1、l 第一节第一节 概述概述l 第二节第二节 温度检测及仪表温度检测及仪表l 第三节第三节 流量检测及仪表流量检测及仪表l 第四节第四节 压力检测及仪表压力检测及仪表l 第五节第五节 物位检测及仪表物位检测及仪表一、参数的测量一、参数的测量l参数检测参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种获得一种便于显示和传递便于显示和传递的的信号信号的过程。的过程。l传感器又称为检测元件或敏感元件传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输能量转换并转化成一个与被测变量成
2、对应关系的便于传送的输出信号，如出信号，如mV、V、mA、Hz、位移、力等等。、位移、力等等。l传感器的输出信号种类多，一般需要将其转换成如传感器的输出信号种类多，一般需要将其转换成如010mA、420mA等等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为信号，这种检测仪表称为变送器变送器。1.准确度与误差准确度与误差l准确度准确度：测量值与：测量值与 的接近程度。的接近程度。l绝对误差绝对误差：仪表测得的测量值：仪表测得的测量值xi与被测真值与被测真值xt之差。之差。l相对误差相对误差：绝对误差与被测量真值之比。：绝对误差与被测
3、量真值之比。实际相对误差：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；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。引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。l允许误差允许误差：最大引用相对误差。：最大引用相对误差。l精确度精确度（简称（简称精度精度）：仪表检测微小参数变化的能）：仪表检测微小参数变化的能力。我国生产的仪表常用的精确度等级有力。我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等等被测真值被测真值真实值真实
4、值l例例1：某台测温仪表的测温范围是：某台测温仪表的测温范围是200700，校验该表时得到的最大绝对误差为校验该表时得到的最大绝对误差为+4，试确，试确定该仪表的精确等级定该仪表的精确等级解：该仪表的相对百分误差为解：该仪表的相对百分误差为 =(+4)/(700-200)*100%=+0.8%该仪表的误差超过了该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，级仪表所允许的最大误差，因此该测温仪表的精度等级为因此该测温仪表的精度等级为1.0级级l例例2：某台测温仪表的测温范围为：某台测温仪表的测温范围为01000，根，根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过
5、7，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？以上要求？解：根据工艺要求，仪表的允许误差为解：根据工艺要求，仪表的允许误差为 =(7)/(1000-0)*100%=0.7%如果选择精度等级为如果选择精度等级为1.0的仪表，其允许的误差为的仪表，其允许的误差为1.0%，超过了工艺上允许的数值，故应选择，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。级仪表才能满足工艺要求。2.变差变差l变差变差：在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对相同：在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对相同的被测参数进行正、反行程测量，被测量值正行和反行的被测参数进
6、行正、反行程测量，被测量值正行和反行所得到的两条特征曲线之间的最大偏差：所得到的两条特征曲线之间的最大偏差：max100测量范围上限测量范围下限变差注意：仪表的注意：仪表的变差不能超出变差不能超出仪表的允许误仪表的允许误差差3.灵敏度、灵敏限与分辨力灵敏度、灵敏限与分辨力l灵敏度灵敏度：仪表指针的线位移或角位移，与引起该仪表指针的线位移或角位移，与引起该位移的被测参数变化量之比值，即位移的被测参数变化量之比值，即l灵敏限灵敏限：能引起仪表指针发生位移的被测参数的能引起仪表指针发生位移的被测参数的最小变化量。最小变化量。通常仪表的灵敏限的数值应不大于仪通常仪表的灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误
7、差的一半表允许绝对误差的一半。l分辨力分辨力：数字显示器的最末位数字间隔所代表的数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。被测参数变化量。l灵敏度和灵敏限一般适用于指针式仪表；而分辨力灵敏度和灵敏限一般适用于指针式仪表；而分辨力一般适用于数字式仪表。一般适用于数字式仪表。xS 4.线性度线性度l通常情况下，希望测量仪表的输通常情况下，希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性关系出量和输入量之间呈线性关系l几乎所有的仪表都无法达到这样几乎所有的仪表都无法达到这样的效果的效果 l线性度线性度：测量仪表在全量程范围：测量仪表在全量程范围内输出量和输入量的对应关系与内输出量和输入量的对应关系与理
8、论直线的吻合程度。理论直线的吻合程度。其中其中fmax为校准曲线对于理论直线的为校准曲线对于理论直线的最大偏差最大偏差被测变量被测变量仪仪表表显显示示值值maxfmax100ff测量范围上限测量范围下限5.反应时间反应时间l反应时间反应时间：显示值变化相对于实际值变化：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。这是用来衡量仪表能不能尽的滞后时间。这是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。快反映出参数变化的品质指标。l一般将仪表的输出信号（即指示值）由开一般将仪表的输出信号（即指示值）由开始变化到新稳态值的始变化到新稳态值的63.2%或或95%所用的所用的时间来表示反应时间。时间来表示反应
9、时间。l按被测参数分类：按被测参数分类：温度、压力、流量、物位测量仪表和成分分析仪表等；温度、压力、流量、物位测量仪表和成分分析仪表等；l按使用性质分类按使用性质分类：标准表。准确度高，一般用来校准工业用表和准确测量；标准表。准确度高，一般用来校准工业用表和准确测量；工业用表。准确度较低，生产上用于测量被测参数；工业用表。准确度较低，生产上用于测量被测参数；l按显示方式分类：按显示方式分类：指示仪、记录仪、计算仪、调节仪。调节仪除了显示被测参指示仪、记录仪、计算仪、调节仪。调节仪除了显示被测参数外，还具有调节被测参数的作用；数外，还具有调节被测参数的作用；l按显示方式分类：按显示方式分类：基地
10、式仪表基地式仪表是将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳内，形是将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳内，形成一个整体。这种仪表适用于在现场做就地检测和控制，但不能实现多成一个整体。这种仪表适用于在现场做就地检测和控制，但不能实现多种参数的集中显示与控制种参数的集中显示与控制单元组合仪表单元组合仪表将对参数的测量及其变送、显示、控制等各部分，分别制将对参数的测量及其变送、显示、控制等各部分，分别制成能独立工作的单元仪表（简称单元，如变送单元、显示单元、控制单成能独立工作的单元仪表（简称单元，如变送单元、显示单元、控制单元等）。分电动单元组合和气动单元组合仪表，分别简称元等）。分电动
11、单元组合和气动单元组合仪表，分别简称DDZ、QDZl温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数温度是化工过程中最普遍而重要的操作参数所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；所有的过程都是在一定的温度条件下进行的；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应能否进行和反应方向；温度决定一些反应的进程程度；温度决定一些反应的进程程度；温度显示反应的能量变化。温度显示反应的能量变化。l温度不能直接测量。温度不能直接测量。温度的测量都是借助于温度的测量都是借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及通过温冷热不同的物体之间的热交换，以及通过温度传递到敏感元件后，其度传递到敏感元件后，其物理性质随温度变物
12、理性质随温度变化而进行化而进行的。的。l按测量范围分：按测量范围分：高温计（高温计（600以上）、温度计（以上）、温度计（600以下）以下）l按用途分：按用途分：标准仪表、实用仪表标准仪表、实用仪表l按工作原理分：按工作原理分：膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计、辐射高温计热电阻温度计、辐射高温计l按测量方式分：按测量方式分：接触式温度计、非接触式温度计接触式温度计、非接触式温度计CCCCCCCCCCCCCCC2000200:35000:1700900:3200700:2000400:15050:600200:60050:10005
13、0:16000:2500:60020:60030:60080:60050:热电式光电式红外线比色光辐射热辐射辐射式非接触式、铜热电阻：铂考铜镍铬镍硅镍铬铂铂铑热电偶蒸汽气体液体压力式双金属玻璃液体膨胀式接触式温度计l温标摄氏温度。将标准大气压下纯水的冰点为摄氏温度。将标准大气压下纯水的冰点为0 0度，沸点为度，沸点为100100度，在度，在0 0100100之间分之间分100100等分，等分，每一等分为每一等分为1 1摄氏度，用符号摄氏度，用符号t t表示，单位为表示，单位为华氏温度。将标准大气压下纯水的冰点为华氏温度。将标准大气压下纯水的冰点为3232度，沸点为度，沸点为212212度，在度
14、，在3232212212之间之间180180等分，等分，每一等分为每一等分为1 1华氏度，符号为华氏度，符号为摄氏温度与华氏温度之间的关系为：摄氏温度与华氏温度之间的关系为：o1.832FFCttl玻璃液体温度计（液体膨胀式）利用液体液体受热膨胀并沿玻璃毛细管延伸而直接显示温度t=t0t t0l双金属温度计（固体膨胀式）不同金属金属受热膨胀不同，双金属片在受热情况下发生弯曲而显示温度l利用液体蒸发或气体膨胀而引起的压力变化进行测量。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制成，并用压力表来测量这种变化从而得到温度。l组成部分：温包：直接与被测介质相接触
15、来感受温度变化的元件。用于传热、容纳膨胀介质；要求其具有高强度、低膨胀系数、高热导率、抗腐蚀性等毛细管：传递压力变化；其直径越细、长度越长，则传递压力滞后现象越严重弹簧管：压力表使用的弹性元件显示压力（温度）。l辐射式高温计是基于物体热辐射作用来测量温度的仪表。目前它已被广泛用来测量高于800的温度。l在化工生产中，使用最多的是利用热电热电偶偶和热电阻热电阻这两种感温元件来测量温度1.热电偶工作原理热电偶工作原理以热电效应为基础，由两种不同材料的导体A和B焊接而成不同金属具有不同的电子密度；两种金属接触面因为电子扩散作用而产生电场热电现象；电子在扩散作用和电场力作用下最终达到平衡；+-扩散作用
16、电场作用金属A金属B1.热电偶工作原理热电偶工作原理接触电势差仅与两金属材料及接触点温度有关，温度越接触电势差仅与两金属材料及接触点温度有关，温度越高金属中自由电子越活跃，由高金属中自由电子越活跃，由A迁移到迁移到B的自由电子就越的自由电子就越多，致使接触面处所产生的电场强度也增加，因而接触多，致使接触面处所产生的电场强度也增加，因而接触电动势也增高。由于这个电势太小，在热电偶材料确定电动势也增高。由于这个电势太小，在热电偶材料确定后只和温度有关，故称后只和温度有关，故称热电势热电势。如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接如果组成热电偶回路的两种导体材料相同，则无论两接点温度如何，闭
17、合回路的总热电势为零；如果热电偶两点温度如何，闭合回路的总热电势为零；如果热电偶两接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合回路的总热接点温度相同，尽管两导体材料不同，闭合回路的总热电势也为零。电势也为零。+-扩散作用电场作用金属A金属Bl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。l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。l热电极工作部分，组成热电偶的两根热偶丝。正负热电极的材料不同。l绝缘子防止电
18、极与电极、套管短路。材料的选取由使用温度范围而定。l保护套管保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤。材料要求耐高温、耐腐蚀、能承受温度剧变、有较好气密性、高热导系数。l接线盒供热电极和补偿导线连线之用。l热电偶的分度号有主要有热电偶的分度号有主要有S、R、B、N、K、E、J、T等几种。等几种。lS、R、B属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T属于廉金属热电偶 l T、S分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1400 短期1600。在所有热电偶中，在所有热电偶中，S分度号的精确度等分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶；级最高，通常用作标准热电偶；lR分度号与S分度
19、号相比除热电动势大15%左右，其它性能几乎完全相同lB分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为1600，短期1800。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。lN分度号的特点是1300下高温抗氧化能力强，热电动势的长期稳定性及短期热循环的复现性好，耐核辐照及耐低温性能也好，可以部分代替S分度号热电偶；lK分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度1000，短期1200。在所有热电偶中使用最广泛；lE分度号的特点是在常用热电偶中，其热电动势最大，即灵敏度最高。宜在氧化性、惰性气氛中 连续使用，使用温度0-800；lJ分
20、度号的特点是既可用于氧化性气氛(使用温度上限750)，也可用于还原性气氛(使用温度上 限950)，并且耐H2及CO气体腐蚀，多用于炼油及化工；lT分度号的特点是在所有廉金属热电偶中精确度等级最高，通常用来测量300以下的温度。l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；l冷端温度补偿将冷端浸泡在恒温0 的冰水中；更多情况下采用冷更多情况下采用冷端温度修正方法端温度修正方法+-补偿导线测量电路热电偶v补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用；v补偿导线的材质不同，接线时应特别注意不能接错。l不同金属连接在一起都构成热电偶作用；l热电偶回路电动势为各接点热电势的总和；l对于有外接导
21、线的热电偶回路，其总电动势为热端与冷端热电动势之差。000000)()(0)()(teteEteteteteteteEABABtCABCABCABCABtv热电偶测量的关键是如何保证冷端的温度l例：用镍铬例：用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。铜镍热电偶测量某加热炉的温度。测得的热电势测得的热电势E(t,t1)=66982V，而自由端的，而自由端的温度温度t1=30，求被测的实际温度。，求被测的实际温度。l解：由附录2（P307）可以查得 E(30,0)=1801V,则E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=66982+1801=68783V 再查附录3可以查得68783V对应的温度为
22、900 l例：用分度号为例：用分度号为K的镍铬的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500，而这时冷，而这时冷端温度为端温度为60。试问：实际的温度应为多少？如果热端温度。试问：实际的温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在不变，设法使冷端温度保持在20，此时显示仪表的指示值，此时显示仪表的指示值应为多少？应为多少？l解:（1）显示仪表指示值为500 时，查表可得此时显示仪表的实际输入电势为20.64mV，由于这个电势是由热电偶产生的，即：E(t,60)=20.64mV 同样，
23、查表可得，E(60,0)=2.436mV，则 E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=20.64+2.436=23.076mV 由23.076mV查表可得：t=557 为实际温度。（2）当热端为557，冷端为20 时，由于E(20,0)=0.798mV,故有：E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)=23.076-0.798=22.278mV，由此电势，查表可得显示仪表指示值应为538.4 l热电偶温度计的缺点：在工业应用中，热电偶一般适热电偶温度计的缺点：在工业应用中，热电偶一般适用于测量用于测量500以上的较高温度。对于以上的较高温度。对于500以下的中、以下的中、低温度，热电偶
24、输出的热电势很小，这对二次仪表的低温度，热电偶输出的热电势很小，这对二次仪表的放大器、抗干扰措施等的要求就很高，否则难以实现放大器、抗干扰措施等的要求就很高，否则难以实现精确测量；而且，在较低的温度区域，冷端温度的变精确测量；而且，在较低的温度区域，冷端温度的变化所引起的相对误差也非常突出，而不易得到全补偿。化所引起的相对误差也非常突出，而不易得到全补偿。l所以测量中、低温度，一般使用热电阻温度测量仪表所以测量中、低温度，一般使用热电阻温度测量仪表较为合适。较为合适。：金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示：金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示：001()tt
25、RRtt：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为：B ttRAe 两种热电阻的比较：两种热电阻的比较：热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有5050300300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于测量金属热电阻一般适用于测量200200500500范围内的温度测量，范围内的温度测量，其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程控制领域
26、中的应其特点测量准确、稳定性好、性能可靠，在过程控制领域中的应用极其广泛。用极其广泛。ER1R2R3iUtRtRsI*istUIRtRiRrr2itRRr33()()()iABCBttUUUI RrI RrI RR3RtRsI*istUIRER1R2R3iUtRIIrrrl测量原理测量原理利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；即电阻利用金属电阻随温度变化的规律进行测量；即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量金属在不同温度下电阻值的变化，就可以测量测量金属在不同温度下电阻值的变化，就可以测量出被测温度。出被测温度。l工业热电阻温度计主要
27、有两种材质：工业热电阻温度计主要有两种材质：铂电阻：铂电阻：0650C，Pt10，Pt100铜电阻：铜电阻：-50+150C，Cu50，Cu100l结构：普通型，铠装型，薄膜型结构：普通型，铠装型，薄膜型l功能：对信号进行放大和转换信号的线性化。l组成部分：输入电桥。冷端温度补偿、调整零点放大器。放大热电势反馈电路。控制变送器的输出信号与被测温度呈线性关系电源电路。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1.确保测温元件与被测材料有充分的接触；2.保持接线盒清洁干燥；3.防止热量散失；4.使用规定的补偿导线，并确保正确接线；5.一次仪表与二次仪表间的信号线尽量不要有接头；6.信号
28、线尽量单独穿管敷设。l补充：用K分度的热电偶测量某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端（室温）为25，求设备的温度？如果改用E分度热电偶来测温时，在相同条件下，E分度的热电偶测得的电动势为多少？tQdtQ0总tMdtM0总 流量流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体数量，即通常是指单位时间内流经管道某截面的流体数量，即瞬时流量瞬时流量；在某段时间内流过流体的总和，称为；在某段时间内流过流体的总和，称为总量总量或或累积流累积流量量。流量和总量可以用体积表示。流量和总量可以用体积表示(体积流量体积流量Q)，也可以用质量，也可以用质量表示表示(质量流量质量流量M)。若流体的密度是若流体的密度
29、是，则体积流量与质量流量，则体积流量与质量流量M之间关系是：之间关系是：M=Q。若以。若以t表示时间，则流量与总量之间的关系是表示时间，则流量与总量之间的关系是l速度式流量计速度式流量计 以测量流体在管道内的流速作为测量依以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如压差式流量计、转子流量计、电据来计算流量的仪表。如压差式流量计、转子流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰式流量计等磁流量计、涡轮流量计、堰式流量计等l容积式流量计容积式流量计 以单位时间内排出的流体的固定容积的以单位时间内排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。如数目作为测量依据来计算流量的仪表。如椭圆齿轮
30、流量计椭圆齿轮流量计、活塞式流量计等活塞式流量计等l质量流量计质量流量计 以测量流体通过的质量为依据的流量计。以测量流体通过的质量为依据的流量计。如量热式、角动量式、陀螺式和如量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式科里奥利式等等流量测量仪表的分类流量测量仪表的分类l根据测速方法可以分为以下几类：根据测速方法可以分为以下几类：压差流量计（节流式流量计）压差流量计（节流式流量计）转子流量计转子流量计电磁流量计电磁流量计超声波流量计超声波流量计涡轮流量计涡轮流量计堰式流量计堰式流量计l（1）节流原理）节流原理 孔板装置及压力、流速分布图l（1）节流原理）节流原理（续）（续）孔板装置及压力、流速分布图（
31、1）节流原理（再续）节流原理（再续）孔板装置及压力、流速分布图l（2）流量方程）流量方程02vqAp02mqAp为流量系数为流量系数 为可膨胀性系数为可膨胀性系数 A A0 0为节流件的开孔面积为节流件的开孔面积 为节流装置前的流体密度为节流装置前的流体密度 PP节流装置前后实际测得的压差节流装置前后实际测得的压差 （3）标准节流装置）标准节流装置（4）节流式流量计的使用特点和要求）节流式流量计的使用特点和要求（5）节流式流量计误差产生的原因）节流式流量计误差产生的原因l（1）工作原理）工作原理()tfVgpA 2()2tfvffVgqhphA2()tffmVgqhAl（2）流量方程02()t
32、wvwVgqhA2()tfvffVgqhA0()()tfwvfvftwqql（3）流量修正()()ftwQtfwK(7.90.83)13.64(/)0.83(7.91)vfqLs0()()tfwvfvftwqq()QtwMftffwKK 0113.64/0.9vfvQqqL sK0,00000()()tftffftfQQQ000ffffPQP QTT0000000fffffffP T QP TQQT PT P000ffffPVP VTT000ffffPPTT000ffffP TT P000000QTTPPQffffl例：某厂用转子流量计来测量温度为27，表压为0.16MPa的空气流量，问转子流
33、量计读数为38Nm3/h时，空气的实际流量是多少？l解：已知Q0=38Nm3/h，p1=0.16+0.10133=0.26133MPa T1=27+273=300K，T0=293K p0=0.10133MPa，0=1=1.293kg/Nm33001101011.2930.261332933860.3/1.2930.10133300TPQQNmhPTl（4）转子流量计的特点vqxEKBDv24vDqv4vxDqEBKdvStf l容积式流量计主要包括两类：容积式流量计主要包括两类：齿轮式流量计齿轮式流量计l一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间隙空间，齿一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间
34、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。量与齿轮转数成正比。活塞式流量计活塞式流量计l利用活塞的每一次往复运动输送定量的流体。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计量泵：用外力推动容积式流量计即可定量输送流体送流体l容积式流量计的最大特点是对被测流体的粘度容积式流量计的最大特点是对被测流体的粘度不敏感，常用于测量重油等不敏感，常用于测量重油等粘稠流体粘稠流体。4vqVnl间接式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分别测量体积流量和密度
35、再用乘法计算出质量流量。量流量。l直接式质量流量计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生震动相位差v质量流量计结构比较复杂，只用于压力质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化较大的变化较大的可压缩流体可压缩流体。l1、怎样操作仪表三阀组，需注意什么？、怎样操作仪表三阀组，需注意什么？l2、使用压差式流量计测量流量，造成测量误、使用压差式流量计测量流量，造成测量误差的原因是什么？差的原因是什么？l3、一转子流量计用标准状态下的水进行标定，、一转子流量计用标准状态下的水进行标定，量程范围为量程范围为1001000L/h，转子材质为不
36、锈钢，转子材质为不锈钢（密度（密度7.90g/cm3），现用来测量密度为），现用来测量密度为0.791g/cm3的甲醇，问的甲醇，问(1)体积流量密度校正系体积流量密度校正系数数K0是多少？是多少？(2)流量计测甲醇的量程范围是流量计测甲醇的量程范围是多少？多少？l4、P100/22绝对压力绝对压力绝对压力绝对压力真空度真空度表压表压标准大气压标准大气压绝对压力零线绝对压力零线由于各种工艺设备和检测仪表通常是由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力，处于大气之中，本身就承受着大气压力，因此一般的压力检测仪表所指示的压力通因此一般的压力检测仪表所指示的压力通常采用常采用
37、表压表压或者或者真空度真空度表示。表示。除特殊说明除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。之外，以后所提及的压力均指表压。l压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。l工程上的工程上的“压力压力”与力学中的与力学中的“压力压力”不是同一个概念。不是同一个概念。压力单位压力单位帕帕1Pa工程大气工程大气压压1kgf/cm2物理大气物理大气压压1atm毫米汞毫米汞柱柱1mmHg米水柱米水柱1mH2O巴巴1bar帕帕1Pa11.019710-59.86910-67.50110-31.019710-4110-4工程大气工程大气压压1kgf/cm29.
38、80710410.9678735.610.000.9807物理大气物理大气压压1atm1.01331051.0332176010.331.0133毫米汞柱毫米汞柱1mmHg1.33321021.359510-31.315810-310.01361.333210-3米水柱米水柱1mH2O9.8061030.10000.0967873.5510.09806巴巴1bar11051.01970.9869750.110.1971工业压力计通常按敏感元件的类型进行分类：工业压力计通常按敏感元件的类型进行分类：l液柱式压力计液柱式压力计一般采用充有水或水银等液体的玻璃一般采用充有水或水银等液体的玻璃U形形管
39、或单管进行测量。管或单管进行测量。l弹性式压力计弹性式压力计根据弹性元件受力变形的原理，将被测压根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片力转换成位移进行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。和波纹管等。l活塞式压力计活塞式压力计根据液压机液体传送压力的原理，将被测根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。l电气式压力计电气式压力计利用敏感元件将被测压力直接转换成各种利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪表，如电阻、电荷量等电量进行
40、测量的仪表，如电阻、电荷量等。原理：将被测压力转换成液柱高度进行测量。原理：将被测压力转换成液柱高度进行测量。一般采用水一般采用水 或水银等作为工作液或水银等作为工作液优点：结构简单、使用方便优点：结构简单、使用方便缺点：受工作液密度、视差等影响较大，测量范围较窄缺点：受工作液密度、视差等影响较大，测量范围较窄适用：常用于测量较低压力、真空度、压力差等适用：常用于测量较低压力、真空度、压力差等单管压力计U型管压力计斜管压力计l原理：采用弹性元件将压力大小转换为弹性元原理：采用弹性元件将压力大小转换为弹性元件的位移量，再通过机械传动、放大，推动指件的位移量，再通过机械传动、放大，推动指针偏移针偏
41、移l根据敏感元件形式的不同分为根据敏感元件形式的不同分为3类：类：薄膜式压力计、波纹管式压力计、薄膜式压力计、波纹管式压力计、弹簧管式压力计弹簧管式压力计 弹簧管是横截面呈椭圆形或扁圆形，弯弹簧管是横截面呈椭圆形或扁圆形，弯成圆弧状（中心角常为成圆弧状（中心角常为270）的空心管子。）的空心管子。管子一端封闭，另一端开口。闭口端作为自管子一端封闭，另一端开口。闭口端作为自由端，开口端作为固定端。由端，开口端作为固定端。被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果
42、的非圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。位移量（中心角改变使弹簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。位移量（中心角改变量）和所加压力有如下的函数关系：量）和所加压力有如下的函数关系：222220)1(1abbhREP 式中式中0为弹簧管中心角的初始角；为弹簧管中心角的初始角；为受压后中心角的改变量；为受压后中心角的改变量；R为弹簧管弯曲圆弧的为弹簧管弯曲圆弧的外半径；外半径；h为管壁厚度；为管壁厚度；a、b为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。0P 弹簧管自由端位移量一般很小，需要弹簧管自由端位移量一
43、般很小，需要通过放大机构才能指示出来通过放大机构才能指示出来,为加大弹簧管为加大弹簧管自由端的位移量，可采用多圈弹簧管。自由端的位移量，可采用多圈弹簧管。单圈弹簧管压力表是工业现场使用最单圈弹簧管压力表是工业现场使用最普遍的就地指示式压力检测仪表（也有电普遍的就地指示式压力检测仪表（也有电接点输出的弹簧管压力表）接点输出的弹簧管压力表）弹簧管压力表弹簧管压力表结构简单、使用方便、结构简单、使用方便、价格低廉、测量范围宽，可以测量负压、价格低廉、测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压和高压。微压、低压、中压和高压。一般的工业用弹簧管压力表的精度等级为一般的工业用弹簧管压力表的精度等级为1.5
44、级或级或2.5级，但根级，但根据制造的要求，其精度等级最高可达据制造的要求，其精度等级最高可达0.15级。级。1弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮4中心齿轮 5指针 6面板7游丝 8调节螺钉 9接头图 弹簧管压力表l原理：将被测压力转换成活塞上原理：将被测压力转换成活塞上所加的平衡砝码的质量来进行测所加的平衡砝码的质量来进行测量量l优点：精确度高，优点：精确度高，允许误差可以允许误差可以小到小到0.050.02l缺点：结构复杂，价格高缺点：结构复杂，价格高l适用：常用作标准仪表，检验其适用：常用作标准仪表，检验其它类型的压力计它类型的压力计l电气式压力计，实际上是将弹性元件、液电气式压力计，实际上是将
45、弹性元件、液柱式压力计所产生的柱式压力计所产生的微小位移微小位移或活塞式压或活塞式压力计所产生的力计所产生的力力转换为转换为电信号电信号输出的一类输出的一类压力计。压力计。l电气式压力计通常两部分组成：电气式压力计通常两部分组成：一次仪表一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱（压力探头）：将压力转换为微弱电参数电参数测量测量二次仪表二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信：将微弱电参数转换为标准电信号号变送变送l常用电参数有：常用电参数有：l常见压力变换器（压力探头）有：常见压力变换器（压力探头）有：应变式压力变换器应变式压力变换器；压电电阻式压力变换器压电电阻式压力变换器；电感式压力变换器电感式
46、压力变换器；电容式压力变换器电容式压力变换器；霍尔片式压力变换器霍尔片式压力变换器。电阻电阻 电感电感电容电容电压电压等等l敏感元件的电阻为：敏感元件的电阻为：R=L/Sl当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截面积或电阻率会发生变化，即其阻值也会发面积或电阻率会发生变化，即其阻值也会发生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化称为生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化称为应变效应应变效应。应变片多以金属材料或半导体材。应变片多以金属材料或半导体材料为主，一般和弹性元件一起使用。料为主，一般和弹性元件一起使用。压力变化弹性变形电阻变化l将压力变化转换成电容器的变化，然后
47、进行测量。l电容器的电容量：C=S/dl当S或d发生变化时，电容量发生变化。l根据霍尔效应制成，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。NSl传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不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。能进行远距离传送，需要进行初步放大。v电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出；压方式输出；v电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频率方式输出；率方式输出；v电压传感器一般采用直流放大器，以电压或电压传感器一般采用直流放大器
48、，以电压或电流方式输出。电流方式输出。l作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。lDDZ 型仪表标准通讯信号为：型仪表标准通讯信号为：420mA。l智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模些功能，如：模/数转换与数据通讯，工程单数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。l（1）仪表量程）仪表量程仪表量程仪表量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围。的范围。仪表量程的选择需根据被测参数的大小来确定：仪
49、表量程的选择需根据被测参数的大小来确定：测量稳定压力：最大工作压力测量稳定压力：最大工作压力PImax不超过上限值不超过上限值Pmax的的2/3 测量脉动压力：最大工作压力测量脉动压力：最大工作压力PImax不超过上限值不超过上限值Pmax的的1/2 测量高压压力：最大工作压力测量高压压力：最大工作压力PImax不超过上限值不超过上限值Pmax的的3/5 最小工作压力最小工作压力Pimin不低于上限值不低于上限值Pmax的的1/3（2）仪表精度）仪表精度 例：一压力容器在正常工作时压力范围为例：一压力容器在正常工作时压力范围为0.40.40.6MPa0.6MPa，要求使用弹簧管压力表进，要求使
50、用弹簧管压力表进行检测并使测量误差不大于被测压力的行检测并使测量误差不大于被测压力的4 4，试确定该表的量程和精度等级，试确定该表的量程和精度等级解：由题意可知，被测对象的压力比较稳定，设仪表量程为解：由题意可知，被测对象的压力比较稳定，设仪表量程为0 0AMPa AMPa ，则根据工，则根据工作压力的要求有：作压力的要求有：20.60.93AMPa10.41.23AMPa由题意，被测压力的允许最大绝对误差为：由题意，被测压力的允许最大绝对误差为：max=max=0.40.4*4%=4%=0.016 MPa0.016 MPa这就要求所选仪表的相对百分误差为：这就要求所选仪表的相对百分误差为：0
