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1、仪表工基本常识1在测量时往往会用到许多计算。例如：用差压法测量液位时，知道了差压，还需要乘上介质密度和重力加速度，才能获得液位；又如：在测量流量时，知道了流速，还要乘上管道截面才能获得体积流量。再通过换算获得标准流量。进一步乘上介质密度得到质量流量。再进一步乘上重力加速度得到重量流量；问题：这些计算是在哪里用什么方法进行的？常识：任何数学计算，它的结果都是一个客观存在而且确定的东西，而我们只需通过某种方法来找到它。比如，将两根不同刻度的标尺重合在一起，可以构成一个如下图1所示的简单计算尺。由于两根标尺刻度的关系，可以从上方标尺上的任意一点和下面标尺重合处下方的读数，得到上方标尺该点度数除以 2
2、 的结果；通过同样的方法可以得到下方标尺上的任意一点乘以 2 的结果。在测量仪表中，我们有一根叫做测量范围的标尺，还有一根叫做指示范围的尺。推论：刻度可以是一种计算方法：在米长的直杆上做刻度的话，可以是 3市尺或 30寸，也可以是100厘米或1000毫米，当这根直杆用来测量底面积为 1平米的柱形容器水位时，你可以直接以01000kg 或者 01000L 来刻度，然后用来测量容器中水的重量或容量；同样，如果把一台 4-20mA 的电流表 或者 1-5V 的电压表 的刻度画成其它各种范围和单位表达的时候，可以直接读出变送器输出所代表的温度，压力，流量，液位。其实这种电流表有一个专门的名称指示仪。仪
3、表工基本常识（2）烧东西要在火焰上方对于同一种流体，由于通常温度越高密度越小（有例外，如低于4的水。这里不讨论）。所以容器中的流体，即使处于静置状态，其内部也会因为受热部分上升，冷却部分下降而形成对流。并且通过这种对流来传递热量。在条件适合的情况下传递距离可以很远。如果容器中的流体本身就处于下面冷上面热的状态，这种对流将会被极大的减弱。所以烧水要水在上火在下，冰镇要水在下冰在上。倒过来效率会很低很低。根据以上道理。在仪表测量中，只要在引压管的走向上，在某个局部管段形成管内介质下面冷上面热的状态，就可以有效阻断介质温度向仪表传递的过程。从而测量温度远超仪表工作范围的介质。例如：一截下降管段可以阻
4、止介质的高温传到变送器处；一截上升管段可以阻止介质的低温影响到变送器。在引压管很短的情况下，一些仪表附件（如下图所示）可以同时形成所需要的上升管段和下降管段。你能说出几种？hide/hide仪表工基本常识（3）热电偶的温度补偿热电偶的温度补偿上面这个图，是热电偶简单（典型）的应用方式。图中：T1 测量端温度T2 接线盒温度T3 控制室温度（物理上的冷端温度）T0 冷端补偿电路的补偿温度点（理论上的冷端温度）从这个图可以知道，测量所需的热电偶温差电势 E(T1,T0)，实际上是由三个电势叠加构成的：E(T1,T2) 热电偶测温元件产生的电势E(T2,T3) 补偿导线产生的电势E(T3,T0) 冷
5、端补偿电路产生的电势这样一理顺，就可以轻松理解关于冷端补偿的几个常见问题：、补偿导线补偿的是测温元件接线处温度与控制室温度之差；、补偿电路补偿的是控制室温度与需要固定的理论上的冷端温度之差；、热电偶及补偿导线用反了的后果。例如：当热电偶与补偿导线连接处的温度高于控制室温度时， 补偿导线的补偿电势为正，应该是热电偶产生的热电势加上补偿导线产生的补偿电势，接反了相当于加上了一个负值会使指示偏低；当热电偶与补偿导线连接处的温度低于控制室温度时， 补偿导线的补偿电势为负，应该是热电偶产生的热电势减去补偿导线产生的补偿电势，接反了相当于减去了一个负值会使指示偏高；当热电偶与补偿导线连接处的温度等于控制室
6、温度时，补偿导线的补偿电势为零，对测量不产生影响。仪表工基本常识（4）热电偶的补偿温度基本常识：热电偶的参考端（冷端）温度，不一定是0。热电偶温度变送器或卡件，都有温度补偿电路。其作用是根据热电偶中间温度定律“热电偶回路两接点（温度为T、T0）间的热电势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电势与在温度为Tn、T0时的热电势的代数和。Tn称中间温度”。在热电偶冷端温度产生一个温度为Tn、T0时的热电势。来对热电偶冷端温度的不确定进行补偿。它实质上，就是能产生一个随参考端环境温度变化而变化的直流毫伏信号。把它串接在热电偶测量回路中测温时，就可以使参考端温度得到自动补偿。采用热电偶冷端补偿电路的根本原
7、因，在于冷端温度的不确定。虽然热电偶的分度标准是以零度为基准的；虽然通常以冷端为零度作为基准来解释温度补偿原理。但在实际上，如果冷端温度可以固定下来，则只需计算出T(T,To)和T(T,Tn)之间的差值，在指示过程中人为制造一个相反的误差，来抵消冷端温度不为零会带来误差。就可以得到正确的测量值。所以冷端补偿电路在温度补偿中，不一定非要以零度作为基准。同时，热电偶的冷端补偿电路往往有一个适应范围，超出这个范围就无法满足补偿的要求。从适应环境，降低成本，简化线路，减小体积 等多方面因素出发，选择一个适合的，不为零的温度点作为冷端补偿电路的补偿基准，就成为一种常见的做法。这个冷端补偿电路的补偿基准，
8、称为补偿电路的补偿温度。每台有冷端补偿功能的仪表或卡件，都有这个指标。（如果没有标出则默认为0，常见于带冷端补偿的温度指示仪和温度变送器）补偿温度的意义在于：热电偶的温差电势E(T,Tn)与补偿电路的补偿电势E(TN,Tn）之和，等于热电偶工作端与补偿温度之间的电势(T,TN)。当补偿电路的补偿温度点TN0时，会产生一个补偿温度点TN冷端基准温度T0=0时极少遇到的问题。即环境Tn（热电偶冷端）温度低于补偿温度点TN。对于测量需要的热电势，有：E(T,T0)E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0)式中：E(T,T0)以0为基准的测量热电势E(T,Tn)热电偶工作端与室温（冷端）之间的温差
9、电势E(TN,Tn) 补偿电路针对补偿温度和室温（冷端）之间的温差产生的补偿电势E(TN,T0) 补偿温度和基准温度（0）之间的温差电势（实际应用中有时不必以电势的形式出现。例如，可以将后续电路或指示仪表的零点设置为TN。）当 TN=T0 时，E(TN,T0)0；E(TN,Tn)E(Tn,T0)这时 E(T,T0)E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0) E(T,Tn)E(Tn,T0) 当 TNT0，TNTn 时，E(Tn,TN)E(TN,T0)E(Tn,T0)这时 E(T,T0)E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0)E(T,Tn)E(Tn,T0) 当 TNT0，TNTn 时，E
10、(TN,Tn) 是一个负值这时 E(T,T0)E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0)E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0) E(T,Tn)E(TN,Tn)E(TN,T0) E(TN,T0)E(TN,Tn)(Tn,T0) E(T,T0)E(T,Tn)E(Tn,T0)可见，无论补偿温度是否设置为，对于整个热电偶测量系统来说，结果是一样的。但是，补偿温度是否设置为，对于热电偶测量系统不同部分的应用，会有所区别。下面是一些个人体会。大家可以讨论补充。冷端补偿可以分为动态补偿 E(TN,Tn) 和 定值补偿 E(TN,T0) 两个部分。（这个名称是我起的，仅为描述方便）显然，如果动态补偿
11、和定值补偿在同一设备中，或者虽然不在同一设备中但可以将两项功能看做一体时，其外在表现就是补偿温度为。除了分析电路外，在实际应用中，无论其工作过程是怎样的，都应看做补偿温度为。动态补偿和定值补偿可以在不同设备或单元中实现。对于补偿单元来说，会将热电偶的电势信号从E(T,Tn）裁接成E(T,TN）。当补偿单元的输入为0时，输出为TN。这和补偿温度没有关系。但对于习惯了补偿温度为0的人来说，容易造成困惑。对于补偿单元之后的部分（如显示仪）来说，需要产生一个相当于E(TN,T0)的信号。换句话说，就是当显示仪输入为0时（不带补偿器），显示仪应当指示TN。对于习惯了TN=T0=0的人来说，容易产生疏忽。
12、将补偿的温度范围的中点设置在冷端所处环境温度变化中点，是一种提高器件性价比的方式。所以采用补偿温度不为0的补偿单元，在设计时都会有自身的考虑。例如把补偿温度设为常见的室内平均环境温度20；再如在密集安装的热电偶输入卡件会采用30的补偿温度；一些现场安装的补偿单元甚至会定为50。需要注意的是，在一些补偿温度明显高于通常会产生的环境温度的情况下，如密集安装的热电偶输入卡件将补偿温度定为30。有很大可能热电偶冷端所处的实际位置（卡件内部）的温度会高于环境温度。如果拿控制室墙上的温度计当作冷端温度往往会产生偏差。（个人经验：这时候直接拿补偿温度作为冷端温度，偏差不会太大。）仪表工基本常识（5）拿U形管
13、说事 对于U形管（图1）有：P1-P2=hg或P2=P1-hg将两个形管串联（图）有：P1-P3=h1g或P3=P1-h1gP3-P2=h2g或P2=P3-h3g两式相互代入则有： P2=P1-(h1+h2)g就是说，当用管子连接压力P1时。若管子在垂直方向形成U形弯，并有液体存在。则无论在P2还是P3位置测到的压力都和P1有所不同。话说U形管1.JPG (30.06 KB, 下载次数: 5)下载附件 保存到相册 2014-5-14 14:47 上传将上图中的形管的两个接口，像两边拉到很远，形管看上去会像水平直管，但形管的效应仍然存在。在化工测量中，会大量用到引压管线。这些引压管上上下下同样会形成形管（虽然形状不再是形）。所以，在引压管敷设时会有要求：仪表工基本常识（）拿U形管说事 关于连通管类液位计的误差在一台直立放置的形管内注入适量的密度为1液体，例如水，两侧的液面应该等高。然后在形管的一侧（这里设定为右侧）注入适量的密度为2，12，且不与原有液体相容的液体，例如油（如图所示）这时，右侧的液面会高于左侧的液面。这是因为： 形管最低处两侧的压力相等； h12=h22 液体密度相等且等高，两相抵消； h11h22或1/2h2/h1（这个原理可以用来测量液体的比重或密度）
