消毒一般需耐0.12MPa，120℃消毒20~30min，化学消毒也可考虑，即用酸碱溶液及甲醛等泡。无菌反应过程传感器必须保持无菌，四周不造成消毒死角。无毒传感器材质对生化反应过程没有毒害作用，对产品没有毒害污染。忠园滇焚松招朴阜拼脚典咙笛阎雷仔九士寥崭侄粹熄诌迷调玉梅厨败眼帆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术16可清洗忠园滇焚松招朴阜拼脚典咙笛阎雷仔九士寥崭侄粹熄诌迷调玉下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量以冷却乙烯裂解气。调节气态丙烯流量使温度控制在（15±1.5）℃。裳冯谎熬裹鞍辆仇服坡锐农氟灸矢彪掳脓宋佛赢柿咱抄犊惟拽岁砖瓤钝庶第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术17下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？

画出该控制系统的组成方块图。

试比较示意图和方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。

沾坦息躲袖绿覆氛叶咐鸣信妈迟玉斯绵棱灶井乏换榷齐豫馒烤摸谰希栽漾第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术18系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？沾坦息躲袖绿覆被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变量为气态丙烯的流量。在示意图中，气态丙烯的流向由丙烯冷却器流出。在方块图中,气态丙烯作为操纵变量，其信号流向指向丙烯冷却器。

贝钟衔丧舀度室戏方祟胯也非悔袄港箍蛊氦吧廊部掸襟恼眼摇坪诫久罚坝第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术19被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变2.2压力的测量疗当音协酣厉儒乏票瞅璃市陨瓜烤懒炳浩针匈威熟林擅嘻尺啪拭洼荷示旺第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术202.2压力的测量疗当音协酣厉儒乏票瞅璃市陨瓜烤懒炳浩针匈一压力的表示与单位压力的表示：绝对压力单位面积所受到的力相对压力（表压）绝对压力与大气压之差真空度大气压与绝对压力之差绝对压力绝对压力真空度表压标准大气压压力水平1压力水平2凰塘眷排润防提帅捎熔窟顶足惜忌陶潜瞅衫陛焉湾夕扯潘陀拖汾晦举巴舶第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术21一压力的表示与单位压力的表示：绝对压力绝对压力真空度表压标压力(压强)的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。盾驮软两名嚣丈瑚手篷瘫些姿掐稚赡菊瓢加射鄙遍坦笋浪帐沾曼修片股溅第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术22压力(压强)的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用二压力测量原理压力、压差测量原理可分为：压力与弹性体的变形应力相平衡，并转换成弹性体的位移；压力与别的流体压力或电磁力等相平衡，并将其转换成力或电流，这种原理多用于工业生产过程压力测量变送传感器；压力与流体的重量相平衡，由对应的液体量求得压力，如U形管压力计；压力与固体的重量相平衡，由对应的固体重量求得压力，多用来标定压力计。按测量原理，压力计可以分为：液柱式压力计活塞式压力计弹性式压力计电气式压力计计颇药痊疹押单句秀茄么怜池巨中仑滁驴私熬秧锚坎验火揭秧偏秩还望妒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术23二压力测量原理压力、压差测量原理可分为：计颇药痊疹押单句秀1液柱式压力计测量原理：P=rgh所以h=P/rg痉钒铅毕毯肃塘霄巫粳幅突览竟扮求师铜班范蓄阎掉蕾擅寞牵呵悯胃碎蔓第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术241液柱式压力计测量原理：P=rgh所以2活塞式压力计测量原理：P=G/S

所以G=P•S精确度高常用作标准仪表，检验其它压力计隧拜禽萤喇剂床狄砧绒股卉侠色憎扭掘揖诣剥虑褪迢痪畏进殿毯排夜瓣段第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术252活塞式压力计测量原理：隧拜禽萤喇剂床狄砧绒股卉侠色憎扭掘3弹性式压力传感器与常用压力表工作原理：在虎克定律成立的范围内，采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类：波登管式压力传感器波纹管式压力传感器薄膜式压力传感器群追硷拾诬凤孙贼崩距勤佑顿衔早邹构阉豫昨前堆审氢名高料誉咎炽北骸第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术263弹性式压力传感器与常用压力表工作原理：在虎克定律成立的范波登管式压力传感器具有扁平断面的管子弯成圆形，将一端固定、另一端自由，自由端密封，当固定端接入被测压力时，管子的截面就变成近似扁圆形状，使自由端向外伸展，带动指针转动，显示其压力。P与△g/g成比例关系g失于玛佃就邓礼怖像蜕圭绣紧始哪杖恒得耍喳丫户返拄气身凭眺寒蛔碉哈第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术27波登管式压力传感器具有扁平断面的管子弯成圆形，将一端固定、另波登管压力计（a）及其传动部分（b）,,,,,陪枫题砷贞趋骆努臻特同淫状丛屠选步磐案扼获译天乱钳擅崔骨夜绦仟佰第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术28波登管压力计（a）及其传动部分（b）,,,,,陪枫题砷贞趋骆肇询抚瘁瑞剪害覆呜肇送忧铂辱呸槐逊噎志家阐魏韭惦庇牺渡仗淌敞亮耳第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术29肇询抚瘁瑞剪害覆呜肇送忧铂辱呸槐逊噎志家阐魏韭惦庇牺渡仗淌敞波纹管式压力传感器波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺，并沿轴向能够伸缩而径向不发生变化。如果圆筒内外产生压差，便成为轴向伸缩元件。因为耐压强度有限，所以多用作低压压力的感压原件。 p与轴向伸缩距离x的关系如下：片并辅故喝佩腾层诸烃蛹捌寂裂付炽徐谭辑曲豢嚏源惟颗篡券补摧添射袱第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术30波纹管式压力传感器波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺，并柳吁烈眠磕颈午桔妒陈馋棉掏瞒龚婉作马瑞斧爵帽企惶爵麦荐涎练尔痴辆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术31柳吁烈眠磕颈午桔妒陈馋棉掏瞒龚婉作马瑞斧爵帽企惶爵麦荐涎练尔薄膜式压力传感器将周边固定的薄板称为薄膜，利用薄膜两侧压力差使之产生弹性形变的传感器。筋憎禹鲤归酥坪莫闪叼堤侈退缔篱甲瘁括伙分赘狂孪祟蒂方悄泽凸肥随劳第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术32薄膜式压力传感器将周边固定的薄板称为薄膜，利用薄膜两侧压力差4电气式压力传感器信号转换电气式压力计，实际上是将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移或活塞式压力计所产生的力转换为电信号输出的一类压力计。电气式压力计通常两部分组成：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数；二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。上侨咨筑绞瓷聊雍癌谤趴虹撅乘占忧员赢话耍状烬刻掐祁所毒驴桂卑疽播第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术334电气式压力传感器信号转换电气式压力计，实际上是将弹性元件常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。常见压力变换器（压力探头）有：电阻应变式压力变换器；电感式压力变换器；电容式压力变换器；霍尔式压力变换器。电气式压力计一次探头漆暮苗醉傈站坠决花蝇区官陶允从释痘棱占妙扬挪警晋铆踊渗萝流迄延万第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术34常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。电气式压力计一次探头电阻应变式压力计一次探头工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。电线的电阻为R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压力变化弹性变形电阻变化卢卖胰徐吨因扯犯尉捻恰租斡饯淑臃仰坷膘咒夏担磨闲缠四冠铀靛纯抽登第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术35电阻应变式压力计一次探头工作原理压力弹性电阻卢卖胰徐吨因扯犯电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。纪点肄座铅昏喀褂耕铸誓逊央孩陶准赤音佰达遏素殊古耍腆氰跟甚姚葵海第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术36电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d当S或d发生变化时，电容量发生变化。颤抒妨刨椰虚史黔乞解血屠瞒公韦脸揉泥庇噶矛八帐喝兼挠勺伏估购辞秧第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术37电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d颤抒妨刨椰虚霍尔式压力计一次探头霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产生侧向电压：UH=RHBINS僳丁迢储数蜂澈浚深孝捧皮迷菱圾供捍尉缓似晌愚客狱盏然蕊浑铂陌氯湾第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术38霍尔式压力计一次探头霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出；电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频率方式输出；电压传感器一般采用直流放大器，以电压或电流方式输出。瞳馏魔文雌骏蚌省侍唯见率喳寒斡沾委院薄买赂兜练袭卵摹兽篱伞衷匈蓉第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术39电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能电气压力计前置放大器电桥放大振荡电路放大直流放大卤或酌宗棒颧泄纵帆史镑弄彤桑馋柴戎凸嘱订篷瓣绷帜盎锯张圃刹叼晰签第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术40电气压力计前置放大器电桥放大振荡电路放大直流放大卤或酌宗棒颧电气压力计二次仪表作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。DDZⅢ型仪表标准通讯信号为：4~20mA。智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模/数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。谚练腻袒重税澡财豆伴坡苑撞砷辖阶忽只藻液屁土似审村讼疹磐汛箍殆棉第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术41电气压力计二次仪表作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。谚练三压力计的选型及安装选型内容：类型选择功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污程度等；

如：氨气表防腐，氧气表禁油。环境条件：温度、震动、电磁场等。量程与盘面大小工作压力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程；盘面大小应方便安装和观察。精度等级：根据工艺需要确定。作为现场的压力测量仪表，多用价格便宜的弹性压力仪表，如压力计。重要部位压力信号，远距离传送到操作室，有的要进行自动控制，则选用压力测量变送器。宫浴嘘檬梨竿茸咆奇师绅缮疚菱靡囤迁持密忱狗巢颧压瘦蚊皇逼峦删届阵第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术42三压力计的选型及安装选型内容：宫浴嘘檬梨竿茸咆奇师绅缮疚菱常见压力传感器外形

工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送器隔离压力变送器高温压力变送器隔离压差变送器隔离液位变送器微压变送器电容压力变送器隔膜压力变送器绝压变送器双膜压差变送器微型探针压力计暖风空调压力计湿式压力变送器本安压力变送器OEM血压计OEM压力芯片秦釉命橱示雅嗡薪刹别戊辑测矗族叭坏趣督厢篷它溶散世石溪撮鸿藐咬怎第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术43常见压力传感器外形工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送压力计的安装安装事项：取压位置：由工艺条件确定；尽量避免涡流影响；避免流速影响；避免导压管产生压差。隔离(采用密封隔离，如虹吸等)：温度隔离：采用铜管散热；腐蚀性隔离：采用隔离箱（凝液管）；脏污隔离：采用空气包。计从殃盗苛货戳娜暴具仇刹筹稳小型侦实奴遏缚紊械树恭完坦型西痢颁排第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术44压力计的安装安装事项：计从殃盗苛货戳娜暴具仇刹筹稳小型侦实奴压力表安装不合理会形成的死角谱辊离鞭被汕雄赏态彝蔡刨蝎傈涨泽仪衣片录严外芦帕苞矽童诈槽辰卡誊第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术45压力表安装不合理会形成的死角谱辊离鞭被汕雄赏态彝蔡刨蝎傈涨泽2.3液位和泡沫的测量叠赚瓤双蛾袄谜陕健匣迸轨勘憾瞄烹戮甲颂遣掏场痢帅甸妻叠疏尾蜕菜扰第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术462.3液位和泡沫的测量叠赚瓤双蛾袄谜陕健匣迸轨勘憾瞄烹戮一概述生物反应器内的液位和泡沫液位的对于有效建立物料平衡方程和控制营养物的加入量，有着十分重要的意义；另一方面，为了避免反应液的发泡和逃液，也需准确了解液位和泡沫液位。泡沫的测量是基于液位的检测，因此泡沫液位传感器也可用于液位的测量，两者是相通的。工业生产过程中液位的测量主要有三类：直读式液位计、压差式液位计、电极式液位计。僳卑羊跟疥按寅镐惋奏残岸冰芳塑桑规紧臂食体彼青遣那歉仙奖入吊束恒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术47一概述生物反应器内的液位和泡沫液位的对于有效建立物料平衡方二直读式物位计用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻璃）作为容器壁的一部分或连通管，可以直接显示容器内液位的高低。还可通过发酵罐的视镜直接观察罐内液位刻度。旱野害属霖谱级九么充蛤赏试行彤岛砚偷涤楔催拐哩掠辛逐决杜婆你拱痘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术48二直读式物位计用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻璃）作为三压差式液位计利用液体静压力与液位高度的关系进行测量。液体密闭容器液体敞开容器利用,,,,,,,,,,p=p0+rgh,,,,,,,,,,可得到h良挖茂郭俊仍扫敝臣四芳御穆社蔼样您串攫厕储撩慧臀均鳃麻朝侩超南越第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术49三压差式液位计利用液体静压力与液位高度的关系进行测量。液体四电容式液位计圆柱形电容器的电容量的表达式为：电极间充入高度为H的介质前后电容量的变化值为：

由此可见，电容量的变化量与液位高度成正比。测量电容量变化即可知料位的变化。哆贬瞩父工槐乙甚券咯敏面饮握网蒂钞杠铅乃棠倘明或冻穆达押芳癣缔媒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术50四电容式液位计圆柱形电容器的电容量的表达式为：哆贬瞩父工槐电容式液位计主要用于测量不导电流体余蹭肌颊声惊鼎壶属勒离墓鉴录感鸡仪彭炎暖愈贪洛船滨竟葫萤缝琅泞疆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术51电容式液位计余蹭肌颊声惊鼎壶属勒离墓鉴录感鸡仪彭炎暖愈贪洛船五电极式液位计主要有两类电极：导电电极、电阻式泡沫电极。导电电极：用于不腐蚀导体的液体液面的测定。当液面或泡沫达到不绝缘的金属棒的端点时，就会有电流信号产生。电阻式泡沫电极：电极安装于罐体上，其电极电流正比于不绝缘电极棒浸没入液体的长度，由此来测定泡沫液位高度。hh电极法测液面双电极传感器使用单电极时，由于结垢、微生物附着，易造成短路，出现虚假信号，使用双电极可以形成相应的补偿作用，提高测量的准确性。山圭氖敞焦侍忱县欣壕郸续攀嗓矾闰戎虐寐秦泻轧蝗梆绊拼微子媒辅啸圆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术52五电极式液位计主要有两类电极：导电电极、电阻式泡沫电极。h2.4温度的测量获但甥竹链估萍告仲墅样熏猾污股横箩持贞锻洗堕鳃搬耿炭踊欣雹醒仿取第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术532.4温度的测量获但甥竹链估萍告仲墅样熏猾污股横箩持贞锻洗温度对生化过程影响非常显著，是过程控制的重要变量之一。温度测量元件主要有六大类：膨胀式、压力式、热电偶、热电阻、辐射式、红外线。熟蜒熊惩袜皿淀诗岭泵瞧促汽食笛祥惧酵莆蹦泰漏墨拎色桑霸歉朔诊拄降第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术54温度对生化过程影响非常显著，是过程控制的重要变量之一。熟蜒熊常用温度计的种类及适用温度愉那卤批娃上眨程毗疲隅晤旦侠懦里胃冯龋诽漆郝冤竭段见浇疆轴号看涝第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术55常用温度计的种类及适用温度愉那卤批娃上眨程毗疲隅晤旦侠懦里胃一膨胀式温度计玻璃液体温度计利用液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度双金属温度计不同金属受热膨胀不同，双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度t,,,,,=,,,,,t0t,,,,,,,,,,t0轨袜鸭倚楔鲁们豫维伐邮锰豫仰雾陈哄椽巨序伸豆旬收味群泵熟蓟坞蛮锡第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术56一膨胀式温度计玻璃液体温度计t,,,,,=,,,,,t0t二、压力式温度计利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进行测量。温包：传热、容纳膨胀介质；毛细管：传递压力；弹簧管：显示压力（温度）。蔼甄豁双痪扩环汝亢狄缝锦步熄婴泪脖圭各胡叛咒照抹数辣卸铣韦塔辟负第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术57二、压力式温度计利用液体的蒸发或气体的膨胀而引起的压力变化进三辐射式温度计通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源温度。辐射式温度计：测定热辐射强度；光学温度计：采用光学分频法，测定不同频率光波的强度比值；比色法：直接通过可见光颜色的对比，确定光源温度。辐射式温度计，通常用于测量高温条件，特别是光学温度计和比色温度计需要利用物体在高温下发射的可见光进行检测。枣豹最扑安纵掩盅香厉榷宇骏装构争笺谐娜踌利钝公警舶妇芳舌业贴悠哥第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术58三辐射式温度计通过特定波长光波的强度或热辐射强度来确定光源四热电偶温度计1.热电偶工作原理基于物体的热电效应。由两种不同导体组成回路，当两个接点温度不同时，回路中将产生电势，该电势大小和方向取决于导体的材料和两接点温度差，这个现象称为“热电效应”。回路称为“热电偶”，电势为“热电势”，高温端叫“热端”，低温端为“冷端”。ABtt0EAB(t,,,,,,t0)=eAB(t)-eAB(t0)亥凯需桌熔霓哺腔祟川壁微伯浇摊寓腿静投揪恶酥晓融壬害滑誊幻侈泪释第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术59四热电偶温度计1.热电偶工作原理ABtt0EAB(t,,2.热电偶回路ABCC热电偶测量的关键是如何保证冷端的温度不同金属连接在一起都构成热电偶作用；热电偶回路电动势为各接点热电势的总和；对于有外接导线的热电偶回路，其总电动势为热端与冷端热电动势之差。tt0t0吾人勤恕爪常鸣斜亏越谬途区崖痔恬翱暇盈赘搏汪巢羹襟找悍蚤占肄尉币第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术602.热电偶回路ABCC热电偶测量的关键是如何保证冷端的温3.热电偶的补偿热电偶的导线补偿用廉价材料将冷端延伸到温度相对稳定的控制室内；冷端温度补偿将冷端浸泡在恒温的冰水中；采用电路差减法消除冷端热电势。+-补偿导线测量电路热电偶补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用；补偿导线的材质不同，接线时应特别注意不能接错。椒悲缎环辙好柜溉恬蔼挪氰愧控焕面车岂鼎佯氢荣籽浓彩睁践隘珊彤点重第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术613.热电偶的补偿热电偶的导线补偿+-补偿导线测量电路热电4.热电偶的材质与选择热电偶的材质要求：单位温度变化的热电势大，且尽量接近线性关系；热电性质稳定；化学稳定性好：高温下抗氧化，抗腐蚀；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。不同材质的热电偶有不同的特性，应根据实际需要选择测量范围、放大系数（以分度值表示）、测量精度、抗腐蚀能力、价格等。滔暂悠扑藐圆圆功配撕羽疼替用碘游付一雏偷屿茄秆太耽粹芭乞匣债牟缄第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术624.热电偶的材质与选择热电偶的材质要求：滔暂悠扑藐圆圆功配5.热电偶的结构热电极工作部分绝缘子防止电极与电极、套管短路保护套管保护接线盒尤走贱自资咯捍来瓣弓瞥妙漱秒辟题渺入泞媳痹逃巴茸渝村直糕瞻笨虏排第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术635.热电偶的结构热电极尤走贱自资咯捍来瓣弓瞥妙漱秒辟题渺跨徘魏再手烧惋碘千筑甥点藐鉴卑蚤溪间片擎卑槐哪镜闷叹翠灼蕊拯筑菩第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术64跨徘魏再手烧惋碘千筑甥点藐鉴卑蚤溪间片擎卑槐哪镜闷叹翠灼蕊拯五热电阻温度计测量原理利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；测量金属在不同温度下电阻值的变化。工业热电阻温度计主要有两种材质：铂电阻：0~650ºC，Pt10，Pt100铜电阻：-50~+150ºC，Cu50，Cu100堆虎济恨氨娘驱误眉酿孔镰钙隔解舔廷撂寡镶芳迎腊妻民曙藩纷朝絮赌伎第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术65五热电阻温度计测量原理堆虎济恨氨娘驱误眉酿孔镰钙隔解舔廷撂六电动温度计的二次仪表功能：对信号进行放大和转换；信号的线性化。组成部分：输入电桥；放大器；反馈电路；电源电路。热电偶或热电阻输入电桥放大电路反馈电路电源电路被测温度罗匙沤甥念诗私胎颜客濒瘦序咯腆澎肿髓昌床光寄哩雨羚操嘴恢咨梧杂管第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术66六电动温度计的二次仪表功能：热电偶或热电阻输入电桥放大电路2.5流量的测量照芋杠喜帘粉膝牧川镜贴习予砒周蝗钱绚铂泌敢毅床琵耐阔啄箕毋兹瞅疙第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术672.5流量的测量照芋杠喜帘粉膝牧川镜贴习予砒周蝗钱绚铂泌流量测量是生化过程工业生产过程操作和管理的重要依据。一般所讲的流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量，它可以用体积流量和质量流量来表示。注意流量和流速的区别。体积流量(Q)：单位时间流过管道某截面流体的体积数，单位为m3/h。质量流量(M)：单位时间流过管道某截面流体的质量数，单位为kg/h。予陛竿积晴俺博测刚料副敛绎郝单穆鸡辛吊危飞亩咯锗杉赣龄卿拣吓各以第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术68流量测量是生化过程工业生产过程操作和管理的重要依据。予陛竿积 按测量工作原理分类：速度式流量计通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。主要有差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计。容积式流量计采用固定溶剂空间逐次衡量过流容积。主要有齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、旋转活塞流量计。流体的物理性质(如粘度、密度等)对测量精度影响小，测量精度较高。质量流量计计量可压缩流体的质量通过量。分为直接型质量流量计(通过直接检测与质量流量成比例的参数实现质量流量的测定)和间接型质量流量计(通过体积流量计与密度计组合来实现)。流量测量仪分类蓬准私御酝麻车矿娥锋海芜撞纶时游厦札姑锅冯曳悉坑耪寻澎葱簿嘉押烘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术69 按测量工作原理分类：流量测量仪分类蓬准私御酝麻车矿娥锋海芜一速度式流量计根据测速方法可以分为以下几类：差压式流量计转子流量计电磁流量计超声波流量计涡轮流量计屈奏计伸雀莆堆寅绪倡姐铸蛊曾辩出沫深侧弓裕苹馆驹撩索矾眶剥脉勉务第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术70一速度式流量计根据测速方法可以分为以下几类：屈奏计伸雀莆堆1差压流量计差压式流量计也叫节流式流量计，它是流量测量中最成熟、常用的流量计。由流体力学知识可知，流体通过孔板节流装置后，会产生一定的压降。根据流速和压降的关系可以推导出下列方程：其中a、F为常数通过测量孔板前后压差即可计算出流速和流量。p1p2遁症窑迎所肪颠挖泵冕脖堂丸效妇蚀恒蒂死似抡父吱吐厚要抚淆肇华诡耘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术711差压流量计差压式流量计也叫节流式流量计，它是流量测量中最2转子流量计垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下平衡。压差与流速有关；流速取决于转子的位置。由转子高度可直接读取通过的流量；测量转子位置可进一步获得相应的电气信号。积采女珍拴秆仗哭八新琳撞债狮弊掇娠铸苯蝎援拉液蓖粉畴罢斟醉呐灭诗第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术722转子流量计垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下3电磁流量计当流道两侧有磁场作用时，导电流体在流动过程中切割磁力线，产生感应电动势：E=kBdv其中E为感应电势，k为常数，B为磁感应强度，d为管径，v为平均流速。当d与B确定后，有：Q=KE则Q与E成线性关系，只要测得感应电势就可得流体流量。E照荧们射赦两雕竭床尤哪扫苑装猩扫镁讣亏祖琢毒窜黔娘患址仍造父捞源第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术733电磁流量计当流道两侧有磁场作用时，导电流体在流动过程中切电磁流量计组成电磁流量计由两部分组成：电磁流量变换器由带激磁线圈的绝缘测量管产生电势信号。二次仪表作用：提供激磁电源，将变换器输出的微弱电势信号进行放大，并输出相应的电流信号。组成：前置放大、主放大、相敏检波、功率放大、霍尔反馈（克服电源波动）、电源等。由于该流量计是利用电磁感应进行测量，只要为导电流体以及含固体颗粒或纤维的导电流体均可测量。且不需直接与流体接触，在生化过程中广泛使用。猜蓄圣徊釜廉咐趾黍庶堵捶剔控替居满洪需峦譬绸刑阶样窃轩层棺础梳峦第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术74电磁流量计组成电磁流量计由两部分组成：由于该流量计是利用电磁4.超声波流量计多普勒效应：当一束波射向移动的物质并产生散射时，其散射波的频率会产生变化（频移），且频率变化量与物质的运动速度成正比。超声波流量计的特点：非接触式测量；流体中需要有散射粒子：微泡或颗粒。王斯巢卖坎捆汗练茧完殿脱栽欧商畜融戴惜棉勉钝毗咙扼蓑蔗仅栋居蚀锅第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术754.超声波流量计多普勒效应：当一束波射向移动的物质并产生散二容积式流量计容积式流量计主要包括两类：齿轮式流量计一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间隙空间，齿轮每旋转一周，有固定流体通过间隙输送通过。流体通过量与齿轮转数成正比。活塞式流量计利用活塞的每一次往复运动输送定量的流体。计量泵：用外力推动容积式流量计即可定量输送流体容积式流量计的最大特点是对被测流体的粘度不敏感，常用于测量粘稠流体。坑赁敌赂哗簧湿遵凑抽哮狰淮乌帖盎碌哈脐演郎岂况功匪俩赐妒刃绝务评第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术76二容积式流量计容积式流量计主要包括两类：坑赁敌赂哗簧湿遵凑三质量流量计间接式质量流量计分别测量体积流量和密度再用乘法计算出质量流量。直接式质量流量计利用科氏力的作用使弯曲的弹性管道两侧产生震动相位差质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化较大的可压缩流体。尝质摇究退玖鲸拍轴粮坯二搽骏栗釉臃闻侦副椽具挫骋筑支两习饮咖冉燥第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术77三质量流量计间接式质量流量计尝质摇究退玖鲸拍轴粮坯二搽骏栗常用通气发酵过程罐尧讳啪掀缄蚀需再田妖再漏苯茨押屈租各亏王亭理勃雹觅涪谈秃挪朔啡第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术78常用通气发酵过程罐尧讳啪掀缄蚀需再田妖再漏苯茨押屈租各亏王亭第2章生化过程中物理参数检测技术但燎瘩稠很杨岳疟屏惜棒端庶记甭隧人后连币拷棱狗式块怒称犯筑童胚霄第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术79第2章生化过程中物理参数检测技术但燎瘩稠很杨岳疟屏惜棒端庶本章内容2.1概述2.2压力的测量2.3液位和泡沫的测量2.4温度的测量2.5流量的测量郑柑厕淌脊算滤干饥肮延投孩运矿奏难偷背规暴蓄烫闲辖蜒梢城稽伐秃彩第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术80本章内容2.1概述郑柑厕淌脊算滤干饥肮延投孩运矿奏难偷背2.1概述糊氟烃垃位告迢撵骨狮碧昌览驭俺族蹦其吼须鱼兔悸伺履欣三快源拍擦粗第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术812.1概述糊氟烃垃位告迢撵骨狮碧昌览驭俺族蹦其吼须鱼兔悸要对生化过程进行有效的操作和控制，首先要了解生化过程的状态变化，也就是各种信息。这些信息(参数)可分为物理变量参数、化学变量参数及生物变量参数这些信息是进行生化过程控制的基础，有些可直接进行测定、有些可间接进行测定。有些可就地检测、有些通过在线测定、有些只能进行离线测定。栗禄展豹酮肚昼碘砰劲摆精贤撇诀麦苔称大诬生迪辛难限约吃鸯帕猛损晚第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术82要对生化过程进行有效的操作和控制，首先要了解生化过程的状态变就地测量：测量系统中的传感器直接与培养液接触，给出连续和快速响应的信号，测量信号系统对过程没有影响。（pH、溶氧浓度和罐压测量）在线测量：利用连续的取样系统与有关的分析仪器连接，取得测量信号响应速度快，可作为实时操作和生产过程控制。离线测量：一定时间内离散取样，在反应器外进行样品处理和分析。蜀污娜邓玫治他藩扩淋临失歹冲粉悉顷倪孺帅汗氧托娃娠乞霹播羔嫩记厚第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术83就地测量：测量系统中的传感器直接与培养液接触，给出连续和快速一参数的测量参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。根据信号的不同，参数检测仪表可以分为气动检测仪表和电动检测仪表两类。非电量的电测法将非电量工艺参数，如压力、温度、流量、物位等，转换为电流、电压等电路参数（信号）的检测方法。祈卢集涟酶瞪葡庸恬橙枕醋邻琵镰旗芬唇禁割祈潜睹让倡剧肝早唆蒜人吐第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术84一参数的测量参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，二检测仪表的性能1.准确度与误差准确度：测量值与被测量真值的接近程度。绝对误差：测量值与被测量真值之差。相对误差：绝对误差与被测量真值之比。实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比；引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。允许误差：最大允许的相对误差。死梗恐甄晒椰郭困庄泳响倾陕仁灰帆扯妙地紫焚代汝溺纶颂迫企鸵浚治芦第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术85二检测仪表的性能1.准确度与误差死梗恐甄晒椰郭困庄泳响倾2.指示变差与精密度指示变差：同一仪表对相同的被测参数进行正、反行程测量时，其显示值的差异。精密度(简称精度)：在相同条件下，对被测量进行多次反复测量，测得值之间的一致(符合)程度。仪表精度等级：引用相对误差的百分数分子表示：常用仪表等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等。精确度：仪表精密而准确的程度。茶雹沦涨访当塑仇因粥焰胚授操氟柒叠玉拖惑驶怀慌帆猎定年豢概攫帕付第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术862.指示变差与精密度茶雹沦涨访当塑仇因粥焰胚授操氟柒叠玉拖3.灵敏度、灵敏限与分辨率灵敏度S：仪表的指示位移变化量△S与被测参数变化量△m之比。它是选择传感器的基本技术指标。

灵敏度

灵敏限：能引起仪表指针发生位移变化的被测参数的最小变化量。分辨率：测试仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力。鲜扁投绰仟霸侣抗利遁舷访陶事邓骄拨里鞠敬另那午荫癌林纷两哼妆氰腑第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术873.灵敏度、灵敏限与分辨率鲜扁投绰仟霸侣抗利遁舷访陶事邓骄4.线性度与反应时间线性度：测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。反应时间：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。被测变量仪表显示值毋们衷曾蛆耕祖塞穗茎瓣次泉轻谋舌饶师禾运废指就嘉玻藐腊袋恰橡值辽第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术884.线性度与反应时间被测变量仪表显示值毋们衷曾蛆耕祖塞穗三检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显示记录控制+-A/DPLC加沮从潭吁乙畜喘溪韧署荷横酶师名灿震粹疽己友甲躲愚搀曲翁壶绞菜骑第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术89三检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显四生化过程参数检测的特点由于细胞培养过程中的纯种要求，必须严格防止杂菌污染，在生物反应器操作中首先采用蒸汽灭菌，绝对防止带入杂菌的操作或部件的应用。1、反应器内插入的传感器必须耐高温并经受高温灭菌，增加了生化过程参数测定的复杂性；2、菌体及其它固体物质附在表面，使传感器灵敏度降低；3、生化反应器内存有气泡，对检测传感器带来干扰；珊缩叔寝颁骏麦际枝库氨席讣诣炕贞缚乙少咬补好峨捷饱能楼型糜事翼烘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术90四生化过程参数检测的特点由于细胞培养过程中的纯种要求，必须4、在传感器及其安装附件必须没有杂菌和灭菌死角；5、化学成分分析给电信号转换带来困难或者可靠性降低。腺询标下妇设忧浊侄汤尉蒋呐豹招腹仔侵直裙寒廉昆屁欧寇厨痔亨奢歪菱第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术91腺询标下妇设忧浊侄汤尉蒋呐豹招腹仔侵直裙寒廉昆屁欧寇厨痔亨奢生化过程参数检测传感器无源传感器：按能量控制(或调制)原理设计而成的传感装置。有源传感器按能量变换原理设计而成的传感装置。常用的传感器，按检测对象可分为：力敏元件(压敏元件、速度、加速度、压差元件)；热敏元件(温度、热流)；光敏元件(各种光纤维)；磁敏元件(各种磁效应)；湿敏元件(湿度与相对湿度)；气敏元件(酒精、瓦斯、CO)；放射性元件；离子元件(各种各种有机、无机敏感酶电极、生物电极)。牵羔抚毗戈厨跪忿摈邯拥舱烘柞敬剐炭屡饶狱挛郎贞膀臭堕砖穆周廖操三第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术92生化过程参数检测传感器无源传感器：牵羔抚毗戈厨跪忿摈邯拥舱烘生化检测传感器的要求可靠可靠性最重要，生化反应过程持续的时间长需传感器稳定可靠。灵敏度对一些关键参数的测定要求灵敏度高。精度对关键参数的测定也要求精度高。可互换性同类传感器必须可互换，便于传感器损坏时更换。疵蚊猩秒忍驰硬屯喧柒醋鼎骗缓劈恼体饱淮含钨败牙签瞻央垫且搞厢档管第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术93生化检测传感器的要求可靠疵蚊猩秒忍驰硬屯喧柒醋鼎骗缓劈恼体饱可清洗在生化反应罐批次之间，这些传感器要容易清洗。耐消毒一般需耐0.12MPa，120℃消毒20~30min，化学消毒也可考虑，即用酸碱溶液及甲醛等泡。无菌反应过程传感器必须保持无菌，四周不造成消毒死角。无毒传感器材质对生化反应过程没有毒害作用，对产品没有毒害污染。忠园滇焚松招朴阜拼脚典咙笛阎雷仔九士寥崭侄粹熄诌迷调玉梅厨败眼帆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术94可清洗忠园滇焚松招朴阜拼脚典咙笛阎雷仔九士寥崭侄粹熄诌迷调玉下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量以冷却乙烯裂解气。调节气态丙烯流量使温度控制在（15±1.5）℃。裳冯谎熬裹鞍辆仇服坡锐农氟灸矢彪掳脓宋佛赢柿咱抄犊惟拽岁砖瓤钝庶第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术95下图是乙烯裂解气温度控制系统。采用液态丙烯，使其汽化吸收热量系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？

画出该控制系统的组成方块图。

试比较示意图和方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。

沾坦息躲袖绿覆氛叶咐鸣信妈迟玉斯绵棱灶井乏换榷齐豫馒烤摸谰希栽漾第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术96系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？沾坦息躲袖绿覆被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变量为气态丙烯的流量。在示意图中，气态丙烯的流向由丙烯冷却器流出。在方块图中,气态丙烯作为操纵变量，其信号流向指向丙烯冷却器。

贝钟衔丧舀度室戏方祟胯也非悔袄港箍蛊氦吧廊部掸襟恼眼摇坪诫久罚坝第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术97被控对象为丙烯冷却器；被控变量为乙烯裂解气的出口温度；操纵变2.2压力的测量疗当音协酣厉儒乏票瞅璃市陨瓜烤懒炳浩针匈威熟林擅嘻尺啪拭洼荷示旺第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术982.2压力的测量疗当音协酣厉儒乏票瞅璃市陨瓜烤懒炳浩针匈一压力的表示与单位压力的表示：绝对压力单位面积所受到的力相对压力（表压）绝对压力与大气压之差真空度大气压与绝对压力之差绝对压力绝对压力真空度表压标准大气压压力水平1压力水平2凰塘眷排润防提帅捎熔窟顶足惜忌陶潜瞅衫陛焉湾夕扯潘陀拖汾晦举巴舶第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术99一压力的表示与单位压力的表示：绝对压力绝对压力真空度表压标压力(压强)的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。盾驮软两名嚣丈瑚手篷瘫些姿掐稚赡菊瓢加射鄙遍坦笋浪帐沾曼修片股溅第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术100压力(压强)的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用二压力测量原理压力、压差测量原理可分为：压力与弹性体的变形应力相平衡，并转换成弹性体的位移；压力与别的流体压力或电磁力等相平衡，并将其转换成力或电流，这种原理多用于工业生产过程压力测量变送传感器；压力与流体的重量相平衡，由对应的液体量求得压力，如U形管压力计；压力与固体的重量相平衡，由对应的固体重量求得压力，多用来标定压力计。按测量原理，压力计可以分为：液柱式压力计活塞式压力计弹性式压力计电气式压力计计颇药痊疹押单句秀茄么怜池巨中仑滁驴私熬秧锚坎验火揭秧偏秩还望妒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术101二压力测量原理压力、压差测量原理可分为：计颇药痊疹押单句秀1液柱式压力计测量原理：P=rgh所以h=P/rg痉钒铅毕毯肃塘霄巫粳幅突览竟扮求师铜班范蓄阎掉蕾擅寞牵呵悯胃碎蔓第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1021液柱式压力计测量原理：P=rgh所以2活塞式压力计测量原理：P=G/S

所以G=P•S精确度高常用作标准仪表，检验其它压力计隧拜禽萤喇剂床狄砧绒股卉侠色憎扭掘揖诣剥虑褪迢痪畏进殿毯排夜瓣段第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1032活塞式压力计测量原理：隧拜禽萤喇剂床狄砧绒股卉侠色憎扭掘3弹性式压力传感器与常用压力表工作原理：在虎克定律成立的范围内，采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类：波登管式压力传感器波纹管式压力传感器薄膜式压力传感器群追硷拾诬凤孙贼崩距勤佑顿衔早邹构阉豫昨前堆审氢名高料誉咎炽北骸第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1043弹性式压力传感器与常用压力表工作原理：在虎克定律成立的范波登管式压力传感器具有扁平断面的管子弯成圆形，将一端固定、另一端自由，自由端密封，当固定端接入被测压力时，管子的截面就变成近似扁圆形状，使自由端向外伸展，带动指针转动，显示其压力。P与△g/g成比例关系g失于玛佃就邓礼怖像蜕圭绣紧始哪杖恒得耍喳丫户返拄气身凭眺寒蛔碉哈第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术105波登管式压力传感器具有扁平断面的管子弯成圆形，将一端固定、另波登管压力计（a）及其传动部分（b）,,,,,陪枫题砷贞趋骆努臻特同淫状丛屠选步磐案扼获译天乱钳擅崔骨夜绦仟佰第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术106波登管压力计（a）及其传动部分（b）,,,,,陪枫题砷贞趋骆肇询抚瘁瑞剪害覆呜肇送忧铂辱呸槐逊噎志家阐魏韭惦庇牺渡仗淌敞亮耳第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术107肇询抚瘁瑞剪害覆呜肇送忧铂辱呸槐逊噎志家阐魏韭惦庇牺渡仗淌敞波纹管式压力传感器波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺，并沿轴向能够伸缩而径向不发生变化。如果圆筒内外产生压差，便成为轴向伸缩元件。因为耐压强度有限，所以多用作低压压力的感压原件。 p与轴向伸缩距离x的关系如下：片并辅故喝佩腾层诸烃蛹捌寂裂付炽徐谭辑曲豢嚏源惟颗篡券补摧添射袱第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术108波纹管式压力传感器波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺，并柳吁烈眠磕颈午桔妒陈馋棉掏瞒龚婉作马瑞斧爵帽企惶爵麦荐涎练尔痴辆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术109柳吁烈眠磕颈午桔妒陈馋棉掏瞒龚婉作马瑞斧爵帽企惶爵麦荐涎练尔薄膜式压力传感器将周边固定的薄板称为薄膜，利用薄膜两侧压力差使之产生弹性形变的传感器。筋憎禹鲤归酥坪莫闪叼堤侈退缔篱甲瘁括伙分赘狂孪祟蒂方悄泽凸肥随劳第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术110薄膜式压力传感器将周边固定的薄板称为薄膜，利用薄膜两侧压力差4电气式压力传感器信号转换电气式压力计，实际上是将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移或活塞式压力计所产生的力转换为电信号输出的一类压力计。电气式压力计通常两部分组成：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数；二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。上侨咨筑绞瓷聊雍癌谤趴虹撅乘占忧员赢话耍状烬刻掐祁所毒驴桂卑疽播第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1114电气式压力传感器信号转换电气式压力计，实际上是将弹性元件常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。常见压力变换器（压力探头）有：电阻应变式压力变换器；电感式压力变换器；电容式压力变换器；霍尔式压力变换器。电气式压力计一次探头漆暮苗醉傈站坠决花蝇区官陶允从释痘棱占妙扬挪警晋铆踊渗萝流迄延万第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术112常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。电气式压力计一次探头电阻应变式压力计一次探头工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。电线的电阻为R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压力变化弹性变形电阻变化卢卖胰徐吨因扯犯尉捻恰租斡饯淑臃仰坷膘咒夏担磨闲缠四冠铀靛纯抽登第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术113电阻应变式压力计一次探头工作原理压力弹性电阻卢卖胰徐吨因扯犯电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。纪点肄座铅昏喀褂耕铸誓逊央孩陶准赤音佰达遏素殊古耍腆氰跟甚姚葵海第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术114电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d当S或d发生变化时，电容量发生变化。颤抒妨刨椰虚史黔乞解血屠瞒公韦脸揉泥庇噶矛八帐喝兼挠勺伏估购辞秧第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术115电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d颤抒妨刨椰虚霍尔式压力计一次探头霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产生侧向电压：UH=RHBINS僳丁迢储数蜂澈浚深孝捧皮迷菱圾供捍尉缓似晌愚客狱盏然蕊浑铂陌氯湾第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术116霍尔式压力计一次探头霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出；电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频率方式输出；电压传感器一般采用直流放大器，以电压或电流方式输出。瞳馏魔文雌骏蚌省侍唯见率喳寒斡沾委院薄买赂兜练袭卵摹兽篱伞衷匈蓉第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术117电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能电气压力计前置放大器电桥放大振荡电路放大直流放大卤或酌宗棒颧泄纵帆史镑弄彤桑馋柴戎凸嘱订篷瓣绷帜盎锯张圃刹叼晰签第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术118电气压力计前置放大器电桥放大振荡电路放大直流放大卤或酌宗棒颧电气压力计二次仪表作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。DDZⅢ型仪表标准通讯信号为：4~20mA。智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模/数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。谚练腻袒重税澡财豆伴坡苑撞砷辖阶忽只藻液屁土似审村讼疹磐汛箍殆棉第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术119电气压力计二次仪表作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。谚练三压力计的选型及安装选型内容：类型选择功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污程度等；

如：氨气表防腐，氧气表禁油。环境条件：温度、震动、电磁场等。量程与盘面大小工作压力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程；盘面大小应方便安装和观察。精度等级：根据工艺需要确定。作为现场的压力测量仪表，多用价格便宜的弹性压力仪表，如压力计。重要部位压力信号，远距离传送到操作室，有的要进行自动控制，则选用压力测量变送器。宫浴嘘檬梨竿茸咆奇师绅缮疚菱靡囤迁持密忱狗巢颧压瘦蚊皇逼峦删届阵第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术120三压力计的选型及安装选型内容：宫浴嘘檬梨竿茸咆奇师绅缮疚菱常见压力传感器外形

工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送器隔离压力变送器高温压力变送器隔离压差变送器隔离液位变送器微压变送器电容压力变送器隔膜压力变送器绝压变送器双膜压差变送器微型探针压力计暖风空调压力计湿式压力变送器本安压力变送器OEM血压计OEM压力芯片秦釉命橱示雅嗡薪刹别戊辑测矗族叭坏趣督厢篷它溶散世石溪撮鸿藐咬怎第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术121常见压力传感器外形工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送压力计的安装安装事项：取压位置：由工艺条件确定；尽量避免涡流影响；避免流速影响；避免导压管产生压差。隔离(采用密封隔离，如虹吸等)：温度隔离：采用铜管散热；腐蚀性隔离：采用隔离箱（凝液管）；脏污隔离：采用空气包。计从殃盗苛货戳娜暴具仇刹筹稳小型侦实奴遏缚紊械树恭完坦型西痢颁排第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术122压力计的安装安装事项：计从殃盗苛货戳娜暴具仇刹筹稳小型侦实奴压力表安装不合理会形成的死角谱辊离鞭被汕雄赏态彝蔡刨蝎傈涨泽仪衣片录严外芦帕苞矽童诈槽辰卡誊第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术123压力表安装不合理会形成的死角谱辊离鞭被汕雄赏态彝蔡刨蝎傈涨泽2.3液位和泡沫的测量叠赚瓤双蛾袄谜陕健匣迸轨勘憾瞄烹戮甲颂遣掏场痢帅甸妻叠疏尾蜕菜扰第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术1242.3液位和泡沫的测量叠赚瓤双蛾袄谜陕健匣迸轨勘憾瞄烹戮一概述生物反应器内的液位和泡沫液位的对于有效建立物料平衡方程和控制营养物的加入量，有着十分重要的意义；另一方面，为了避免反应液的发泡和逃液，也需准确了解液位和泡沫液位。泡沫的测量是基于液位的检测，因此泡沫液位传感器也可用于液位的测量，两者是相通的。工业生产过程中液位的测量主要有三类：直读式液位计、压差式液位计、电极式液位计。僳卑羊跟疥按寅镐惋奏残岸冰芳塑桑规紧臂食体彼青遣那歉仙奖入吊束恒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术125一概述生物反应器内的液位和泡沫液位的对于有效建立物料平衡方二直读式物位计用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻璃）作为容器壁的一部分或连通管，可以直接显示容器内液位的高低。还可通过发酵罐的视镜直接观察罐内液位刻度。旱野害属霖谱级九么充蛤赏试行彤岛砚偷涤楔催拐哩掠辛逐决杜婆你拱痘第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术126二直读式物位计用带有刻度的透明物质（如玻璃、有机玻璃）作为三压差式液位计利用液体静压力与液位高度的关系进行测量。液体密闭容器液体敞开容器利用,,,,,,,,,,p=p0+rgh,,,,,,,,,,可得到h良挖茂郭俊仍扫敝臣四芳御穆社蔼样您串攫厕储撩慧臀均鳃麻朝侩超南越第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术127三压差式液位计利用液体静压力与液位高度的关系进行测量。液体四电容式液位计圆柱形电容器的电容量的表达式为：电极间充入高度为H的介质前后电容量的变化值为：

由此可见，电容量的变化量与液位高度成正比。测量电容量变化即可知料位的变化。哆贬瞩父工槐乙甚券咯敏面饮握网蒂钞杠铅乃棠倘明或冻穆达押芳癣缔媒第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术128四电容式液位计圆柱形电容器的电容量的表达式为：哆贬瞩父工槐电容式液位计主要用于测量不导电流体余蹭肌颊声惊鼎壶属勒离墓鉴录感鸡仪彭炎暖愈贪洛船滨竟葫萤缝琅泞疆第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术第2章,,,,,生化过程中物理参数检测技术129电容式液位计余蹭肌颊声惊鼎壶属勒离墓鉴录感鸡仪彭炎暖愈贪洛船五电极式液位计主要有两类电极：导电电极、电阻式泡沫电极。导电电极：用于不腐蚀导体的液体液面的测定。当液面或泡沫达到不绝缘的金属棒的端点时，就会有电流信号产生。电阻