熱工儀表及自動(dòng)化

1、熱工儀表及自動(dòng)化（適用于熱工、制冷、儲(chǔ)運(yùn)、智建專業(yè)）李正新,自動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,對(duì)象√ 測(cè)量、變送傳感器、變送器、顯示、報(bào)警、記錄裝置調(diào)節(jié)器執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),第四章 熱工測(cè)量和儀表,主要內(nèi)容測(cè)量與誤差溫度測(cè)量和儀表壓力測(cè)量和儀表流量測(cè)量和儀表汽包水位測(cè)量和儀表煙氣分析和儀表實(shí)驗(yàn)：熱工儀表校驗(yàn),§4-1測(cè)量與誤差,一、測(cè)量的基本概念與測(cè)量方法測(cè)量：從客觀事物中提取有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)

2、過(guò)程，經(jīng)整理后成為數(shù)據(jù)。三要素：比值、單位、誤差,測(cè)量方法,按測(cè)量和被測(cè)量的差值大小非零法：彈簧壓力表零位法：天平微差法：測(cè)量壓力的U形管,接觸法、非接觸法接觸式非接觸式,靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜態(tài)：被測(cè)對(duì)象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的測(cè)量動(dòng)態(tài)：被測(cè)對(duì)象處于不穩(wěn)定狀態(tài)下的測(cè)量,,點(diǎn)測(cè)量和場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)參數(shù)測(cè)量：測(cè)量某點(diǎn)的被測(cè)量場(chǎng)參數(shù)測(cè)量：測(cè)量多點(diǎn)的被測(cè)量,直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量：無(wú)需對(duì)被測(cè)量與其它實(shí)測(cè)的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到的被

3、測(cè)量的值間接測(cè)量：直接測(cè)量的量與被測(cè)量之間有已知函數(shù)關(guān)系，而得到的被測(cè)量的值。,二、測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量系統(tǒng)：為完成測(cè)量任務(wù)而組合在一起的總體,測(cè)量設(shè)備：測(cè)量中使用的一切設(shè)備,傳感器：測(cè)量系統(tǒng)與測(cè)量對(duì)象發(fā)生直接關(guān)系的部分準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性靈敏性負(fù)載小經(jīng)濟(jì)性和耐腐蝕性,中間變換器：將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的發(fā)送、放大、線性化和轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一信號(hào)的裝置準(zhǔn)確地傳輸、放大、和轉(zhuǎn)換信號(hào)，信號(hào)損失小，,顯示裝置（測(cè)量終端）：向觀察者顯示被測(cè)參數(shù)的

4、數(shù)值和量值的裝置,三、測(cè)量誤差,測(cè)量誤差：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之差,絕對(duì)誤差：,相對(duì)誤差：,真值無(wú)法測(cè)定，測(cè)量結(jié)果、誤差,系統(tǒng)誤差：在偏離規(guī)定條件時(shí)或由于測(cè)量方法所引入的因素，按某確定規(guī)律所引起的誤差在同一條件下，多次測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)或者保持不變，或者在條件變化時(shí)按某種確定規(guī)律變化的誤差測(cè)量實(shí)際值＝測(cè)量讀數(shù)＋修正值修正值＝標(biāo)準(zhǔn)表讀書(shū)值－儀表讀數(shù),隨機(jī)誤差：在測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)可以

5、不可預(yù)定的方式變化的誤差,疏忽誤差：,系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、疏忽誤差,系統(tǒng)誤差大、隨即誤差小隨機(jī)誤差大、系統(tǒng)誤差小隨機(jī)誤差小、系統(tǒng)誤差小，有疏忽誤差,,,,,,,,,,,隨機(jī)誤差的特性及處理,當(dāng)系統(tǒng)誤差消除后，對(duì)一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)數(shù)次測(cè)量時(shí)，同一方法、同一儀表，測(cè)量次數(shù)無(wú)窮多時(shí)，總的算術(shù)平均就是被測(cè)參數(shù)的真值,最佳值（最優(yōu)概值）：工程中n（測(cè)量次數(shù)）的數(shù)值不可能無(wú)窮大，所得的結(jié)果只是真值的近似。,測(cè)量結(jié)果的正態(tài)分布,概率密度為：,分布函數(shù)

6、為：,正態(tài)分布概率密度圖,測(cè)量值均勻地分布在真值的兩邊，差別越大的點(diǎn)，出現(xiàn)的可能性越低每個(gè)曲線下的面積為100%,標(biāo)準(zhǔn)偏差,作為單次測(cè)得值不可靠性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)越大，分散范圍大在一定條件下，測(cè)量列中隨機(jī)誤差的概率分布情況,對(duì)稱性：絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差，在多次測(cè)量中出現(xiàn)的概率大致相等，以D＝0對(duì)稱在實(shí)際測(cè)量條件下，對(duì)同一量進(jìn)行多次測(cè)量，其誤差的算術(shù)平均值隨著測(cè)量次數(shù)n的無(wú)限增大而趨于0單峰性：絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)比絕對(duì)值大的出

7、現(xiàn)次數(shù)多可以舍去出現(xiàn)概論為0的誤差值,四、測(cè)量?jī)x表的特性,儀表特性：包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性靜態(tài)特性：被測(cè)量在不隨時(shí)間變換或變化極慢的情況下，用一組與時(shí)間無(wú)關(guān)的參數(shù)來(lái)描述測(cè)量?jī)x表的特性動(dòng)態(tài)特性：被測(cè)量在隨時(shí)間變化的情況下，用微分方程來(lái)描述測(cè)量?jī)x表的輸入、輸出的動(dòng)態(tài)關(guān)系負(fù)載效應(yīng)：被測(cè)量受到儀表干擾而產(chǎn)生的偏離,靜態(tài)特性：,測(cè)量范圍：在允許的誤差限內(nèi)，測(cè)量?jī)x表的被測(cè)量值的范圍，上限、下限之差為量程準(zhǔn)確度等級(jí)根據(jù)測(cè)量?jī)x表準(zhǔn)確度大小

8、所劃分的等級(jí)和范圍引用誤差基本誤差允許誤差,穩(wěn)定度靈敏度和靈敏閾線性度和變差溫度誤差,動(dòng)態(tài)特性,動(dòng)態(tài)特性：儀表對(duì)隨時(shí)間變化的被測(cè)參數(shù)的響應(yīng)特性輸出量隨時(shí)間的變化曲線與被測(cè)參數(shù)隨同一時(shí)間變化的曲線一致或比較接近階躍響應(yīng)：儀表在輸入階躍信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)能否立即跟隨輸入信號(hào)變化的能力頻率相應(yīng)：由儀表的固有頻率決定，固有頻率高，頻率特性好,五、熱工儀表的質(zhì)量指標(biāo),儀表的準(zhǔn)確度儀表的非線性誤差變差重復(fù)性不靈敏區(qū)漂移,&

9、#167;4-2溫度測(cè)量及儀表,一、溫度測(cè)量的基本概念溫度的定義：表征分子熱運(yùn)動(dòng)的程度的物理量溫標(biāo)：衡量溫度大小的標(biāo)尺攝氏：℃熱力學(xué)：K華氏：℉,溫度計(jì)的分類和形式,膨脹式溫度計(jì)玻璃溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)輻射式溫度計(jì),,二、膨脹式溫度計(jì),玻璃溫度計(jì)壓力式溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì),1、玻璃液體溫度計(jì),是膨脹式溫度計(jì)之一種,利用液體受熱膨脹的性質(zhì)制成, 常用的液體有水銀和酒精。廣泛用于測(cè)量

10、-200-500攝氏度范圍內(nèi)的溫度。（1）優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 玻璃液體溫度計(jì)是最常用,也是最簡(jiǎn)單,最便宜的溫度計(jì)。這種溫度計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便,精度高和價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是惰性大,能見(jiàn)度低, 不能自動(dòng)記錄及遠(yuǎn)距離傳送。,玻璃管溫度計(jì),（2）注意事項(xiàng),(1)溫度計(jì)不宜平放和平裝,保存與安裝時(shí)都應(yīng)使玻璃溫度計(jì)直立, 而且測(cè)溫泡在下部。如果傾斜安裝也應(yīng)使測(cè)溫泡在下部。(2)使用時(shí)應(yīng)檢查液柱是否脫離,測(cè)溫泡內(nèi)是否含有氣泡, 如果液柱脫離可

11、以緩慢加熱或微振動(dòng)起來(lái)消除。(3)對(duì)于全浸式溫度計(jì),安裝深度應(yīng)滿足要求,對(duì)于工業(yè)用玻璃管溫度計(jì),則應(yīng)將尾部全部插入被測(cè)介質(zhì)中。,注意事項(xiàng),(4)被測(cè)介質(zhì)具有一定壓力時(shí),應(yīng)在測(cè)溫處焊上(或用螺絲旋緊)測(cè)溫套管為減少熱阻,測(cè)溫套管壁不宜太厚(一般為1-2mm)。(5)測(cè)量流體溫度時(shí),溫度計(jì)不能順向安置,應(yīng)逆向安放,或與流向垂直或有一定傾斜角,而且測(cè)溫套管的插入深度要超過(guò)中心線。使測(cè)溫泡剛好位于中心線上。,玻璃溫度計(jì),2、壓力式溫度計(jì),壓

12、力式溫度計(jì)的工作原理是當(dāng)溫度變化時(shí),工質(zhì)的體積或壓力相應(yīng)發(fā)生變化,以此制成溫度計(jì)這種溫度計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,防震可以遠(yuǎn)距離測(cè)量 , 并可制成自動(dòng)記錄式。主要缺點(diǎn)是損壞后很難修理,不能測(cè)點(diǎn)溫和表面溫度。國(guó)產(chǎn)WTQ型式氣體壓力溫度計(jì),可用來(lái)指示貨記錄工業(yè)設(shè)備中氣體, 蒸汽貨液體的溫度。測(cè)量范圍:0-120,0-160,0-200,0-3009(單位攝氏度)工作壓力:60kgf/cm^2,精度1.5與2.5級(jí)。,壓力式溫度計(jì),3、雙金

13、屬溫度計(jì),(一)雙金屬溫度計(jì)的工作原理：雙金屬溫度計(jì)是利用兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片A和B將其焊接在一起并將一端固定。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),膨脹悉數(shù)較大的金屬片B伸長(zhǎng)較多,故其未固定端(自由端)必然向膨脹系數(shù)較小的金屬A一方彎曲變形。利用彎曲變形的大小不同,從而可表示出溫度的高低不同。,雙金屬溫度計(jì),(二).雙金屬片溫度計(jì)按指示部分與保護(hù)管連接方式不同,分為下列三種類型: (1)軸項(xiàng)型 (2)徑向型 (3)135度角型,雙金屬溫

14、度計(jì),三、熱電偶,1、熱電偶的測(cè)溫原理熱電勢(shì)：兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形成電勢(shì)可用于點(diǎn)溫度的測(cè)量只與材料和溫度 有關(guān)，與熱電偶的長(zhǎng)度、直徑無(wú)關(guān)接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)組成,(1)接觸電勢(shì),在一定溫度下，如果從金屬A擴(kuò)散到金屬B去的電子數(shù)等于從金屬B吸向金屬A的電子數(shù)時(shí)，就達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)金屬A，B之間形成的電位差稱為接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)的大小與接頭溫度的

15、高低和金屬的種類有關(guān)，溫度越高，兩金屬的自由電子密度差越大，則接觸電勢(shì)越大。,(2)溫差電勢(shì),溫差電勢(shì)：同一金屬導(dǎo)體兩端溫度不同而產(chǎn)生的。高溫端流向低溫端的自由電子與低溫端被電場(chǎng)吸引流向高溫端的自由電子達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡， 這時(shí)的電位差稱為溫差電勢(shì) e，大小僅與金屬材料及兩端溫差有關(guān)，而與幾何尺寸及金屬（導(dǎo)體）溫度分布無(wú)關(guān)。e(t,t0)可用下面的函數(shù)差來(lái)表示 eA(t,t0)=eA(t)-eA(t0),(

16、1)熱電偶基本定律的內(nèi)容,兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其電勢(shì)大小與熱電級(jí)直徑，長(zhǎng)度和沿?zé)犭娂?jí)長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電級(jí)材料和兩端溫度有關(guān)；熱電勢(shì)大小是兩端溫度的函數(shù)差，如果兩端溫度相等，則熱電勢(shì)為零。,(2)熱電偶基本定律的推論,（1）熱電偶必須用兩種性質(zhì)不同的熱電級(jí)構(gòu)成。（2）若熱電級(jí)材料的性質(zhì)不均勻，即當(dāng)熱電級(jí)溫度分布不同時(shí)， 則熱電偶將產(chǎn)生附加電勢(shì)。所以根據(jù)附加熱電勢(shì)檢查熱電極材料 是否均勻，從而衡量熱電偶質(zhì)量的高低。,

17、(3)中間導(dǎo)體定律,在熱電偶回路中接入第三種均質(zhì)導(dǎo)體后，只要保證所接入導(dǎo)體兩端溫度相同，就不會(huì)影響熱電偶的熱電勢(shì)。,(4)中間溫度定律與連接導(dǎo)體定律,（1）已知熱電偶在某一給定冷端溫度下進(jìn)行分度，只要引入適當(dāng)修正，就可以在另外的冷端溫度下使用。這就為制訂熱電偶的熱電勢(shì)－溫度關(guān)系溫度表奠定了理論基礎(chǔ)。（2）和熱電偶具有同樣熱電性質(zhì)的補(bǔ)償導(dǎo)線可以引入熱電偶的回路中，相當(dāng)于把熱電偶延長(zhǎng)而不影響熱電偶的熱電勢(shì)。這就為工業(yè)測(cè)溫中應(yīng)用補(bǔ)償導(dǎo)線提供

18、了理論依據(jù)。,三. 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,1.鉑銠10-鉑熱電偶(LB-3)2.鉑銠30-鉑銠6(EU-2)熱電偶3.鎳鉻-鎳硅(EU-2)熱電偶4.鎳鉻-考銅熱電偶(EA-2)5.銅-康銅熱電偶(CK),熱工計(jì)量器具（R）,耐腐熱電偶和耐磨熱電偶,壓著式鎧裝熱電偶,耐高溫耐腐蝕熱電偶,以特殊金屬陶瓷材料作為外保護(hù)套管，采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)，使用溫度1600°C，具有良好的耐高溫、抗氣流沖擊、抗氧化性能。主要用于高溫加熱爐、裂解爐、

19、尾氣焚燒爐、焦化爐等裝置的測(cè)溫。,吹氣型熱電偶,吹氣型熱電偶的結(jié)構(gòu)原理： 鎧裝熱電偶感溫元件和外保護(hù)管之間構(gòu)成一定的氣路，在氣路中，通入一定壓力的惰性氣體，以排除或減少熱電偶在高溫、高壓條件下還原氣體的滲入,,WR系列隔爆熱電偶,熱電偶溫度計(jì),四. 熱電偶的構(gòu)造,1.熱電偶的作用原理2.普通型熱電偶的構(gòu)造3.鎧裝熱電偶的構(gòu)造,熱電偶的工作原理,2.普通型熱電偶的構(gòu)造,(1)熱電極 (2)絕緣材料 (3)保護(hù)套管 (4)接線

20、盒,3.鎧裝熱電偶的構(gòu)造,鎧裝熱電偶是由熱電極,絕緣材料和金屬套管三者組合而成的堅(jiān)實(shí)結(jié)合體。鎧裝熱電偶的套管材料為銅,不銹鋼或鎳基高溫合金等。 在熱電偶與套管之間填滿氧化粉末絕緣材料,套管中的熱電極有單絲的,雙絲的和四絲的,互不接觸。熱電偶的種類有鉑銠10-鉑,鉑銠30-鉑銠6,鎳鉻-鎳硅和鎳鉻-考銅等.目前生產(chǎn)的鎧裝熱電偶,其外徑為12-25mm,長(zhǎng)度可達(dá)100m以上。,鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu),(1)熱電極,熱電偶的熱電極直徑由材料的機(jī)械

21、強(qiáng)度,電導(dǎo)率,價(jià)格及熱電偶的用途和測(cè)量范圍等決定。用貴金屬時(shí)直徑很細(xì),為0.35-0.65mm,用廉價(jià)金屬時(shí),其直徑為1-2mm.熱電偶的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要來(lái)決定。普通插入式熱電偶的長(zhǎng)度可在300mm-2150mm之間。,(2)絕緣材料,在熱電偶的兩根電極上套有絕緣材料, 其作用是防止兩根電極之間和電極與保護(hù)套管之間發(fā)生短路。常用絕緣材料橡皮,塑料等,最常用的絕緣材料是瓷管和高溫瓷管,其結(jié)構(gòu)有單孔,雙孔,四孔,孔的大小根據(jù)熱電極的直徑

22、而定,(3)保護(hù)套管,熱電偶的熱電極(包括絕緣管)裝在保護(hù)套管中。使熱電極避免遭受有害氣體的腐蝕,玷污及機(jī)械損傷,防止或減小火焰與氣流的沖刷和輻射,保護(hù)熱電極.對(duì)保護(hù)套管材料的要求是耐腐蝕,不滲透氣體,不與氧化性和還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),耐酸堿腐蝕,熱慣性小,能承受溫度劇變,價(jià)格低。常用的保護(hù)套管材料有:銅,20號(hào)碳鋼,鎳鉻合金。,(4)接線盒,主要作用是防止灰塵和水,汽的侵入,便于熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線或?qū)Ь€連接。接線盒用侶合金材料制成

23、,裝在保護(hù)套管的尾部,接線盒的上部有墊片或墊圈加以密封。,五.熱電偶冷端溫度補(bǔ)償,熱電偶的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表, 只有當(dāng)冷端溫度不變時(shí),熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng),從而使測(cè)量得不到正確結(jié)果, 必須采取補(bǔ)償措施.冷端溫度處理辦法有以下幾種: 1.計(jì)算修正法 2.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 3.恒溫法 4.補(bǔ)償法 5.多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償,熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的外形圖,

24、1.計(jì)算修正法,若溫度顯示儀表分度時(shí)規(guī)定熱電偶冷端溫度為零攝氏度, 而在使用中冷端溫度不為零攝氏度時(shí), 根據(jù)熱電偶的中間溫度定律 ,得知在這種情況下產(chǎn)生的熱電勢(shì)為: EAB(t,0) = EAB(t,t0) + EAB(t0,0) 式中: EAB(t,0) - 冷端為0,熱端為t時(shí)的熱電勢(shì)； EAB(t,t0) - 冷端為t0,熱端為t時(shí)的熱電勢(shì),即實(shí)測(cè)值；

25、 EAB(t0,0) - 冷端為t0,時(shí)的應(yīng)加校正值。將t0攝氏度的儀表實(shí)測(cè)讀數(shù)與相應(yīng)的校正值代數(shù)相加得EAB(t,0),然后從分度表查得被測(cè)溫度t值。這種方法只適用于實(shí)驗(yàn)室。,2.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法,儀表的機(jī)械零點(diǎn)為儀表輸入電勢(shì)為零時(shí),指針停留的刻度點(diǎn), 也就是儀表的起始點(diǎn)。若預(yù)知熱電偶冷端溫度為t0,在此時(shí)相當(dāng)于人為給儀表輸入熱電勢(shì)EAB(t0, 0),在接通測(cè)溫回路后,輸入儀表的熱電勢(shì)為：

26、 EAB(t,t0) + EAB(t0,0) = EAB(t,0) 使儀表指針指示熱端溫度t值。 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法比較簡(jiǎn)單, 如熱電偶冷端溫度波動(dòng)頻繁,變化較大,不宜采用此法,3.恒溫法,在精密測(cè)溫中,一般要求熱電偶溫度保持為0攝氏度,通常采用冰點(diǎn)槽。用清潔的水制成冰屑與清潔的水相混合盛于冰點(diǎn)槽的保溫瓶?jī)?nèi), 并使其達(dá)到平衡而保持恒定的0攝氏度, 使用時(shí)將熱電偶冷端放在插入冰點(diǎn)槽的試管底部恒溫法是準(zhǔn)確度很高的

27、冷端處理方法,然而使用比較麻煩,需要保持冰,水兩相。,4.補(bǔ)償法,補(bǔ)償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)的變化。由熱電勢(shì)計(jì)算修正法可知,當(dāng)熱電偶冷端溫度tn偏離規(guī)定值t0時(shí),熱電勢(shì)的修正值為EAB(tn,t0),如果在熱電偶測(cè)量回路中串接一個(gè)等于EAB(tn,t0)的直流電壓U,則回路的總電勢(shì)為： EAB(t,tn) + U = EAB(t,tn) + EAB(tn,t0)

28、 = EAB(t,t0),5、多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償,在工業(yè)生產(chǎn)中為了有效利用控制盤和節(jié)省顯示儀表，常通過(guò)多點(diǎn)切換開(kāi)關(guān)把幾只甚至幾十只同一分度號(hào)的熱電偶接到一塊表上.這時(shí)可將各熱電偶的冷端用補(bǔ)償導(dǎo)線引至溫度變化比較小的地方，然后共用一個(gè)橋式補(bǔ)償器進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償.補(bǔ)償方法有以下兩種.,補(bǔ)償方法有以下兩種:(1)利用一塊顯示儀表和一個(gè)冷端溫度補(bǔ)償器的

29、多點(diǎn)測(cè)量線路.(2)用一只輔助熱電偶對(duì)多只同型號(hào)熱電偶冷端進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木€路.,5、多點(diǎn)測(cè)量的熱電偶冷端溫度補(bǔ)償,6、 熱電偶的校驗(yàn)和誤差分析,熱電偶的誤差來(lái)源主要有以下一些:(1)分度誤差:由于熱電極材料成分不符要求和材料均勻性等原因, 使熱電偶的熱電性質(zhì)與統(tǒng)一的分度表之間產(chǎn)生分度誤差。(2)補(bǔ)償導(dǎo)線誤差:由于補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電極材料在1000C 以下的熱電性質(zhì)不同將產(chǎn)生誤差。,(3)參比端溫度變化引起的誤差:在利用補(bǔ)償電橋進(jìn)行參比溫度

30、補(bǔ)償時(shí),由于不能完全補(bǔ)償而產(chǎn)生誤差。(4)由于熱電極變質(zhì),使熱電性質(zhì)變化而產(chǎn)生誤差。,6 、熱電偶的校驗(yàn)和誤差分析,四、熱電阻溫度計(jì),一.熱電阻測(cè)溫原理 二.工業(yè)常用熱電阻 三.熱電阻構(gòu)造 四.測(cè)量誤差分析,一.熱電阻測(cè)溫原理,物理學(xué)指出:各種材料的電阻率都隨溫度變化。若忽略物體的長(zhǎng)度和截面隨溫度的變化,則在參比溫度t0下的電阻值Rt0和電阻率的溫度系數(shù)(簡(jiǎn)稱電阻溫度系數(shù) )a已知物體,可以通過(guò) 測(cè)量此物體的電阻來(lái)反映其溫度。,

31、二.工業(yè)常用熱電阻,在我國(guó),標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種 工業(yè)熱電阻的品種與性能 : 1.分度號(hào) 2.R0電阻與比阻W100 3.使用特點(diǎn),1.分度號(hào),根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號(hào)銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號(hào)有Cu50和Cu100兩種。,2.R0電阻與比阻W100,零攝氏度熱電阻值因分度號(hào)而異.比阻W100=R100/R0表示阻絲材料的存度.比阻W10

32、0越大,存度越高,同時(shí)靈敏度也越高.存度高, 則復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性也好。 若比阻W100相同,R0不同時(shí),則Rt值也不同.Pt100的Rt值是Pt10值的10倍;Cu100\的Rt 值是Cu50的Rt 值的兩倍。,3.使用特點(diǎn),鉑熱電阻用于－２００－＋６５０攝氏度范圍內(nèi)測(cè)溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于５０－＋１５０攝氏度范圍內(nèi)測(cè)溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價(jià)格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。,三.熱電阻構(gòu)造,與熱電偶一樣，工業(yè)熱

33、電阻有普通基型結(jié)構(gòu)和鎧裝結(jié)構(gòu)兩種。它們都由感溫元件，引出線，保護(hù)套管，接線盒，絕緣材料等組成，,熱電阻的結(jié)構(gòu),電廠專用熱電阻和隔爆型熱電阻,套管式熱電阻,套管式熱電阻作為溫度測(cè)量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測(cè)量和控制生產(chǎn)過(guò)程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測(cè)溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門的測(cè)溫。,裝配式熱電阻,工業(yè)用鉑電阻作為溫度測(cè)量的傳感器，通常用來(lái)和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。,耐腐型、耐磨型熱電阻,但在

34、某些特殊場(chǎng)合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場(chǎng)合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。,熱敏電阻體溫表原理,輻射式溫度計(jì),§4-3 壓力測(cè)量和儀表,概述結(jié)構(gòu)形式 彈性式壓力計(jì),一 概述,1、法定的定義和單位在靜止的真實(shí)流體或在理想流體中,作用在一個(gè)給定點(diǎn)上的壓力P 單位:Pa(帕斯卡).1牛頓的力作用在1平方米平面上造成的壓力等于是1Pa.常用的單位有MPa,KPa。,2、壓

35、力的不同型式,環(huán)境壓力或大氣壓力-這是用氣壓計(jì)測(cè)定的壓力它是隨大氣條件和地點(diǎn)而變化的.確定為"標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)"的大氣壓力參考值等于是101325Pa。相對(duì)壓力或有效壓力-這是相對(duì)于環(huán)境壓力測(cè)定的壓力。如果環(huán)境壓力是可變的,那末在某些時(shí)間間隔中測(cè)定的壓力的相對(duì)值或有效值。真空或負(fù)壓- 這是負(fù)的相對(duì)壓力，因此它低于環(huán)境壓。過(guò)壓--這是正的相對(duì)壓力。差壓--這是兩個(gè)壓力的差值。絕對(duì)壓力--相對(duì)于真空測(cè)量的壓力。,絕對(duì)壓

36、力動(dòng)畫(huà)演示,3、壓力測(cè)量,A．壓力探頭和靜壓測(cè)量（1）靜止流體 （2）運(yùn)動(dòng)流體 B. 總壓和動(dòng)壓測(cè)量（1）總壓測(cè)量-單畢托管（2）動(dòng)壓測(cè)量-雙畢托管,,（1）靜止流體,靜止流體--在靜止流體情況下,一個(gè)正確的取壓口應(yīng)該保證經(jīng)受壓力的空間與測(cè)量?jī)x表之間的傳遞連續(xù)性。可以借助于任何直徑的孔( 然而相對(duì)于區(qū)域尺寸來(lái)說(shuō)是足夠小的)取壓。,（2）運(yùn)動(dòng)流體,運(yùn)動(dòng)流體--具有各種各樣的儀表(或探頭)用來(lái)測(cè)量流體內(nèi)部的靜壓然而應(yīng)該謹(jǐn)慎用使用

37、這些探頭必須以知被測(cè)點(diǎn)流線方向?yàn)榍疤嵊商筋^定向不佳造成的測(cè)量誤差一般和局部速度的平方成正比, 因此用隨想流向與探頭之間的入射角而變化的比值來(lái)表示這種誤差是合理的。常用的探測(cè)原件有塞爾(SER)原盤,雙孔葉片,普朗特( PRANDOT) 管 , 吉勒德(Girerd)-吉也納(Guiennu)探頭.,（1）總壓測(cè)量-單畢托管,假定一個(gè)靜止的障礙物位于運(yùn)動(dòng)的理想流體內(nèi)部.有一條流線在障礙物的R 點(diǎn)滯止,沿著這條流線我們可以應(yīng)用伯努力方程。

38、在滯止點(diǎn)R上速度等于零因此令h=ZM-ZR,可以得到表達(dá)式 PR=PM+pgh+um2/2(1.8) 滯止壓力PR就代表總壓。,畢托管,畢托管是由一個(gè)垂直裝在支桿上的圓筒形測(cè)量頭組成的管狀裝置，通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的動(dòng)壓和靜壓差值求出該點(diǎn)流速或某截面的流量。,測(cè)速管示意圖,（2）動(dòng)壓測(cè)量-雙畢拖管,測(cè)定動(dòng)壓或者測(cè)定一個(gè)點(diǎn)上的流速這都是一回事它裝有與壓差表相連的總壓取壓口R及靜壓取壓口M.當(dāng)忽略重力項(xiàng)時(shí)

39、我們從方程(1.8)可以得到 U=(2(PR-Pm)/p)0.5。,4、計(jì)量特性,（1）特性規(guī)范（2）準(zhǔn)確度規(guī)范 （3）環(huán)境參數(shù)的影響（4）壓力計(jì)的分類 （5）有關(guān)壓力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),（1）特性規(guī)范,量程對(duì)儀表來(lái)說(shuō)可適用的被測(cè)量終端值之間的代數(shù)差值, 而且在該范圍內(nèi)別處確定的傳感器的計(jì)量特性是受保證的。量程的選擇是一項(xiàng)重要的工作.例如要用一只量程為0-50bar,準(zhǔn)確度為1%滿刻度的傳感器測(cè)量0.1bar的壓力,這是十分可笑的。為

40、了得到儀表的最佳特性,以工作在滿量程為好,但也不要超過(guò)儀表的量程.后者可能損壞傳感器。,,（2）準(zhǔn)確度規(guī)范,遷移誤差-定義為造成傳感器指示值發(fā)生可覺(jué)察變化的被測(cè)量的最大變化量。 它是由于摩擦間隙及引伸到所有那些造成傳感器輸出信號(hào)不連續(xù)性的現(xiàn)象造成的。 在大多數(shù)壓力傳感器中,這種誤差是覺(jué)察不到的或者非常小。,,（3）環(huán)境參數(shù)的影響,環(huán)境參數(shù)是指所有那些對(duì)于測(cè)量?jī)x器的隨便那一元件起作用的量它可能造成錯(cuò)誤的指示值。 然而這些參數(shù)的物理效應(yīng)一般

41、被很好地定量說(shuō)明往往有可能通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算或特殊的校驗(yàn)加以修正。當(dāng)然我們這里說(shuō)的是影響量的慢變化而不是熱沖擊(熱沖擊或機(jī)械沖擊),后者可能具有破壞作用。 a. 溫度 b. 其它參數(shù),a. 溫度,溫度使得構(gòu)成壓力傳感器的材料的尺寸和物理性質(zhì)發(fā)生變化。 最受影響的特性是:電阻率與應(yīng)變計(jì)系數(shù)有關(guān)的壓阻系數(shù),電容式傳感器的介電常數(shù)壓電系數(shù)以及可使感受體壓力-變形關(guān)系發(fā)生變化的楊氏模量。 由此引入了零點(diǎn)誤差和靈敏誤差以量程的

42、百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。,b. 其它參數(shù),在可變電容式傳感器情況下,大氣濕度影響它的介電常數(shù); 大氣壓力的影響可容易地通過(guò)加減加以修正在運(yùn)動(dòng)情況下加速度在感受件上造成一個(gè)附力并改變了它的影響。對(duì)于振動(dòng)來(lái)說(shuō)它導(dǎo)致背景噪聲,而且,如果傳感器的可動(dòng)部件在它的諧振頻率附近被激勵(lì),那么,這種振動(dòng)可能是特別有害的。,,（4）壓力計(jì)的分類,a. 壓力計(jì)按感壓元件分類 b. 按被測(cè)壓力的種類分類 c. 按壓力計(jì)的性能分類 d. 按壓力計(jì)的用途分

43、類 E. 按壓力計(jì)的形狀,精度分類,a.壓力計(jì)按感壓元件分類,(1)液柱式壓力計(jì)├─U形管壓力計(jì) ├──單管壓力計(jì) ├──斜管壓力計(jì) ├──鐘罩壓力計(jì) ├──C字形壓力計(jì) ├──盤旋形

44、壓力計(jì)(2)彈性壓力計(jì) ├───波紋管壓力計(jì)├──螺旋形壓力計(jì) ├───膜片式壓力計(jì) ├───波紋管壓力計(jì) ├───膜盒式壓力計(jì),b.按被測(cè)壓力的種類分類,(1)表壓力計(jì) ├────真空計(jì) ├────壓力真空計(jì)

45、 ├────壓力計(jì)(2)絕對(duì)壓力計(jì)(3)差壓計(jì),c.按壓力計(jì)的性能分類,├─ 指示式壓力計(jì) ──┐ ┌─帶警報(bào)器壓力計(jì)1 現(xiàn)場(chǎng)顯示型 -┤ ├─┤ │ ──┘ └─帶調(diào)節(jié)器壓力計(jì)

46、 ├─記錄式壓力計(jì) ┌──電動(dòng)壓力變送器2 遠(yuǎn)距離顯示型──┤ └──氣動(dòng)壓力變送器,d.按壓力計(jì)的用途分類,普通型,耐熱型,耐振型,耐熱耐振型,密封型,安全型,蒸氣型,禁油型,法蘭連結(jié)型,帶隔膜封入液型。,E.按壓力計(jì)

47、的形狀,精度分類,外部形狀指示形狀,同心,偏心型,單針型,雙針型,多針 型,刻度形狀,圓形刻度型,扇形刻度型,直線 刻度型。精度:0.2級(jí)-0.3級(jí),圓型,方型,一般壓力表,袖珍數(shù)字壓力計(jì),彈簧管壓力計(jì),1.金屬?gòu)椈晒?.指針3-連桿4.扇型齒輪5.彈簧6-底座7.測(cè)壓接頭8.小齒輪9.外殼,,耐高溫壓力表,彈簧管壓力計(jì),,（5）有關(guān)壓力計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),1:(1)JIS標(biāo)準(zhǔn),NEC電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn),NEMA標(biāo)準(zhǔn)。 　

48、(2)工廠電氣設(shè)備防爆指南。 　 (3)一般高壓氣體的安全保障規(guī)則,液化石油氣的安全保障規(guī)則, 勞動(dòng)安全衛(wèi)生法。2: 液柱式壓力計(jì) 液柱式壓力計(jì)是由液柱的高度產(chǎn)生的壓力和被測(cè)量的壓力平衡,并用液柱高度表示相應(yīng)壓力的一次壓力計(jì).用液體壓力計(jì)測(cè)量壓力也是測(cè)量差壓。 常用的工作液體是水和水銀。,,二、 結(jié)構(gòu)形式,1 U形管壓力計(jì) 2 單管壓力計(jì) 3 斜管壓力計(jì) 4 絕對(duì)壓力計(jì) 5 壓力計(jì)的組成

49、 6 使用注意事項(xiàng),1 U形管壓力計(jì),U形管壓力計(jì)一般用水銀或水做工作介質(zhì),測(cè)量范圍分別為0-2000mmH2o或mmHg. 用水作工作介質(zhì)時(shí)不能測(cè)量絕對(duì)壓力但是可以測(cè)量表壓力和差壓壓力。用水銀做工作介質(zhì)時(shí)能測(cè)表壓力絕對(duì)壓力和差壓壓力。U形管壓力計(jì)多用做工業(yè)測(cè)量用的標(biāo)準(zhǔn)器。,U形管壓力計(jì),,2 單管壓力計(jì),單管壓力計(jì)是把U形管壓力計(jì)的一側(cè)管徑作得很大,只在細(xì)管一側(cè)單邊取讀數(shù)。 如圖3.3所示。因此標(biāo)尺采用修正過(guò)大容器液面高度變化的

50、刻度測(cè)量修正能以0.1mmH2o或0.1mmHg的精度測(cè)量.公式如下: h=h'(1+a/A) 式中: h-液面的高度差(壓力差) h‘-細(xì)管一側(cè)的液面移動(dòng)高度 a-細(xì)管的內(nèi)截面積 A- 大容器的截面熟積,,3 斜管壓力計(jì),斜管壓力計(jì)是細(xì)管傾斜的單管壓力計(jì)。細(xì)管的傾斜使液面的位移距離加長(zhǎng)從而放大指示液柱高

51、度的刻度,測(cè)量范圍在0-50mmH2o(或0-50mmHg)。能以0.01mmH2或0.01mmHg的精度進(jìn)行測(cè)量,在工業(yè)測(cè)量中用作微壓測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)器。,,4 絕對(duì)壓力計(jì),把U形管一側(cè)的水銀面上部分抽真在U形管的一側(cè)就能得到絕對(duì)壓力。這種一側(cè)封閉真空的壓力計(jì)叫絕對(duì)壓力計(jì).其測(cè)量范圍是小于760mmHg的。,,5 壓力計(jì)的組成,壓力計(jì)一般由三個(gè)部分組成:(1)感壓部分: 接受要測(cè)的壓力并把被測(cè)壓力變換成位移或;感壓部分元件有:U形管,單

52、管,斜管,波紋管,膜片,膜盒等(2)傳送部分:把來(lái)自感壓部分的位移或者力的信號(hào)通過(guò)放大或者變換成統(tǒng)一的電信號(hào)或空氣壓信號(hào)傳送到指示部分;傳送部分有:直接傳動(dòng)式傳送部分,電動(dòng)變送式傳送部分等(3)指示部分:接收來(lái)自傳送部分的信號(hào)并指示,記錄被測(cè)壓力。指示部分有: 現(xiàn)場(chǎng)顯示型壓力計(jì),遠(yuǎn)距離顯示型壓力顯示部分。,,6 使用注意事項(xiàng),測(cè)壓液體和管子應(yīng)是干凈的,臟東西的存在同時(shí)使密度和表面張力發(fā)生變化這兩種效應(yīng)難以定量說(shuō)明,它們表現(xiàn)為彎月面形

53、狀不規(guī)則,其截面各異。上升帶有跳動(dòng),管子應(yīng)常用硫代鉻酸的混合物清結(jié)用酒精洗滌并在存靜空氣中干燥, 測(cè)壓液體應(yīng)該定期更換或再生處理。管子應(yīng)該是圓形的。截面的變化造成容積式壓力計(jì)的截面修正誤差和毛細(xì)效應(yīng)誤差。確安裝測(cè)量裝置,保持系統(tǒng)的密封性。連接管內(nèi)不應(yīng)該含有寄生流體玻璃管內(nèi)在更換或清洗時(shí)經(jīng)常由于碰,摔而碎或出現(xiàn)裂紋,所以操作要十分注意。,,三、彈性式壓力計(jì),彈性式壓力計(jì)便于安裝,帶有標(biāo)準(zhǔn)化螺紋接點(diǎn)(NFE-15-012).讀數(shù)方便和價(jià)

54、格低廉使之成為非常有用的工業(yè)儀表這些壓力計(jì)對(duì)于那些影響材料彈性的量是敏感的。如溫,脈動(dòng),振動(dòng),腐蝕性流體等原因。 1 波紋管壓力計(jì) 2 膜片壓力計(jì),1 波紋管壓力計(jì),波紋管壓力外圓沿軸向有深槽形波紋狀縐摺, 并沿軸向能夠伸縮.因?yàn)槟蛪簭?qiáng)度有限.所以多用作低壓壓力的感壓原件。波紋管的壽命是使波紋管在一定的循環(huán)壓力作用下,循環(huán)伸縮,用直到破壞的循環(huán)次數(shù)表示波紋管的壽命。,雙波紋管壓差計(jì),2 膜片壓力計(jì),膜片壓力計(jì)有兩類:一類是

55、利用膜片彈性制成的彈性膜片壓力計(jì)另一類是用膜片把被測(cè)流體和壓力計(jì)的其它部分分隔,即所謂非彈性膜片壓力計(jì)。彈性壓力計(jì)構(gòu)造不太復(fù)雜,無(wú)須特殊管理.但應(yīng)經(jīng)常接受檢定計(jì)量法對(duì)其修理有嚴(yán)格的限制,不受限制的修理項(xiàng)目,只有更換表蒙玻璃一項(xiàng),其它修理工作,必須由專門的修理工或是計(jì)量管理部門指定的工廠承擔(dān)。,四、壓力變送器,一. 變送器的概念 二. 電阻應(yīng)變片式 三. 力平衡式傳感器 四. 電容式壓力傳感器 五. 壓力表的選擇

56、和安裝,一.變送器的概念,變送器(傳感器)這一詞是指將被測(cè)的某一物理量按照一定轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種已知的物理量的一種轉(zhuǎn)換裝置。它是一個(gè)用于檢測(cè)控制變量(信息)的器件, 它具有檢測(cè),轉(zhuǎn)換,傳輸信息的功能。近來(lái)把傳感器直接定義為:能感知,并檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象之信息的機(jī)器。也就是說(shuō),傳感器能夠代替人的五官(視、聽(tīng)、嗅、味、觸) 來(lái)完成某些功能的機(jī)器。同時(shí),即使人的五官不能感知的現(xiàn)象(例如紅外線、電磁波、超聲波等)也能感知。,工作原理：YSZ

57、K-100系列壓力變送是一種固態(tài)壓力變送器。用先進(jìn)工藝制成的壓阻式敏器件，在激勵(lì)電壓的作下，將作用在膜片上的被惻力所性趁形成的應(yīng)力轉(zhuǎn)換電壓信號(hào)。,YSZK-100系列壓力變送器,144LD，144LVD智能型電動(dòng)浮筒液位變送器是根據(jù)阿基米德浮力原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，利用微小的金屬膜片應(yīng)變傳感技術(shù)，用于測(cè)量液體的液位、界位或密度?？赏ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)進(jìn)行常規(guī)設(shè)定操作，也可通過(guò)PC機(jī)軟件或終端進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)和監(jiān)控?？捎糜诟黝愇ｋU(xiǎn)場(chǎng)合。,智能型

58、電動(dòng)浮筒液位變送器,,144LD，144LVD智能型電動(dòng)浮筒液位變送器，  　引進(jìn)福克斯波羅的技術(shù)和原裝組件生產(chǎn)的智能型液位、界位或密度測(cè)量變送器。具有極的高精度和良好的穩(wěn)定性。,智能型電動(dòng)浮筒液位變送器,智能式變送器,擴(kuò)散硅壓力變送器,電感式液位變送器,壓力變送器,BUS液位變送器,氣動(dòng)差壓變送器,主要用來(lái)連續(xù)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中液體、蒸汽及氣體的壓力，并將壓力轉(zhuǎn)換成20-100KPa的壓力訊號(hào)。,帶法蘭差壓變送器,Q

59、BF帶法蘭差壓變送器系法蘭的形式和被測(cè)量對(duì)象相聯(lián)系的差壓變送器，可用來(lái)連續(xù)測(cè)量粘興流體、腐蝕性、沉淀性、結(jié)晶性流體的液位、分界面和流量等。,電感壓力變送器,氣動(dòng)絕對(duì)壓力變送器,DBY-型氣動(dòng)壓力變送器，主要用來(lái)連續(xù)測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中液體或氣體的絕對(duì)壓力，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一信號(hào)。本變送器可以在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合工作。,氣動(dòng)帶法蘭壓力變送器,QBYF型氣動(dòng)帶法蘭壓力變送器，系以法蘭形式與被測(cè)介質(zhì)聯(lián)接，用隔離膜片測(cè)量的壓力變送器，可用來(lái)測(cè)量粘性

60、，腐蝕性、沉淀性、結(jié)晶性流體的壓力。,陶瓷壓力變送器,差壓變送器,氣動(dòng)溫度變送器,QBW型氣動(dòng)溫度壓力變送器與相應(yīng)的敏感元件配套，用來(lái)測(cè)量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種介質(zhì)的溫度，將溫度比例地轉(zhuǎn)換成20-100kPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)輸出。,法蘭安裝差壓變送器,壓力（表壓）變送器,二.電阻應(yīng)變片式,電阻式壓力傳感器是目前用得最多的一種壓力傳感器, 其作用原理是根據(jù)導(dǎo)體在外界壓力作用下電阻發(fā)生變化,而電阻的變化△R與作用的壓力P成比例,即△ R= f(

61、P)。根據(jù)壓力式傳感器的發(fā)展情況。大體經(jīng)歷了以下的變化過(guò)程: 電位計(jì)式→非粘帖式→粘帖式→薄膜應(yīng)變式→擴(kuò)散半導(dǎo)體和粘帖梁半導(dǎo)體應(yīng)變式等多種類型. 除電位計(jì)式外,其它統(tǒng)稱為應(yīng)變式。 1. 電位式壓力傳感器 2. 非粘帖應(yīng)變式壓力傳感器 3. 紅外線光電傳感器,有什么特別？,1. 電位式壓力傳感器,電位式壓力傳感器實(shí)質(zhì)上是壓力儀表中彈性敏感元件受壓后的位移, 推動(dòng)一個(gè)電位器的滑動(dòng)電刷,從而改變電位器電阻比產(chǎn)生輸出信號(hào),其輸出信號(hào)可

62、以是電壓或電流,從而進(jìn)行壓力測(cè)量的傳感器.所以這種傳感器實(shí)際上是一個(gè)變阻器。這種傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,有較大的信號(hào)輸出,適用于交直流,精度一般在±1%左右。 但是不能適用于振動(dòng),動(dòng)態(tài)和精密測(cè)試。,,2. 非粘帖應(yīng)變式壓力傳感器,金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變(應(yīng)變)時(shí), 其電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化的現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng).利用應(yīng)變效應(yīng)制作的傳感器稱為應(yīng)變式傳感器.在應(yīng)變式壓力傳感器中, 直接利用電阻絲或片,當(dāng)壓力作用下其

63、電阻隨之相應(yīng)變化來(lái)測(cè)量壓力的傳感器.,,3.紅外線光電傳感器,紅外傳感器工作原理,,三.力平衡式傳感器,力平衡式是一種伺服機(jī)構(gòu),其中利用探測(cè)器信號(hào)來(lái)生產(chǎn)一個(gè)fr,這個(gè)力與由被測(cè)壓力作用在感受體上的力fP相對(duì)抗?？刂聘惺荏w的位置,伺服裝置限制了它的位移,保持很小的位移量(0.1-10um).因此機(jī)械缺陷(例如,感受體變形的非線性) 不可逆性(間隙,滯后作用)以及熱膨脹的影響可以被消除或者至少可以顯著減小。電動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器- 施加在感受體上的

64、由一只布置在永久磁鐵的磁極之間并通入控制電流I的可動(dòng)線圈產(chǎn)生的力相抵消。靜電驅(qū)動(dòng)器-用一只剛性可忽略的膜片作為雙電容器的中心極片。,四.電容式壓力傳感器,利用兩平行板電容可以測(cè)量壓力的傳感器 稱為電容式壓力傳感器 電容式壓力傳感器可分為三種類型:改變面積式,變介電質(zhì)的變間隙式(可以用空氣,固體介質(zhì)如云母等)和變極間距離等三類. 1. 差動(dòng)電容式 2. 可動(dòng)板電容式 3. 霍爾式壓力傳感器

65、 傳感器結(jié)構(gòu),1. 差動(dòng)電容式,被測(cè)壓力通過(guò)敏感元件—膜盒傳到膜片上,使膜片產(chǎn)生位移。 由于極板構(gòu)成差動(dòng)式,從而使位于膜片上下兩部分的電容變化。所以膜片作為可動(dòng)極板,其位移量與被測(cè)壓力成比例。當(dāng)接入交流電橋或其它分壓電路便可檢測(cè)出被測(cè)壓力的大小。,,2.可動(dòng)板電容式,傳感器由外殼以及夾在外殼中的金屬膜片,緊固在調(diào)節(jié)桿上的金屬盤,以及壓力引入管等部件組成。通過(guò)移動(dòng)調(diào)節(jié)桿可以使金屬盤改變與膜片之間的距離, 從而可以改變金屬盤與膜片間的初

66、始極間距離。在安裝時(shí)應(yīng)使金屬調(diào)節(jié)桿與外殼絕緣。金屬膜片在壓力作用下改變了初始極間的距離,從而使電容發(fā)生變化,經(jīng)測(cè)試電路便可測(cè)得被測(cè)的壓力值。,,3.霍爾式壓力傳感器,位于磁場(chǎng)中的靜止載流體,當(dāng)其電流I的方向與磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向之間有夾角α?xí)r,則在載流體中平行于H,I的兩側(cè)面之間將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),這一物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻枆毫鞲衅饕话阌蓛刹糠纸M成,一部分是彈性元件,用它來(lái)感受壓力并把壓力轉(zhuǎn)換成位移量,另一部分是霍爾元件和磁路系統(tǒng).通常把霍

67、爾元件固定在彈性元件上,這樣當(dāng)彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生位移時(shí),就帶動(dòng)霍爾元件在均勻梯度的磁場(chǎng)中移動(dòng),從而產(chǎn)生霍爾電勢(shì).所用彈性元件可以是彈簧觀或膜盒等.,,傳感器結(jié)構(gòu)及安裝尺寸示意圖,,五.壓力表的選擇和安裝,1一般的選擇條件 首先在明確所要求的規(guī)格,使所用壓力計(jì)與所要求的規(guī)格完全相符,編制規(guī)格說(shuō)明書(shū)。 (1)儀器種類的選擇 (2)儀器規(guī)格的選擇 (3)性能規(guī)格的選定,五

68、.壓力表的選擇和安裝,2 環(huán)境與被測(cè)對(duì)象的選擇條件。 (1)環(huán)境的選擇條件 (2)測(cè)量對(duì)象的選擇 壓力計(jì)的安裝 在壓力測(cè)量中,通常采用的方式是先選定測(cè)壓點(diǎn),再選一個(gè)位置放壓力控制部分,然后用導(dǎo)壓管把測(cè)壓點(diǎn)和檢測(cè)部分連接起來(lái)進(jìn)行測(cè)量。,(1)儀器種類的選擇,需要有現(xiàn)場(chǎng)指示或現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警的場(chǎng)合,選用有指針的直接傳動(dòng)式壓力計(jì)。 關(guān)于氣動(dòng)或電動(dòng)壓力變送器的選用應(yīng)有效地利用其各自的特點(diǎn)。關(guān)于氣動(dòng)壓力變送