第二章測量儀表及傳感器1

1、第二章第二章 測量儀表及傳感器測量儀表及傳感器 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測及儀表流量檢測及儀表第四節(jié)第四節(jié) 溫度檢測及儀表溫度檢測及儀表第五節(jié)第五節(jié) 物位檢測及儀表物位檢測及儀表第一節(jié)第一節(jié) 概述概述1.1 測量過程與測量誤差測量過程與測量誤差tixx 絕對誤差絕對誤差0 xx000 xxxxyxi i：儀表指示值：儀表指示值, , xt：被測量的真值：被測量的真值由于真值無法得到由于真值無法得到 x：被校表的讀數(shù)值，：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值 相對誤差相對誤差1.2 傳感器與變送器傳感器與變送器敏感元件

2、轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測量電量2.1 傳感器組成框圖l1.3、儀表的性能指標(biāo)、儀表的性能指標(biāo)%100max測量范圍下限值測量范圍上限值1. 1. 精確度（簡稱精度）精確度（簡稱精度） 兩大影響因素兩大影響因素絕對誤差和儀表的測量范圍絕對誤差和儀表的測量范圍相對百分誤差相對百分誤差精確度等級有精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。等。例例1某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為200700，校驗(yàn)該表時(shí)，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對誤差為得到的最大絕對誤差為4，試確定該儀表的精度等級。，試確定該儀表的精度等級。 舉例舉例例例

3、2某臺測溫儀表的測溫范圍為某臺測溫儀表的測溫范圍為01000。根據(jù)工藝要求，溫度指。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過示值的誤差不允許超過，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求？滿足以上要求？ 精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精精度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級越高，也說明該儀表的精確度越高。確度越高。0.050.05級以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，級以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多在其精度大多在0.50.5以下。以下。 儀表的精度等級符號儀表的精度等級符號

4、1.51.0小結(jié)小結(jié)%100測量范圍下限值測量范圍上限值最大絕對差值變差2.2.變差變差圖圖2-2 2-2 測量儀表的變測量儀表的變差差%100max儀表量程fi5.5.線性度線性度圖圖2-3 線性度示意圖線性度示意圖3.3.靈敏度與靈敏限靈敏度與靈敏限4.4.分辨力分辨力6.6.反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間l1.4、工業(yè)儀表的分類、工業(yè)儀表的分類(1) 按儀表使用的能源分類按儀表使用的能源分類氣動儀表、電動儀表、液動儀表氣動儀表、電動儀表、液動儀表(2) 按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類 基地式儀表、單元組合儀表基地式儀表、單元組合儀表 (3) 按儀表的組

5、成形式分類按儀表的組成形式分類第二節(jié)第二節(jié) 壓力檢測及儀表壓力檢測及儀表一、壓力單位及測壓儀表一、壓力單位及測壓儀表是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。的單位為帕斯卡，簡稱帕（的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa）表示受力面積。表示垂直作用力；表示壓力；式中，SFpSFp 大氣壓力絕對壓力表壓pppp表P真P絕P絕大氣壓力線大氣壓力線絕對壓力的零線絕對壓力的零線在壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。在壓力測量中，常有表壓、絕對壓力、負(fù)壓或真空度之分。 絕對壓力大氣壓力真空度ppp圖圖3-43-4絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系絕對壓力、表壓、負(fù)壓（

6、真空度）的關(guān)系測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理的不同可分為四類。測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理的不同可分為四類。 圖圖3-5 彈性元件示意圖彈性元件示意圖l二、彈性式壓力計(jì)二、彈性式壓力計(jì) 1彈簧管；彈簧管；2 拉拉桿；桿；3 扇形齒輪；扇形齒輪；4 中心齒輪；中心齒輪；5 指針；指針；6 面板；面板；7 游絲；游絲；8 調(diào)整調(diào)整螺絲；螺絲；9 接頭接頭圖圖3-7 電接點(diǎn)信號壓力表電接點(diǎn)信號壓力表1，4 靜觸點(diǎn)；靜觸點(diǎn)；2 動觸點(diǎn)；動觸點(diǎn)；3 綠燈；綠燈；5 紅燈紅燈 圖圖3-93-9 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)l三、電氣式壓力計(jì)三、電氣式壓力計(jì)圖圖3-10 霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器1彈簧管；彈簧管；2 磁鋼；磁

7、鋼；3 霍爾片霍爾片 圖圖3-11 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1應(yīng)變筒；應(yīng)變筒；2 外 殼 ；外 殼 ；3密封膜片密封膜片圖圖3-12 3-12 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器1基座；基座；2單晶硅片；單晶硅片；3導(dǎo)環(huán)；導(dǎo)環(huán)；4螺母；螺母；5密封墊圈；密封墊圈；6等效電阻等效電阻 4.壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器l形變極化壓電效應(yīng)5.力矩平衡壓力變送器力矩平衡壓力變送器l力矩平衡原理 圖圖3-13 電容式差壓變送器原理圖電容式差壓變送器原理圖11隔離膜片；隔離膜片；2 2，77固定電極；固定電極；33硅油；硅油；44測量測量膜片；膜片；55玻璃層；玻璃層；66底座；底座

8、；88引線引線電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器11110iAACSSS 22220iAACSSSl四、壓力計(jì)的選用及安裝四、壓力計(jì)的選用及安裝 例例3 3 某臺往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為某臺往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25252828MPa，測量誤差不得大于，測量誤差不得大于1 1MPa。工藝上。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。 圖圖3-17 壓力計(jì)安裝示意圖壓力計(jì)安裝示意圖壓力計(jì)；壓力計(jì)；切斷閥門；切斷閥門；凝液管；凝液管；取壓容器取壓容器 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢

9、測及儀表流量檢測及儀表l一、概述一、概述是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。 單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。 在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。 以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表量的儀表 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目

10、作為以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。 以測量流體流過的質(zhì)量以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。量計(jì)分直接式和間接式兩種。 分分類類MQQM或如以如以 t 表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是 ttMdtMQdtQ00,總總l二、差壓式流量計(jì)二、差壓式流量計(jì)圖圖3-17 3-17 孔板裝置及壓力、流速分布圖孔板裝置及壓力、流速分布圖孔板孔板 噴嘴噴嘴 文丘里管文丘里管 標(biāo)準(zhǔn)孔板是最為簡單和典型的標(biāo)準(zhǔn)孔板是最為簡單和典型的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

11、 標(biāo)準(zhǔn)孔板及其安裝方法標(biāo)準(zhǔn)孔板及其安裝方法 由節(jié)流裝置、差壓引由節(jié)流裝置、差壓引壓導(dǎo)管及差壓計(jì)（或差壓壓導(dǎo)管及差壓計(jì)（或差壓變送器）等組成。變送器）等組成。圖圖3-20 3-20 測量液體流量測量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置時(shí)的取壓點(diǎn)位置 圖圖3-21 3-21 測量液體流量時(shí)的連接圖測量液體流量時(shí)的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；33放空閥；放空閥；44平衡閥；平衡閥；55差壓變送器；差壓變送器；66貯氣罐；貯氣罐；77切斷閥切斷閥圖圖3-22 3-22 測量氣體流量時(shí)的連接圖測量氣體流量時(shí)的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；33差壓變送器；差壓變送器；4

12、4貯液罐；貯液罐；55排放閥排放閥圖圖3-23 3-23 測量蒸汽流量的連接圖測量蒸汽流量的連接圖11節(jié)流裝置；節(jié)流裝置；22凝液罐；凝液罐；33引壓導(dǎo)管；引壓導(dǎo)管；44排放閥；排放閥；55差壓差壓變送器；變送器；66平衡閥平衡閥圖圖3-24 3-24 差壓計(jì)閥組安裝示意圖差壓計(jì)閥組安裝示意圖1 1，22切斷閥；切斷閥；33平衡閥平衡閥圖圖3-25 3-25 隔離罐的兩種形式隔離罐的兩種形式l三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)圖圖3-26 3-26 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖轉(zhuǎn)子流量計(jì)有兩大類：轉(zhuǎn)子流量計(jì)有兩大類： 直讀式轉(zhuǎn)子流量計(jì)直讀式轉(zhuǎn)子流量計(jì) 遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)

13、1-1-浮子；浮子； 2-2-錐形管；錐形管； 3-3-連動桿；連動桿； 4-4-鐵心；鐵心； 5-5-差動線圈差動線圈 2.遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)圖圖3-27 3-27 差動變壓器結(jié)構(gòu)差動變壓器結(jié)構(gòu)l四、橢圓齒輪流量計(jì)四、橢圓齒輪流量計(jì)體積流量計(jì)算公式體積流量計(jì)算公式04nVQ 五、渦輪流量計(jì)五、渦輪流量計(jì)l六、電磁流量計(jì)六、電磁流量計(jì)圖圖3-30 3-30 電磁流量電磁流量計(jì)原理圖計(jì)原理圖l七、渦街流量計(jì)七、渦街流量計(jì)圖圖3-31 卡曼渦街卡曼渦街圖圖3-32 3-32 圓柱檢出器原理圖圓柱檢出器原理圖11空腔；空腔；22圓柱棒；圓柱棒；33導(dǎo)壓孔；導(dǎo)壓孔；44鉑電阻絲；鉑電阻絲；55隔墻隔墻l七、質(zhì)量流量計(jì)七、質(zhì)量流量計(jì)圖圖3-35 3-35 科氏力流量計(jì)測量原理科氏力流量計(jì)測量原理rKMS4質(zhì)量流量質(zhì)量流量QKxyQKxy（1