第2章過程控制

第二章過程檢測儀表第一節(jié)溫度檢測儀表第二節(jié)壓力（差壓）檢測儀表第三節(jié)流量檢測儀表第四節(jié)物位檢測儀表第一節(jié)溫度檢測儀表

1.溫標(biāo)：用來度量物體溫度高低的標(biāo)尺叫做溫標(biāo)，溫標(biāo)是將溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，它規(guī)定了溫度的起點(diǎn)和測量溫度的基本單位。

一、概述2.溫度檢測儀表的分類（1）接觸式測溫儀表（2）非接觸式測溫儀表

1.接觸式測溫原理：被測介質(zhì)

熱交換熱平衡測量體特點(diǎn)：簡單、可靠、精度高缺點(diǎn)：滯后現(xiàn)象、產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、測量體受耐高溫材料限制

2.非接觸式測溫原理：特點(diǎn)：溫度上限原則上不受限制、測溫快、可測量運(yùn)動體的溫度缺點(diǎn)：物體的輻射率、距離、煙塵、水汽等因素影響，精度較低被測介質(zhì)的熱輻射來判斷溫度常用溫度計(jì)的種類及適用溫度見下圖二、熱電偶溫度計(jì)圖2-1熱電偶外觀圖圖2-2熱電效應(yīng)示意圖1.熱電偶的測溫原理圖2-3接觸電動勢原理

（1）接觸電動勢圖2-4溫差電動勢原理

（2）溫差電動勢圖2-5熱電偶回路電動勢圖（3）回路總電動勢EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)2.熱電偶的應(yīng)用（1）熱電偶分度表對于確定的熱電偶，熱電勢只與熱端和冷端溫度有關(guān)。當(dāng)冷端溫度固定時，EAB（t，t0）是熱端溫度t的單值函數(shù)。（2）熱電偶的基本定律1）均質(zhì)導(dǎo)體定律

由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路中，不論其截面和長度如何，以及沿長度方向上各處的溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢。熱電偶必須由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成。但其截面和長度不限。2）中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后，只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路的熱電勢沒有影響。熱電偶在使用時，總要將熱電偶回路打開，接入測量儀表，即插入第三種導(dǎo)體。這一結(jié)論可以推廣至接入多種導(dǎo)體。測量儀表3）中間溫度定律

熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為t1、t3時的熱電勢，等于熱電偶AB在接點(diǎn)溫度為t1、t2和t2、t3時的熱電勢之代數(shù)和。即EAB(t1,t3)=EAB(t1,t2)+EAB(t2,t3)

（3）熱電偶的構(gòu)造熱電偶是用兩種不同材料的偶絲或薄膜一端焊接而成。其構(gòu)造分普通型、鎧裝型、簿膜型等。普通型鎧裝型普通熱電偶選取原則：在測溫范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)及物理性質(zhì)，熱電勢要大，且與溫度接近線性關(guān)系。IEC規(guī)定了熱電偶材料的取材標(biāo)準(zhǔn)，并用分度號命名不同的熱電勢，并給出了標(biāo)準(zhǔn)的熱電勢分度表。（4）熱電偶類型幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶簡介熱電偶名稱分度號測溫范圍（℃）平均靈敏度特點(diǎn)鉑銠30—鉑銠6B0～+180010μV/℃穩(wěn)定性好,精度高,可在氧化氣氛使用鉑銠l0—鉑S0～+160010μV/℃同上，線性度優(yōu)于B鎳鉻—鎳硅K0～+100040μV/℃價廉,，可在氧化及中性氣氛中使用鎳鉻—康銅E-200～+90080μV/℃靈敏,價廉,可在氧化及弱還原氣氛中使用銅—康銅T-200～+40050μV/℃價廉,但銅易氧化,常用于150℃以下溫度測量3.熱電偶的冷端補(bǔ)償

熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端溫度有關(guān)，還與冷端溫度有關(guān)。所以使用時，需保持熱電偶冷端溫度恒定。但熱電偶的冷端和熱端離得很近，使用時冷端溫度較高且變化較大。為此應(yīng)將熱電偶冷端延至溫度穩(wěn)定處。

補(bǔ)償導(dǎo)線熱偶3.熱電偶的冷端補(bǔ)償圖2-8補(bǔ)償導(dǎo)線連接圖為了節(jié)約，工業(yè)上選用在低溫區(qū)與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價金屬，作為熱偶絲在低溫區(qū)的替代品來延長熱電偶，稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。用補(bǔ)償導(dǎo)線延長熱電偶的必須條件是：補(bǔ)償導(dǎo)線的熱電特性在低溫段與所配熱電偶相同。

使用補(bǔ)償導(dǎo)線只是將熱電偶的冷端延長到溫度比較穩(wěn)定的地方，而標(biāo)準(zhǔn)熱電勢要求冷端溫度為零度，為此還要采取進(jìn)一步的補(bǔ)償措施。1．查表法（計(jì)算法）如果某介質(zhì)的溫度為t，用熱電偶進(jìn)行測量，其冷端溫度為t0，測得的熱電勢為EAB（t,t0）。根據(jù)中間溫度定律，有EAB（t,0）＝EAB（t,t0）＋EAB（t0,0）得出標(biāo)準(zhǔn)熱電勢EAB（t,0），再查分度表就可得出被測溫度。解由分度表可以查得

E（30，0）＝1.203mV則E（t，0）＝E（t，30）+E（30，0）＝36.122+1.203＝37.325mV再查分度表可以查得37.325mV對應(yīng)的溫度為900℃。計(jì)算法適用于實(shí)驗(yàn)或臨時測溫。例：用K型熱電偶測量某加熱爐的溫度。測得的熱電勢E（t，t0）＝36.122mV，而自由端的溫度t0＝30℃，求被測的實(shí)際溫度。（2）冷端溫度冰浴法把熱電偶的冷端插入盛有絕緣油的試管中，然后將試管放入裝有冰水混合物的容器中，保持冷端為0℃。這種方法多數(shù)用于熱電偶的檢定。圖2-9冷端溫度補(bǔ)償電路（3）補(bǔ)償電橋法

補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。三、熱電阻溫度計(jì)用熱電偶測量500℃以下溫度時，熱電勢小，測量精度低；且使用中經(jīng)常需要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償。故工業(yè)上在測低溫時通常采用熱電阻溫度計(jì)，其測溫范圍為

－200～500℃。根據(jù)感溫元件的材質(zhì)可分為金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩大類。金屬熱電阻目前大量使用的有鉑、銅兩種。按準(zhǔn)確度等級可分為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)和工業(yè)電阻溫度計(jì)。1、常用熱電阻種類2、熱電阻材料要求：（1）物理及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（2）電阻溫度系數(shù)大；（3）電阻率大；（4）電阻值與溫度近似為線性關(guān)系；（5）復(fù)現(xiàn)性好；（6）價格便宜。

（1）鉑熱電阻（Pt）特點(diǎn)：穩(wěn)定性好、精確度高、性能可靠。鉑的電阻值與溫度的關(guān)系在－200～0℃范圍內(nèi)：在0～850℃范圍內(nèi)：

鉑電阻的純度：通常用R100/R0表示。鉑電阻的分度號:

Pt10、Pt100、Pt50Pt100—表示鉑電阻在0℃時的電阻值為R0＝100Ω

鉑熱電阻分度表

銅電阻與溫度的關(guān)系在－50～＋150℃范圍內(nèi)：在0～100℃范圍內(nèi)，電阻溫度關(guān)系是線性的：Rt

=R0(1+αt)

（2）銅熱電阻（Cu）優(yōu)點(diǎn)：R-t關(guān)系近似線性；α較大；材料易提純；價格便宜，互換性好。缺點(diǎn)：電阻率較小，為保持一定阻值需要細(xì)而長的銅絲，使體積↑熱慣性↑；測溫上限低，因?yàn)殂~在100℃以上易氧化且抗腐蝕性差。銅電阻的分度號

Cu50

和Cu100

☆熱電阻的結(jié)構(gòu)外形結(jié)構(gòu)組成：一般包括電阻體、絕緣套管、保護(hù)套管和接線盒等部分?！顭犭娮璧慕泳€方法：引出線—由熱電阻體至接線端子的連接導(dǎo)線

（1）兩線制存在引出線電阻隨溫度變化產(chǎn)生的附加誤差；（2）三線制可以消除引出線電阻的影響；工業(yè)上多采用。（3）四線制不僅可消除引出線電阻的影響，還可消除連接導(dǎo)線間接觸電阻及其阻值變化的影響。多用于標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻的引出線上。

3、熱敏電阻半導(dǎo)體材料的電阻值具有負(fù)溫度系數(shù)，可以作溫度傳感元件，特點(diǎn)是：溫度(℃)1081061041021001601208040電阻(Ω)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性

電阻率大—電阻體積小，響應(yīng)快；溫度系數(shù)大—靈敏度高；非線性嚴(yán)重—影響精度。溫度特性分散—互換性差

四、輻射測溫方法1概述2

輻射測溫的基本原理:物體受熱,激勵了原子中帶電粒子,使一部分熱能以電磁波的形式向空間傳播,它不需任何物質(zhì)作媒介(即在真空條件下也能傳播),將熱能傳遞給對方,這種能量的傳播方式稱為熱輻射(簡稱輻射),傳播的能量叫輻射能.物體的輻射能量的大小與波長、溫度有關(guān)。紅外線測溫計(jì)光學(xué)高溫計(jì)1、輻射式溫度計(jì)通過測量物體熱輻射功率來測量溫度。2、紅外式溫度計(jì)通過測量物體紅外波段熱輻射功率來測量溫度。第二節(jié)壓力（差壓）檢測儀表一、概述

壓力或壓差是工業(yè)與建筑環(huán)境設(shè)備的過程控制中，反映工況質(zhì)量狀態(tài)的重要參數(shù)。工程上習(xí)慣把垂直作用于作用單位面積上的力稱為“壓力”。即P=F/SSF壓力的單位是“帕斯卡”1Pa

=1N/m21MPa=106Pa1工程大氣壓=1kg/cm2=9.80665×104Pa≈0.1MPa工程中壓力的表示方式有：表壓、負(fù)壓（真空度）、差壓、絕對壓力。

工業(yè)中所用儀表的壓力指示值，大多數(shù)為表壓和差壓。p差壓=p被測壓力1-p被測壓力2表壓、絕對壓力、負(fù)壓（真空度）、差壓之間的關(guān)系：p被測壓力p被測壓力p表壓=p絕對壓力-p大氣壓力

p真空度=p大氣壓力-p絕對壓力

壓力測量儀表品種很多，按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，大致可分為四大類。

1、液柱式壓力計(jì)利用液體靜力學(xué)原理測壓，如U型管壓力計(jì)，當(dāng)被測壓力P大于大氣壓力B時，液柱會產(chǎn)生高度差。

在U型管h2處等壓面上有：

P+ρ1g(H+h1+h2)=B+ρ2g

H+ρg(h1+h2

)則：p=P-B=(ρ2-ρ1)

g

H+(ρ–ρ2)g

(h1+h2)只要讀出(h1+h2)便可知p

p0h1h2BHρρ1ρ2目前，液柱式壓力計(jì)使用較少。2、彈性式壓力計(jì)是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件的變形位移進(jìn)行測量的。3．電氣式壓力計(jì)是通過各種敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（電壓、電流、頻率等）進(jìn)行測量的。例如力平衡式壓力變送器、電容式壓力變送器等。4．活塞式壓力計(jì)是根據(jù)液體傳送壓力的原理，將被測壓力與活塞上所加的砝碼質(zhì)量進(jìn)行平衡來測量的。它的測量精度很高。

二、彈性式壓力測量元件利用彈性元件受壓產(chǎn)生變形可以測量壓力。由于其產(chǎn)生的位移或力易轉(zhuǎn)化為電量，且構(gòu)造簡單，價格便宜，測壓范圍寬，被廣泛使用。

工業(yè)上最常見的彈性測壓元件有彈簧管、波紋管及膜片三類。將截面為橢圓形的金屬空心管彎成270°圓弧形，頂端封口。當(dāng)通入壓力p后，它的自由端就會產(chǎn)生位移。（1）單圈彈簧管測壓范圍較寬，可高達(dá)1000MPa。彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)原理1-彈簧管2-拉桿3-扇形齒輪4-中心齒輪5-指針6–面板7–游絲8–調(diào)整螺釘9–接頭

彈簧管是一根彎成270°圓弧的橢圓截面的空心金屬管，管子的自由端B封閉，并連接拉桿及扇形齒輪，帶動中心齒輪及指針。在被測壓力p的作用下，彈簧管的橢圓形截面趨于圓形，圓弧狀的彈簧管隨之向外擴(kuò)張變形。自由端B的位移與輸入壓力p成正比。通過拉桿、齒輪的傳遞、放大，帶動指針偏轉(zhuǎn)?；緶y量原理p傳遞及放大過程

游絲7用來壓緊扇形齒輪和中心齒輪間的接觸面。調(diào)整螺釘8，改變機(jī)械傳動系數(shù)，調(diào)整儀表量程。

自由端B的位移拉桿2扇形齒輪3中心齒輪4同軸的指針5轉(zhuǎn)動

在面板6的刻度標(biāo)尺上指示出被測壓力p的數(shù)值測壓關(guān)系：自由端的相對角位移?γ/γo

與被測壓力P成正比。?γ/γo=KPγ0?γP

生產(chǎn)中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)。要求當(dāng)壓力超出給定范圍時，測量儀表能發(fā)出信號，以提醒操作人員，或啟動繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動控制。這就要求壓力表帶有報警或控制輸出。在普通彈簧管壓力表的基礎(chǔ)上稍添部件，便可成為電接點(diǎn)信號壓力表。

增加兩個報警針，上面分別裝靜觸點(diǎn)1和4，指示針上裝動觸點(diǎn)2。分別用軟導(dǎo)線引至輸出接線柱。

使用時可后接兩個信號燈或繼電器3、5。（2）電接點(diǎn)壓力表報警原理：若壓力降到下限值時，動觸點(diǎn)2與靜觸點(diǎn)1接觸，接通了信號燈3的電路。當(dāng)壓力超過上限值時，動觸點(diǎn)2和靜觸點(diǎn)4接觸，信號燈5的電路被接通。

2、膜片用金屬或非金屬材料做成的具有彈性的圓片（有平膜片和波紋膜片）。在壓力作用下，其中心產(chǎn)生變形位移。可測低壓。

膜盒：將兩張金屬膜片沿周口對焊，內(nèi)充硅油，使膜片增加強(qiáng)度。在自動化儀表中廣泛使用。3、波紋管將金屬薄管折皺成風(fēng)琴風(fēng)箱形狀而成的。能得到最大的直線位移?？蓽y微壓（＜1MPa)。三、壓力（差壓）變送器壓力（差壓）變送器外觀結(jié)構(gòu)如圖2-14所示

在生產(chǎn)過程中，壓力（差壓）變送器用來測量各種液體、氣體以及蒸汽的壓力（壓差），并把它轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，與其他單元儀表配套進(jìn)行自動控制、顯示、紀(jì)錄和報警。圖2-14壓力（差壓）變送器外觀圖1.力平衡壓力（差壓）變送器

（1）力平衡壓力（差壓）變送器的結(jié)構(gòu)如圖所示：1—低壓室2—高壓室3—測量元件（膜盒、膜片）4—軸封膜5—主杠桿6—過載保護(hù)片7—靜壓調(diào)整螺釘8—矢量機(jī)構(gòu)9—零點(diǎn)遷移彈簧10—平衡錘11—量程調(diào)整螺釘12—檢測片（銜鐵）13—差動變壓器14—副杠桿15—放大器16—反饋動圈17—永久磁鋼18—電源19—負(fù)載電阻20—調(diào)零彈簧圖2-15力平衡式電動差壓變送器的結(jié)構(gòu)示意圖

差壓變送器由測量部分、杠桿部分、放大器和反饋機(jī)構(gòu)組成。（1）測量部分：

檢測元件為膜片，波紋管等彈性元件。作用:是把測量差壓△P轉(zhuǎn)換成作用于主杠桿下端的輸入力Fi。Fi組成:正、負(fù)壓室，檢測元件，密封膜片及連接檢測元件與主杠桿的彈簧片等部分。

當(dāng)變送器的輸出電流過反饋動圈時，就會產(chǎn)生電磁反饋力Ff，F(xiàn)f與I0之間的關(guān)系為：（2）電磁反饋裝置作用：電磁反饋裝置的作用是把變送器的輸出電流I0轉(zhuǎn)換成作用于副杠桿的電磁反饋力Ff.組成：它由反饋動圈和永久磁鋼組成。Ff

=Kf

I0Kf――電磁反饋裝置的轉(zhuǎn)換系數(shù)；（３）放大器作用：放大器采用低頻位移檢測放大器，它實(shí)質(zhì)上是一個位移/電流轉(zhuǎn)換器，把副杠桿上位移檢測片（銜鐵）的微小位移S轉(zhuǎn)換成4－20mA的直流輸出電流。組成：低頻位移檢測放大器由位移檢測變壓器、低頻振蕩器、整流濾波電路及功率放大器組成.低頻振蕩整流濾波功率放大反饋動圈輸出電源檢測變壓器（４）杠桿系統(tǒng)：作用：是進(jìn)行力的傳遞和力矩比較。組成：由主杠桿1、矢量機(jī)構(gòu)2和副杠桿4等部分組成。杠桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受力圖主杠桿：將輸入力Fi轉(zhuǎn)換為作用于矢量機(jī)構(gòu)上的力F1，密封膜片為主杠桿的支點(diǎn)，同時又起密封作用。矢量機(jī)構(gòu)：將推力F1進(jìn)行分解，一個為作用力F3順著矢量板的方向，被矢量板固定支點(diǎn)的反作用力所平衡，不起作用；另一個F2垂直向上作用于副杠桿，使其以支點(diǎn)M為中心逆時針方向偏轉(zhuǎn)。副杠桿：進(jìn)行力矩比較。

F2使副杠桿以M為支點(diǎn)逆時針偏轉(zhuǎn)，帶動副杠桿上的銜鐵靠近差動變壓器，銜鐵與變壓器之間的距離變化通過位移檢測放大器轉(zhuǎn)換為4-20mA直流電流I，同時I又通過電磁反饋裝置產(chǎn)生一個反饋力Ff，使杠桿順時針偏轉(zhuǎn)。（2）力平衡式電動壓力（差壓）變送器工作過程

變送器是根據(jù)力平衡原理工作的，這種結(jié)構(gòu)是一個具有深度負(fù)反饋的有差系統(tǒng)。其信號轉(zhuǎn)換、傳遞關(guān)系如圖所示：圖2-16力平衡式變送器工作原理框圖（3）力平衡式電動壓力（差壓）變送器的電路原理

儀表電氣部分的任務(wù)是檢測微小的位移量并轉(zhuǎn)換成一個統(tǒng)一的DC4～20mA電流信號輸出，從而完成儀表的變送任務(wù)。圖2-17位移檢測放大器電路框圖1）震蕩級

它是一個變壓器耦合式低頻震蕩器圖2-18震蕩級電路2）整流濾波級它由二極管、電容、電阻組成。它把震蕩級輸出的正弦交流信號變成直流信號送到功放級。3）功率放大級它由復(fù)合管組成。它把前級輸出的直流信號轉(zhuǎn)換成直流電流輸出，具有較高的放大倍數(shù)和較好的溫度穩(wěn)定性。4）電源負(fù)載級負(fù)載和電源串接在放大器輸出回路。得到DC4～20mA直流電流信號。同時在輸出回路中還串有反饋動圈和現(xiàn)場指示表。放大器輸出信號和檢測片位置有著單值對應(yīng)關(guān)系。（4）力平衡式電動壓力（差壓）變送器的功能參數(shù)調(diào)整圖2-20差壓變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性1）零點(diǎn)調(diào)整：使變送器的測量起點(diǎn)為零。2）零點(diǎn)遷移差壓變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性如圖2-20：（4）力平衡式電動壓力（差壓）變送器的功能參數(shù)調(diào)整1）零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移目的：是使變送器的輸出信號下限值ymin與測量范圍的下限值xmin相對應(yīng)。xmin=0時稱零點(diǎn)調(diào)整，xmin≠0時成為零點(diǎn)遷移。零點(diǎn)調(diào)整目的：使變送器的測量起點(diǎn)為零零點(diǎn)遷移目的：是把測量的起始點(diǎn)由零遷移到某一數(shù)值（正值或負(fù)值）。測量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋徽?，稱為正遷移；測量的起始點(diǎn)由零變?yōu)槟骋回?fù)值，稱為負(fù)遷移。x0(a)未遷移yx0(b)正遷移y變送器零點(diǎn)遷移前后的輸入輸出特性x0(c)負(fù)遷移y

由上圖可以看出，零點(diǎn)遷移以后，變送器的輸入輸出特性沿x坐標(biāo)向右或向左平移了一段距離，其斜率并沒有改變，即變送器的量程不變。2）量程調(diào)整

目的：是使變送器的輸出信號上限值ymax與測量范圍的上限值xmax相對應(yīng)。測量量程的改變即改變變送器的輸入輸出特性的斜率。由變送器的矢量機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。圖2-21矢量機(jī)構(gòu)力的分解圖(2)先進(jìn)行量程調(diào)整（0-0.6MPa）2，再進(jìn)行零點(diǎn)遷移（1-1.6）3

例：某變送器的量程為0—1MPa，輸出信號為4-20mA。欲把該變送器用于測量1—1.6MPa的信號，試問：該變送器應(yīng)作何調(diào)整？量程夠用，直接零點(diǎn)遷移2，再調(diào)整量程30

（1）y（mA）4201.01x（MPa）1.63x（MPa）0（2）y（mA）4201.0120.631.62.023）壓力、差壓變送器使用時量程、遷移調(diào)整范圍要求1、正向遷移后的量程≥儀表最小量程2、正向遷移量+正遷移后量程≤最高測量范圍3、負(fù)向遷移后的量程≥儀表最小量程4、儀表負(fù)向遷移量≤儀表最大量程2.微位移式差壓變送器

微位移式差壓變送器因其傳感器元件位移和變形極小而得名。

法蘭式電容差壓變送器

電容差壓變送器

電容式壓力變送器是20世紀(jì)70年代初由美國公司研發(fā)。結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、精度高、體積小。特點(diǎn)：靈敏度高，量程寬，過載能力強(qiáng)。沒有杠桿傳動機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性與抗振性好，測量精度高，可達(dá)0.2級。原理介紹：電容式壓力變送器先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后用電路測電容。其輸出信號是標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA（DC）電流信號。P1-P2=ΔP

中心膜片變形位移

電容量變化3.智能式差壓壓力變送器內(nèi)部電路裝有CPU芯片，有很強(qiáng)的數(shù)字處理能力。除檢測功能外，還具有靜壓補(bǔ)償、計(jì)算、顯示、報警、控制、診斷等功能。與智能式執(zhí)行器配合使用，可就地構(gòu)成控制回路，并隨時與上位機(jī)通訊。

流量檢測是控制生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)核算的一個重要檢測參數(shù)。常用來確定物料的配比和消耗量。1、流量的基本概念流量指單位時間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量。即瞬時流量。表示方法有：質(zhì)量流量M

（t/h、kg/h、kg/s）體積流量Q（m3/h、L/h、L/min）二者的關(guān)系：ρ—流體的密度M=ρ

Q

第三節(jié)流量檢測儀表總量指一定時間內(nèi)流過某截面的流體流量的總和。即累計(jì)流量。以t表示時間，則流量和總量之間的關(guān)系是：

流量計(jì)的種類繁多，若按測量原理分，流量計(jì)可分為：速度式流量計(jì)質(zhì)量式流量計(jì)容積式流量計(jì)·········2、差壓式流量計(jì)差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量。＋顯示儀表Q差壓變送器節(jié)流裝置（1）節(jié)流現(xiàn)象流體在流過節(jié)流裝置時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流裝置：設(shè)置在管道中能使流體產(chǎn)生局部收縮的節(jié)流元件和取壓裝置的總稱，包括節(jié)流件和取壓裝置。QP1P2節(jié)流件是能使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件，應(yīng)用最廣泛的是孔板，其次是噴嘴、文丘里管等。（2）節(jié)流原理具有一定能量的流體，才可能在管道中流動。流動著的流體含有兩種能量——靜壓能和動能。靜壓能表現(xiàn)在流體對管壁的壓力，動能表現(xiàn)在流體有流動速度。這兩種能量在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化?？装迩昂罅黧w對管壁壓力孔板前穩(wěn)定流動段Ⅰ-Ⅰ截面流束未收縮前壓力平均流速v1流束最小處Ⅱ-Ⅱ截面流束最小處壓力平均流速v2截面Ⅰ處能量=截面Ⅱ處能量+損耗根據(jù)能量守恒定律，在沒有再加能量的情況下，流體所具有的靜壓能和動能，加上克服流動阻力的能量損失，其總和是不變的。即：損耗節(jié)流裝置測流量的基本原理：節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)，管道中流體的流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓也越大。體積流量

質(zhì)量流量

結(jié)論：流量與節(jié)流件前后壓差的平方根成正比。只要測得差壓便△p可測得流量。

則（不可壓縮的流體）流量基本方程式：

如果流體是可壓縮的（如蒸汽），則要對公式進(jìn)行修正。（3）標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置包括標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件和標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置。節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容有：節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、公差、光潔度、取壓孔位置和使用條件等。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件有：

節(jié)流裝置導(dǎo)壓管孔板噴嘴文丘里管標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法：角接取壓法法蘭取壓法如角接取壓法是在孔板前后端面與管壁的夾角處取壓。

1—管道法蘭2—環(huán)室3—孔板4—夾緊環(huán)角接取壓節(jié)流裝置的安裝

首先，流向要正確，一般情況下，節(jié)流裝置露出部分所標(biāo)注的“+”號一側(cè)是流體的入口方向。當(dāng)用孔板作為節(jié)流裝置時，應(yīng)使流體從孔板90°銳口的一側(cè)流入。此外，節(jié)流裝置前后應(yīng)有一定長度的直管段。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用條件：流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿圓管并連續(xù)穩(wěn)定地流動。流體的雷諾數(shù)在104～105以上，不發(fā)生相變。管道必須是直的圓形截面，直徑大于50mm。為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長度的直管段。節(jié)流裝置導(dǎo)壓管差壓計(jì)二、電磁流量計(jì)

在流量測量過程中，有些液體具有導(dǎo)電性，故可以應(yīng)用電磁感應(yīng)的方法來測量其流量，稱為電磁流量計(jì)，它能夠測量酸、堿、鹽溶液以及礦漿、水、污水等的流量。工作原理：在管道兩側(cè)安放磁鐵，流動的液體當(dāng)作切割磁力線的導(dǎo)體，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與流體的流速成正比關(guān)系。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變、管道直徑一定時，流體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢Ex的大小僅與流體的流速v有關(guān)。式中：Ex—感應(yīng)電勢；B—磁感應(yīng)強(qiáng)度；D—管道直徑；v—流體速度。當(dāng)BD一定時，感應(yīng)電勢Ex與流速v成正比。

感應(yīng)電勢的方向由右手定則判斷，其大小為：

Ex=

BDv體積流量Q與流速v的關(guān)系為：稱為儀表常數(shù)感應(yīng)電勢Ex與被測流量Q成正比關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)：測量導(dǎo)管內(nèi)無任何阻礙物，因而被測流體的壓力損失很小?？梢詼y量各種導(dǎo)電液體的流量，如酸、堿、鹽溶液，流體可以含有固體顆粒、懸浮物等。輸出信號與流量之間的關(guān)系不受流體的物理性質(zhì)（例溫度、壓力、粘度等）變化和流動狀態(tài)的影響。測量響應(yīng)速度快，可用來測量脈動流量。由于感應(yīng)電勢數(shù)值很小，后級采用高放大倍數(shù)的放大器，很容易受外界電磁場干擾的影響。只能用來測量導(dǎo)電液體的流量，要求導(dǎo)電率不小于水的導(dǎo)電率。不能測量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。缺點(diǎn)三、渦街流量計(jì)

利用流體遇到阻礙物后產(chǎn)生的旋渦來測量流量?？梢杂脕頊y量管道中的液體、氣體和蒸汽的流量。旋渦式流量計(jì)有兩類：旋進(jìn)型旋渦流量計(jì)和卡曼型旋渦流量計(jì)（常稱渦街流量計(jì)）。旋進(jìn)型卡曼型渦街流量計(jì)測量原理：在測量管道中垂直插入一個非流線形的柱狀物（圓柱或三角柱）作為阻流體。當(dāng)流體受到阻礙物阻擋時，會在阻礙物的下游處產(chǎn)生兩列平行、且上下交替出現(xiàn)的旋渦。因?yàn)檫@些旋渦有如街道旁的路燈，故有“渦街”之稱，又因此現(xiàn)象首先被卡曼（Karman）發(fā)現(xiàn)，也稱作“卡曼渦街”。當(dāng)兩列旋渦的間距h和同列相鄰兩個旋渦之間的距離l之比能滿足h／l＝0.218時，所產(chǎn)生的渦街是穩(wěn)定的。滿足如下關(guān)系：公式表明，

St為常數(shù)時，單側(cè)旋渦的發(fā)生頻率f與流體平均流速v成正比。

f—單側(cè)旋渦發(fā)生頻率St

—斯特勞哈爾系數(shù)v

—流體平均流速d

—圓柱體直徑

旋渦頻率的檢測方法有：熱敏檢測法、超聲波檢測法、電容檢測法等。原理：利用旋渦的局部壓力、密度、流速等的變化作用于敏感元件，產(chǎn)生電信號再經(jīng)過放大整形，得到脈沖信號輸出。測得f便可算出體積流量QQ=Av=AStfd

A—管道中旋渦發(fā)生體處流通截面積。

A

A渦街流量計(jì)的特點(diǎn)是精確度高、測量范圍寬、沒有運(yùn)動部件、壓力損失小。四、超聲波流量計(jì)

超聲波流量測量屬于非接觸式測量。它通過發(fā)射超聲波，穿過流動的流體，被接收后，經(jīng)過信號處理反映出流體的流速。根據(jù)流速便能算出流量。超聲波的測量有多種不同的方式。如：傳播時間法、旋渦法、多普勒效應(yīng)法等。最常用的方法是測量超聲波在順流和逆流中的傳播速度差,即：測超聲脈沖在順流、逆流時的重復(fù)頻率

特點(diǎn)：超聲波流量計(jì)屬非接觸式測量，不會影響被測流體的流動狀況。測量液體流量精度可達(dá)0.2級，測量氣體流量精度可達(dá)0.5級。量程范圍可達(dá)20︰1。要求流體清潔，以避免對超聲波束的干擾。測量管前后