過程參數的檢測

過程參數的檢測第1頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.1概述檢測過程與測量誤差過程參數的一般檢測原理變送器的基本特性和構成原理變送器的若干共性問題第2頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.1.1檢測過程與測量誤差

檢測過程參數檢測就是用專門的技術工具，依靠能量的變換、實驗和計算找到被測量的值。被測變量傳感器參數檢測的基本過程被測對象變送器顯示、控制儀表(裝置)傳感器又稱為檢測元件或敏感元件，它直接響應被測變量，經能量轉換并轉化成與被測變量成對應關系的便于傳送的輸出信號（有些時候，傳感器的輸出不經過變送環(huán)節(jié)，直接通過顯示裝置把被測量顯示出來）。被測量傳感器變送器℃Pam……mVHzuA……微弱信號非線性20～100KPa1～5VDC4～20mA0～10mA……標準信號顯示、控制儀表(裝置)(變送器定義參見教材P62。)第3頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量誤差測量誤差——儀表測得的測量值與被測真值之差

由于xt

在理論上是無法真正被獲取的，因此，測量誤差就是指檢測儀表和標準表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進行測量所得到的2個讀數之差。即：x0——標準表讀數測量誤差2種最常見的表示形式：絕對誤差相對百分誤差第4頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標儀表的精確度一臺0～1000kPa的壓力變送器，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內);另一臺0～400kPa的壓力變送器，其最大絕對誤差5kPa，哪臺精度更高？雖然后者的最大絕對誤差較小，但這并不說明后者較前者精度高。在自動化儀表中，通常是以最大相對百分誤差來衡量儀表的精確度，定義儀表的精度等級。

由于儀表的絕對誤差在測量范圍內的各點上是不相同的，因此在工業(yè)上通常將絕對誤差中的最大值，即把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分數表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。

第5頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標儀表的精確度等級：指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。（把儀表允許的最大相對百分誤差去掉“±”號和“％”號，便可用來確定其精度等級）

目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。

所謂的0.5級儀表，表示該儀表允許的最大相對百分誤差為±0.5％，以此類推。

精度等級一般用一定的符號形式表示在儀表面板上：1.51.0

儀表的精度等級是衡量儀表質量優(yōu)劣的重要指標之一。精度等級數值越小，儀表精確度越高。

精度等級數值小于等于0.05的儀表通常用來作為標準表，而工業(yè)用表的精度等級數值一般大于等于0.2。

也有以±0.2％FS等形式寫出第6頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標☆☆儀表的精確度等級☆☆例1：某壓力變送器測量范圍為0～400kPa，在校驗該變送器時測得的最大絕對誤差為—5kPa，請確定該儀表的精度等級。解：先求最大相對百分誤差去掉和%為1.25，因此該變送器精度等級為1.5級

例2：根據工藝要求選擇一測量范圍為0~40m3/h的流量計，要求測量誤差不超過0.5m3/h，請確定該儀表的精度等級。

解：同樣，先求最大相對百分誤差因此該流量計必須選擇1.0級的流量計

結論：工藝要求的允許誤差≥儀表的允許誤差

≥

校驗所得到的相對百分誤差

第7頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標☆☆儀表的精確度等級☆☆例3：某被測溫度信號在70～80℃范圍內變化，工藝要求測量誤差不超過±1％，現有兩臺溫度測量儀表，精度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍是0～100℃，另一臺儀表的測量范圍是0～200℃，試問這兩臺儀表能否滿足上述測量要求。解：由題意可知，被測溫度的允許最大絕對誤差為：|△max|＝70×1％＝0.7℃測量范圍為0～100℃的儀表的最大允許絕對誤差為：

|△max|1＝100×0.5％＝0.5℃測量范圍為0～200℃的儀表的最大允許絕對誤差為：

|△max|2＝200×0.5％＝1.0℃根據上述計算，雖然兩臺儀表的精度等級均為0.5級，但只有測量范圍是0～100℃的溫度測量儀表才滿足本題的測量要求。

第8頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標線性度：表征儀表的輸出量和輸入量的實際對應關系與理論直線的吻合程度。通常用二者的最大偏差和測量儀表量程之比的百分數來表示：

被測變量儀表輸出理論實際第9頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標變差即使外界條件不變，同一儀表對被測變量在全量程范圍內進行正反行程（即逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，對應于同一被測值的儀表輸出可能不等，二者之差的絕對值即為變差。通常用最大絕對變差和測量儀表量程之比的百分數來表示：被測變量儀表輸出下行程上行程第10頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標靈敏度和分辨力靈敏度是表征檢測儀表對被測量變化的靈敏程度，它是指儀表輸出變化量和輸入變化量之比，即

靈敏度＝Δy/Δx

分辨力又稱為靈敏限，是儀表輸出能響應和分辨的最小輸入變化量，它也是靈敏度的一種反映。對數字式儀表來說，分辨力就是數字顯示儀表變化一個LSB（二進制最低有效位）時輸入的最小變化量。第11頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四檢測儀表的主要性能指標動態(tài)誤差相對百分誤差、非線性誤差、變差都是穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)）誤差。動態(tài)誤差是指檢測系統(tǒng)受外擾動作用后，被測變量處于變動狀態(tài)下儀表示值與參數實際值之間的差異。起因：各種運動慣性以及能量形式轉換需要時間所造成的。衡量各種運動慣性的大小常采用時間常數T和傳遞滯后時間τ兩參數表示（它們的含義與上一章中對象數學模型中的T和τ的數學含義是一致的）它們的存在會降低檢測過程的動態(tài)性能，其中τ的不利影響會遠遠超過T的影響。

除以上常用指標外，使用到的衡量儀表性能指標還有反應時間、再現性、重復性、可靠性等。第12頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.1.2過程參數的一般檢測原理敏感元件（傳感器）是按照一定的原理把被測變量的信息轉換成另一種可進行進一步處理或表示的信息。這個轉換過程一般都是利用諸多的自然規(guī)律和基礎效應:守恒定律守恒定律是自然界最基本的定律，它包括能量守恒、動量守恒等等。場的定律如靜電場、電磁場的感應定律、動力場的運動定律等等。典型例子：電容傳感器。熱電效應把兩種不同的導體或者半導體連接成閉合的回路，如果將兩個接點分別放置于不同的溫度，則該回路內部會產生熱電勢，這種現象稱為熱電效應，電阻的熱效應是指金屬導體的電阻值隨溫度變化而發(fā)生變化的現象。壓電效應當某些材料受壓發(fā)生機械形變時，在兩個相對的面上會產生異號電荷。這種在沒有外電場存在，由于形變引起的電現象稱為壓電效應。應變效應如金屬繞線電阻體，受壓后產生長度、橫截面等尺寸變化，引起阻值變化壓阻效應如半導體材料制成的電阻體，受壓后因電阻率變化，引起阻值變化第13頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2壓力檢測壓力的表示方法檢測方法的分類液柱式壓力檢測彈性式壓力檢測電氣式壓力檢測智能式壓力變送器壓力檢測儀表的選用和安裝☆☆

★★☆★第14頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.1壓力單位和壓力的表示方法SI制：壓力單位采用帕斯卡，簡稱帕（Pa）

1Pa=1N/m2

常用壓力單位換算表

壓力單位帕（Pa）兆帕（MPa）工程大氣壓（kgf/cm2）物理大氣壓（atm）汞柱mmHg水柱mmH2O磅/英寸2（lb/in2）巴（bar）帕11×10-61.0197×10-59.869×10-67.501×10-37.0197×10-41.450×10-41×10-5兆帕1×106110.1979.8697.501×1037.0197×1021.450×10210工程大氣壓9.807×1049.807×10-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.0133×1050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.3332×1021.3332×10-41.3595×10-31.3158×10-310.01361.934×10-21.332×10-2水柱9.806×1039.806×10-30.10000.0967873.5511.4220.09806磅/英寸26.895×1036.895×10-30.070310.0680551.710.703110.06895巴1×1050.11.01970.9869750.110.19714.501由于帕表示的單位太小，工程上使用兆帕（MPa）1MPa=1×106Pa1、壓力單位第15頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四三種壓力表示方法絕對壓力pa表壓力p負壓或真空度ph2、壓力的表示方法pa絕對壓力零線pphpa大氣壓p01.01325×105Pa絕對壓力——所承受的實際壓力。

表壓——高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，即

真空度——大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差，也稱為負壓，即由于各種工藝設備和檢測儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，因此工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓。

第16頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.2壓力檢測方法的分類目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，一般分為以下四類：(1)液柱式壓力檢測

一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進行測量。(2)彈性式壓力檢測

它是根據彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉換成位移進行測量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。(3)電氣式壓力檢測

它是利用敏感元件將被測壓力直接轉換成各種電量進行測量的儀表，如電阻、電荷量等。(4)活塞式壓力檢測

它是根據液壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞面積上所加平衡砝碼的質量來進行測量。測量精度較高，允許誤差可達0.05％～0.02％，通常作為標準儀器來檢定壓力儀表。

第17頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.3液柱式壓力檢測以液體靜力學原理為基礎，一般采用水銀或水為工作液，用U型管進行測量，常用于較低壓力、負壓或壓力差的檢測。

p1p2p1p2h(a)(b)特點：直觀、可靠、準確度較高等，但U形管只能測量較低的壓力或差壓，為了便于讀數，U形管一般是用玻璃做成，易破損，另外它只能進行現場指示。用U形管進行壓力檢測，其誤差來源主要有：①溫度誤差——由使用環(huán)境溫度的變化引起的測量誤差，如工作液密度變化。例如水，當溫度從10℃變到20℃時，其密度從999.8kg/m3減小到998.3kg/m3，相對變化量為0.15％。②安裝誤差——當U形管安裝不垂直時將會產生安裝誤差。例如若傾斜5°，讀數誤差約0.38％。第18頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.4彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測是用彈性元件把壓力轉換成彈性元件位移的一種檢測方法。平薄膜波紋膜波紋管單圈彈簧管多圈彈簧管膜片受壓力作用產生位移，可直接帶動傳動機構指示。但更多的是和其他轉換元件合起來使用，通過膜片和轉換元件把壓力轉換成電信號；波紋管的位移相對較大，一般可在其頂端安裝傳動機構，帶動指針直接讀數。其特點是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測較低的壓力（1.0～106Pa），但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達到1.5級；彈簧管結構簡單、使用方便、價格低廉，它使用范圍廣，測量范圍寬，可以測量負壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應用十分廣泛。根據制造的要求，儀表精度最高可達0.15級。第19頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——彈簧管和彈簧管壓力表橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270°）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。被測壓力介質從開口端進入并充滿彈簧管的整個內腔，由于彈簧管的非圓橫截面，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢而產生力矩，其結果使彈簧管的自由端產生位移，同時改變其中心角。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數關系：式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量；R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑；h為管壁厚度；a、b為彈簧管橢圓形截面的長、短半軸。第20頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四1－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－調節(jié)螺釘9－接頭圖3-18彈簧管壓力表彈簧管自由端B的位移量一般很小，需要通過放大機構才能指示出來,為了加大彈簧管自由端的位移量，也可采用多圈彈簧管，其原理與單圈彈簧管相似。單圈彈簧管壓力表是工業(yè)現場使用最普遍的就地指示式壓力檢測儀表（也有電接點輸出的彈簧管壓力表）

彈簧管壓力表結構簡單、使用方便、價格低廉、測量范圍寬，可以測量負壓、微壓、低壓、中壓和高壓一般的工業(yè)用彈簧管壓力表的精度等級為1.5級或2.5級，但根據制造的要求，其精度等級最高可達0.15級。第21頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四1psi=1磅/平方英寸=6894.6Pa1bar=1kgf/cm2=105Pa隔膜型壓力表能適用測量強腐蝕、高溫、高粘度、易結晶、有固體漂浮物的介質壓力測量。原理：當壓力P作用于隔膜，隔膜產生變形，壓縮密封液，使其形成P-△P的壓力。當隔膜的剛性足夠小時，則△P也很小，壓力儀表測壓系統(tǒng)的壓力接近于被測壓力P。針對不同腐蝕性介質可選用特種膜片進行防腐處理，如用四氟(F4)進行完全隔離耐腐處理，可用于各種溫度小于200度的強腐蝕性介質。第22頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——膜盒式差壓變送器工作原理：力矩平衡

檢測元件——膜盒或膜片

膜盒式差壓變送器構成

△P測量部分Fi杠桿系統(tǒng)△M放大器反饋部分FfIo第23頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四DDZ-III型差壓變送器

檢測部分:ΔP→輸入力Fi

杠桿系統(tǒng):力的傳遞和力矩比較，生成位移信號

位移檢測放大器:位移→輸出Io電磁反饋裝置:輸出→反饋力Ff△P膜盒Fi杠桿系統(tǒng)△M位移檢測放大器電磁反饋機構FfIoRETURN教材P68頁

第24頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四(1)測量部分

作用：把被測差壓ΔP轉換成

作用于主杠桿下端的輸入力Fi

A1=A2=Ad

Fi=Ad(P1-P2)

=AdΔP

Fi=A1P1-A2P2因:

故:p1p2負壓室正壓室軸封膜片主杠桿第25頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四(2)杠桿系統(tǒng)

進行力的傳遞和力矩比較

①

主杠桿將Fi轉換為F1

②矢量機構將F1轉換為F2

③副杠桿將F2產生的力矩與Ff產生的力矩進行比較，生成位移變化

zz第26頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四(3)電磁反饋裝置

作用：把變送器的輸出電流I0轉換成作用于副杠桿的電磁反饋力Ff

Ff=KfI0

Kf

——3:1可調

第27頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.5電氣式壓力檢測利用金屬或半導體材料制成的電阻體的阻值可表示為：

何謂應變效應？r1r2123P(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片把兩個應變片r1和r2用貼在彈性筒的外壁r1沿軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補償片應變片r1、r2的靜態(tài)性能完全相同受壓時，彈性筒軸向受壓，應變片r1產生軸向應變，阻值變??；而應變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實際上，r2的變化量比r1的小得多，r2主要作為溫度補償之用應變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用?！獞兤瑝毫?差壓變送器第28頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四是應變片阻值變化量的測量電橋，圖中R3和R4是兩個阻值相等的精密固定電阻。UE－＋＋－r1r2R3R4AB(b)測量電橋不受壓時r1=r2=r0R3=R4=r若應變片受壓，則：r1=r0+Δr1；r2=r0+Δr2(Δr1≠Δr2)由此可見，由壓力作用時，r1和r2一減一增，使電橋有較大的輸出；當環(huán)境溫度發(fā)生變化時，r1、r2同時增減，不影響電橋的平衡。結論：應變片式壓檢測儀表具有較大的測量范圍，被測壓力可達幾百MPa，并具有良好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。但是，盡管測量電橋具有一定的溫度補償的作用，應變片式壓力檢測儀表仍有比較明顯的溫漂和時漂，因此，這種壓力檢測儀表較多地用于一般要求的動態(tài)壓力檢測，測量精度一般在0.5～1.0％左右。

第29頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——壓電式壓力傳感器

壓電式壓力傳感器是根據“壓電效應”原理，將被測壓力信號變換為電信號。

自然界的某些晶體在沒有外電場存在時，當受壓力作用發(fā)生機械變形，內部產生極化現象，同時在晶體相對的兩面會發(fā)生異性電荷，壓力去掉后重新恢復不帶電狀態(tài)，即出現“壓電效應”。第30頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——壓阻式（擴散硅）壓力/差壓變送器

因電阻率變化引起阻值變化稱為壓阻效應。半導體材料的壓阻效應比較明顯。用作壓阻式傳感器的基片材料主要為硅片和鍺片，由于單晶硅材料純、功耗小、滯后和蠕變極小、機械穩(wěn)定性好，而且傳感器的制造工藝和硅集成電路工藝有很好的兼容性，以擴散硅壓阻傳感器作為檢測元件的壓力檢測儀表得到了廣泛的使用。

p2p1硅杯圖3-30壓阻式傳感器示意圖正壓側隔離膜片引出線負壓側隔離膜片硅油第31頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四構成框圖：擴散硅壓阻傳感器前置放大器調零電路V－I轉換△PUSU01UZIO檢測部分電磁放大部分第32頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量部分——擴散硅壓阻傳感器——把被測差壓ΔP成比例地轉換為不平衡電壓US

1.負壓室2.正壓室3.硅杯4.引線5.硅片Ri1Ri2Ri3Ri4第33頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量部分——惠斯頓電橋Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri2Ri3Ri4IS不受壓時：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R第34頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量部分——電壓轉換＋US－Ri1Ri2Ri3Ri4IS受壓時：△Ri1＝△Ri4＝r1

△Ri2＝△Ri3＝r2受壓時，流經2橋臂的電流始終相等第35頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四結論：壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點是體積小，結構簡單，精度高±0.5%FS;±0.25%FS甚至±0.1%FS擴散電阻的靈敏系數是金屬應變片的幾十倍，能直接測量出微小的壓力變化。壓阻式壓力傳感器還具有良好的動態(tài)響應，遲滯小，可用來測量幾kHz乃至更高的脈動壓力。因此，這是一種發(fā)展比較迅速，應用十分廣泛的一類壓力傳感器。這種傳感器的缺點則是擴散電阻存在溫度效應，容易受環(huán)境溫度的影響，有些廠家在傳感器組件中提供了若干校正用的溫度補償電路，甚至把放大轉換等電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的基本性能。第36頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——電容式差壓變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件主要包括測量部件和轉換放大電路兩部分：

差壓電容膜盒電容-電流轉換電路調零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋Iz－Io測量部分轉換放大部分教材P69頁第37頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四ΔP=0Ci1=Ci2=15pF

ΔP＞0Ci1的電容量減小Ci2的電容量增大

——差動電容測量原理電容式差壓變送器測量原理第38頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四電容式壓力(差壓)變送器工業(yè)應用非常廣泛輸出信號4～20mADC/HART信號傳感器有左右固定極板，在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片，作為電容的中央動極板，在測量膜片兩側的空腔中充滿硅油。電容式差壓變送器的結構可以有效地保護測量膜片，當差壓過大并超過允許測量范圍時，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，與力矩平衡式相比，電容式沒有杠桿傳動機構，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應提高，可達0.2級。第39頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.6數字式壓力/差壓變送器

1151數字式差壓變送器

數字式（智能式）差壓變送器種類較多，結構各異，但總體結構式相同的。ST3000差壓變送器

SUPCONHoneywell

ST3000、1151數字式差壓變送器都是采用HART通信方式進行通信的第40頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——ST3000差壓變送器

傳感器——三組件（差壓、溫度和靜壓）差壓傳感器——擴散硅壓阻傳感器差壓傳感器溫度傳感器靜壓傳感器多路轉換A/DCPUD/A數字IOROMRAMEPROMHart信號第41頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四差壓傳感器——主傳感器，測量差壓溫度、靜壓傳感器——輔助傳感器，用于補償，以提高測量精度RAM——存儲變送器的各種參數EPROM——存儲著與RAM同樣的數據。當儀表掉電時，數據被保存，當儀表來電時，EPROM中的數據自動傳遞到RAM中，不須后備電池變送器設置——通過數字設定器設置，如：儀表的量程、編號、零點調整、量程調整、阻尼時間……差壓傳感器溫度傳感器靜壓傳感器多路轉換A/DCPUD/A數字IOROMRAMEPROMHart信號第42頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——1151數字式差壓變送器

傳感器AD7715CPUWDTAD421HT2012△PI01151智能式差壓變送器是在模擬的電容式差壓變送器基礎上，結合HART通信技術開發(fā)的一種智能式變送器，具有數字微調、數字阻尼、通信報警、工程單位轉換和有關變送器信息的存儲等功能，同時又可傳輸4~20mADC電流信號，特別適用于工業(yè)企業(yè)對模擬式1151差壓變送器的數字化改造。其原理框圖如下：

第43頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四傳感器部分

RETURN1.傳感器采用電容式差壓傳感器2.將輸入差壓轉換成0～2.5V左右的電壓信號。3.變送器的正常工作電流必須等于或小于3.5mA4.傳感器部分工作電流為0.8mA左右。第44頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.2.7壓力檢測儀表的選用和安裝

選用＋安裝其它儀表也基本適應第45頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——壓力檢測儀表的選用三個方面——選用時應根據生產工藝對壓力檢測的要求、被測介質的特性、現場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質）等。

⑴量程

儀表的量程是指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進行測量的范圍關鍵：根據被測參數的大小來確定，同時必須考慮到被測對象可能發(fā)生的異常超壓情況，對儀表的量程選擇必須留有足夠的余地。測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/4測量脈動壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力Pimin不低于上限值Pmax的1/3儀表的量程等級：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它們10n倍。在選用儀表量程時，應采用相應規(guī)程或者標準中的數值。

這只是一個一般經驗要求，不是絕對的！！被測參數的正常值一般要求工作在儀表量程1/3~2/3為宜。（經驗要求而已）第46頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四⑵儀表精度

——根據生產允許的最大誤差來確定——本著節(jié)約原則，通常只要滿足生產要求，不必追求過高精度的儀表

例：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為0.4～0.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的±4％，試確定該表的量程和精度等級。

解：

由題意可知，被測對象的壓力比較穩(wěn)定，設儀表量程為0～AMPa，則根據工作壓力的要求：根據儀表的量程系列，可選用量程范圍為0～1.0MPa的彈簧管壓力表。

由題意，被測壓力的允許最大絕對誤差為：Δmax=±0.4*4%=±0.016MPa這就要求所選儀表的相對百分誤差為：0.016/（1-0）*100%=1.6%按照儀表的精度等級，可選擇1.5級的壓力表。第47頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四⑶儀表類型

正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產的前提。主要應考慮以下幾個方面:儀表的材料

壓力檢測(檢測儀表)的特點是壓力敏感元件往往要與被測介質直接接觸，因此在選擇儀表材料的時候要綜合考慮儀表的工作條件。輸出信號類型

只需觀察壓力變化的，可選如彈簧管壓力表、液柱式壓力計那樣的直接指示型的儀表；

如需將壓力信號遠傳到控制室或其他電動儀表，則可選用電氣式壓力檢測儀表或其他具有電信號輸出的儀表；

如果要檢測快速變化的壓力信號，則可選用電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；

如果控制系統(tǒng)要求能進行數字量通信，則可選用智能式壓力檢測儀表。

如：對腐蝕性較強的介質應使用像不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件；

氨用壓力表則要求儀表的材料不允許采用銅或銅合金，因為氨氣對銅的腐蝕性極強；

氧用壓力表在結構和材質上可以與普通壓力表完全相同，但要禁油，因為油進入氧氣系統(tǒng)極易引起爆炸。

使用環(huán)境

對爆炸性較強的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時，應選擇防爆型壓力儀表；對于溫度特別高或特別低、環(huán)境溫度變化大的場合，應選擇使用溫度適當、溫度系數較小的敏感元件以及其他變換元件。

上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測儀表的選型第48頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——壓力檢測儀表的安裝分三種情況介紹：一般壓力檢測儀表的安裝特殊壓力檢測儀表的安裝（高溫、高壓、腐蝕等）壓力變送器的安裝第49頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四一般壓力測量儀表的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應注意以下幾點：經檢驗合格后才能安裝儀表安裝連接處，應根據被測壓力的高低和被測介質性質，選擇適當的材料作為密封墊圈，以防泄漏壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對濕度小于80％，振動小，灰塵少，沒有腐蝕性物質的地方，對于電氣式壓力儀表應盡可能避免受到電磁干擾壓力儀表應垂直安裝。一般情況下，安裝高度應與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應高于一般人的頭部導壓管的粗細合適，一般為6～10mm，長度盡可能短，否則會引起測量遲緩壓力儀表與取壓口之間應安裝切斷閥，以便維修第50頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量特殊介質時的壓力測量儀表安裝測量高溫（60℃以上）流體介質的壓力時，為防止熱介質與彈性元件直接接觸，壓力儀表之前應加裝U形管或盤旋管等形式的冷凝器，避免因溫度變化對測量精度和彈性元件產生的影響。如圖(a)、(b)

(a)(b)測量高壓流體介質的壓力時，安裝時壓力儀表表殼應朝向墻壁或者無人通過之處，以防發(fā)生意外。測量腐蝕性介質的壓力時，除選擇具有防腐能力的壓力儀表之外，還應加裝隔離裝置，利用隔離罐中的隔離液將被測介質和彈性元件隔離開來，如圖(c)、(d)

(c)(d)112233第51頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四測量特殊介質時的壓力測量儀表安裝測量波動劇烈（如泵、壓縮機的出口壓力）的壓力時，應在壓力儀表之前加裝針形閥和緩沖器，必要時還應加裝阻尼器，如圖(e)(e)4測量粘性大或易結晶的介質壓力時，應在取壓裝置上安裝隔離罐，使罐內和導壓管內充滿隔離液，必要時可采取保溫措施，如圖(f)(f)蒸汽測量含塵介質壓力時，最好在取壓裝置后安裝一個除塵器，如圖(g)。(g)5總之，針對被測介質的不同性質，要采取相應的放熱、防腐、防凍、防堵和防塵等措施第52頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四差壓變送器的安裝三個方面的內容：取壓口的選擇引壓管的安裝變送器本身的安裝第53頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四差壓變送器取壓口的選擇液體、氣體、蒸汽？？被測介質為液體時，取壓口應位于管道下半部與管道水平線成0～45°角內，目的是保證引壓管內沒有氣泡，兩根引壓管內液柱產生的附加壓力可以相互抵消；問：能否從底部引出？為什么？

45°45°(a)液體被測介質為氣體時，取壓口應位于管道上半部與管道垂直中心線成0～45°角內，其目的時為了保證引壓管中不積聚和滯留液體。45°45°(b)氣體被測介質為蒸汽時，取壓口應位于管道上半部與管道水平線成0～45°角內。最常見的接法是從管道水平位置接出，并分別安裝凝液罐，這樣兩根引壓管內部都充滿冷凝液，而且液位高度相同。45°45°(c)蒸汽第54頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四差壓變送器引壓管的安裝引壓管應按最短距離敷設，引壓管的彎曲處應該是均勻的圓角，曲率半徑一般不小于引壓管外徑的10倍。引壓管的管路應保持垂直，或者與水平線之間不小于1:10的傾斜度，必要時要加裝氣體、凝液、微粒收集器等設備，并定期排除收集物。引壓管內徑與引壓管長度引壓管內徑

引壓管mm長度m被測介質＜1.61.6～4.54.5～9水、水蒸氣、干氣體7～91013濕氣體131313低中粘度油品131925臟液體252533第55頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四在測量液體介質時，變送器只能安裝在取樣口之上時，在引壓管的管路中應有排氣裝置，如圖(a)所示，這樣，即使有少量氣泡，也不會對測量精度造成影響。在測量氣體介質時，如果差壓變送器只能安裝在取樣口之下時，必須加裝如圖(b)所致的貯液罐和排放閥，克服因滯留液對測量精度產生影響。測量蒸汽時的引壓管管路則如圖(c)所示。－+－+－+11223311445516655777(a)(b)(c)1－取壓口2－放空閥3－貯氣罐4－貯液罐5－排放閥6－凝液罐7－差壓變送器第56頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四差壓變送器本身的安裝差壓變送器通常必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構成三閥組－+2131、2－切斷閥3－平衡閥差壓變送器是用來測量差壓的，但如果正、負引壓管上的兩個切斷閥不能同時打開或者關閉時，就會造成差壓變送器單向受很大的靜壓力，有時會使儀表產生附加誤差，嚴重時會使儀表損壞。為了防止差壓計單向受很大的靜壓力，必須正確使用平衡閥。在啟用差壓變送器時，應先開平衡閥3，使正、負壓室連通，受壓相同，然后再打開切斷閥1、2，最后再關閉平衡閥3，變送器即可投入運行。差壓變送器需要停用檢修時，應先打開平衡閥，然后再關閉切斷閥1、2。當切斷閥1、2關閉，平衡閥3打開時，即可以對儀表進行零點校驗。第57頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四變送器的基本特性和構成原理變送器的一些共性問題3.3變送器傳感器輸出的信號種類多、多數信號微弱。變送器把傳感器的輸出轉換為0-10mA、4-20mA、20-100KPa標準統(tǒng)一的模擬量信號或者滿足特定標準的數字量信號。第58頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1變送器的基本特性和構成原理變送器基本的輸入輸出特性

一是人們往往更關心檢測系統(tǒng)的輸出與被測物理量之間的對應關系；

二是敏感元件的某些特性往往需要通過變送環(huán)節(jié)進行處理和補償以提高測量精度，例如：線性化處理、環(huán)境溫度的補償等等。

被測量傳感器變送器℃Pam……mVHzuA……微弱信號非線性20~100KPa1～5VDC4～20mA0～10mA……標準信號顯示、控制儀表(裝置)

對于一個檢測系統(tǒng)來說，傳感器和變送器可以是兩個獨立的環(huán)節(jié)，也可以是一個有機的整體。但是，變送器的輸入輸出特性通常是指包括敏感元件和變送環(huán)節(jié)的整體特性，原因：第59頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四變送器基本的輸入輸出特性變送器的理想輸入輸出特性yminymax0(xmin)xmaxyxxmax和xmin分別為變送器測量范圍的上限值和下限值

ymax和ymin分別為變送器輸出信號的上限值和下限值對于模擬式變送器：

ymax和ymin即為統(tǒng)一標準信號的上限值和下限值對于智能式變送器：

ymax和ymin即為輸出數字信號范圍的上限值和下限值第60頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——模擬變送器的構成原理測量部分放大器

反饋部分

模擬式變送器的組成：x測量部分Kizi放大器Koy反饋部分Kfzf+－零點調整零點遷移+z0關鍵環(huán)節(jié)：第61頁，共73頁，2023年，2月20日，星期四——數字式變送器的構成原理數字