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1、检测仪表与传感器2 周丽华 2012年10月 第四节 物位检测及仪表 n 一、概论 3 几个概念几个概念液位 料位 界位 测量物位的两个目的测量物位的两个目的 按其工作原理分为按其工作原理分为 直读式物位仪表 差压式物位仪表 浮力式物位仪表 电磁式物位仪表 电容式物位传感器声波式物位仪表 光学式物位仪表 第四节 物位检测及仪表 n 二、差压式液位变送器 4 1.1.工作原理工作原理 图3-39 差压液位变送器 原理图 图3-40 压力表式液位计 第四节 物位检测及仪表 将差压变送器的一端接液相，另一端接气相 因此 当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需 将差压变送器的负压室通大气即可。若
2、不需要远传信号 ，也可以在容器底部安装压力表，如图3-40所示。 5 第四节 物位检测及仪表 2.2.零点迁移问题零点迁移问题 迁移弹簧的作用迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。 迁移和调零迁移和调零 都是使变送器输出的起始值与被测量起始 点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移 量则比较大。 迁移迁移 同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量 范围的平移，它不改变量程的大小。 第五节 温度检测及仪表 n 一、温度检测方法 温度不能直接测量，只能借助于冷热不同物体之 间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不 同而变化的特性来加以间接测量。 分分 类类 按测量范围按测量范围 按用途按用
3、途 高温计、温度计 标准仪表、实用仪表 按工作原理按工作原理 膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶 温度计、热电阻温度计和辐射高温计 按测量方式按测量方式 接触式与非接触式 18 第五节 温度检测及仪表 测测温方式温方式温度温度计计种种类类 测测温范温范围围 优优点点 缺点缺点 接 触 式 测 温 仪 表 膨 胀 式 玻璃液体 -50600结构简单 ，使用方便，测量准确 ，价格低廉 测量上限和精度受玻璃质量 的限制，易碎，不能记录远 传 双金属-80 600结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有 限 压 力 式 液体 气体 蒸汽 -30 600 -20 350 0 250 结构简单 ，耐震
4、，防爆能记录 、 报警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞后 大 热 电 偶 铂铑 -铂 镍铬 -镍 硅 镍铬 -考 铜 0 1600 -50 1000 -50 600 测温范围广，精度高，便于远距离 、多点、集中测量和自动控制 需冷端温度补偿 ，在低温段 测量精度较低 热 电 阻 铂 铜 -200 600 -50 150 测量精度高，便于远距离、多点、 集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温 度的影响 非接 触式 测温 仪表 辐 射 式 辐射式 光学式 比色式 400 2000 700 3200 900 1700 测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件 会影响测温准确度 红
5、外 线 光电探测 热电 探测 0 3500 200 2000 测温范围大，适于测温度分布，不 破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难 表表3-3 3-3 常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点 19 第五节 温度检测及仪表 1.1.膨胀式温度计膨胀式温度计 图3-50 双金属片 图3-51 双金属温度信号器 20 1双金属片；2调节螺钉 ；3绝缘子；4信号灯 膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的性质而制成的。 第五节 温度检测及仪表 21 2.2.压力式温度计压力式温度计 它是根据在封闭系统 中的液体、气体或低沸点 液体的饱和蒸汽受热后体 积膨胀或压力变化这一原 理而制成的
6、，并用压力表 来测量这种变化，从而测 得温度。图3-52 压力式温度计结构原理图 1传动机构；2刻度盘； 3指针 ；4弹簧管；5连杆；6接头；7 毛细管；8温包；9工作物质 应用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计压力式温度计。 第五节 温度检测及仪表 压力式温度计的压力式温度计的构造构造由以下三部分组成由以下三部分组成 温包 毛细管 弹簧管（或盘簧管） 22 第五节 温度检测及仪表 n 二、热电偶温度计 23 热电偶温度计热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。 图3-53 热电偶温度计测温系统示意图 1热电偶；2导线；3测量仪表 热电偶温度计热电偶温度计由三部分组成：热电偶；测量仪
7、表；连接热 电偶和测量仪表的导线。 1.1.热电偶热电偶 图3-54 热电偶示意图 第五节 温度检测及仪表 24 （1 1）热电现象及测温原理）热电现象及测温原理 图3-55 热电现象 图3-56 接触电势形成的过程 图3-57 热电偶原理及电路图 左图闭合回路中总的热电势 或 第五节 温度检测及仪表 28 （3）常用热电偶的种类 工业上对热电极材料的要求工业上对热电极材料的要求 温度每增加时所能产生的热电势要大，而 且热电势与温度应尽可能成线性关系； 物理稳定性要高； 化学稳定性要高； 材料组织要均匀，要有韧性，便于加工成丝； 复现性好，便于成批生产，而且在应用上也可保 证良好的互换性。 第
8、五节 温度检测及仪表 29 热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/ 新 旧正热电极负热电 极长期使用短期使用 铂铑 30-铂铑 6 铂铑 10-铂 镍铬-镍硅 镍铬-铜镍 铁-铜镍 铜-铜镍 WRR WRP WRN WRE WRF WRC B S K E J T LL-2 LB-3 EU-2 - - CK 铂铑 30合 金 铂铑 10合 金 镍铬合金 镍铬合金 铁 铜 铂铑 6合金 纯铂 镍硅合金 铜镍合金 铜镍合金 铜镍合金 3001600 -201300 -501000 -40800 -40700 -400300 1800 1600 1200 900 750 350 表表3-4 3-4
9、工业用热电偶工业用热电偶 第五节 温度检测及仪表 30 （4）热电偶的结构 普通型热电偶 图3-59 热电偶的结构 热电极 绝缘管 保护套管 接线盒 第五节 温度检测及仪表 34 补偿导线的选用补偿导线的选用 图3-61 补偿导线接线图 采用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既 能保证热电偶冷端温度保持不变，又经济。 它也是由两种不同性质 的金属材料制成，在一定温 度范围内（0100）与所 连接的热电偶具有相同的热 电特性，其材料又是廉价金 属。见左图。 第五节 温度检测及仪表 在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配。在使用热电偶补偿导线时，要注意型号相配。 热电偶名称补偿导线工作端为1
10、00，冷端为 0时的标准热电势 /mV正极负极 材料颜色材料颜色 铂铑 10-铂 镍铬-镍硅（镍铝） 镍铬-铜镍 铜-铜镍 铜 铜 镍铬 铜 红 红 红 红 铜镍 铜镍 铜镍 铜镍 绿 蓝 棕 白 0.6450.037 4.0950.105 6.3170.170 4.2770.047 表3-7 常用热电偶的补偿导线 35 第五节 温度检测及仪表 n 三、热电阻温度计 44 在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进行温度的 测量较为适宜。 热电阻温度计热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表（ 不平衡电桥或平衡电桥）以及连接导线所组成。 图3-64 热电阻温度计 第五节 温度检测及仪表 对于
11、呈线性特性的电阻来说，其电阻值与温度关 系如下式 热电阻温度计适用于测量-200+500范围内液体 、气体、蒸汽及固体表面的温度。 1.1.测温原理测温原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性 （电阻温度效应）来进行温度测量的。 45 第五节 温度检测及仪表 2.2.工业常用热电阻工业常用热电阻 作为热电阻的材料一般要求是：作为热电阻的材料一般要求是： 电阻温度系数、电阻率要大； 热容量要小； 在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和 良好的复制性； 电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。 46 第五节 温度检测及仪表 47 （1）铂电阻 在0650的温度范围内，铂电阻与温度的关系
12、为 由实验求得 工业上常用的铂电阻有两种，一种是R010，对应分 度号为Pt10。另一种是R0100，对应分度号为Pt100。 第五节 温度检测及仪表 48 （2）铜电阻 金属铜易加工提纯，价格便宜；它的电阻温度系数很 大，且电阻与温度呈线性关系；在测温范围为-50 +150内，具有很好的稳定性。 在-50+150的范围内，铜电阻与温度的关系是 线性的。即 工业上常用的铜电阻有两种，一种是R050，对 应的分度号为Cu50。另一种是R0100，对应的分度号 为Cu100。 第五节 温度检测及仪表 49 . .热电阻的结构热电阻的结构 （1 1）普通型热电阻）普通型热电阻 主要由电阻体、保护套管和 接线盒等主要部件所组成。 图3-65 热电阻的支架形状( 已绕电阻丝) （2 2）铠装热电阻）铠装热电阻 将电阻体预先拉制成型并与 绝缘材料和保护套管连成一体。 （3 3）薄膜热电阻）薄膜热电阻 将热电阻材料通过真空镀膜 法，直接蒸镀到绝缘基底上。 第五节 温度检测及仪表 52 温度变送器有三种类型：温度变送器有三种类型： 热电偶温度变送器； 热电阻温度变送器； 直流毫伏变送器。 图3-66 热电偶温度变送器的结构方框图
