化工儀表-第三章-測量元件與變換器!!

1、第三章 檢測儀表與傳感器,一、基本要求 1.掌握儀表精度的意義與測量誤差的關(guān)系。 2.了解儀表的性能指標。 3.初步掌握各種壓力檢測儀表的基本原理及壓力表的選用方法。 4.了解各種流量計的測量原理。重點是差壓式流量計及轉(zhuǎn)子流量計。 5.了解各種物位測量方法。初步掌握液位測量中零點遷移的意義及計算方法。,6.掌握熱電偶溫度計及熱電阻溫度計的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷端溫度補償?shù)淖饔眉胺椒ā?7.了解電動溫度變送器的作用及原理。,1. 參數(shù)檢測 2. 非電量的電測法 3. 準確度 4. 絕對誤差 5. 實際相對誤差 6. 示值相對誤差 7. 引用相對誤差 8. 允許誤差 9. 指示變差,1

2、0. 精密度 11. 儀表精度等級 12. 精確度 13. 靈敏度 14. 靈敏限 15. 分辨率 16. 線性度 17. 反應(yīng)時間,二、常用術(shù)語,第三章 測量元件與傳感器3.1 概 述,一、參數(shù)的測量 參數(shù)檢測：將被測參數(shù)經(jīng)過一次或多次能量的交換，獲得一種便于顯示和傳遞的信號的過程。 根據(jù)信號的不同，參數(shù)檢測儀表可以分為：氣動檢測儀表和電動檢測儀表兩類。 非電量的電測法： 將非電量工藝參數(shù)，如壓力、溫度、流量、物位等，轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電路參數(shù)（信號）的檢測方法。,二、檢測儀表的性能,1. 準確度與誤差 準確度：測量值與被測量真值的接近程度； 絕對誤差：測量值與被測量真值之差； 相對誤差：絕

3、對誤差與被測量真值之比； 實際相對誤差：絕對誤差與被測量真值之比； 示值相對誤差：絕對誤差與儀表指示值之比； 引用相對誤差：絕對誤差與儀表滿刻度值之比。 允許誤差：最大引用相對誤差。,2.指示變差與精密度 變差：外界條件不變，同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進行正、反行程測量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。 變差最大絕對差值/（測量上限值測量下限值） 精確度（簡稱精度）：儀表精密而準確的程度，表征儀表檢測微小參數(shù)變化的能力。 儀表精度等級：用允許誤差的絕對值表示： 常用儀表等級有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.

4、5，4.0，5.0等。,3. 靈敏度、靈敏限與分辨力 靈敏度：儀表的指示位移變化量與被測參數(shù)變化量之比。 靈敏限：能引起儀表指針發(fā)生位移變化的被測參數(shù)的最小變化量。 靈敏限的大小應(yīng)小余儀表允許絕對誤差的一半. 分辨力：測試儀表數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。,二、檢測儀表的性能,4. 線性度與反應(yīng)時間 線性度：表征線性刻度儀表的輸入量與輸出量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。 f (f /儀器量程)100 反應(yīng)時間：顯示值變化相對于實際值變化的滯后時間。,三、檢測系統(tǒng)的構(gòu)成,+,-,A/D,PLC,控制,3.2 壓力的測量與變送一、壓力的表示與單位,壓力的表示： 絕對壓力

5、單位面積所受到的力 相對壓力（表壓） 絕對壓力與大氣壓之差 真空度 大氣壓與絕對壓力之差,絕對壓力,絕對壓力,真空度,表壓,標準大氣壓,壓力（壓強）的單位,壓強（俗稱壓力）：單位面積所受到的垂直作用力。 工程上的“壓力”與力學(xué)中的“壓力”不表示同一個概念。,二、壓力計的分類與工作原理,工業(yè)壓力計通常按敏感元件的類型進行分類： 液柱式壓力計 活塞式壓力計 彈性式壓力計 電氣式壓力計,1. 液柱式壓力計,測量原理：P=h 所以 h=P/ ,2. 活塞式壓力計,測量原理： P=G/S 所以 G=PS 精確度高 常用作標準儀表，檢驗其它壓力計,3、彈性式壓力計與常用壓力表,工作原理：采用彈性元件將壓強

6、大小轉(zhuǎn)換為位移量，再通過機械傳動和放大，推動指針偏移。 根據(jù)敏感元件形式的不同可以分為以下3類： 彈簧管式壓力計：工作原理圖 薄膜式壓力計 波紋管式壓力計,4、電氣式壓力計與信號轉(zhuǎn)換,電氣式壓力計，實際上是將彈性元件、液柱式壓力計所產(chǎn)生的微小位移或活塞式壓力計所產(chǎn)生的力轉(zhuǎn)換為電信號輸出的一類壓力計。 電氣式壓力計通常兩部分組成： 一次儀表（壓力探頭）：將壓力轉(zhuǎn)換為微弱電參數(shù)； 二次儀表：將微弱電參數(shù)轉(zhuǎn)換為標準電信號。,(一) 電氣式壓力計一次探頭,常用電參數(shù)有：電阻、電感、電容、電壓等。 常見壓力變換器（壓力探頭）有： 霍爾片式壓力變換器 應(yīng)變式壓力變換器； 壓電電阻式壓力變換器； 電感式壓力

7、變換器； 電容式壓力變換器,霍爾式壓力計一次探頭,霍爾半導(dǎo)體在垂直電流和磁場的作用下，會產(chǎn)生側(cè)向電壓：UH=RHBI,N,S,電阻應(yīng)變式壓力計一次探頭,電線的電阻為：R=L/S 當(dāng)電線受到拉（應(yīng)）力作用時，L變大，S變小，R變大。 當(dāng)粘一組串聯(lián)平行細導(dǎo)線（電阻應(yīng)變片）的金屬（彈性元件）因壓力變化而發(fā)生微小變形（應(yīng)變）時，細導(dǎo)線的電阻隨之發(fā)生變化。從而，將壓力參數(shù)轉(zhuǎn)化為電阻參數(shù)。,電感式壓力計一次探頭,磁路的磁阻與鐵芯的間隙相關(guān)。 所以，當(dāng)銜鐵或鐵芯的位置發(fā)生變化時，其電感也隨之發(fā)生變化。從而，可以將位移量轉(zhuǎn)化為電感量。,電容式壓力計一次探頭,電容器的電容量：C=S/d 當(dāng)S或d發(fā)生變化時，電容

8、量發(fā)生變化。,電氣壓力計前置放大器,傳感元件的參量變化通常是非常微弱的，不能進行遠距離傳送，需要進行初步放大。 電阻和電容傳感器一般采用電橋放大，以電壓方式輸出； 電感式傳感器一般采用振蕩電路放大，以頻率方式輸出； 電壓傳感器一般采用直流放大器，以電壓或電流方式輸出。,電氣壓力計前置放大器,(二) 電氣壓力計二次儀表,作用：將傳感器信號轉(zhuǎn)換為標準通訊信號。 DDZ 型儀表標準通訊信號為：420mA。 智能型壓力傳感器在二次儀表中另外附加一些功能，如：模/數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)通訊，工程單位轉(zhuǎn)換，信號（變化）阻尼，故障診斷等。,三、壓力計的選型,選型內(nèi)容： 1、類型選擇 功能：顯示、報警、記錄、傳送（數(shù)字

9、、模擬） 介質(zhì)條件：溫度、腐蝕性、粘度、臟污程度等；如：氨氣表防腐，氧氣表禁油。 環(huán)境條件：溫度、震動、電磁場等。 2、量程與盤面大??； 工作壓力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程。 盤面大小應(yīng)方便安裝和觀察。 3、精度等級：根據(jù)工藝需要確定。,四、壓力計的安裝,安裝事項： 取壓位置：由工藝條件確定； 盡量避免渦流影響； 避免流速影響； 避免導(dǎo)壓管產(chǎn)生壓差。 隔離： 溫度隔離：采用銅管散熱； 腐蝕性隔離：采用隔離箱（凝液管）； 臟污隔離：采用空氣包。,常見壓力傳感器外形,工業(yè)壓力變送器,數(shù)字壓力變送器,通用壓力變送器,隔離壓力變送器,高溫壓力變送器,隔離壓差變送器,常見壓力傳感器外形

10、,隔膜壓力變送器,隔離液位變送器,微壓變送器,電容壓力變送器,絕壓變送器,雙膜壓差變送器,常見壓力傳感器外形,微型探針壓力計,OEM壓力芯片,OEM血壓計,本安壓力變送器,濕式壓力變送器,暖風(fēng)空調(diào)壓力計,3.3 流量的測量與變送,按測量途徑分類： 速度式流量計 通過測量過流速度，用過流面積換算成流量。 容積式流量計 采用固定溶積空間逐次衡量過流容積。 質(zhì)量流量計 - 計量可壓縮流體的質(zhì)量通過量。 電磁式流量計 - 測量導(dǎo)電介質(zhì)的流量。 聲、光、熱學(xué)流量計 -超聲波、激光、X射線、核磁共振,流量測量方法與流量儀表的分類,1. 流量測量方法 (1)利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號來反映流量

11、的差壓式流量測量法； (2)通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法； (3)利用標準小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量； (4)以測量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測量法。,2. 流量儀表的分類,速度式流量計：通過測量過流速度，用過流面積換算成流量 容積式流量計：采用固定容積逐次衡量過流容積 質(zhì)量流量計：計量可壓縮流體的質(zhì)量通過量。,一、速度式流量計,根據(jù)測速方法可以分為以下幾類： 壓差流量計 轉(zhuǎn)子流量計 電磁流量計 超聲波流量計 渦輪流量計 堰式流量計,1. 壓差流量計,組成：節(jié)流裝置 + 壓差計 測量原理：由流體力學(xué)知識可知，流體通過孔板節(jié)流裝置后，會產(chǎn)生一定的壓降。根據(jù)流速和壓降的

12、關(guān)系可以推導(dǎo)出下列方程： 通過測量孔板前 后壓差即可計算 出流速和流量。,p2,流體流經(jīng)節(jié)流件時 壓力和流速變化情況,=,測量原理及流量方程,截面1和2上流體的靜壓力；,截面1和2上流束直徑；,截面1和2上流體的平均流速；,、,截面1和2上流體的密度,、,求出：,體積流量,質(zhì)量流量,對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度的變化而引入流束膨脹系數(shù) 進行修正采用節(jié)流件前的流體密度 ，由此流量公式可更一般的表示為：,流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上 是均勻的、單相的，或者可認為是單相的流體 。 b. 流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經(jīng)節(jié)流件前流動應(yīng)達到充分紊流，流束平行于管道軸線且無

13、旋轉(zhuǎn)，流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。 c. 流動是穩(wěn)定的或隨時間緩變的。,（2）節(jié)流裝置 標準節(jié)流裝置的適用條件,1-節(jié)流元件 2-引壓管路 3-三閥組 4-差壓計,節(jié)流式流量計組成, 標準節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式,a. 標準孔板,標準孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴散的錐形。 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜。 壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。,標準孔板,b. 標準噴嘴,標準噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對 稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴

14、兩種型式。,ISA1932噴嘴,長徑噴嘴,c. 文丘里管 有兩種標準型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。 文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。,節(jié)流裝置的取壓方式 根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置，取壓方式可分為：理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓等五種。,節(jié)流裝置的取壓方式,角接取壓裝置,法蘭取壓裝置,目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但

15、精度較角接取壓法低些。,（3）差壓計 差壓計與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計。 差壓計經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接受被測流體流過節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的差壓信號，并根據(jù)生產(chǎn)的要求，以不同信號形式把差壓信號傳遞給顯示儀表，從而實現(xiàn)對流量參數(shù)的顯示、記錄和自動控制。 差壓計的種類很多，凡可測量差壓的儀表均可作為節(jié)流式流量計中的差壓計使用。 目前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采用差壓變送器。它們可將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1 MPa的氣壓信號和4-20mA的直流電流信號。,（4）差壓式流量計的測量誤差,被測流體工作狀態(tài)變動 節(jié)流裝置安裝不正確 孔板入口邊緣的磨損 導(dǎo)壓管安裝不準確 壓差計安裝或使用不正確,2. 轉(zhuǎn)

16、子流量計（浮子流量計）,垂直流道中的金屬轉(zhuǎn)子在壓差力和重力的共同作用下平衡。 壓差與流速有關(guān)； 流速取決于轉(zhuǎn)子的位置。 由轉(zhuǎn)子高度可直接讀取通過的流量； 測量轉(zhuǎn)子位置可進一步獲得相應(yīng)的電氣信號。,轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu),玻璃管轉(zhuǎn)子流量計 主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)子根據(jù)不同的測量范圍及不同介質(zhì)(氣體或液體)可分別采用不同材料制成不同形狀。流量示值刻在錐形管上 .,金屬管轉(zhuǎn)子流量計 金屬管轉(zhuǎn)子流量計的錐形管采用金屬材料制成，其流量檢測原理與玻璃管轉(zhuǎn)子流量計相同。金屬管轉(zhuǎn)子流量計有就地指示型和電氣信號遠傳型兩種.,轉(zhuǎn)子流量計的刻度換算 轉(zhuǎn)子流量計是一種非通用性儀表，出廠時其刻度需單獨標定。

17、儀表廠在工業(yè)標準狀態(tài)下，以空氣標定測量氣體流量的儀表；以水標定測量液體流量的儀表。若被測介質(zhì)不是水或空氣，則流量計的指示值與實際流量值之間存在差別，必須對流量指示值按照實際被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進行刻度修正。,液體介質(zhì),氣體介質(zhì),電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計工作原理,3. 電磁流量計,當(dāng)流道兩側(cè)有磁場作用時，導(dǎo)電流體在流動過程中切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢： Ex=BDv 10-12 所以有： Q=K Ex,EX1,EX2,電磁流量計由兩部分組成： 電磁流量變換器 - 由帶激磁線圈的絕緣測量管產(chǎn)生電勢信號。 二次儀表 - 作用：提供激磁電源，將變換器輸出的微弱電勢信號進行放大，并輸出相

18、應(yīng)的電流信號。 - 組成：前置放大、主放大、相敏檢波、功率放大、霍爾反饋（克服電源波動）、電源等。,3. 電磁流量計 (1)測量原理和結(jié)構(gòu) 電磁流量計是基于法拉第電磁感應(yīng)原理制成的一種流量計，測量原理如圖所示。 當(dāng)被測導(dǎo)電流體在磁場中沿垂直于磁力線方向流動而切割磁力線時，在對稱安裝在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，此電勢與流速成正比。,流體流量方程為：,B為磁感應(yīng)強度 D 管道內(nèi)徑 u流體平均流速 E感應(yīng)電勢,(2)電磁流量計的特點及應(yīng)用 優(yōu)點：壓力損失小，適用于含有顆粒、懸浮物等流體的流量測量；可以用來測量腐蝕性介質(zhì)的流量；流量測量范圍大；流量計的管徑小到1mm，大到2m以上；測量精度為

19、0.5-1.5級；電磁流量計的輸出與流量呈線性關(guān)系；反應(yīng)迅速，可以測量脈動流量。 缺點：被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測量；流速測量下限有一定限度；工作壓力受到限制。結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本較高。,4. 超聲波流量計,多普勒效應(yīng)：當(dāng)一束波射向移動的物質(zhì)并產(chǎn)生散射時，其散射波的頻率會產(chǎn)生變化（頻移），且頻率變化量與物質(zhì)的運動速度成正比。 超聲波流量計的特點： 非接觸式測量； 流體中需要有散射粒子：微泡或顆粒。,二、容積式流量計,容積式流量計主要包括兩類： 齒輪式流量計 一對緊密嚙合的齒輪與殼體之間形成固定的間隙空間，齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，有固定流體通過間隙輸送通過。流體通過量

20、與齒輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比。 活塞式流量計 利用活塞的每一次往復(fù)運動輸送定量的流體。 計量泵：用外力推動容積式流量計即可定量輸送流體 最大特點是：對被測流體的粘度不敏感，常用于測量重油等粘稠流體。,橢圓齒輪流量計 橢圓齒輪流量計工作原理：,2. 腰輪流量計 腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同，結(jié)構(gòu)也很相似，只是轉(zhuǎn)子的形狀略有不同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程中兩腰輪不直接接觸而保持微小的間隙，依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。,腰輪流量計,3. 伺服式容積流量計 在流量計工作時，腰輪由伺服電機通過傳動齒輪帶動，伺服電機轉(zhuǎn)動的快慢，隨流體入出口壓力

21、差的大小而改變。 導(dǎo)壓管將入出口壓力引至差壓變送器以測量入出口壓差的變化，當(dāng)入出口壓差大于零時，差壓變送器輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機帶動腰輪加快旋轉(zhuǎn)，使流量計排出較大流量的流體，從而使壓差趨近于零。這種近于無壓差的流量計，使泄漏量減小到最低限度，因而可以實現(xiàn)小流量的高精度測量，而且測量誤差幾乎不受流體壓力、粘度和密度的影響。,伺服式腰輪流量計工作原理,三、質(zhì)量流量計,間接式質(zhì)量流量計 分別測量體積流量和密度再用乘法計算出質(zhì)量流量。 直接式質(zhì)量流量計 利用科氏力的作用使彎曲的彈性管道兩側(cè)產(chǎn)生震動相位差 質(zhì)量流量計結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，只用于壓力變化較大的可壓縮流體。,間接式質(zhì)量流量計 一般是采用體積流

22、量計和密度計或兩個不同類型的體積流量計組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有3種。 差壓式流量計與密度計的組合,體積流量,質(zhì)量流量, 體積流量計與密度計的組合, 差壓流量計與體積流量計的組合,2. 直接式質(zhì)量流量計 直接式質(zhì)量流量計的輸出信號直接反映質(zhì)量流量，有許多種型式。 熱式質(zhì)量流量計,根據(jù)傳熱規(guī)律,兩點溫度差,流體的定壓比熱,(2)科里奧利質(zhì)量流量計 簡稱科氏力流量計,是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來直接測量質(zhì)量流量的儀表?？剖狭α髁坑嫿Y(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。,科氏力流量計測量原理,3. 流量儀表的主要技術(shù)參數(shù),(1)流量范

23、圍 指流量計可測的最大流量與最小流量的范圍。 (2)量程和量程比 流量范圍內(nèi)最大流量與最小流量值之差稱為流量計的量程。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，亦稱流量計的范圍度。 (3)允許誤差和精度等級 流量儀表在規(guī)定的正常工作條件下允許的最大誤差，稱為該流量儀表的允許誤差，一般用最大相對誤差和引用誤差來表示。,流量儀表的精度等級是根據(jù)允許誤差的大小來劃分的，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。,(4)壓力損失 壓力損失的大小是流量儀表選型的一個重要技術(shù)指標。壓力損失小，流體能消耗小，輸運流體的動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟效益相應(yīng)降低

24、。故希望流量計的壓力損失愈小愈好。,3.4 物位的測量與變送,物位： 液位：容器中液體表面的高低； 料位：容器中固體的堆積高度； 界面：兩種密度不同的介質(zhì)的分界面。,物位計的分類,直讀式物位計 浮力式物位計 壓差式物位計 電磁式物位計 核輻射式物位計 超聲波物位計 光電式物位計,一、直讀式物位計,用帶有刻度的透明物質(zhì)（如玻璃、有機玻璃）作為容器壁的一部分或連通管，可以直接顯示容器內(nèi)液位的高低。,二、浮力式物位計,利用浮子高度隨液面或液體界面變化而變化的原理工作。,三、差壓式物位計,1、工作原理：利用物料內(nèi)靜壓力與物料深度或堆積高度成正比的關(guān)系進行測量。,液體密閉容器,液體敞開容器,固體稱重倉,

25、2、零點遷移問題,無遷移：一般情況下， P = Hg 實際應(yīng)用中，變送器的正、負壓室與取壓點之間分別安裝有隔離罐。即發(fā)生了遷移：（如圖3-41所示） P = H1g (h2 h1)2g 則： H=0時， P = (h2 h1)2g 對比無遷移情況，相當(dāng)于負壓室多了一項壓力： (h2 h1)2g 。儀表零點發(fā)生負遷移，量程不變。 解決方法： 調(diào)節(jié)儀表安裝遷移彈簧。,四、電容式物位計,圓柱形電容器的電容量表達式為： 電極間充入高度為H的介質(zhì)前后電容量的變化值為： 由此可見，電容量的變化量與充料高度成正比。測量電容量變化即可知料位的變化。,四、電容式物位計,電容式液位計,電容（繩）式料位計,主要用于

26、測量不導(dǎo)電流體,五、電極式物位計,利用物料的導(dǎo)電性能測量高低液位。 也可以用于導(dǎo)電性較弱的液體和潮濕固體。,六、核輻射式物位計,放射線通過介質(zhì)時，其強度衰減與物質(zhì)的吸收系數(shù)和介質(zhì)層厚度有關(guān)： 目前，工業(yè)上使用的放射線物位計有連續(xù)式和間斷式兩種。,七、超聲波物位計,利用聲波在空氣中傳播速度不變的原理，通過檢測聲波發(fā)射和反射全過程的時間間隔可以計算出物料界面到探頭的距離，從而得到物位的高低。 注意事項： 確保反射波能回到探頭； 防止物料對聲波的吸收（如表面泡沫漂?。?。,3.4 溫度的測量與變送,溫度是化工過程中最普遍而重要的操作參數(shù)。 所有的過程都是在一定的溫度條件下進行的； 溫度決定一些反應(yīng)能否

27、進行和反應(yīng)方向； 溫度決定一些反應(yīng)的進程程度； 溫度顯示反應(yīng)的能量變化。 溫度不能直接測量。溫度的測量都是通過溫度傳遞到敏感元件后，敏感元件的某一物理量隨溫度變化而進行測量的。,溫度測量的基本原理,測量溫度時感受溫度的元件叫感溫元件。 感溫元件是利用物體不同物理性質(zhì)來反映溫度的，常用的物理性質(zhì)有以下幾個方面： 利用物體受熱體積膨脹的性質(zhì)來測溫； 利用工作物質(zhì)的壓力隨溫度變化的原理測溫； 利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的性質(zhì) ； 利用熱電現(xiàn)象 ； 利用熱輻射原理測溫。,常用溫度計的種類及適用溫度,一、膨脹式溫度計,玻璃液體溫度計 利用液體受熱膨脹并沿玻璃毛細管延伸而直接顯示溫度 雙金屬溫度計

28、 不同金屬受熱膨脹不同，雙金屬片在受熱情況下發(fā)生彎曲而顯示溫度,二、壓力式溫度計,測溫原理：封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力變化的原理。 溫包：傳熱、容納膨脹介質(zhì) 毛細管：傳遞壓力 彈簧管：顯示壓力（溫度）,三、輻射式溫度計,通過特定波長光波的強度或熱輻射強度來確定光源溫度。 輻射式溫度計：測定熱輻射強度； 光學(xué)溫度計：采用光學(xué)分頻法，測定不同頻率光波的強度比值； 比色法：直接通過可見光顏色的對比，確定光源溫度。 輻射式溫度計，通常用于測量高溫條件，特別是光學(xué)溫度計和比色溫度計需要利用物體在高溫下發(fā)射的可見光進行檢測。,取兩根不同材料的金屬導(dǎo)線A和B，將其兩端焊接在一起，這樣就組成了一個閉合回路。如果將其一端加熱，使接點1處的溫度t高于2處的溫度t0，那么在此閉合回路中就有熱電勢產(chǎn)生，如果在其中串聯(lián)一個安培表，就能看見有電勢顯示，這種現(xiàn)象就稱為熱電現(xiàn)象。,四、熱電偶溫度計,1. 熱電偶工作原理,產(chǎn)生熱電現(xiàn)象的原因,不同金屬具有不同的電子密度； 兩種金屬接觸面因為電子的擴散作用而產(chǎn)生電場熱電現(xiàn)象； 電子在擴散作用和電場力作用下最終達到平衡； 接觸電勢差僅與兩金屬的材料和接觸點溫度有關(guān)，溫度越高，擴散作用越強，接觸電勢差越高。,2. 熱電偶的材質(zhì)與選擇,熱電偶的材質(zhì)要求： 單位溫度變化的熱電勢大，且盡量接近線性關(guān)系； 熱電性