过程控制与自动化仪表（下篇共上下两篇）456

过程控制与自动化仪表1第5章过程参数检测与变送掌握误差的计算方法。掌握变送器量程调整、零点调整和零点迁移的方法。掌握温度、压力、流量、物位参数测量仪表的类型、选用及安装。3了解过程参数检测仪表的信号制与传输方式。124过程控制与自动化仪表24.1过程参数检测仪表概述过程参数检测与变送作为过程控制技术的一个重要组成部分，是实现过程控制的基础。过程控制系统一般都是负反馈控制系统。至少包括四个基本组成部分：被控制对象（或称被控过程）、检测装置（包括传感器和变送器）、控制器（或称调节器）和执行机构。过程控制与自动化仪表3检测

检测是利用各种物理化学效应，将物质世界的有关信息通过测量的方法赋予定性或定量结果的过程。在生产过程中，完成工艺参数检测处理的仪表，称为过程检测仪表。自动检测系统

利用各种检测仪表对生产过程中的各种工艺变量自动、连续地进行测量、显示或记录，以供操作者观察或直接自动监督生产情况的系统称为自动检测系统。5.1过程参数检测仪表概述过程控制与自动化仪表4

作用于测量装置输入端的被测信号，要转换成以下几种便于传输和显示的信号类型：位移信号：

是一种机械信号，包括直线位移和角位移。在测量力、压力、质量、振动等物理量时，要先把它们转换成位移量再处理。压力信号：

包括气压信号和液压信号，工业检测中主要应用气压信号。电气信号：

有电压信号、电流信号、阻抗信号和频率信号等。传送快、滞后小、可远距离传递、便于和电子计算机联接。光信号：

包括光通量信号、干涉条纹信号、衍射条纹信号、莫尔条纹信号等。可是连续的，也可是断续（脉冲）式的。检测环节常见的信号类型过程控制与自动化仪表5１.传感器能感受规定的被测量，并按照一定规律将其转换为可用电量的器件或装置就是传感器。5.1.1传感器与变送器敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件。传感元件的作用是将敏感元件输出的非电量转换为电参量。测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换为便于传输和处理的电量。过程控制与自动化仪表62.变送器变送器是把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号的一种转换器。5.1.1传感器与变送器过程控制与自动化仪表75.1.2检测仪表的信号制与传输方式1.信号制信号制是指在成套仪表系列中，各个仪表的输入／输出之间采用何种统一的标准信号进行联络和传输的问题。过程控制仪表使用联络信号标准电动信号标准气动信号20～100kPa的模拟气压信号DC4～20mA或DC0～20mA为什么采用直流电流信号作为标准信号呢？过程控制与自动化仪表8信号标准化

1、为什么要标准化?一个仪表系统有多台仪表组成，他们之间必有信号互接。如果这些仪表由同一厂家生产，则信号相接问题不大，自家调试平衡即可。但若是多家产品必须有一个约定信号，统一按一种标准输入输出，方能互相连接为一个系统。这就是信号标准化的由来。过程控制与自动化仪表9仪表信号制内容

信号制的作用便于仪表组合成系统不同系列的仪表混用0～10mA4～20mA“0”/“1”仪表控制系统计算机系统计算机系统模拟信号制数字信号制频率信号制信号标准化过程控制与自动化仪表10

1、气动信号标准

根据IEC384制定了我国标准GB777《工业自动化仪表用模拟气动信号》规定

上限 100kPa 1.0kgf/cm2

下限 20kPa 0.2kgf/cm2信号标准化过程控制与自动化仪表112、电动模拟信号标准

据国际标准IEC381和IEC381A制定了我国标准GB3369《工业自动化仪表用模拟直流电流信号》规定：电流信号负载电阻14~20mA

250~750Ω20~10mA

0~1000Ω0~3000Ω信号标准化过程控制与自动化仪表12为什么制定这么个标准？用交流信号、电压信号不好吗？

1）直流比交流信号优越①直流信号不受交流感应影响，因此抗干扰能力强。②直流信号传输不受线路电感电容等影响，无相移问题，即传输不变形。③直流信号便于模数转换并与数字仪表相接信号标准化过程控制与自动化仪表132）电流信号比电压信号好最主要的是可远距离传输

电压信号因线路电阻上压降太多，则信号耗损太大。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。信号标准化过程控制与自动化仪表142.检测仪表的传输方式检测仪表的信号传输方式一般有两种：串联型和并联型。串联型并联型电流信号传输时仪表之间的连接电压信号传输时仪表之间的连接5.1.2检测仪表的信号制与传输方式过程控制与自动化仪表15仪表的串联连接特点：一台仪表输出、多台仪表接收时必须串接，如下图。若一个表断路则全部失去信号，另外，每台表不能共地，否则信号混乱。接收仪表输入电阻必须小。过程控制与自动化仪表16

在信号不远传时，人们更喜欢用电压信号。尤其是微机化的仪表之中。一般在控制室里流行电压标准1~5V和0~10V与4~20mA和1~10mA对应。250Ω

4~20mA×250Ω=1~5V0~10mA×1000Ω=0~10V仪表的并联连接优点：任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。要求：接收仪表的输入阻抗要足够高过程控制与自动化仪表17电流传输电压接收时仪表之间的连接5.1.2检测仪表的信号制与传输方式过程控制与自动化仪表183.变送器的信号传送与供电方式变送器信号传送和供电的方式有三种，即四线制、两线制和三线制。四线制传输两线制传输5.1.2检测仪表的信号制与传输方式过程控制与自动化仪表19三线制传输5.1.2检测仪表的信号制与传输方式过程控制与自动化仪表20四线制变送器

最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线。三线制变送器电流输出可以与电源公用一根线（公用VCC或者GND），可节省一根线。二线制变送器由4-20mA电流为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可，这种变送器只需外接2根线。变送器信号传输方式过程控制与自动化仪表21二线制变送器过程控制与自动化仪表22二线制变送器组成原理过程控制与自动化仪表23四线制变送器由于其转换电路复杂、功耗大等原因，而无法做到两线制，就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mADC的四线制变送器了。供电：220VAC24VDC输出信号：4-20mADC，250Ω0-10mADC，0~1.5kΩ过程控制与自动化仪表24三线制变送器有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化接线，而把变送器的供电由220VAC改为低压直流供电，如电源从24VDC电源箱取用，由于低压供电就为负线共用创造了条件，形成了三线制变送器。过程控制与自动化仪表25将测量信号传送到控制室安装易且安全须单电源供电安装麻烦对电源要求低二线制变送器四线制变送器变送器信号传输方式过程控制与自动化仪表26变送器信号传输使用方法应根据本单位的实际情况，如信号制的统一、防爆要求、接收设备的要求、投资等问题来综合考虑选择。三线制和四线制变送器输出的4-20mADC信号，由于其输出电路原理及结构与两线制的是不一样的，因此在应用中其输出负端能否和24V电源的负线相接?能否共地?这是要注意的，必要时可采取隔离措施，如用配电器、安全栅等，以便和其它仪表共电、共地及避免附加干扰的产生。过程控制与自动化仪表27变送器二线制传送控制器电压输入方式控制器电流输出方式实例分析——液位定值控制系统集成过程控制与自动化仪表28电动调节阀

液位定值控制系统接线图实例分析——液位定值控制系统集成过程控制与自动化仪表29测量仪表的品质指标

标准温度/℃050100150200理论输出48121620输出信号正行程读数4812.0116.0120反行程读数4.028.1012.1016.0920.01测量误差

在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确、观测者的主观性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。仪表测量值与被测参数的真实值之间总是存在着一定的差距，这种差距成为测量误差。

过程控制与自动化仪表30误差的正态分布图有界性、单峰性、对称性、抵偿性。--2-3

23测量仪表的品质指标过程控制与自动化仪表31测量仪表的品质指标测量误差的分类

a.根据误差出现的规律测量误差可以分为：

系统误差、随机误差、疏失误差

b.根据监测仪表的使用条件不同测量误差又分为：

基本误差、附加误差系统误差，随机误差及其综合表示过程控制与自动化仪表32

a.绝对误差：测量值与被测量的真值之间的差值。

△x=X-Xa

b.相对误差：某点的绝对误差与该点标准表的读数之比，一般用百分数表示

输入信号标准温度/℃050100150200理论输出48121620输出信号

4812.0116.0120绝对误差000.010.010相对误差

%000.0830.062505.1.3误差的概念及表述过程控制与自动化仪表335.1.3误差的概念及表述3.引用误差引用误差是绝对误差Δx与检测仪表量程BX比值的百分数，即4.准确度准确度又称为精度，主要用于反映仪表的准确程度。过程控制与自动化仪表345.1.3误差的概念及表述精度等级为0.4级的压力表精度的表示：用允许误差去掉“±”和“%”。国家标准序列：标准表、范型表、实用表。

Ⅰ级标准表：0.005、0.02、0.05；

Ⅱ级标准表：0.1、0.2、0.35、0.5;

一般标准表：1.0、1.5、2.5、4.0。

符号:1.01.5过程控制与自动化仪表35测量范围与量程仪表的测量范围是指按其标定的精确度可进行测量的被测变量的变化范围，而测量范围的上限值与下限值之差就是检测仪表的量程。结论：校表：选表：仪表量程的上限：Ymax:4/3~3/2倍（被测变量）

波动较大时：3/2~2倍（被测变量）下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。

仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。过程控制与自动化仪表365.1.3误差的概念及表述某台测温仪表的测温范围为200～700℃，校验该表时得到的最大绝对误差为+4℃，试确定该仪表的准确度等级。【解】

该仪表的最大引用误差为

举例

如果将该仪表的δ去掉“＋”号与“％”号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。过程控制与自动化仪表375.1.3误差的概念及表述某台测温仪表的测温范围为0～1000℃。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过±7℃，试问：应如何选择仪表的准确度等级才能满足以上要求？【解】根据工艺要求，仪表允许的最大相对误差为选择0.5级仪表才能满足工艺要求。举例如果将仪表的允许误差去掉“±”号与“％”号，其数值介于0.5～1.0之间，如果选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为±1.0％，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。过程控制与自动化仪表385.1.4变送器的量程调整、零点调整和零点迁移变送器的构成原理及变送器输出输入关系变送器的构成原理图变送器输出/输入关系图过程控制与自动化仪表39变送器的量程调整量程调整的目的是使变送器输出信号的上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。变送器量程调整前后的输入／输出特性曲线5.1.4变送器的量程调整、零点调整和零点迁移过程控制与自动化仪表40变送器的零点调整零点调整目的都是使变送器输出信号的下限值ymin与测量信号的下限值xmin相对应。变送器零点调整前后的输入／输出特性5.1.4变送器的量程调整、零点调整和零点迁移过程控制与自动化仪表41零点迁移零点迁移的目的都是使变送器输出信号的下限值ymin与测量信号的下限值xmin相对应。变送器零点迁移前后的输入／输出特性曲线5.1.4变送器的量程调整、零点调整和零点迁移过程控制与自动化仪表425.1.5检测仪表的分类（1）按被测量分类可分为温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、机械量检测仪表及过程分析仪表等。（2）按测量原理分类

可分为电容式、电磁式、压电式、光电式、超声波式及核辐射式检测仪表等。（3）按输出信号分类可分为输出模拟信号的模拟式仪表、输出数字信号的数字式仪表，以及输出开关信号的检测开关（如振动式物位开关、接近开关）等。（4）按采用换能分类

可分为一次仪表和二次仪表。过程控制与自动化仪表43234温度及温标温度测量仪表分类常用温度测量仪表温度测量仪表选型及安装15.2温度检测仪表过程控制与自动化仪表44温度标志着物质内部大量分子无规则运动的剧烈程度。温度越高，表示物体内部分子热运动越剧烈。5.2.1概述过程控制与自动化仪表455.2.1概述温标含义：衡量温度高低的标尺，温度数字化的规则，温度的测量单位。常用温标：华氏温标摄氏温标热力学温标国际实用温标

过程控制与自动化仪表465.2.1概述华氏温标：水的冰点为32℉，沸点为212℉摄氏温标：水的冰点规定为0度，水的沸点规定为100度。两者关系：摄氏温度和华氏温度的关系为

T

℉=1.8*t℃+32

式中T——华氏温度值；t——摄氏温度值。过程控制与自动化仪表475.2.1概述热力学温标又称开尔文温标或绝对温标，是由开尔文(Ketvin)在1848年提出的，以卡诺循环(Carnotcycle)为基础。热力学温标是国际单位制中七个基本物理单位之一。热力学温标把理想气体压力为零时对应的温度——绝对零度与水的三相点温度分为273.16份，每份为1K(Kelvin)。过程控制与自动化仪表485.2.1概述国际实用温标：是一个国际协议性温标，接近热力学温标，复现精度要高，制作较容易，性能稳定，使用方便；1989年7月第77届国际计量委员会批准建立了新的国际温标，简称ITS一90。过程控制与自动化仪表49重申国际实用温标单位仍为K；

国际摄氏温度和国际实用温度关系为：整个温标分成4个温区，其相应的标准仪器如下：①0.65—5.0K，用3He和4He蒸汽温度计；②3.0—24.5561K，用3He和4He定容气体温度计；③13.803K—961.78℃，用铂电阻温度计；④961.78℃以上，用光学或光电高温计；确认和规定了17个固定点温度值，借助依据这些固定点和规定的内插公式分度的标准仪器来实现整个热力学温标。ITS-90国际温标简介过程控制与自动化仪表505.2.1概述过程控制与自动化仪表515.2.1概述过程控制与自动化仪表52常见测温仪表过程控制与自动化仪表53膨胀式温度计（1）特点：膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。它们一般不具有信号远传功能，常用作现场温度指示。（2）结构原理：双金属温度计是利用两种膨胀系数不同的金属元件来测量温度的。其结构简单、牢固，可部分取代水银温度计，用于气体、液体及蒸气的温度测量。过程控制与自动化仪表54膨胀式温度计不需要电源，耐用；但感温部件体积较大。

气体的体积与热力学温度成正比过程控制与自动化仪表55膨胀式温度计水银玻璃管温度计电接点玻璃温度计测量范围：-200~600℃结构简单、使用方便、价格便宜、测量准确观察、监测不便，一般均作现场计数测量易损坏过程控制与自动化仪表56双金属温度计膨胀式温度计过程控制与自动化仪表57它是根据在封闭系统中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理而制成的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。1—传动机构；2—刻度盘；3—指针；4—弹簧管；5—连杆；6—接头；7—毛细管；8—温包；9—工作物质

应用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计。

膨胀式温度计过程控制与自动化仪表58热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。热电偶温度计由三部分组成：热电偶，测量仪表，连接热电偶和测量仪表的导线。

1.热电偶1—热电偶；2—导线；3—测量仪表5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表595.2.2热电偶1.热电偶的工作原理热电偶是基于热电效应原理进行温度测量的。热电极热电势与温度、热电极两种材料的自由电子密度有关。过程控制与自动化仪表605.2.2热电偶1.热电偶的工作原理闭合回路热电势A、B—热电偶C—导线D—显示仪表t—热端温度t０—冷端温度过程控制与自动化仪表615.2.2热电偶结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极A右端称为：自由端参考端冷端左端称为：测量端工作端热端

热电极B热电势AB过程控制与自动化仪表62几种常用标准型热电偶热电偶名称代号分度号热电偶材料测温范围/℃平均灵敏度特点补偿导线铂铑30-铂铑6WRRB正极铂70%，铑30%负极铂94%，铑6%0～18008μV/℃价贵、稳定、精度高，可在氧化性环境中使用。冷端在0～100℃间可不用补偿导线铂铑10-铂WRPS正极铂90%，铑10%负极铂100%0～160010μV/℃同上。热电特性的线性度比B好。铜-铜镍合金镍铬-镍硅WRNK正极镍89%，铬10%负极镍94%，硅3%0～130040μV/℃线性度好，价廉。铜-康铜镍铬-康铜WREE正极镍89%，铬10%负极铜60%，镍40%－200～90068μV/℃灵敏度高，价廉，可在氧化及弱还原环境中使用。铜-康铜WRCT正极铜100%负极铜60%，镍40%－200～40043μV/℃最便宜，但铜易氧化，用于150℃以下温度测量。过程控制与自动化仪表635.2.2热电偶分度表如果能使冷端温度t0固定，则总电势就只与温度t成单值函数关系分度表-----热电势与热端温度之间关系列成表格注：热电势与热端温度之间关系是非线性过程控制与自动化仪表64K热电偶的分度表

过程控制与自动化仪表65当冷端不是0℃，而是t0时，热电偶的输出热电势为EAB（t,t0）热电偶的分度表热电偶冷端为0℃时输出热电势与工作端的温度之间的关系表温差电势不能由这个热电势直接查分度表得到实际温度t先计算EAB（t，0）：已知冷端温度t0→查表，得到这个电势热电偶的输出的温差电势计算出这个电势→查表，得到温度t温度560℃EAB(t,0)=4.832mV过程控制与自动化仪表66设t0=20℃EAB（t0,0)=0.113mV设热电偶输出ＥAB

（t,t0)=7.560mVＥAB（t,0)=7.560+0.113=7.673(mV)实际温度t=830℃过程控制与自动化仪表67用一只镍铬-镍硅热电偶（分度号为K）测量炉温，已知热电偶工作端温度为800℃，自由端温度为20℃，求热电偶产生的热电动势E(800,20)。【解】

由附录B可以查得E(800,0)

=33.277mVE(20,0)

=0.798mV将以上数据代入得E(800,20)=E(800,0)-E(20,0)=33.277mV-0.798mV=32.479mV举例5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表68热电偶在与显示仪表相连时，回路中必定要引入第三种导体Ｃ,只要保证该导体两端温度相同，热电偶回路中所产生的热电动势与没有接入第三种导体时所产生的热电动势就相同。引入第三种导体Ｃ热电动势分析5.2.2热电偶由于由于则过程控制与自动化仪表692.热电偶的结构热电偶一般做成棒形，由热电极、绝缘管、保护管和接线盒四个基本部分构成。5.2.2热电偶热电极的焊点绝缘套管接线盒保护管固定件过程控制与自动化仪表703.热电偶的类型（１）普通热电偶普通热电偶主要用于测量气体、蒸汽和液体等介质的温度，根据测量范围和环境的不同，可选择合适的热电偶和保护管。5.2.2热电偶接线盒引出线套管固定螺纹（出厂时用塑料包裹）热电偶工作端（热端）不锈钢保护管

过程控制与自动化仪表71（２）铠装热电偶铠装热电偶的优点是小型化，对被测温度反应快，力学性能好，结实牢靠，耐振动和耐冲击，可以弯成各种形状。铠装热电偶截面图1—套管2—热电极3—绝缘材料铠装热电偶外形5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表725.2.2热电偶（３）薄膜热电偶这种热电偶是用真空蒸镀（或真空溅射）、化学涂层等工艺，将热电极材料沉积在绝缘基板上形成的一层金属薄膜。过程控制与自动化仪表73小形K型热电偶快速热电偶测量高温熔融物体一种专用热电偶。5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表74

问题引出

解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线。补偿导线其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本。功能5.2.2热电偶4.热电偶冷端温度的影响及补偿过程控制与自动化仪表755.2.2热电偶4.热电偶冷端温度的影响及补偿（1）利用补偿导线延伸冷端它也是由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0～100℃）与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料又是廉价金属。过程控制与自动化仪表76A’B’屏蔽层保护层过程控制与自动化仪表775.2.2热电偶（2）冷端温度的补偿常用的补偿方法有冰浴法、查表修正法、校正仪表零点法和补偿电桥法等。具有补偿电桥的热电偶测温补偿电路冰浴法就是将冷端放入冰水混合物中，保持冷端为0℃。多用于实验室。查表修正法是用计算的方法来修正冷端温度，可消除冷端温度为恒定值时对测温的影响。只适用于实验室或临时测温。校正仪表零点法将显示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E（t0,0），只能在测温要求不太高的场合下应用。补偿电桥法就是在热电偶的测量线路中附加一个电势，如右图所示。过程控制与自动化仪表78适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用热电偶的冷端补偿——

0℃恒温法5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表795.2.2热电偶设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为t

修正公式冷端t0的热电势测量得出的热电势被测温度t的热电势热电偶的冷端补偿——冷端温度修正法

用计算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内恒定值时对测温的影响。该方法只适用于实验室或临时测温，在连续测量中显然是不实用的。

注意过程控制与自动化仪表80仪表机械零点调整法

将显示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E(t0,0)注意：只能在测温要求不太高的场合下应用。

利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。

电桥补偿法5.2.2热电偶过程控制与自动化仪表81调节电桥，在20℃时，处于平衡状态，即Uab=0V，对仪表读值无影响。环境温度高于20℃时，RCU增大,RCU上的电压增大。电桥不平衡，Uab<0V，补偿热电偶因自由端的温度上升而引起的热电势值减小。若适当选取桥臂电阻和电流值，可达到很好的补偿效果。R1R2R3RCU+-+-UOabUab锰铜丝线绕电阻,温度系数很小铜丝线绕电阻,有较大的正温度系数+--+减小电桥补偿法过程控制与自动化仪表82如果用热电偶测量500℃以下的温度，会产生两个问题：（1）热电阻的原理（2）热电阻的结构热电阻采用双线并绕，——无感电阻。输出温差电势很小，信噪比小。自由端对温差热电势的影响程度增大、补偿困难。工业上广泛应用热电阻测量-200℃～500℃范围内的温度。利用导体（铂、铜）的电阻率随温度变化的特性来测量温度。通常由电阻体、绝缘子、保护套管和接线盒组成。5.2.3热电阻过程控制与自动化仪表835.2.3热电阻2.常用金属热电阻目前金属热电阻主要包括铂热电阻和铜热电阻两大类。常用铂热电阻有两种：分度号分别为Pt100和Pt10，其中100、10表示温度t=0℃时的电阻值，即R0分别为100Ω和10Ω。常用铜热电阻有两种：分度号分别为Cu100和Cu50，其中100、50表示温度t=0℃时的电阻值，即R0分别为100Ω和50Ω。过程控制与自动化仪表845.2.3热电阻在氧化性介质中，甚至在高温下、其物理、化学性能都很稳定。但在还原性介质中，特别是在高温下，易被污染使其变脆，性能变差。铂热电阻有两种：分度号分别为Pt100和Pt10，其中100、10表示温度t=0℃时的电阻值，即R0分别为100Ω和10Ω。在-200℃～+850℃温度范围内，铂热电阻的电阻值与温度之间的关系：A=3.950×10-3/℃B=-5.850×10-7/℃2C=-4.220×10-22/℃3铂热电阻过程控制与自动化仪表85温度系数大，其电阻值与温度呈线性关系，价格便宜，在-50℃～150℃内，有很好的稳定性，但超过150℃后，容易被氧化，失去线性特性。机械强度较低。铜热电阻有两种：分度号分别为CU100和CU50，其中100、50表示温度t=0℃时的电阻值，即R0分别为100Ω和50Ω。在-50℃～120℃范围：铜热电阻的电阻值与温度之间的关系α=0.004280/℃铜热电阻5.2.3热电阻过程控制与自动化仪表865.2.3热电阻3.金属热电阻的外形及结构（１）热电阻的外形防爆型小型普通型插座式铠装型过程控制与自动化仪表875.2.3热电阻（2）金属热电阻的结构形式铂热电阻结构1—金属保护管2—热电阻元件3—绝缘材料4—引线过程控制与自动化仪表88如果用两根导线来连接热电阻的两端，两根导线本身的电阻就和热电阻串一起，且在一个桥臂，造成测量误差。RCUR1R2R3μA两条线RCU导线本身的电阻热电阻的连接过程控制与自动化仪表89R1R2R3μARCU采用三线制接法：这三条导线材质、粗细、长短相同。三条线导线本身的电阻大小相等一条导线的电阻和电源回路对电桥平衡没有影响。另两条导线的电阻分别串入“下面的”两个桥臂，对电桥的影响相互抵消。热电阻的连接过程控制与自动化仪表90热敏电阻的结构和特点玻璃壳热敏电阻引线（a）珠状（b）片状（c）杆状（d）垫圈状金属氧化物：钴Co、锰Mn、镍Ni等的氧化物采用不同比例配方、高温烧结而成。优点：（1）结构简单、体积小、可测点温度；（2）电阻温度系数大，灵敏度高（10倍）；（3）电阻率高、热惯性小、适宜动态测量。热敏电阻过程控制与自动化仪表91热敏电阻过程控制与自动化仪表925.2.4温度变送器温度变送器的作用是将热电偶或热电阻输出的电动势值或电阻值转换成统一的标准信号，再送给其他仪表进行指示、记录或控制。温度变送器组成的温度检测系统框图过程控制与自动化仪表93温度变送器外形SBW系列温度变送器5.2.4温度变送器过程控制与自动化仪表94仪表精度/范围全量程30％～70％，最高不得超过90%远传接触式测温

细小/运动物体测温

辐射高温计热电偶、热电阻

光学高温计辐射高温计光电高温计比色高温计现场接触式测温现场环境条件玻璃温度计压力式温度计双金属温度计半导体温度计高精度/无振集中/指示清晰有振/指示清晰

间断表面温度5.2.5温度测量仪表的选择和安装过程控制与自动化仪表955.2.5温度测量仪表的选择和安装过程控制与自动化仪表965.2.5温度测量仪表的选择和安装（1）在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少测量误差。（2）测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。（3）测温元件应有足够的插入深度，以减小测量误差。过程控制与自动化仪表97（4）若工艺管道过小（直径小于80mm），安装测温元件处应接装扩大管。（5）热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以避免雨水或其他液体、脏物进入接线盒中影响测量。（6）为了防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管道或设备处。（7）测温元件安装在负压管道中时，必须保证其密封性，以防外界冷空气进入，使读数降低。5.2.5温度测量仪表的选择和安装过程控制与自动化仪表982.布线要求（1）按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，注意热电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接，不要接错。（2）热电阻的线路电阻一定要符合所配二次仪表的要求。（3）为了保护连接导线与补偿导线不受外来的机械损伤，应把连接导线或补偿导线穿入钢管内或走槽板。（6）补偿导线不应有中间接头，否则应加装接线盒。另外，最好与其他导线分开敷设。（5）导线应尽量避开交流动力电线。（4）导线应尽量避免有接头。应有良好的绝缘。禁止与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。过程控制与自动化仪表995.3压力检测仪表合成氨的反应中:保证反应的进行必须对压力进行控制过程控制与自动化仪表100压力检测仪表外形过程控制与自动化仪表1015.3.1概述１.压力压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）过程控制与自动化仪表102压力单位帕/Pa兆帕/MPa工程大气压/(kgf/cm2)物理大气压/atm汞柱/mmHg水柱/mH2O（磅/英寸2）/（1b/in2）巴/bar帕11×1061.0197×10-59.869×10-67.501×10-31.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1031.0197×1021.450×10210工程大气压9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.3332×10-3水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501各种压力单位换算表过程控制与自动化仪表103在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。

当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。绝对压力绝对压力真空度表压标准大气压压力的表示过程控制与自动化仪表1045.3.1概述2.压力检测仪表的分类液柱式压力计弹性式压力计活塞式压力计电气式压力计3.测压原理过程控制与自动化仪表105

单圈弹簧管是弯成270度圆弧的空心金属管，其截面为扁圆形或椭圆形等。

单圈（多圈）弹簧管弹性敏感元件过程控制与自动化仪表106弹性敏感元件膜片膜盒

膜片、膜盒过程控制与自动化仪表107弹性敏感元件一个周围为波纹状的薄壁金属筒体

波纹管过程控制与自动化仪表1085.3.2压力计压力或真空度测量仪表按照信号转换原理的不同，大致分为四类：液柱式压力计、弹性式压力计、活塞式压力计及电气式压力计。弹性压力计组成框图过程控制与自动化仪表1095.3.2压力计1.液柱式压力计

它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。

按其结构形式的不同

有U形管压力计、单管压力计等优点这类压力计结构简单、使用方便

缺点

其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。

过程控制与自动化仪表1105.3.2压力计测量原理：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱的高度进行测量。过程控制与自动化仪表1115.3.2压力计定义

弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。优点

具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。

过程控制与自动化仪表1125.3.2压力计当通入被测压力后，由于椭圆形截面在压力的作用下将趋于圆形，弯成圆弧的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形，其自由端移动。

测量原理当弹簧管由于自身刚度产生的反作用力与被测压力相平衡时，自由端位移一定。过程控制与自动化仪表113电接点信号压力表1，4

—静触点；2

—动触点；3

—绿灯；5

—红灯

压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。过程控制与自动化仪表114电气式压力计定义电气式压力计是一种能将压力转换成电信号（电压、电流、频率等）进行传输及显示的仪表。优点1.该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％；

2.由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。

过程控制与自动化仪表115电气式压力计1.霍尔片式压力传感器

霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。

霍尔效应

霍尔电势可用下式表示

式中，UH为霍尔电势；RH为霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B为磁感应强度；I为控制电流的大小。过程控制与自动化仪表116电气式压力计

将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器，如图所示。

霍尔片式压力传感器1—弹簧管；2

—磁钢；3

—霍尔片

当被测压力引入后，在被测压力作用下，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。

利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。过程控制与自动化仪表117电气式压力计2.应变片压力传感器

应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。1—应变筒；2—外壳；3—密封膜片过程控制与自动化仪表118电气式压力计3.压阻式压力传感器

压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。工作原理过程控制与自动化仪表119扩散硅式压力传感器根据单晶硅的压阻效应工作，在很薄的单晶硅上利用集成电路工艺扩散出4个小片等值电阻，构成惠斯登测量桥路。USR1R2R3R4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝Rr0.635rR1R1、R4变小R2R3R4R2、R3变大

测量原理过程控制与自动化仪表120电气式压力计4.力矩平衡式压力变送器

该变送器是按力矩平衡原理工作的。根据主、副杠杆的平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。

当主杠杆平衡时，应有

式中，、分别为Fi、F1离支点O1的距离。则有式中,为一比例系数。过程控制与自动化仪表121电气式压力计5.电容式压力变送器

电容式压力变送器是一种开环检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高等优点，其输出信号是标准的4～20mA（DC）电流信号。

工作原理1—隔离膜片；2，7—固定电极；3—硅油；4—测量膜片；5—玻璃层；6—底座；8—引线先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。

过程控制与自动化仪表122电气式压力计P2P1输出信号0~20mA定电极C1C2解调器功放器反馈、保护电源、振荡硅油动电极

结构框图过程控制与自动化仪表1235.3.4压力变送器压力变送器可将液体、气体或蒸气的压力、液位、流量等被测变量转换成统一的标准信号。压力变送器的类型很多，有矢量机构式、微位移式以及利用通信器组态来进行仪表调校及参数设定的智能式压力变送器。过程控制与自动化仪表1245.3.4压力变送器１.电容式压力变送器电容式压力变送器是一种开环检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高等优点，其输出信号是标准的4～20mADC电流信号。

电容式压力变送器外形过程控制与自动化仪表1255.3.4压力变送器电容式压力变送器结构及工作原理框图1—隔离膜片2、7—固定弧形电极3—硅油4—测量膜片5—玻璃层6—底座8—引出端过程控制与自动化仪表1265.3.4压力变送器2.智能压力变送器ST30000工作原理框图过程控制与自动化仪表1275.3.5压力计的选择与安装1.压力计的选用

压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析，一般考虑以下几个问题。仪表类型的选用

仪表精度级的选取

仪表测量范围的确定

过程控制与自动化仪表128举例

例3某台往复式压缩机的出口压力范围为25～28MPa，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、精度与测量范围。

解由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由压力表选型样本，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa。5.3.5压力计的选择与安装过程控制与自动化仪表129YX-150电接点压力表主要技术指标适用于测量对铜及铜合金无腐蚀作用的气体，液体，空气等介质的压力1、精度等级：电接点压力表：1-6级2、电接触装置的电气体参数：触头功率：10VA

最高工作电压：交流380V,直流220V

最大电流：0.7A3、测量范围：（Mpa）

0-0.1

0-0.16

0-0.25

0-0.4

0-0.6

0-1

0-1.6

0-2.5

0-4

0-6

0-10

0-16

0-25

0-40

0-604、仪表外径：Φ150mm5、连接尺寸：M20X1．56、工作条件：（1）环境温度：-40-70℃（2）工作压力：静负荷：用至测量上限值的3／4交变负荷：用至测量上限值的2／3短时压力：用至测量上限值（3）相对温度：<85％过程控制与自动化仪表130由于，故被测压力的最小值不低于满量程的

1/3，这是允许的。另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为0～60MPa，精度等级为1.5级。

过程控制与自动化仪表1315.3.5压力计的选择与安装（1）测压点的选择应能反映被测压力的真实大小。①要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。②测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有凸出物或毛刺。③测量液（气）体压力时，取压点应在管道下（上）部，使导压管内不积存气（液）体。过程控制与自动化仪表1325.3.5压力计的选择与安装（2）导压管铺设

①导压管粗细要合适，一般内径为6～10mm，长度应尽可能短，最长不得超过50m，以减少压力指示的迟缓。如超过50m，应选用能远距离传送的压力计。②导压管水平安装时应保证有1:10～1:20的倾斜度，以利于积存于其中之液体（或气体）的排出。③当被测介质易冷凝或冻结时，必须加设保温伴热管线。④取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。过程控制与自动化仪表1335.3.5压力计的选择与安装（3）压力计的安装①压力计应安装在易观察和检修的地方。②安装地点应力求避免振动和高温影响。压力计安装示意图１—压力计；２—切断阀门；３—凝液管；４—取压容器过程控制与自动化仪表1345.4流量检测仪表物质的存在一般可以分为三种状态，即固态、液态和气态，流动状态的物体称为流体。在工业中，凡是涉及流体介质的生产流程都有流速与流量的测量和控制问题。在生产过程中，为了有效地进行操作、控制和监督，常需要检测各种流体的流量。过程控制与自动化仪表135流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量，也就是所谓的瞬时流量；在某一段时间内流过流体的总和，称为总量或累积流量。

体积流量以体积表示的瞬时流量用qv表示，单位为m3/s以体积表示的累积流量用Qv表示，单位为m3质量流量以质量表示的瞬时流量用qm表示，单位为kg/s以质量表示的累积流量用Qm表示，单位为kg一般用来测量瞬时流量的仪表称为流量计，测量流体总量的仪表称为计量表。5.4.1概述过程控制与自动化仪表1365.4.1概述例：设测得流速v=10m/s，圆管道的直径d=1m，则流量qV=？。过程控制与自动化仪表137测量流量的方法很多，有流速法、容积法、质量法、水槽法等。流速法中，又有叶轮式、涡轮式、卡门涡流式（又称涡街式）、热线式、多普勒式、超声式、电磁式、差压节流式等。按照国家标准制造的标准节流装置的流量系数计算公式是相当完备的，所以它是一种可靠性和标准化较高的流量传感器，所以在工业中大量使用差压式流量计。

5.4.1概述过程控制与自动化仪表138流量计分类速度式流量计根据流体力学原理，通过测量过流速度，用过流面积换算成流量。常用仪表有差压式流量计、转子流量计、靶式流量计、电磁流量计、涡轮流量计等。容积式流量计单位时间内排出流体的固定容积的数目。常用仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、活塞式流量计质量流量计计量可压缩流体的质量通过量。常用仪表有微动质量流量计。过程控制与自动化仪表1395.4.1概述常见流量计实物过程控制与自动化仪表1405.4.1概述流体入口流体出口玻璃转子流量计转子叶轮式风流速流量计椭圆齿轮流量计过程控制与自动化仪表1415.4.1概述转子流量计过程控制与自动化仪表1425.4.1概述电磁流量计靶式流量计过程控制与自动化仪表1435.4.2差压式流量计差压式流量计示意图差压式流量计主要由三部分组成（如图所示）：第一部分为节流装置，它将被测流量值转换成差压值；第二部分为信号的传输管线；第三部分差压变送器，用来检测差压并转换成标准电流信号，用于量值显示或控制之用。过程控制与自动化仪表144工作过程流体在管道中正常流动（v、p）节流件使流体收束，流速增大，压力降低节流件前后出现“压差”“压差”与流量有关再采用差压变送器，将差压信号转换为统一的标准信号，便于显示及控制过程控制与自动化仪表1455.4.2差压式流量计１.节流装置（1）节流现象和测量原理当流体在管道中流动的时候，总能量是不变的，即动、静压头和流动过程中的压力损失之和为一常数，这就是伯努利定律。孔板及压力、流速分布图流速为v，密度为，静压头为P

过程控制与自动化仪表146过程控制与自动化仪表147标准节流装置

标准化的节流装置，只要按照规定进行设计、安装和使用，不必进行标定，就能准确地得到其精确的流量系数和膨胀系数，从而进行准确的流量测量。标准节流装置规定了它所适应的流体种类、流体流动条件以及对管道条件、安装条件、流体参数的要求。

1—上游直管段；2一导压管；3一孔板；4一下游直管段；5、7一连接法兰；6一取压环室过程控制与自动化仪表1485.4.2差压式流量计（2）标准节流装置差压式流量计常用的标准节流装置有孔板、喷嘴，文丘里管等。孔板的优点是应用广泛，结构简单，安装方便，适用于大流量的测量，但流体经过孔板后压力损失大，当工艺管道上不允许有较大的压力损失时，不宜采用。喷嘴和文丘里管则压力损失较孔板小，但结构比较复杂，不易加工。过程控制与自动化仪表149节流装置外形节流孔板后取压管

前取压管流体通过节流孔板时，流速加快，后取压管处的压力减小。过程控制与自动化仪表150节流装置比较优点缺点标准孔板应用广泛，结构简单，安装方便，适用于大流量的测量流体经过孔板后压力损失大，当工艺管道上不允许有较大的压力损失时，便不宜采用。标准喷嘴和标准文丘里管压力损失较孔板小结构比较复杂，不易加工过程控制与自动化仪表151举例标准孔板采用角接取压法和法兰取压法，标准喷嘴为角接取压法。

我国规定标准节流装置取压方法角接取压法法兰取压法分为取压方式过程控制与自动化仪表1525.4.2差压式流量计（3）取压方式过程控制与自动化仪表153

应用范围特别广泛，在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用：流体方面：单相、混相、洁净、脏污、粘性流等；工作状态方面：常压、高压、真空、常温、高温、低温等；管径方面：从几mm到几m；流动条件方面：亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。差压式流量计应用过程控制与自动化仪表154节流装置的使用条件和设计条件相一致；安装节流装置时，标有“＋”的一侧，应当是流体的入口方向；导压管内径不得小于6mm，长度不得大于16m；根据介质的性质选择去压点；从现场环境选择合适的安装地点；测量腐蚀性或易凝固等不宜直接进入差压计的介质流量时，必须采用隔离措施。差压式流量计－－安装和使用过程控制与自动化仪表155导压管的配置节流装置输出的压力差是从节流装置的前后取压孔取出的。从取压孔到差压变送器的导压管的配置也应按照规定的标准安装。如果被测流体是气体，导压管应从节流装置的上方引出，以免混杂在气体中的液滴堵住取压管；如果被测流体是液体，导压管应从节流装置的下方引出，以免混杂在液体中的气体影响取压。过程控制与自动化仪表156导压管的配置液体取压方式气体取压方式过程控制与自动化仪表157导压管的配置

导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不同的要求，下面分类讨论。

测量液体流量时1—节流装置；2—引压导管；3—放空阀；4—平衡阀；5—差压变送器；测量气体流量时1—节流装置；2—引压导管；3—差压变送器；4—贮液罐；5—排放阀过程控制与自动化仪表1585.4.3转子流量计在工业生产中，测量小流量、低流速的流体流量时，对流量计的灵敏度、准确度都有一定的要求。对管径小于50mm和流量小到几升的流体流量的测量特别适合采用转子流量计。过程控制与自动化仪表159转子流量计－－工作原理转子流量计主要由两个部分组成：

一是由下往上逐渐扩大的锥形管（通常用透明玻璃制成）二是放在锥形管内可自由运动的转子。被测流体由锥形管下端进入，流经转子与锥形管之间的环隙，再从上端流出。孔板流量计：节流面积不变流量变化压差发生变化转子流量计：压差不变流量变化节流面积发生变化h过程控制与自动化仪表160转子流量计－－工作原理当流体流过的时候，位于锥形管中的转子受到向上的一个力，使其浮起。当这个力正好等于转子重量减去流体对转子的浮力，此时转子就停浮在一定的高度上。h流通域流通域若流体流量突然由小变大时，作用在转子上的向上的力就加大，转子上升，环隙增大，即流通面积增大。随着环隙的增大，使流体流速变慢，流体作用在转子上的向上力也就变小。这样，转子在一个新的高度上重新平衡。这样，转子在锥形管中平衡位置的高低h与被测介质的流量大小相对应。过程控制与自动化仪表161转子的平衡关系：V为转子的体积；ρt和ρf分别为转子和流体的密度；g为重力加速度；ΔP为转子前后的压差；A为转子的最大截面积转子和锥形管间的环隙面积相当于节流式流量计的节流孔面积，但它是变化的，并与转子高度h成近似的线性关系，因此，转子流量计的流量公式可以表示为：式中：φ为仪表常数；h为转子浮起的高度。流量与转子高度h成线性关系,式中的其它参数为常数转子流量计－－工作原理过程控制与自动化仪表1625.4.3转子流量计2.转子流量计的使用条件及注意事项1）量程比为10:1，尤其适合小流量的测量。2）由于压力损失小，被测介质流量变化时反应快，使用时要垂直安装、不能倾斜。被测介质应由下往上通过，不能接反。3）被测介质如果有污垢，会使转子质量、环隙流通截面积发生变化，造成误差。4）选用不同材料的同样形状转子可实现量程的改变。5）流量计在投入工作时，要缓缓开启前面的阀门。过程控制与自动化仪表1635.4.4其他流量计１.涡轮流量计在化工、炼油生产中广泛地采用涡轮流量计，它是利用流体动量原理实现流量测量的。涡轮流量计外形过程控制与自动化仪表164涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类，它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而且推导出流量或总量。涡轮流量计一般它由传感器和显示仪两部分组成，也可做成整体式。过程控制与自动化仪表165优点:

高精度，在所有流量计中，属于最精确的流量计重复性好无零点漂移，抗干扰能力好范围度宽结构紧凑缺点:

不能长期保持校准特性流体物性对流量特性有较大影响。涡轮流量计的特点过程控制与自动化仪表166在以下一些测量对象获得广泛应用：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体。在欧洲和美国，涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表。涡轮流量计的应用过程控制与自动化仪表1675.4.4其他流量计2.电磁流量计在流量测量中，当被测介质具有导电性时，可以用电磁感应的方法来测量。它的特点是可以测量酸、碱、盐溶液和含有固体颗粒、泥沙及纤维液体的流量。电磁流量计外形图电磁流量计原理图过程控制与自动化仪表168电磁式流量计的特点优点:

测量通道是段光滑直管，不会阻塞，适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等。不产生流量检测所造成的压力损失，效果好。测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响。流量范围大，口径范围宽。可应用腐蚀性流体。缺点:

不能测量电导率很低的液体，如石油制品。不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体。不能用于较高温度。

过程控制与自动化仪表169电磁式流量计的应用电磁流量计应用领域广泛大口径仪表较多应用于给排水工程；中小口径常用于高要求或难测场合，如钢铁工业高炉风口冷却水控制，造纸工业测量纸浆液和黑液，化学工业的强腐蚀液，有色冶金工业的矿浆；小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。过程控制与自动化仪表1705.4.4其他流量计3.椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计属于容积式流量计，它是应用容积法测量流量的，这种测量方法与日常生活中用容器计量体积的方法类似。容积式流量计可以计量各种液体和气体的累积流量，由于这种流量计可以精密测量体积量，所以其类型包括从小型的家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表，广泛地用作管理和贸易的手段。过程控制与自动化仪表171椭圆齿轮流量计1.工作原理通过椭圆齿轮流量计的体积流量。2.使用特点

适用于高黏度介质的流量测量。测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪表寿命。V0过程控制与自动化仪表172容积式流量计容积式流量计的安装与使用流量计的安装地点应满足技术性能规定的条件，仪表在安装前必须进行检定。多数容积式流量计可以水平安装，也可以垂直安装。在流量计上游要加装过滤器，调节流量的阀门应位于流量计下游。为维护方便需设置旁通管路。安装时要注意流量计外壳上的流向标志应与被测流体的流动方向一致。仪表在使用过程中被测流体应充满管道，并工作在仪表规定的流量范围内；当粘度、温度等参数超过规定范围时应对流量值进行修正；仪表要定期清洗和检定。过程控制与自动化仪表1735.4.4其他流量计4.靶式流量计靶式流量计是利用测量流体的动量来反映流量大小的。F作用力物体阻力系数轴向投影面积介质密度平均流速过程控制与自动化仪表174靶式流量计工作原理过程控制与自动化仪表1755.4.4其他流量计5.超声波流量计由于声波传播速度与流体的流速有关，因而可以通过测量声波在流动介质中的传播速度的方法，求出流速和流量。v1=C+vcosθ上游发射，下游接收时t1=L/（C+vcosθ）v2=C-vcosθ下游发射，上游接收时t2=L/（C-vcosθ）时间差过程控制与自动化仪表176超声流量计的特点1）安装维修方便，可直接安装于管道上。2）通用性好，与管道口径无关。3）测量范围广，不受流体物理性质、化学性质的影响，可以对任何流体进行测量。4）采用非接触式测量，可对不易接触和观察的流体进行测量。过程控制与自动化仪表1775.4.5流量检测仪表的选择全面了解各类检测元件及流量仪表的特点和正确认识它们的性能，是合理选用检测元件及仪表的前提。各种流量检测元件及仪表可依据流量刻度或测量范围、工艺要求和流体参数变化、安装要求、价格、被测介质或对象的不同进行选择。过程控制与自动化仪表1785.5物位检测仪表物位检测在现代化生产中的地位日趋重要。通过物位的测量，可以正确获知容器内所存储物质的数量；监视或控制容器中介质的物位，使其保持在工艺要求的高度，或对它的上、下限位置进行报警，以及根据物位来连续监视或控制容器中流入与流出物料的平衡。过程控制与自动化仪表1794.5.1概述几个概念液位料位液位计界位计按其工作原理分为直读式物位仪表差压式物位仪表浮力式物位仪表电磁式物位仪表核辐射式物位仪表声波式物位仪表光学式物位仪表液位---指液体介质相对高度或表面位置；料位---指固体或颗粒物质堆积的相对高度或表面位置；界位---两种密度不同互不相容液体之间或液体与固体之间的分界位置。过程控制与自动化仪表1805.5.1概述几种常用物位检测仪表防腐型投入式静压式磁翻板式过程控制与自动化仪表1815.5.1概述液位检测方法过程控制与自动化仪表1825.5.2差压式液位计由于容器的液位高度h与底部压力p成正比，于是，可将压力变送器用于液位的测量。1.工作原理差压液位变送器原理图压力表式液位计过程控制与自动化仪表1835.5.2差压式液位计将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号，也可以在容器底部安装压力表。过程控制与自动化仪表1845.5.2差压式液位计单法兰液位计用于对于对大气开口的容器中液位的测量，可以按对容器底部的压力检测来确定液位。为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等