溫度與液位測量

關(guān)于溫度與液位測量第1頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三測溫方式

測溫儀表

測溫范圍℃主要特點(diǎn)

接觸式

膨脹式

玻璃液體

－100～600結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確、價格低廉；測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳

雙金屬

－80～600結(jié)構(gòu)緊湊、可靠；測量精度低、量程和使用范圍有限

熱電效應(yīng)

熱電偶

－200～1800測溫范圍廣、測量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，在低溫段測量精度較低

熱阻效應(yīng)

鉑電阻

－200～600測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動控制，應(yīng)用廣泛；不能測高溫

銅電阻

－50～150半導(dǎo)體熱敏電阻

－50～150靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制

非接觸式

非接觸式

輻射式

0～3500不破壞溫度場，測溫范圍大，響應(yīng)塊，可測運(yùn)動物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標(biāo)定較困難

1溫度檢測方法和分類第2頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2熱電偶及其測溫原理熱電效應(yīng)和熱電偶熱電偶中間導(dǎo)體定律與熱電勢的檢測

熱電偶的等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表熱電偶冷端溫度的處理熱電偶的結(jié)構(gòu)型式第3頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——熱電效應(yīng)和熱電偶

熱電效應(yīng)（熱電偶測溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個接點(diǎn)分別置于溫度各為t及t0的熱源中，則在該回路內(nèi)就會產(chǎn)生熱電勢。ABBA圖3-37熱電偶示意圖ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)圖3-38熱電現(xiàn)象

t端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測量端或熱端

t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極

第4頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三ABeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成：下標(biāo)A表示正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢比接觸電勢小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢可表示為：注意：如果下標(biāo)次序改為eBA，則熱電勢e前面的符號也應(yīng)相應(yīng)改變，即式(i)就是熱電偶測溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時，對于確定的熱電偶來說，eAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長短、直徑無關(guān)。只要測量出熱電勢大小，就能判斷被測溫度的高低，這就是熱電偶的溫度測量原理。重要結(jié)論：

1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢為零；

2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢也為零

3.熱電偶產(chǎn)生的熱電勢除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。

第5頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——中間導(dǎo)體定律和熱電勢的測量熱電偶的輸出信號是毫伏信號，毫伏信號的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會產(chǎn)生熱電勢。但如何來檢測熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號呢？因?yàn)橐獪y量毫伏信號，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號的檢測儀表，那串接的檢測儀表是否會產(chǎn)生額外的熱電勢，對熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會產(chǎn)生影響的。tt0ABCC毫伏計(jì)第6頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，則回路中的總熱電勢等于各接點(diǎn)處的接觸電勢之和:中間導(dǎo)體定律tABCt0t0ABtt0當(dāng)t＝t0時，有于是可得同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種……導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對原熱電偶回路中的熱電勢均沒有影響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個接點(diǎn)的溫度相同就可以對熱電勢進(jìn)行測量而不影響熱電偶的輸出。tt0ABCC毫伏計(jì)第7頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三中間導(dǎo)體定律例：求熱電偶回路的電勢。已知：eAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mV，eAC（l0）=0.591mV。

解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)，而eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0E=eAB(240)+eCA(10)-eAB(50)-eCA(50)=10.181mV解二：利用中間導(dǎo)體定律

E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10)=eAB(240)+eCA(10)-eAB(50)-eCA(50)=10.181mV。

第8頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，即，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。t0tAAABBBDCtt0tctc例如左圖，設(shè)，證明該回路的總熱電勢為第9頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？DC補(bǔ)償導(dǎo)線冷端的延伸ttcAB熱電偶被測設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場t0毫伏計(jì)恒溫環(huán)境AB可以把熱電偶做得很長，一直到控制室。把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易此時，測得的熱電勢為但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。如果選用一組較廉價的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢相等，就可以用CD來替代AB的延伸段。CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價的兩種金屬材料做成，一般在0～100℃范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時，要和熱電偶的型號相匹配，注意極性不能接錯，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100℃。

第10頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱電勢與溫度盡可能成線性對應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種?！戒浿辛谐隽藥追N常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以t0＝0℃為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)t＝0℃時，所有型號熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為0mV；當(dāng)t<0℃時，熱電勢為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢最小，E型最大。如果把各型號熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的非線性關(guān)系。即：第11頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三例用K型熱電偶來測量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時，測得熱電勢為22.9mV，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。解1：根據(jù)題意有由K型熱電偶的分度表查出因此有反查分度表有第12頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——熱電偶冷端溫度的處理中間導(dǎo)體定律拆開冷端，串入“毫伏計(jì)”，可以測量熱電勢，而不影響總的熱電勢等值替代定律利用補(bǔ)償導(dǎo)線來延伸冷端，是把熱電偶的冷端從溫度較高和不穩(wěn)定的現(xiàn)場延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi)由于操作室內(nèi)的溫度往往高于0℃，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢必然會隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時，只有把冷端溫度保持為0℃，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測量結(jié)果，對熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補(bǔ)償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：冰浴法計(jì)算修正法電橋補(bǔ)償法第13頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持冷端溫度為0℃，多用于實(shí)驗(yàn)室ttc熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線毫伏計(jì)0℃恒溫裝置計(jì)算修正法——如例3.7。這種方法適用于實(shí)驗(yàn)室或者臨時測溫。電橋補(bǔ)償法——儀表中常用t+－RcuER1R2R3+ab－+－圖3－44電橋補(bǔ)償法第14頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三電橋補(bǔ)償法t+－RcuER1R2R3+ab－+－是儀表中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢的變化如圖，電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成。在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t0＝0℃）時，滿足R1＝R2，R3＝RCu，這時電橋平衡，無電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢就是熱電偶產(chǎn)生的熱電勢當(dāng)冷端溫度由t0變化到t’0時，不妨設(shè)t’0>t0，熱電偶輸出的熱電勢減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會產(chǎn)生一個不平衡電壓Uab(t’0)此時回路中輸出的熱電勢為:經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢變化，即于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t0＝20℃設(shè)計(jì)的，即t0＝20℃時，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出。第15頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三第16頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。接線盒保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為0.3～0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.5～3.2mm；熱電極的長度由安裝條件和插入深入而定，一般為350～2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷材料的選擇因工作條件而定普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式第17頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三鎧裝型熱電偶熱電極絕緣材料金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為2～8mm，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。第18頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三3熱電阻及其測溫原理熱電阻的測溫原理工業(yè)上常用的金屬熱電阻

熱電阻的信號連接方式

熱電阻的結(jié)構(gòu)型式第19頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——熱電阻的測溫原理在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度。對于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出被測溫度。目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：

式中，為溫度t時對應(yīng)的電阻值為溫度t0(通常t0＝0℃)時對應(yīng)的電阻值為溫度系數(shù)。

第20頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三半導(dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：

式中，為溫度t時對應(yīng)的電阻值

A、B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于測量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛?！痰?1頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——工業(yè)上常用的金屬熱電阻

從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求：盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。我國最常用的鉑熱電阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω和R0＝1000Ω等幾種，它們的分度號分別為Pt10、Pt100

和Pt1000；銅熱電阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω兩種，分度號分別為Cu50和Cu100其中Pt100

和Cu50

的應(yīng)用更為廣泛

第22頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——熱電阻的信號連接方式熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。常用的引線方式有三種：ER1R2R3二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號。這種引線方式最簡單但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長度等因素有關(guān)很明顯，圖中的因此，這種引線方式只適用于測量精度要求較低的場合。

第23頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三ER1R2R3三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式。

IIABC事實(shí)上電橋上R1＝R2>>Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以使兩個橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響三線制的連接，每根線上同樣也存在導(dǎo)線電阻r此時，Ui＝UAC＝？？可以起到調(diào)零的作用四線制：在熱電阻根部兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測。第24頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三4溫度變送器簡介

DDZ-III型溫度變送器一體化溫度變送器智能式溫度變送器第25頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——DDZ－III型溫度變送器分為熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測溫度t成線性對應(yīng)關(guān)系熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個內(nèi)容熱電偶溫度變送器輸入熱電勢毫伏信號，輸入回路即是冷端溫度自動補(bǔ)償橋路，其產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢與熱電勢相加后作為測量電勢，因此補(bǔ)償電橋上的參數(shù)與熱電偶分度號有關(guān)，熱電偶溫度變送器使用時要注意分度號的匹配。線性化處理電路熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個內(nèi)容采用三線制輸入方式。線性化處理電路第26頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——一體化溫度變送器分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種熱電偶溫度變送器：把mV信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出熱電阻溫度變送器：把Ω信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測溫元件形成一個整體，可直接安裝在被測設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號4～20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在–20～+80℃范圍內(nèi)，超過這一范圍，電子器件的性能會發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。一體化溫度變送器品種較多，其變送器模塊大多數(shù)以一片專用變送器芯片為主，外接少量元器件構(gòu)成，常用的變送器芯片有AD693、XTR101、XTR103、IXR100等。下面以AD693構(gòu)成的一體化溫度變送器為例進(jìn)行介紹。

第27頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三一體化熱電偶溫度變送器I1I2VT1第28頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三一體化熱電偶溫度變送器簡圖AD693的輸入信號Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢Et與電橋的輸出信號UBD之代數(shù)和

如果設(shè)AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為

結(jié)論：①變送器的輸出電流I0-與熱電偶的熱電勢Et成正比關(guān)系。②RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢Et的變化值，兩者互相抵消。③W1的作用是調(diào)零，W2的作用是調(diào)滿（量程）第29頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三一體化熱電阻溫度變送器I2I1VT1AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器采用三線制接法，與熱電偶溫度變送器的電路大致相仿，只是原來熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電阻RCu現(xiàn)用熱電阻Rt代替。AD693的輸入信號Ui為電橋的輸出信號UBD，即同樣可求得熱電阻溫度變送器的輸出與輸入之間的關(guān)系為

第30頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——智能式溫度變送器智能式溫度變送器有采用HART協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場總線通信方式。下面以SMART公司的TT302溫度變送器為例進(jìn)行介紹。TT302溫度變送器是一種符合FF通信協(xié)議的現(xiàn)場總線智能儀表，它可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用測量溫度，具有量程范圍寬、精度高、環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強(qiáng)、重量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

第31頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三輸入板包括多路轉(zhuǎn)換器、信號調(diào)理電路、A／D轉(zhuǎn)換器和隔離部分，其作用是將輸入信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)字信號，傳送給CPU，并實(shí)現(xiàn)輸入板與主電路板的隔離。

用于熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償

核心采樣、計(jì)算(控制)、輸出

產(chǎn)生并輸出滿足FF標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號

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第32頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三5雙金屬溫度計(jì)

第33頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三6溫度檢測儀表的選用工業(yè)上常見的溫度檢測儀表主要有:雙金屬溫度計(jì)熱電偶熱電阻輻射式溫度計(jì)等就地指示精度不高在線檢測適用于測量500～1800℃范圍的中高溫度適用于測量500℃以下的中低溫度一般用于2000℃以上的高溫測量選項(xiàng)使用熱電阻、熱電偶時還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號。第34頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三——溫度檢測儀表的安裝一般來說，溫度檢測儀表的安裝需要遵循以下原則：

檢測元件的安裝應(yīng)確保測量的準(zhǔn)確性，選擇有代表性的安裝位置。檢測元件應(yīng)該有足夠的插入深度不應(yīng)該把檢測元件插入介質(zhì)的死角，以確保能進(jìn)行充分的熱交換；測量管道中的介質(zhì)溫度時，檢測元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處檢測元件應(yīng)該迎著流體流動方向安裝，非不得已時，切勿與被測介質(zhì)順流安裝，否則容易產(chǎn)生測量誤差；測量負(fù)壓管道（或設(shè)備）上的溫度時，必須保證有密封性，以免外界空氣的吸入而降低精度。

(a)逆流(b)正交(d)彎頭圖3-56溫度檢測元件的安裝示意圖第35頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三檢測元件的安裝應(yīng)確保安全、可靠。

為避免檢測元件的損壞，接觸式測量儀表的保護(hù)套管應(yīng)該具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度在使用時可以根據(jù)現(xiàn)場的工作壓力、溫度、腐蝕性等特性，合理地選擇保護(hù)套管的材質(zhì)、壁厚當(dāng)介質(zhì)壓力超過10Mpa時，必須安裝保護(hù)外套，確保安全為了減小測量的滯后，可在保護(hù)套管內(nèi)部加裝傳熱良好的填充物，如硅油、石英砂等等接線盒出線孔應(yīng)該朝下，以免因密封不良使水汽、灰塵等進(jìn)入而降低測量精度。檢測元件的安裝應(yīng)綜合考慮儀表維修、校驗(yàn)的方便。

按照規(guī)定的型號配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注意熱電偶的正、負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接。熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求。為了保護(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來機(jī)械損傷，連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管內(nèi)或走匯線槽。導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭。應(yīng)有良好的絕緣。禁止與交流輸電線合用一根穿線管，以免引起感應(yīng)。補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加裝接線盒。另外，最好與其他導(dǎo)線分開敷設(shè)。

——布線要求第36頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三第四章物位測量概述差壓式物位儀表浮力式物位儀表電容式物位儀表輻射式物位儀表☆★☆☆☆第37頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三1概述幾個概念在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位測量液位的儀表叫液位計(jì)，測量料位的儀表叫料位計(jì)測量兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計(jì)在物位檢測中，有時需要對物位進(jìn)行連續(xù)檢測，有時只需要測量物位是否達(dá)到某一特定位置，用于定點(diǎn)物位測量的儀表稱為物位開關(guān)

物位檢測的作用控制、計(jì)量、報警等。

檢測方法分類直讀式物位儀表：玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。差壓式物位儀表：利用液柱或物料堆積對某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理工作。電磁式物位儀表：使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，如電容核輻射物位儀表：利用射線透過物料時其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測出這些變化就可測知物位。根據(jù)工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。光學(xué)式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作……第38頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三2差壓式液位計(jì)基本工作原理ΔP=ρgH零點(diǎn)遷移ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時，變送器輸出為Iomin（如4mA）無遷移

負(fù)遷移

遷移量：

-ρ2g（h2-h1）正遷移

遷移量：

ρ1gh1第39頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三例已知ρ1=1200kg/m3，ρ2=950kg/m3，h1=1m，h2=5m，液位變化范圍0—2.5米，求：變送器的量程和遷移量。解Hmaxρ1g=2.5*1200*9.8=29400Pa變送器量程可選為：40kPa當(dāng)H=0時，-ρ2g（h2-h1）=-4*950*9.8=-37.24kPa變送器需要進(jìn)行負(fù)遷移，遷移量為－37.24kPa

結(jié)論：差壓式液位變送器，事實(shí)上就是一個差壓變送器，無非液位變送器的輸出與液位高度H成線性關(guān)系因此，差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的。為了解決測量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及粘度大、易凝固等液體液位時，引壓管線容易出現(xiàn)被腐蝕、被堵塞的問題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器（壓力信號的遠(yuǎn)傳裝置），分單法蘭式及雙法蘭式兩種。

第40頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三3浮筒式液位計(jì)基本工作原理浮筒GF彈F浮浮筒彈簧磁鋼室輸出指示器主要由四個基本部分組成：浮筒、彈簧、磁鋼室和輸出指示器當(dāng)浮筒沉浸在液體中時，浮筒將受到向下的重力G、向上的浮力F浮和彈簧彈力F-彈的復(fù)合作用彈簧的伸縮使其與剛性連接的磁鋼產(chǎn)生位移，再通過輸出指示器內(nèi)磁感應(yīng)元件和傳動裝置或變換輸出裝置，使其指示出液位或輸出與液位對應(yīng)的電信號。

內(nèi)置式外置式靜井特點(diǎn)和要求浮筒式液位計(jì)通常有內(nèi)置式和側(cè)裝外置式兩種安裝方式，測量原理完全相同，但外置式安裝更適用于溫度較高的場合。第41頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三4電容式物位計(jì)基本工作原理dDLDdLH由兩個同軸圓柱極板組成的電容器，當(dāng)兩極板之間填充介電常數(shù)為ε1的介質(zhì)時，兩極板間的電容量為：當(dāng)極板之間一部分介質(zhì)被介電常數(shù)為ε2的另一種介質(zhì)填充時，可推導(dǎo)出電容變化量當(dāng)電容器的幾何尺寸和介電常數(shù)保持不變時，電容變化量就與物位高度H成正比。特點(diǎn)和要求電容式物位計(jì)可以用于液位的測量，也可以用于料位的測量，但要求介質(zhì)的介電常數(shù)保持穩(wěn)定。在實(shí)際使用過程中，當(dāng)現(xiàn)場溫度、被測液體的濃度、固體介質(zhì)的濕度或成分等發(fā)生變化時，介質(zhì)的介電常數(shù)也會發(fā)生變化，應(yīng)及時對儀表進(jìn)行調(diào)整才能達(dá)到預(yù)想的測量精度。說明：電容式液位計(jì)一般都是基于差壓原理測量的。第42頁，講稿共47頁，2023年5月2日，星期三5核輻射式物位計(jì)基本工作原理核輻射線（通常為γ