第三章過程檢測(cè)技術(shù)1

教學(xué)目的與要求：1掌握儀表測(cè)量誤差方面的知識(shí)；2了解壓力、溫度、流量、液位檢測(cè)儀表的類型及選用教學(xué)內(nèi)容:

§3.1

測(cè)量及誤差理論§3.2壓力測(cè)量§3.3溫度測(cè)量§3.4流量測(cè)量§3.5物位測(cè)量第3章過程檢測(cè)技術(shù)教學(xué)目的與要求：

1測(cè)量誤差的表示方法——絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差（相對(duì)百分誤差）2掌握儀表的性能指標(biāo)——精確度、變差(遲滯誤差)、靈敏度、線性度、反應(yīng)時(shí)間、漂移

3掌握如何給儀表定精度等級(jí)？4掌握如何根據(jù)工藝要求：①選擇合適精度等級(jí)的儀表②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級(jí)是否滿足工藝要求本節(jié)思考題：Pg125：1、2、3、4；本節(jié)作業(yè)：1訓(xùn)練求儀表的各類誤差和確定儀表的精度等級(jí)；P125：52訓(xùn)練根據(jù)儀表的精度等級(jí)選擇滿足工藝的儀表；P125：8

§3.1測(cè)量及誤差理論提問：▲1影響自動(dòng)控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的因素有哪些？

1被控對(duì)象的特性

2組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)

3自動(dòng)控制裝置的特性

檢測(cè)儀表與變送器控制器執(zhí)行器被控變量干擾作用

y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ym

－ys

umym偏差－控制信號(hào)操縱變量4控制規(guī)律及控制器參數(shù)的設(shè)定前言●檢測(cè)儀表：用來檢測(cè)生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的技術(shù)工具。

●傳感器：將生產(chǎn)工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)（如氣信號(hào)或電信號(hào)）的儀表。

●變送器：當(dāng)傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如：氣壓信號(hào)（0.02～0.1MPa或電壓、電流信號(hào)（0～10mA或4～20mA），稱為變送器被控變量干擾作用

y給定值控制器執(zhí)行器被控對(duì)象f測(cè)量元件與變送器yse=ys

－ym

umym偏差－控制信號(hào)操縱變量▲測(cè)量、變送裝置的作用：是控制系統(tǒng)中獲取信息和傳遞信息的裝置，也是系統(tǒng)進(jìn)行控制的依據(jù)。要求：準(zhǔn)確、及時(shí)反映被控變量的狀況。測(cè)量的實(shí)質(zhì):

是一個(gè)比較的過程。即將被測(cè)參數(shù)和相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過程。測(cè)量儀表則是實(shí)現(xiàn)比較的工具

§3.1測(cè)量及誤差理論

實(shí)際上：一、測(cè)量誤差的表示方法1絕對(duì)誤差

理論上：

2相對(duì)誤差：某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值x0之比的絕對(duì)值。x指——測(cè)量儀表的指示值x真——被測(cè)量的真實(shí)值x0——比所使用的儀表精度高一級(jí)的儀表的讀數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)表的指示值）3引用誤差：將絕對(duì)誤差折合成儀表測(cè)量范圍（量程范圍）的百分?jǐn)?shù)

x上——儀表的測(cè)量上限

x下——儀表的測(cè)量下限N——儀表的量程（x上－x下）例題1：若被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度為500℃，儀表的指示值為495℃，儀表的量程為0～1000℃，試確定絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差。解:絕對(duì)誤差:

△=X指－

X0=495－500=－5℃

·

相對(duì)誤差:y=△/X0=-5/500×100%=-1%

引用誤差:δ=△/（x上－x下）=-0.5%

二儀表的性能指標(biāo)1.精確度:

是衡量儀表準(zhǔn)確程度的一個(gè)品質(zhì)指標(biāo)。數(shù)值上等于在規(guī)定的正常情況下，儀表所允許的引用誤差。精確等級(jí)：將儀表允許的引用誤差±號(hào)及%號(hào)去掉，和國家規(guī)定的精度等級(jí)比較后，確定儀表的精度等級(jí)國家規(guī)定的精確度等級(jí)有：高精度等級(jí)低0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，（0.4），0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0。標(biāo)準(zhǔn)用表準(zhǔn)確測(cè)量用表工業(yè)上用表在實(shí)踐中常遇到以下兩類問題：

▲（1）如何給儀表定精度等級(jí)：即已知儀表的量程N(yùn)和與精度等級(jí)高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)表校驗(yàn)時(shí)的最大絕對(duì)誤差。求出:去掉±、%和國家精度等級(jí)比，取相等或低檔的精度等級(jí)。：

（1）如何給儀表定精度等級(jí)？

（2）如何根據(jù)工藝要求,選擇合適精度等級(jí)的儀表或判斷現(xiàn)有的儀表精度等級(jí)是否滿足工藝要求例2：某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200~700℃。校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為±4℃，試確定該儀表的精度等級(jí)。解：該儀表的允許的引用誤差為：

所以，該測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。0.5＜0.8＜1.0▲（2）如何根據(jù)工藝要求：

①選擇合適精度等級(jí)的儀表

②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級(jí)是否滿足工藝要求①選擇合適精度等級(jí)的儀表

根據(jù)工藝條件確定儀表的量程N(yùn)（X上=（1.5～2.0）X工藝max)和工藝允許的最大絕對(duì)誤差△max。求出：

去掉%和±并與國家精度等級(jí)相比，取相等或高檔的精度等級(jí)。例3：某反應(yīng)器內(nèi)的最高溫度500℃。根據(jù)工藝要求，最大允許誤差不超過+7℃，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？解：根據(jù)工藝要求：儀表的量程上限：X上=2X工藝Max=1000℃儀表的允許引用誤差為：去掉±、%，0.5＜0.7＜1.0，所以選精度等級(jí)0.5的儀表才能滿足工藝要求。精度等級(jí)1.0的儀表，其允許引用誤差為±1.0%，超過了工藝上允許的數(shù)值.

先算出儀表的：△允max=N×δ%再校驗(yàn)儀表的：△測(cè)max=X指－X0再比較：△測(cè)max≤△允max合格

△測(cè)max

＞△允max

不合格②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級(jí)是否滿足工藝要求：即儀表的量程N(yùn)和精度等級(jí)都已知，判斷儀表是否滿足工藝要求?！?）如何根據(jù)工藝要求：

①選擇合適精度等級(jí)的儀表

②判斷現(xiàn)有的儀表精度等級(jí)是否滿足工藝要求例4

：一臺(tái)精度等級(jí)為0.5，量程范為600~1200℃的電子電位差計(jì)，校驗(yàn)時(shí)，其中的某一點(diǎn)最大絕對(duì)誤差是4℃，問此表是否合格？

解：根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為：

△允max=N×δ%=（1200－600）×0.5%=3℃而△測(cè)max=4℃＞3℃，所以此表不合格。2變差（遲滯誤差）：指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程測(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行程和反行程所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。最大絕對(duì)誤差被測(cè)變量正行程反行程儀表的指示值3靈敏度

靈敏度K：是表達(dá)儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。它是指儀表在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)以后，儀表輸出信號(hào)變化Δy與引起此輸出信號(hào)變化的被測(cè)參數(shù)（輸入信號(hào)）變化量Δx之比。4線性度：表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。

被測(cè)變量儀表指示值Lmax5反應(yīng)時(shí)間T：用來衡量儀表能不能盡快反映參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，說明儀表需要較長的時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那不宜用來測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。6漂移：指輸入量不變時(shí)，經(jīng)過一定的時(shí)間后輸出量產(chǎn)生變化的現(xiàn)象，是衡量儀表穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。溫漂、零漂。三工業(yè)儀表的分類

1按儀表使用的能源分類

電動(dòng)儀表

氣動(dòng)儀表

液動(dòng)儀表

2按信息的獲得、傳遞、處理的過程分類

檢測(cè)儀表

顯示儀表

控制儀表

執(zhí)行器

3按儀表的組成形式分類

單元組合儀表：單元組合儀表是按照自動(dòng)控制系統(tǒng)中各部分的功能(如檢測(cè)、顯示、控制和執(zhí)行等)構(gòu)成的若干具有獨(dú)立作用的單元儀表，各單元之間以統(tǒng)一信號(hào)互相聯(lián)系的成套調(diào)節(jié)儀表?；厥絻x表：把測(cè)量、顯示、控制、執(zhí)行等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里，形成一個(gè)整體，就地安裝的一類儀表。氣動(dòng)單元組合儀表（QDZ）

：0.02～0.1MPa電動(dòng)單元組合儀表（DDZ）Ⅰ電子管型：已淘汰

Ⅱ晶體管：將近淘汰（0～10mA）

Ⅲ集成電路：應(yīng)用中（4～20mA）教學(xué)目的與要求：1掌握各種壓力檢測(cè)儀表的基本原理；

2掌握壓力表的選用及安裝；§3.2壓力檢測(cè)本節(jié)思考題：Pg125：10、11、12、14、15本節(jié)作業(yè)：

1訓(xùn)練壓力儀表的選用。Pg125：13

課外作業(yè)：1通過網(wǎng)絡(luò)查找壓力傳感器；2交流壓力傳感器資料；

§3.2壓力檢測(cè)

一壓力概念1壓力(壓強(qiáng)）：指均勻垂直作用在單位面積上的力。

2壓力的表示

表壓：P表=P絕－P大氣真空度：P真=P大氣－P絕

二測(cè)壓儀表（按轉(zhuǎn)換原理的不同）

液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)（Pa=1N/m2)1MPa=106Pa1Kgf/cm2=0.1MPa=1bar(一）液柱式壓力計(jì)U型管壓力計(jì)單管壓力計(jì)斜管壓力計(jì)DhDhα

（二）彈性式壓力計(jì)

測(cè)量原理：彈性元件受壓產(chǎn)生變形二測(cè)壓儀表補(bǔ)充圖：彈性元件示意圖●彈簧管式彈性元件（100～1000MPa）：橫截面為扁圓或橢圓（a）單圈（b）多圈●薄膜式彈性元件（中、低壓）：銅質(zhì)的膜片（單片或雙片）、膜盒。（c）（d）●波紋管式壓力元件（微壓與低壓）：銅質(zhì)。（e）1常見彈性元件

2彈簧管壓力表（最常見的彈性式壓力計(jì)）

普通彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)如圖3-15.壓力自由端的位移表盤指針顯示放大機(jī)構(gòu)

10游絲：克服傳動(dòng)間隙而產(chǎn)生的儀表變差5、6調(diào)整螺釘：調(diào)整儀表的量程其測(cè)壓原理：補(bǔ)充圖具有上、下報(bào)警功能的電接點(diǎn)信號(hào)壓力表補(bǔ)充圖

（三）電氣式壓力計(jì)

——是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。

常見的電氣式壓力傳感器和壓力變送器有:

1霍爾片式壓力傳感器2

壓阻式壓力傳感器3

力矩平衡式壓力變送器4

電容式壓力變送器其測(cè)壓原理：壓力電信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸及顯示組成：是由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置（一般有指示儀、記錄儀、控制器、微處理機(jī)等）組成。1.霍爾片式壓力傳感器：霍爾效應(yīng)及霍爾片式壓力傳感器如下圖所示:補(bǔ)充圖霍爾片式壓力感器

根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，即利用霍爾元件(半導(dǎo)體如鍺)將壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。1-彈性元件2-電磁場(chǎng)3-霍爾元件

霍爾電勢(shì)Uh的大小與半導(dǎo)體材料、所通過的電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及霍爾片的幾何尺寸等有關(guān)。RH——霍爾常數(shù)B-非均勻磁場(chǎng)強(qiáng)度：2壓阻式壓力傳感器半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)：r0.635rR2R2、R4變小R1R3R4R1、R3變大根據(jù)單晶硅的壓阻效應(yīng)工作，在很薄的單晶硅上利用集成電路工藝擴(kuò)散出4個(gè)小片等值電阻，構(gòu)成惠斯登測(cè)量橋路。△UR1R4R2R3ISE當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。不受壓時(shí)：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R△UR1R4R2R3ISE優(yōu)點(diǎn)：精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)快、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單三壓力表的選用及安裝1壓力表的選用：根據(jù)工藝要求，全面考慮，具體分析（1）選儀表類型：根據(jù)工藝要求、介質(zhì)性質(zhì)、環(huán)境條件等。如：Y型普通壓力表，名稱下為黑色下劃線；YA型氨用壓力表，名稱下為黃色下劃線；YD型氧用壓力表，名稱下為藍(lán)色下劃線。原則：儀表類型的選用必須滿足工藝對(duì)生產(chǎn)的要求實(shí)例一：壓力表按安裝場(chǎng)合，分就地指示型和遠(yuǎn)傳型

實(shí)例二：特殊用途壓力表：氧用壓力表、氨用壓力表，耐氯壓力表等三壓力表的選用及安裝（2）選量程：

測(cè)穩(wěn)壓時(shí):P上=（1.5～2.0)Pmax,P下=0(無特殊要求)

測(cè)波動(dòng)壓力時(shí):P上=（2.0～3.0)Pmax

為了延長儀表的使用壽命，按“化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”還要求:

測(cè)穩(wěn)壓時(shí)：P測(cè)≤2/3P上

測(cè)波動(dòng)壓力時(shí)：P測(cè)≤1/2P上

測(cè)高壓時(shí)：P測(cè)≤3/5

P上

被測(cè)最小壓力：

Pmin≥1/3P上(3)選精度:根據(jù)工藝允許的最大測(cè)量誤差來確定。在滿足工藝的前提下，一般選精度低、價(jià)廉耐用的儀表。例5：某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25~28MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。解：由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為:p上=2.Pmax=28×2=56MPa查(P95)[厲玉鳴）:選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范為0~60MPa。由于25/60＞1/3，滿足被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1/3。允許誤差：1/60×100%=1.67%

所以選精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求。選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范為0~60MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。Y表示壓力表；Z表示阻尼或真空；B表示防爆或標(biāo)準(zhǔn)；J表示精密或矩形；A表示氨用表；X表示信號(hào)或電接點(diǎn)；XC表示磁助電接點(diǎn)；P表示膜片；E表示膜盒；F表示防腐；N表示耐震；T表示彈簧管；B表示不銹鋼。另外，常用的壓力表型號(hào)如下：YTF表示不銹鋼壓力表；YA表示氨用壓力表；YXC表示電接點(diǎn)；YZ表示真空壓力表；YY表示乙炔壓力表；YO表示耐熱壓力表；YH表示氫氣壓力表2壓力表的安裝（1）測(cè)壓點(diǎn)的選?。孩龠x直管段②與介質(zhì)的流動(dòng)方向垂直③測(cè)液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)在管道下半部；測(cè)氣體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)在管道上半部（2）引壓導(dǎo)管的鋪設(shè)：①內(nèi)徑一般為6～10mm②水平安裝時(shí)要有一定的傾斜度，便于氣體或液體的排放。③測(cè)易結(jié)晶介質(zhì)，需加伴熱管線。取壓口與壓力計(jì)之間加截?cái)嚅y。壓力表應(yīng)安裝在滿足規(guī)定的使用環(huán)境條件和易予觀察檢修的地方。教學(xué)目的與要求：1掌握熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理、熱電偶的熱電勢(shì)方程、工業(yè)常用的熱電偶及分度號(hào)、補(bǔ)償導(dǎo)線的作用、冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

2掌握熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理、熱電阻的電阻值與溫度的關(guān)系式、工業(yè)常用的熱電阻及分度號(hào)。

3掌握熱電偶溫度計(jì)與熱電阻溫度計(jì)的區(qū)別。

4了解電動(dòng)溫度變送器的作用及原理。

5掌握測(cè)溫元件的安裝及布線要求?！?.3溫度測(cè)量本節(jié)思考題：Pg125：16、17、18、19、20、21

本節(jié)作業(yè)：P125：18、19、20（書上無分度表可查）

課外作業(yè)：1通過網(wǎng)絡(luò)查找溫度傳感器；2交流溫度傳感器資料；

§3.3溫度檢測(cè)及儀表一溫度檢測(cè)方法特點(diǎn)：不能直接測(cè)量，只能通過熱交換間接測(cè)量。測(cè)溫儀表的分類：①按測(cè)溫范圍分：高溫計(jì)（≥600℃）、溫度計(jì)（＜600℃）②按用途分：標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表③按工作原理分：膨脹式溫度計(jì)—利用物體的熱膨脹來測(cè)溫。壓力式溫度計(jì)—利用密閉容器中物質(zhì)受熱后體積膨脹而壓力升高的原理來測(cè)溫的。熱電偶溫度計(jì)—利用導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測(cè)溫的。熱電阻溫度計(jì)—利用電阻隨溫度的變化特性來測(cè)溫的。輻射式高溫計(jì)—利用物體表面輻射與溫度的關(guān)系來測(cè)溫的。④按測(cè)量方式分：接觸式溫度計(jì)、非接觸式溫度計(jì)常用溫度計(jì)的種類及優(yōu)缺點(diǎn)見表3-3表3-3

常用溫度計(jì)的種類及優(yōu)缺點(diǎn)見Pg86二膨脹式溫度計(jì)

①測(cè)溫原理：是利用物體受熱時(shí)體積膨脹的性質(zhì)而制成的。常見的有：液體膨脹式溫度計(jì)：如玻璃管溫度計(jì)固體膨脹式溫度計(jì)：如雙金屬溫度計(jì)②雙金屬溫度計(jì)：其感溫元件是用兩片線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起而制成的，由于兩片金屬片的膨脹長度不同而產(chǎn)生彎曲，溫度越高產(chǎn)生的線膨脹長度差就越大，因而引起彎曲的角度就越大。圖3-21雙金屬片

三壓力式溫度計(jì)①測(cè)溫原理：是利用封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化的原理制成的。并由壓力表來測(cè)量壓力的變化，從而測(cè)得溫度。②結(jié)構(gòu)：如圖，由三部分組成溫包：感受溫度的變化毛細(xì)管：傳遞壓力的變化（D0=1.2～5mm，Di=0.15～0.5mm）彈簧管：壓力表的彈性元件補(bǔ)充圖四輻射式溫度計(jì)測(cè)溫原理：基于物體熱輻射作用來測(cè)量溫度的。測(cè)溫范圍：＞800℃(1)熱電勢(shì)產(chǎn)生的條件：①熱電極必須是A、B兩種不同的材料②熱電極的兩接點(diǎn)溫度不相等

③構(gòu)成閉合回路五熱電偶溫度計(jì)1測(cè)溫原理：是根據(jù)熱電效應(yīng)的原理來測(cè)量溫度的?！沃^熱電效應(yīng)——兩種不同材料的導(dǎo)體A、B組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)回路兩端接點(diǎn)t0、t的溫度不相同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)，形成電流，電流大小與導(dǎo)體材料性質(zhì)和接點(diǎn)溫度有關(guān)，這種原理稱為熱電效應(yīng)溫差電勢(shì)接觸電勢(shì)接觸電勢(shì)：兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，從而在接觸點(diǎn)處發(fā)生電子擴(kuò)散而形成的電動(dòng)勢(shì)。

如：Na＞Nb，A+，B－，A、B點(diǎn)形成由A到B的接觸電位差。溫差電勢(shì)：同一根導(dǎo)體中電子從高溫端向低溫端遷移而引起的電動(dòng)勢(shì)。

如：Et＞Et0

，t+，t0－，形成由低溫端到高溫端的溫差電勢(shì)。溫差電勢(shì)接觸電勢(shì)（2）閉合回路的總熱電勢(shì)方程式：溫差電勢(shì)接觸電勢(shì)(3)熱電偶的基本定律①均質(zhì)導(dǎo)體定律②中間導(dǎo)體定律③中間溫度定律④標(biāo)準(zhǔn)電極定則2熱電偶溫度計(jì)的組成①熱電偶：是測(cè)溫元件。②★補(bǔ)償導(dǎo)線和冷端溫度補(bǔ)償③連接導(dǎo)線：用來連接熱電偶與測(cè)溫儀表④測(cè)量儀表：用來檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)大小的。補(bǔ)償導(dǎo)線為了使熱電偶的冷端遠(yuǎn)離工作端，使冷端的溫度保持恒定以保證熱電偶測(cè)得的溫度是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，常采用一種專用的將熱電偶的冷端延伸出來的導(dǎo)線，叫補(bǔ)償導(dǎo)線。注意：補(bǔ)償導(dǎo)線必須與所使用的熱電偶配套使用，且正、負(fù)極不能接錯(cuò)；接點(diǎn)的溫度必須在0～100℃。表3-7常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線補(bǔ)充表補(bǔ)償導(dǎo)線的接入對(duì)熱電勢(shì)EAB（t，t0）有無影響?3

常見熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)1)種類：工業(yè)上常見的熱電偶如補(bǔ)充表。注意：不同分度號(hào)的熱電偶必須與其相對(duì)應(yīng)的顯示儀表配套使用。表3-4工業(yè)用熱電偶補(bǔ)充表溫度

℃

0102030405060708090熱電

動(dòng)

勢(shì)

mV00.0000.0550.1130.1730.2350.2990.3650.4320.5020.5731000.6450.7190.7950.8720.9501.0291.1091.1901.2731.3562001.4401.5251.6111.6981.7851.8731.9622.0512.1412.2323002.3232.4142.5062.5992.6922.7862.8802.9743.0693.1644003.2603.3563.4523.5493.6453.7433.8403.9384.0364.1355004.2344.3334.4324.5324.6324.7324.8324.9335.0345.1366005.2375.3395.4425.5445.6485.7515.8555.9606.0656.1697006.2746.3806.4866.5926.6996.8056.9137.0207.1287.2368007.3457.4547.5637.6727.7827.8928.0038.1148.2558.3369008.4488.5608.6738.7868.8999.0129.1269.2409.3559.47010009.5859.7009.8169.93210.04810.16510.28210.40010.51710.635110010.75410.87210.99111.11011.22911.34811.46711.58711.70711.827120011.94712.06712.18812.30812.42912.55012.67112.79212.91213.034130013.15513.39713.39713.51913.64013.76113.88314.00414.12514.247140014.36814.61014.61014.73114.85214.97315.09415.21515.33615.456150015.57615.69715.81715.93716.05716.17616.29616.41516.53416.653160016.77116.89017.00817.12517.24317.36017.47717.59417.71117.826170017.94218.05618.17018.28218.39418.50418.612———鉑銠10-鉑熱電偶（S型）分度表（ITS-90）(參考端溫度為0℃)溫度

℃

0102030405060708090熱電

動(dòng)

勢(shì)

mV0-0.000-0.002-0.0030.0020.0000.0020.0060.110.0170.0251000.0330.0430.0530.0650.0780.0920.1070.1230.1400.1592000.1780.1990.2200.2430.2660.2910.3170.3440.3720.4013000.4310.4620.4940.5270.5160.5960.6320.6690.7070.7464000.7860.8270.8700.9130.9571.0021.048

1.0951.1431.1925001.2411.2921.3441.3971.4501.5051.5601.6171.6741.7326001.7911.8511.9121.9742.0362.1002.1642.2302.2962.3637002.4302.4992.5692.6392.7102.7822.8552.9283.0033.0788003.1543.2313.3083.3873.4663.5462.6263.7083.7903.8739003.9574.0414.1264.2124.2984.3864.4744.5624.6524.74210004.8334.9245.0165.1095.2025.29975.3915.4875.5835.68011005.7775.8755.9736.0736.1726.2736.3746.4756.5776.68012006.7836.8876.9917.0967.2027.0387.4147.5217.6287.73613007.8457.9538.0638.1728.2838,3938.5048.6168.7278.83914008.9529.0659.1789.2919.4059.5199.6349.7489.8639.979150010.09410.21010.32510.44110.58810.67410.79010.90711.02411.141160011.25711.37411.49111.60811.72511.84211.95912.07612.19312.310170012.42612.54312.65912.77612.89213.00813.12413.23913.35413.470180013.58513.69913.814———————鉑銠30-鉑銠6熱電偶(B型)分度表(參考端溫度為0℃)溫度

℃

0102030405060708090熱電

動(dòng)

勢(shì)

mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.21432.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.91538.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807——鎳鉻-鎳硅熱電偶(K型)分度表(參考端溫度為0℃)2)

熱電偶的結(jié)構(gòu)：

普通型熱電偶：由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成鎧裝熱電偶：金屬導(dǎo)管、熱電偶絲和絕緣材料（氧化鎂粉）一起經(jīng)過復(fù)合拉伸成型，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快；機(jī)械強(qiáng)度高；擾性好，可安裝在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的裝置上表面型熱電偶：利用真空鍍膜法將熱電偶材料蒸鍍?cè)诮^緣基底上的薄膜熱電偶。專門測(cè)表面溫度?？焖贌犭娕迹簻y(cè)高溫熔融物體的專用溫度計(jì)。

普通4冷端溫度的補(bǔ)償⑵冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒á俸銣胤ǎ豪涠藴囟缺３趾銣氐姆椒?。如冰點(diǎn)法（0℃）適合實(shí)驗(yàn)室。如圖3-25②修正法：適合實(shí)驗(yàn)室或臨時(shí)測(cè)量。

如冷端溫度不是0℃，而是t1℃，測(cè)得的熱電勢(shì)為E（t，t1

），則實(shí)際溫度下的熱電勢(shì)E（t，0）按下式修正：

E（t，0）=E（t，t1

）+E（t1

，0）▲注意：由于熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系不是線性的，當(dāng)自由端溫度不是0℃時(shí)，將測(cè)得的熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度值并不等于實(shí)際的被測(cè)溫度值。⑴為什么熱電偶測(cè)溫要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？

由于工業(yè)上的常用的各種熱電偶的溫度—熱電勢(shì)關(guān)系曲線是在冷端溫度保持0℃的情況下得到的，而且與其配套使用儀表也是根據(jù)這儀關(guān)系曲線進(jìn)行刻度的。而實(shí)踐測(cè)量時(shí)，冷端溫度往往高于0℃，且是不斷變化的，從而使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。所以使熱電偶冷端的溫度保持0℃，或進(jìn)行一定的修正得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果的做法稱為冷端溫度補(bǔ)償。圖3-25熱電偶冷端溫度保持0℃的方法冷端溫度補(bǔ)償修正法：例題：用S型熱電偶測(cè)溫，已知冷端溫度為40℃，而實(shí)測(cè)的熱電勢(shì)為9.352mV,試求欲測(cè)的溫度值。

③校正儀表零點(diǎn)法Pg90

就是把儀表的指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫(冷端溫度)的數(shù)值上。由于室溫在不斷變化，故適合于要求不太高的場(chǎng)合。例：現(xiàn)有s分度熱電偶和動(dòng)圈儀表組成的測(cè)溫系統(tǒng)。被測(cè)溫度己知為1000℃，表所處環(huán)境溫度為30℃。現(xiàn)有兩種方法產(chǎn)生指示溫度，即：

(1)將儀表機(jī)械零位調(diào)至30℃，然后通上熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生指示；

(2)先通上熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生指示溫度，然后讀數(shù)溫度加上30℃；試問哪種方法正確，相對(duì)誤差為多少。

④補(bǔ)償電橋法：適合工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)測(cè)量,就是利用不平衡電橋（也叫補(bǔ)償電橋或冷端溫度補(bǔ)償器）產(chǎn)生的電勢(shì)，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)變化值。如圖3-26Cu－＋輸入輸出R1R3R2R4abE=4VR1、R2、R3=1Ω（錳銅絲繞制，其電阻不隨溫度而變化）和Rcu=1Ω（銅絲繞制，其電阻隨溫度的變化而變化）。RS為限流電阻、在20℃時(shí)組成平衡橋路。

六熱電阻溫度計(jì)（－200～＋500℃）1.測(cè)溫原理：利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性進(jìn)行溫度測(cè)量的。其電阻值與溫度的關(guān)系如下：

α——電阻溫度系數(shù)

R0——溫度為t0℃時(shí)電阻2.工業(yè)上常用的熱電阻①鉑電阻（新型號(hào)為WZP、老型號(hào)為WZB）：有R0=10Ω和R0=100Ω兩種。對(duì)應(yīng)的分度號(hào)Pt10、Pt100可查《化工儀表及自動(dòng)化》的附錄七。②銅電阻（新型號(hào)為WZC、老型號(hào)為WZG）：有R0=50Ω和R0=100Ω兩種。對(duì)應(yīng)的分度號(hào)Cu50、Cu100可查《化工儀表及自動(dòng)化》的附錄九。

六熱電阻溫度計(jì)（－200～＋500℃）3.熱電阻結(jié)構(gòu)

(p93:表3-4熱電偶的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)）

①普通型熱電阻：由電阻體、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。

②鎧裝熱電阻：將電阻體預(yù)先拉制成型并與絕緣材料和保護(hù)套連成一體。體積小、抗震性強(qiáng)、可彎曲、熱慣性小、使用壽命長。

③薄膜熱電阻：將熱電阻材料通過真空渡膜法，直接蒸渡到絕緣基底上。體積小、熱慣性小、靈敏度高。補(bǔ)充圖4小結(jié)：熱電阻溫度計(jì)與熱電偶溫度計(jì)的比較●熱電阻溫度計(jì)包括：感溫元件熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表。測(cè)溫元件熱電阻溫度電阻值●熱電偶溫度計(jì)包括：感溫元件熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線及連接銅導(dǎo)線和顯示儀表測(cè)溫元件熱電偶溫度電勢(shì)值七測(cè)溫儀表的選用與安裝1測(cè)溫儀表的選用：P93表3-52測(cè)溫元件的安裝要求①保證測(cè)溫元件與流體接觸充分。測(cè)溫元件應(yīng)迎著被測(cè)流體流向插入。如圖②感溫點(diǎn)處于流速最大處：熱電偶、鉑電阻、銅電阻的保護(hù)套末端應(yīng)分別越過流束中心線5～10mm、50～70mm、25～30mm③有足夠的插入深度：√√×P125：16熱電偶有哪些特點(diǎn)（P87）？各種熱電偶如何選用（P93）？④當(dāng)管道直徑＜80mm，應(yīng)接擴(kuò)壓管。補(bǔ)充圖小工藝管道測(cè)溫元件安裝示意圖補(bǔ)充圖測(cè)溫元件安裝示意圖之四⑥應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。⑦測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中，應(yīng)保證密封性。⑤接線盒的面蓋應(yīng)朝上，避免其他液體進(jìn)入接線。如圖2.布線要求

①按規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線②熱電阻的線路電阻要符合所配的二次儀表的要求③導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管或走槽板④導(dǎo)線應(yīng)盡量避免接頭⑤導(dǎo)線應(yīng)盡量避開交流動(dòng)力線⑥補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加接線盒。最好與其他導(dǎo)線分開鋪設(shè)?！?.4流量測(cè)量教學(xué)目的與要求：1了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理▲2差壓式流量計(jì)的流量方程式及安裝時(shí)的要求▲3轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程式及測(cè)量不同介質(zhì)時(shí)的修正本節(jié)思考題：Pg126：22-25課外作業(yè)：1流量測(cè)量及其變送2交流傳感器資料；

一概念（瞬時(shí)）流量：指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體的數(shù)量。體積流量（qv）：單位時(shí)間內(nèi)流過的流體以體積表示的，叫體積流量。（m3/h、L/h、L/min）質(zhì)量流量（qm）：單位時(shí)間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示的，叫質(zhì)量流量。（t/h、Kg/h、Kg/s）。qm=qvρ流量計(jì)：測(cè)量流體流量的儀表叫流量計(jì)。二流量測(cè)量儀表

速度式流量計(jì)差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)靶式流量計(jì)、堰式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)活塞式流量計(jì)容積式流量計(jì)質(zhì)量式流量計(jì)慣性式流量計(jì)補(bǔ)償式流量計(jì)（一）差壓式流量計(jì)：▲原理：基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。流量信號(hào)壓差信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)

（4－20mA）節(jié)流裝置壓差變送器（力矩平衡式、電容式壓差變送器）適合：測(cè)大流量，大管徑（D＞50mm）。

二次儀表顯示1節(jié)流現(xiàn)象：流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象。如圖3-18孔板裝置及壓力、流速分布圖在實(shí)踐中，一般是在孔板前后的管壁上選兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來測(cè)量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化，所以測(cè)得的壓差與流量之間的關(guān)系，與取壓點(diǎn)和測(cè)壓方式的選擇有關(guān)

節(jié)流件取壓裝置前后管段節(jié)流裝置包括2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。

標(biāo)準(zhǔn)孔板：結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，適合大流量測(cè)量，可測(cè)量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量。

標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：適用于電廠高溫高壓蒸汽流量，熱網(wǎng)管路，流速大的流體流量測(cè)量以及各種臟污質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)文丘管：適用于天燃?xì)?，煤氣，壓縮空氣等氣體和各種液體流量測(cè)量。

節(jié)流件環(huán)室結(jié)構(gòu)(D=50～520mmP≤6.4MPa)單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)(D=50～1000mmP≤2.5MPa)角接取壓方式法蘭取壓法取壓方式補(bǔ)充圖3

流量的基本方程

α—流量系數(shù)。與節(jié)流裝置型式、尺寸、取壓方式、工藝條件有關(guān)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置可查表；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由實(shí)驗(yàn)確定。ε—膨脹校正系數(shù)。查手冊(cè)，對(duì)不可壓縮液體，取ε=1ρ1—節(jié)流裝置前的流體密度。F0—節(jié)流裝置的開孔截面積△P—節(jié)流裝置前后實(shí)測(cè)的壓力差4差壓流量計(jì)組成：由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、壓差變送器、和二次儀表組成三閥組作用:兩個(gè)用于切斷，一個(gè)用于平衡（二）轉(zhuǎn)子流量計(jì)1工作原理：基于浮子位置測(cè)量的恒壓差、變面積的流量測(cè)量儀表流量信號(hào)轉(zhuǎn)子位置的高低2轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程式

在壓降不變，流量與流通截面F1（即轉(zhuǎn)子浮起的高度h）有關(guān)由平衡條件得到：Vρt

g

－Vρf

g=（P1－

P2）AV—轉(zhuǎn)子的體積ρt—轉(zhuǎn)子材料