儀表基本概念2011.10

溫度壓力測量儀表1/26/20241第頁共47頁

溫度、壓力等是工業(yè)生產(chǎn)中極其普遍、重要的參數(shù)，為了保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)運行、確保產(chǎn)品高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，迫切需要更高的自動化控制及儀表檢測技術(shù)，而隨著科技的不斷進(jìn)步，使得這些得以實現(xiàn)。

概述柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20242第頁共47頁儀表的性能指標(biāo)儀表的分類及圖例溫度檢測與儀表壓力檢測與儀表主要內(nèi)容柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20243第頁共47頁●精確度（又稱精度）●變差●靈敏度

儀表性能指標(biāo)柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20244第頁共47頁儀表精度幾個概念：

測量誤差：測量值與真實值之間存在的差別

真值：一個變量本身所具有的真實值，它是一個理想的概念，一般是無法得到的。在計算誤差時，一般用約定真值或相對真值來代替。

相對真值：是當(dāng)高一級的標(biāo)準(zhǔn)器僅為低一級的1/3～1/20時,可認(rèn)為高一級的標(biāo)準(zhǔn)器或儀表是低一級的相對真值?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20245第頁共47頁

約定真值：一個接近真值的值，它與真值之差可忽略不計。實際測量中以在沒有系統(tǒng)誤差的情況下，足夠多次的測量值之平均值作為約定真值。

絕對誤差：是儀表讀數(shù)與被測參數(shù)真實值之差。儀表的絕對誤差只能是讀數(shù)與約定真值或相對真值之差。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20246第頁共47頁

引用誤差（基本誤差）

：絕對誤差與儀表量程的百分比。

相對誤差：儀表的絕對誤差與真值的百分比。

儀表的準(zhǔn)確度：在正常的使用條件下,儀表測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。引用誤差越小,儀表的準(zhǔn)確度越高,而引用誤差與儀表的量程范圍有關(guān),所以在使用同一準(zhǔn)確度的儀表時,往往采取壓縮量程范圍,以減小測量誤差.柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20247第頁共47頁儀表精度

在工業(yè)測量中,為了便于表示儀表的質(zhì)量,通常用準(zhǔn)確度等級來表示儀表的準(zhǔn)確程度。

儀表精度=（絕對誤差的最大值/儀表量程）*100%

以上計算式取絕對值去掉%就是精度等級。

精度等級是由國家計量檢定規(guī)程規(guī)定的，我國過程檢測控制儀表的精度等級有0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等，精度數(shù)字越小說明儀表精確度越高。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20248第頁共47頁儀表精度計算

精度=（測量值-約定真值）/（標(biāo)尺上限值-標(biāo)尺下限值）×100%

或精度=（絕對誤差/測量范圍）×100%

式中約定真值也就是標(biāo)準(zhǔn)器示值。在儀表調(diào)試中，儀表精度是作為儀表的一個重要指標(biāo)來檢查和調(diào)整的?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/20249第頁共47頁【例】

一臺測溫儀表測量范圍是600～1100℃，其絕對誤差是±6℃。

此表的精度等級計算：

6/（1100-600）×100%=1.2%

則儀表精度等級應(yīng)是1.5級。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202410第頁共47頁儀表變差變差是指儀表被測變量（可理解為輸入信號）多次從不同方向達(dá)到同一數(shù)值時，儀表指示值之間的最大差值，或者說是儀表在外界條件不變的情況下，被測參數(shù)由小到大變化（正向特性）和被測參數(shù)由大到小變化（反向特性）不一致的程度，兩者之差即為儀表變差。

其中變差產(chǎn)生的主要原因是儀表傳動機(jī)構(gòu)的間隙，運動部件的磨擦，彈性元件滯后等。

柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202411第頁共47頁儀表靈敏度靈敏度是指儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，或者說是對被測的量變化的反應(yīng)能力。在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化對輸入變化的比值稱靈敏度，用K表示即：

K=輸出量的變化量/輸入量的變化量=dy/dx

對于線性傳感器來說，它的靈敏度K是個常數(shù)?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202412第頁共47頁儀表的性能指標(biāo)儀表的分類及圖例溫度檢測與儀表壓力檢測與儀表主要內(nèi)容柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202413第頁共47頁檢測與過程控制儀表我們通常稱為自動化儀表，由于自控儀表種類繁多，分類方法也較多。儀表分類按儀表在測量系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分：檢測儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)(控制)儀表按被測變量劃分：壓力、溫度、流量、物位、成分柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202414第頁共47頁

根據(jù)以上分類，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20505-2000<過程檢測和控制系統(tǒng)用文字代號和圖形符號>，自控常用圖形及代號如下：

PG：就地指示壓力表TG：就地指示溫度計LG：就地指示液位計

PT：壓力變送器PdT：差壓變送器TT：溫度變送器LT：液位變送器FT：流量變送器PV：壓力調(diào)節(jié)閥TV：溫度調(diào)節(jié)閥LV：液位調(diào)節(jié)閥

儀表圖例柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202415第頁共47頁XXXX就地指示XXXX帶遠(yuǎn)傳、控制單元

第一個字母：

T溫度P壓力L液位F流量第二個字母及以后：I指示C控制A報警

儀表圖例S開關(guān)、聯(lián)鎖Q累積柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202416第頁共47頁儀表的性能指標(biāo)儀表的分類及圖例溫度檢測與儀表壓力檢測與儀表主要內(nèi)容柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202417第頁共47頁溫度檢測儀表

溫度：是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測量。

溫標(biāo)：而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點（零點）和測量溫度的基本單位。常用溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)(℉)、攝氏溫標(biāo)(℃)、熱力學(xué)溫標(biāo)(K)等。概述柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202418第頁共47頁攝氏溫標(biāo)(Celsiusscale，Centigradescale)：規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，以水的冰點為0oC，正常沸點為100℃，中間分成100等分，每一等分為1oC。華氏溫標(biāo)(Fahrenheitscale)：規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的冰點為32度，沸點為212度，兩個標(biāo)準(zhǔn)點之間分為180等分，每等分代表1度。華氏溫度用字母℉表示。熱力學(xué)溫標(biāo)(Kelvinscale)：以水的冰點為273.15K，正常沸點為373.15K，中間分成100等分，每一等分為1K?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202419第頁共47頁換算關(guān)系：F＝（9/5）C＋32

T＝C+273.15K≈C+273K

C＝（5/9）×（F－32）

柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202420第頁共47頁分類

測溫方法分為接觸式和非接觸式；測溫儀器亦分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式儀器又可分為:

膨脹式溫度計(包括液體和固體膨脹式溫度計)

熱電阻式溫度計(包括金屬熱電阻溫度計和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計)

熱電偶式溫度計(包括標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶)。非接觸式溫度計又可分為：輻射溫度計、亮度溫度計和比色溫度計，由于它們都是以光輻射為基礎(chǔ)，故也統(tǒng)稱為輻射溫度計。(如便攜式紅外測溫儀)柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202421第頁共47頁1、玻璃管溫度計工作原理

玻璃管溫度計是利用熱脹冷縮的原理來實現(xiàn)溫度的測量的。由于測溫介質(zhì)的膨脹系數(shù)與沸點及凝固點的不同，所以我們常見的玻璃管溫度計主要有：酒精溫度計、煤油溫度計、水銀溫度計、紅鋼筆水溫度計?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202422第頁共47頁1、玻璃管溫度計優(yōu)缺點優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量精度相對較高，價格低廉。缺點是測量上下限和精度受玻璃質(zhì)量與測溫介質(zhì)的性質(zhì)限制。且不能遠(yuǎn)傳，易碎?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202423第頁共47頁2、雙金屬溫度計工作原理

利用不同金屬膨脹系數(shù)不同的原理。用繞制成螺旋管狀的雙金屬片一端被固定，另一自由端與指針連接，隨著溫度的變化而轉(zhuǎn)動，并帶動指針旋轉(zhuǎn)。指針則隨之指在刻度盤上的不同位置，從刻度盤上的讀數(shù)，便可知其溫度。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202424第頁共47頁2、雙金屬溫度計主要特點

現(xiàn)場顯示溫度，直觀方便;安全可靠，使用壽命長；方便維護(hù)或更換；可以満足各種現(xiàn)場安裝的需要。應(yīng)用范圍可以直接測量各種生產(chǎn)過程中的-80℃-+500℃范圍內(nèi)液體蒸汽和氣體介質(zhì)溫度。

柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202425第頁共47頁3、熱電阻溫度計測溫原理

熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值與溫度存在一定函數(shù)關(guān)系的原理實現(xiàn)溫度測量。其關(guān)系式為：Rt＝Rt0【1＋a（t－t0）】式中

Rt——溫度為t時的電阻值

Rt0——溫度為t0時的電阻值

a——電阻溫度系數(shù)，即溫度每升高1℃時電阻相對變化量柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202426第頁共47頁3、熱電阻溫度計鉑的溫度系數(shù)是0.00374/℃。它是一個百分?jǐn)?shù)。在20℃時，一個1000歐的鉑電阻，當(dāng)溫度升高到21℃時，它的電阻將變?yōu)?003.74歐。【例】柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202427第頁共47頁主要特點測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。

熱電阻結(jié)構(gòu)感溫元件內(nèi)引線保護(hù)套管其作用主要是使感溫元件和內(nèi)引線免受環(huán)境有害介質(zhì)的影響。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202428第頁共47頁4、一體化溫度變送器

溫度變送器是現(xiàn)場安裝式溫變送單元，包括測溫元件，A/D轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊。變送器可以安裝于熱電偶、熱電阻的接線盒內(nèi)與之形成一體化結(jié)構(gòu)（我們現(xiàn)場所用為熱電阻式），該儀表以十分簡捷的方式把-200～1300℃的溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4～20mA電流信號實現(xiàn)對溫度的精確測量與控制。溫度變送器可與控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)閥等配套使用實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，并被廣泛應(yīng)用于石化、發(fā)電、醫(yī)藥、鍋爐等工業(yè)領(lǐng)域。柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202429第頁共47頁5、紅外線測溫儀紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)，光電探測器，信號大器及信號處理，顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，紅外能量聚焦在光電探測器上并轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號，該信號再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫

在自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布——與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準(zhǔn)確地測定它的表面溫度。度值?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202430第頁共47頁6、常見故障及維護(hù)1、溫度指示偏差可能原因：

a溫變插身不夠

b保護(hù)套管進(jìn)液2、溫度無指示可能原因：

a溫度超量程

b接線松動

c檢測元件損壞3、定期進(jìn)行標(biāo)定柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202431第頁共47頁儀表的性能指標(biāo)儀表的分類及圖例溫度檢測與儀表壓力檢測與儀表主要內(nèi)容柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202432第頁共47頁壓力檢測與儀表壓力是連續(xù)生產(chǎn)過程的重要工藝參數(shù)。為了保證生產(chǎn)正常運行，必須對壓力進(jìn)行監(jiān)測和控制。物理上把單位面積上所受的作用力叫做壓強(qiáng)，而把某一面積所受力的總和稱之為壓力。我們這里所說的壓力實際上就是物理概念中的壓強(qiáng)。概述壓力表示方法有兩種：絕對壓力和相對壓力絕對壓力：是以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。相對壓力：是以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力。由于大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，故相對壓力也稱表壓，絕對壓力與相對壓力的關(guān)系為：

絕對壓力=相對壓力+大氣壓力柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202433第頁共47頁常用壓力單位換算柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202434第頁共47頁按其作用原理可分為液柱式、彈性式、電氣式及活塞式四大類壓力檢測儀表分類液柱式：包括U型管式、傾斜式、杯式和補(bǔ)償式

結(jié)構(gòu)簡單、使用方便彈性式：包括彈簧管式、膜片式、膜盒式、波紋管式

使用范圍廣，測量范圍寬電氣式：包括電位器式、應(yīng)變片式、電感式、電容式、霍爾片式等，輸出信號根據(jù)不同的形式可以是電阻、電流、電壓、頻率活塞式：包括單活塞式和雙活塞式兩種

測量精度很高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，主要作為壓力基準(zhǔn)儀表使用?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202435第頁共47頁1、彈簧管壓力表工作原理

當(dāng)彈簧管內(nèi)受到介質(zhì)壓力時，它的活動端就向外伸張，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動指針轉(zhuǎn)動，由刻度盤上指示出介質(zhì)的壓力。

1.表殼2.彈簧管3.指針4.機(jī)芯5.連桿6.刻度盤7.接頭

柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202436第頁共47頁壓力表的選用原則壓力表滿量程刻度為容器或容器系統(tǒng)最高工作壓力的1.5—3.0倍，最好選用2倍?？驴藖喿鳂I(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202437第頁共47頁壓力表的安裝（1）應(yīng)設(shè)置在便于觀察、清理處，應(yīng)避免受到輻射熱、凍結(jié)或振動等不利因素影響；（2）壓力表應(yīng)垂直安裝，安裝位置較高時，可略向前傾斜，以便于觀察，但傾斜角度不得超過30度；（3）一般情況下壓力表前應(yīng)裝有緩沖彎管，緩解壓縮空氣直接沖入彈簧彎管內(nèi)，還可積存凝結(jié)水；（4）壓力表和緩沖彎管之間應(yīng)裝有三通旋塞或針型閥，以便更換和校驗壓力表。

柯克亞作業(yè)區(qū)循環(huán)注氣站1/26/202438第頁共47頁壓力表的使用要求

壓力表在安裝前，應(yīng)經(jīng)國家認(rèn)可的計量部門對壓力表進(jìn)行校驗，并出具校驗合格證。使用中的壓力表至少每半年或一年校驗一次，出現(xiàn)壓力指示不靈，指針?biāo)?/p>