化工基础实验第三章.ppt

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1、第第4 4章章 化工实验参数测量方法化工实验参数测量方法 4.1 4.1 测量技术基础知识测量技术基础知识静态特性静态特性精度 线性度 回差（又称变差）灵敏度（又称静态灵敏度）和灵敏限 重复性 阂值 稳定性 漂移动态特性动态特性反映测量仪表对于随时间变化的输入量的响应特性反映测量仪表对于随时间变化的输入量的响应特性1.1.精确度精确度 仪表的最大允许误差：仪表的最大允许误差：注：注：maxmax是用标准表和该仪表对同一变量测量时所是用标准表和该仪表对同一变量测量时所 得到的两个读数之差，这个差值在测量范围内得到的两个读数之差，这个差值在测量范围内 各点是不同的，最大的差值即各点是不同的，最大的

2、差值即maxmax。一一. .静态特性静态特性-评定工业测量仪表的指标评定工业测量仪表的指标精度等级是把仪表的最大允许误差精度等级是把仪表的最大允许误差去掉去掉“”和和“”后的数值。后的数值。数数值越小，表示仪表的精度越高；反之，值越小，表示仪表的精度越高；反之，数值越大，仪表的精度越低。数值越大，仪表的精度越低。例例1 1 确定仪表精度等级确定仪表精度等级 某台测温仪表的量程为某台测温仪表的量程为600 600 11001100，校验该仪表，校验该仪表的最大绝对误差为的最大绝对误差为44，试求该仪表的允许误差与，试求该仪表的允许误差与精度等级。精度等级。 所以仪表的等级为所以仪表的等级为1.

3、01.0级级仪表的允许误差仪表的允许误差某台测温仪表的量程为某台测温仪表的量程为0010001000，工艺要求该，工艺要求该仪表指示值的误差不超过仪表指示值的误差不超过77，应该选精度等级，应该选精度等级为多少的仪表才能满足要求？为多少的仪表才能满足要求？所以应该选用所以应该选用0.50.5级的仪表级的仪表例例2 2 选择一定精度的仪表选择一定精度的仪表 根据工艺要求，仪表允许的误差为：根据工艺要求，仪表允许的误差为：2.2.线性度（非线性误差）线性度（非线性误差） 表征线性刻度仪表输出量与输入量的实际标准曲线与表征线性刻度仪表输出量与输入量的实际标准曲线与理论直线的吻合程度，如图理论直线的吻

4、合程度，如图1所示。所示。图图1 1 非线性误差特性示意图非线性误差特性示意图非线性误差是指被校验仪表的实际测量曲线与理论直线之间的最大差值。3.3.回差（又称变差）回差（又称变差）在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正、反行程所得到的两条特性曲线之间的测量值正、反行程所得到的两条特性曲线之间的最大偏差，最大偏差，如图如图如图如图2 2所示。所示。所示。所示。0被测参数被测参数测测量量值值XmaxXmax 反行程反行程 正行程正行程图图2 2 仪表的回差特性

5、示意图仪表的回差特性示意图灵敏度：灵敏度：用来表示仪表对被测参数变化的反应灵敏程用来表示仪表对被测参数变化的反应灵敏程 度，是指仪表达到稳态后，输出变化量与对度，是指仪表达到稳态后，输出变化量与对 应输入变化量之比，即应输入变化量之比，即4. 4. 灵敏度与灵敏限灵敏度与灵敏限 S: S: 仪表灵敏度仪表灵敏度X X：输入变化量：输入变化量Y Y：输出变化量：输出变化量灵敏限：灵敏限：指能引起仪表指针发生位移时所需被测参数指能引起仪表指针发生位移时所需被测参数 的最小变化量，一般规定，仪表的灵敏限数的最小变化量，一般规定，仪表的灵敏限数 值应不大于仪表允许测量误差绝对值的值应不大于仪表允许测量

6、误差绝对值的1/21/2。5.5.重复性重复性6.6.阂值阂值 重复性是衡量测量仪表在同一条件下，输入量重复性是衡量测量仪表在同一条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线间一致程度的指标。各条曲线越靠近，重复性越线间一致程度的指标。各条曲线越靠近，重复性越好。好。 阂值是能使测量仪表输出端产生可测变化量的阂值是能使测量仪表输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 漂移是指在一定时间间隔内，测量仪表输出与输入量漂移是指在一定时间间隔内，测量仪表输出与输入量无关的变化，包括零点

7、漂移和灵敏度漂移，一般时间无关的变化，包括零点漂移和灵敏度漂移，一般时间和周围温度环境可以引起漂移。和周围温度环境可以引起漂移。8.8.漂移漂移7.7.稳定性稳定性稳定性是指仪表在相当长的时间内保持其性能的能力稳定性是指仪表在相当长的时间内保持其性能的能力 时间常数时间常数0 测量仪表输出值上升到稳态值测量仪表输出值上升到稳态值yc的的63.2%所需的时间所需的时间二二. . 动态特性动态特性-反应时间反应时间反应时间是指仪表的动态反应时间是指仪表的动态反应时间是指仪表的动态反应时间是指仪表的动态性能指标。当用仪表对被性能指标。当用仪表对被性能指标。当用仪表对被性能指标。当用仪表对被测量进行测

8、量时，被测量测量进行测量时，被测量测量进行测量时，被测量测量进行测量时，被测量突然变化后，仪表指示值突然变化后，仪表指示值突然变化后，仪表指示值突然变化后，仪表指示值总是要经过一段时间后才总是要经过一段时间后才总是要经过一段时间后才总是要经过一段时间后才能准确地显示出来。能准确地显示出来。能准确地显示出来。能准确地显示出来。 0 0： 滞后时间滞后时间 T T： 时间常数时间常数 TsTs： 稳定时间稳定时间0tyy()y() 被测参数0.95y()0.95y()0.632y()0.632y() 0 Ts T一一一一. . . . 液柱式压力计液柱式压力计液柱式压力计液柱式压力计 常用的有常用

9、的有常用的有常用的有U U U U型管压差计、倒型管压差计、倒型管压差计、倒型管压差计、倒U U U U管压差计。管压差计。管压差计。管压差计。 4.2.1 压力测量仪表分类压力测量仪表分类 (按转换原理分按转换原理分) )a.a.液柱式压力计液柱式压力计 b.b.弹性式压力仪表弹性式压力仪表c.c.电气式压力仪表电气式压力仪表 d.d.活塞式压力活塞式压力标准仪表标准仪表 4.24.2 压力检测变送仪表压力检测变送仪表液柱式压力计注意问题：液柱式压力计注意问题：液柱式压力计注意问题：液柱式压力计注意问题： 读数的表示方法读数的表示方法 当待测流体为水时，压差计的指示液是当待测流体为水时，压差

10、计的指示液是HgHg，测得的液，测得的液柱高度是柱高度是50mm50mm时，能读作时，能读作50mm Hg50mm Hg柱吗？柱吗？ 不能。应读作不能。应读作50mm Hg-H50mm Hg-H2 2O O 最小测量值的确定最小测量值的确定 如果要求压差的测量误差不大于如果要求压差的测量误差不大于3%3%，U U管压差计的最管压差计的最小单位一般是小单位一般是1mm1mm，则每次读数的绝对误差为：，则每次读数的绝对误差为： 则最小液柱高度为：则最小液柱高度为： 即当液柱高度大于为即当液柱高度大于为23.6mm23.6mm，满足误差要求。，满足误差要求。 二二. 弹性式压力计弹性式压力计a. a

11、. a. a. 弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件b. b. b. b. 测量原理测量原理测量原理测量原理 测量压力时，被测压力介质通测量压力时，被测压力介质通测量压力时，被测压力介质通测量压力时，被测压力介质通过管接头进入弹簧管的内腔内，从过管接头进入弹簧管的内腔内，从过管接头进入弹簧管的内腔内，从过管接头进入弹簧管的内腔内，从而使弹簧管的自由端产生位移，自而使弹簧管的自由端产生位移，自而使弹簧管的自由端产生位移，自而使弹簧管的自由端产生位移，自由端的位移放大后，指示出相应的由端的位移放大后，指示出相应的由端的位移放大后，指示出相应的由端的位移放大后，指示出相应的压力。压力。压力。压力。弹簧管

12、式Pc.弹性式压力仪表(实物图及内部结构）图图5 5 弹性式压力表示意图弹性式压力表示意图三三. . 电气式压力计电气式压力计组成组成压力压力传感器传感器电信号电信号电信号加电信号加工装置工装置输出仪表输出仪表 压力传感器压力传感器的作用是把信号检测出来，并转换成电信号的作用是把信号检测出来，并转换成电信号进行输出，当输出的电信号能够进一步转换为标准信号时，进行输出，当输出的电信号能够进一步转换为标准信号时，压力传感器又称为压力变送器。压力传感器又称为压力变送器。 电信号加工装置电信号加工装置是对传感器输出的电信号经适当加工处是对传感器输出的电信号经适当加工处理理,如衰减、放大、滤波、运算等。

13、如衰减、放大、滤波、运算等。 输出仪表输出仪表则是用表头显示，或用笔式记录仪、打印机、则是用表头显示，或用笔式记录仪、打印机、屏幕显示等输出设备进行显示。屏幕显示等输出设备进行显示。一. 应变片式压力传感器a.a.分类：分类：有金属应变片式和半导体应变片式两类有金属应变片式和半导体应变片式两类 4.2.2 4.2.2 压力传感器压力传感器b.b.特点：特点： 被测压力可达被测压力可达25 MPa25 MPa； 固有频率在固有频率在25000 Hz25000 Hz以上，有较好的动态性能，适合测以上，有较好的动态性能，适合测快速变化的压力；快速变化的压力； 非线性及滞后误差小于额定压力的非线性及滞

14、后误差小于额定压力的1%1%c. c. c. c. 测压原理测压原理测压原理测压原理 当压力当压力当压力当压力P P P P作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴作用于膜片而使应变筒作轴向受压变形时，沿轴向贴放的应变片向贴放的应变片向贴放的应变片向贴放的应变片r r r r1 1 1 1也将产生轴向压缩应变，于是也将产生轴向压缩应变，于是也将产生轴向压缩应变，于是也将产生轴向压缩应变，于是r r r r1 1 1 1的阻值变小；的阻值变小；的阻值变小；的阻值变小；沿轴向贴放的应变片沿轴向贴放的应变片沿轴向贴

15、放的应变片沿轴向贴放的应变片r r r r2 2 2 2由于本身受到横向压缩将引起纵向拉伸由于本身受到横向压缩将引起纵向拉伸由于本身受到横向压缩将引起纵向拉伸由于本身受到横向压缩将引起纵向拉伸应变，于是应变，于是应变，于是应变，于是r r r r2 2 2 2阻值变大。阻值变大。阻值变大。阻值变大。 使得使得使得使得r r r r1 1 1 1和和和和 r r r r2 2 2 2与固定阻值的与固定阻值的与固定阻值的与固定阻值的r r r r3 3 3 3和和和和r r r r4 4 4 4组成组成组成组成的桥式电路失去平衡，从而获得不平衡电压作为传感器的输出的桥式电路失去平衡，从而获得不平衡

16、电压作为传感器的输出的桥式电路失去平衡，从而获得不平衡电压作为传感器的输出的桥式电路失去平衡，从而获得不平衡电压作为传感器的输出信号。信号。信号。信号。二. 霍尔片式压力传感器霍尔效应霍尔效应 在半导体制成的霍尔片的在半导体制成的霍尔片的Z轴轴方向加一磁场方向加一磁场,在在Y轴方向加一外轴方向加一外电场电场.电子在霍尔片中运动时电子在霍尔片中运动时,由于由于受电磁力的作用受电磁力的作用,而使电子的运动而使电子的运动轨道发生偏转轨道发生偏转,造成霍尔片的一个造成霍尔片的一个端面上有电子积累端面上有电子积累,另一端面上正另一端面上正电荷过剩电荷过剩,从而在从而在X轴方向上出现轴方向上出现电位差电位

17、差,该电位差称为霍尔电势该电位差称为霍尔电势,这这种现象叫种现象叫”霍尔效应霍尔效应”。U UH H霍尔电势霍尔电势B B磁感应强度磁感应强度I I控制电流控制电流R RH H霍尔常数，与霍尔片霍尔常数，与霍尔片 材料、几何形状有关材料、几何形状有关霍尔电势一般为几十毫伏数量级（霍尔电势一般为几十毫伏数量级（I I为为3-20mA3-20mA，B B约为几约为几千高斯）；千高斯）； 导体也有霍尔效应，但远小于半导体。导体也有霍尔效应，但远小于半导体。1-1-弹簧管；弹簧管；2-2-磁钢；磁钢；3-3-霍尔片霍尔片 将霍尔元件与弹簧管配将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹簧合，就组成了霍尔

18、片式弹簧管压力传感器。管压力传感器。 当被测压力引入后，在被当被测压力引入后，在被测压力作用下，弹簧管自由测压力作用下，弹簧管自由端发生位移，因而改变了霍端发生位移，因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置，尔片在非均匀磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。压力成比例。 1.1.压力表的选用压力表的选用 a.a.仪表类型的选用仪表类型的选用 显示方式的要求、被测介质的物理化学性质及现显示方式的要求、被测介质的物理化学性质及现场环境条件。场环境条件。 b.b.仪表量程的选用仪表量程的选用 根据工艺生产过程中操作压力变化的范围来考虑。根据工艺生产过程中操作压力变化的

19、范围来考虑。 c.c.仪表精度等级选择仪表精度等级选择 精度等级是根据已选定仪表的量程和工艺生产上精度等级是根据已选定仪表的量程和工艺生产上所允许的最大测量误差，求最大允许误差来确定的。所允许的最大测量误差，求最大允许误差来确定的。 4.2.44.2.4压力表的选用与安装压力表的选用与安装2.2.压力表的安装压力表的安装a.a.测量点的选择测量点的选择 选在被测介质直线流动的直管段部分。选在被测介质直线流动的直管段部分。 测压点应与流动方向垂直，测压管端面与生产设备连接测压点应与流动方向垂直，测压管端面与生产设备连接处的内壁保持相平，不应有凸出物和毛刺等。处的内壁保持相平，不应有凸出物和毛刺等

20、。 测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存空气；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压积存空气；测量气体压力时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。管内不积存液体。 图图图图6 6 流体管道的取压口流体管道的取压口流体管道的取压口流体管道的取压口（a a）液体管道；（）液体管道；（）液体管道；（）液体管道；（b b）气体管道）气体管道）气体管道）气体管道流动直管流动直管测压点测压点导压管导压管 压力表压力表图图7 7 压力测量系统安装示意图压力测量系统安装示意图b.导压管的选择安装u导压管的粗细长短合适；导压管的粗细长短合

21、适；u根据被测介质易冷凝或是冷冻时，根据被测介质易冷凝或是冷冻时，必须加保温伴热管线；必须加保温伴热管线；u测压口和压力表之间应加截断阀测压口和压力表之间应加截断阀门；门；u导压管安装时要有一定斜度（防导压管安装时要有一定斜度（防气泡或固体杂质）；气泡或固体杂质）；u若被测介质为液体，在导压管内若被测介质为液体，在导压管内有气体存在；或被测介质为气体，有气体存在；或被测介质为气体，而导压管内有液体存在，都会造而导压管内有液体存在，都会造成测量误差。成测量误差。 HPP图图8 8 仪表与取压点不等高的影响仪表与取压点不等高的影响c.c.压力表的安装压力表的安装 安装在易于维修和观察的地方；安装在

22、易于维修和观察的地方； 应力求避免振动和高温等的不利影响；应力求避免振动和高温等的不利影响； 安装高度应与取压点相同或相近，否则会产生测量误差。安装高度应与取压点相同或相近，否则会产生测量误差。 表压表压P = P+HgP = P+Hg 测量蒸汽压时，应加装盘形管，以防高温蒸汽与被测元件测量蒸汽压时，应加装盘形管，以防高温蒸汽与被测元件直接接触；直接接触； 对于腐蚀性介质，要加隔离罐；对于腐蚀性介质，要加隔离罐； 在压力表和导压管的连接处应加装密封衬片，防止泄漏。在压力表和导压管的连接处应加装密封衬片，防止泄漏。图图9 9 隔离器的结构形式隔离器的结构形式 放空阀、切断阀、平衡阀的使用放空阀、

23、切断阀、平衡阀的使用平衡阀使用注意事项：平衡阀使用注意事项：（1）设置平衡阀，且将平衡阀装在切断与测量仪表之间；（2）实验装置开始运转之前和停止运转之前，应先打开平衡阀；（3）关闭平衡阀之前应认真检查两个切断阀：当两个切断阀均已打开或均已关闭时，才能关闭平衡阀；（4）打开放空阀或之前，务必先打开平衡阀。分类质量流量质量流量检测仪表检测仪表速度式：差压式（节流式）、转子流量计、速度式：差压式（节流式）、转子流量计、 涡轮流量计，涡街流量计等涡轮流量计，涡街流量计等容积式：椭圆齿轮流量计，活塞式容积式：椭圆齿轮流量计，活塞式体积流量体积流量检测仪表检测仪表直接式：量热式、角动量式、科氏力式等直接式

24、：量热式、角动量式、科氏力式等直接式：量热式、角动量式、科氏力式等直接式：量热式、角动量式、科氏力式等间接式间接式间接式间接式4.3 4.3 流量检测变送仪表流量检测变送仪表一. 节流式（差压式）流量计a.a.a.a.原理原理原理原理利用流体流经节流装置产生的压力差而实现流量测量利用流体流经节流装置产生的压力差而实现流量测量b.b.b.b.组成组成组成组成由节流装置和差压计及显示仪表组成。节流装置包括由节流装置和差压计及显示仪表组成。节流装置包括节流元件和取压装置，有孔板、喷嘴、文丘里管等。节流元件和取压装置，有孔板、喷嘴、文丘里管等。c. 常用节流式流量计的比较常用节流式流量计的比较名称名称

25、名称名称优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点孔板孔板孔板孔板造价低造价低造价低造价低能量损失大能量损失大能量损失大能量损失大喷嘴喷嘴喷嘴喷嘴测量精度高，耐腐蚀，耐磨测量精度高，耐腐蚀，耐磨测量精度高，耐腐蚀，耐磨测量精度高，耐腐蚀，耐磨损，能适用于赃污的流体损，能适用于赃污的流体损，能适用于赃污的流体损，能适用于赃污的流体能量损失和造价介于能量损失和造价介于能量损失和造价介于能量损失和造价介于孔板和文丘里之间孔板和文丘里之间孔板和文丘里之间孔板和文丘里之间文丘里文丘里文丘里文丘里能量损失小能量损失小能量损失小能量损失小制造成本高制造成本高制造成本高制造成本高圆喷嘴圆喷嘴圆喷嘴圆喷嘴适用于流速低、精

26、度高的场适用于流速低、精度高的场适用于流速低、精度高的场适用于流速低、精度高的场合合合合制造技术较高制造技术较高制造技术较高制造技术较高d. 流量基本方程流量系数流量系数膨胀校正系数膨胀校正系数F F0 0开孔截面积开孔截面积PP节流装置前后压力差节流装置前后压力差流体密度流体密度 与节流装置形式、节流孔面积与管道面积之比、取压方式、与节流装置形式、节流孔面积与管道面积之比、取压方式、 及及ReRe等有关；等有关； PP与取压方法有关，我国规定的标准节流装置取压方法为与取压方法有关，我国规定的标准节流装置取压方法为 角接取压法和法兰取压法。角接取压法和法兰取压法。流量系数流量系数与与ReRe的

27、关系的关系当当ReRe大于临界雷诺数时，大于临界雷诺数时， 为常数，流量为常数，流量Q Q与压差与压差PP的平的平方根成正比，因此此类流量计的工作范围最好选在方根成正比，因此此类流量计的工作范围最好选在为常数为常数的范围内。的范围内。e.压差式流量计使用和安装流体必须是清洁单相流体，或认为是无相变的牛顿型流体，流体必须是清洁单相流体，或认为是无相变的牛顿型流体，且被测流量是稳定的，对脉动流不适用。且被测流量是稳定的，对脉动流不适用。流体在节流装置前后必须完全充满管道整个截面，并在节流体在节流装置前后必须完全充满管道整个截面，并在节流装置流装置前导压管的安装要求与前导压管的安装要求与“压力检测变

28、送仪表压力检测变送仪表”中导中导压管的一样。后压管的一样。后有足够长的直管段有足够长的直管段。节流元件的安装方向，可以垂直也可以水平，但对流向有节流元件的安装方向，可以垂直也可以水平，但对流向有一定要求：一定要求： 图图11 11 节流式流量计节流式流量计 若被测流体的工作流体与实际计算时有所不同，若被测流体的工作流体与实际计算时有所不同，要对要对所测数值进行校正。所测数值进行校正。标定流体密度；标定流体密度；实际流体密度。实际流体密度。f. f. 节流式流量计的流量校正节流式流量计的流量校正流量流量流量流量- - - -压差的标定条件压差的标定条件压差的标定条件压差的标定条件液体流量计液体流

29、量计: 水，水，760mmHg（1.0133*105 Pa），），20，=998.2 Kg/m3气体流量计气体流量计: 空气，空气，760mmHg（1.0133*105 Pa），），20，=1.205 Kg/m3二. 转子流量计a.a.a.a.工作原理工作原理工作原理工作原理图图12 12 转子流量计示意图转子流量计示意图是以压降不变，利用节流面积的变是以压降不变，利用节流面积的变是以压降不变，利用节流面积的变是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小。化来测量流量的大小。化来测量流量的大小。化来测量流量的大小。b.b.b.b.基本方程及应用基本方程及应用基本方程及应用基本方程及应用qv

30、p1p2h被测介质的密度和工作状态与工业基准状态不同时，被测介质的密度和工作状态与工业基准状态不同时，被测介质的密度和工作状态与工业基准状态不同时，被测介质的密度和工作状态与工业基准状态不同时，需对流量指示值进行修正需对流量指示值进行修正需对流量指示值进行修正需对流量指示值进行修正。 液体流量测量时的修正液体流量测量时的修正液体流量测量时的修正液体流量测量时的修正 气体流量测量时的修正气体流量测量时的修正气体流量测量时的修正气体流量测量时的修正c.c.特点特点适合测量管径适合测量管径适合测量管径适合测量管径50mm50mm50mm50mm以下管道的流量，测量流量比较小的场合以下管道的流量，测量

31、流量比较小的场合以下管道的流量，测量流量比较小的场合以下管道的流量，测量流量比较小的场合。 安装必须垂直；安装必须垂直；安装必须垂直；安装必须垂直； 转子对粘污比较敏感；转子对粘污比较敏感；转子对粘污比较敏感；转子对粘污比较敏感； 调节流量不宜采用速开阀门（如电磁阀等）；调节流量不宜采用速开阀门（如电磁阀等）；调节流量不宜采用速开阀门（如电磁阀等）；调节流量不宜采用速开阀门（如电磁阀等）； 搬动时应将转子卡住，特别是大口径的转子流量计；搬动时应将转子卡住，特别是大口径的转子流量计；搬动时应将转子卡住，特别是大口径的转子流量计；搬动时应将转子卡住，特别是大口径的转子流量计； 被测流体温度若高于被

32、测流体温度若高于被测流体温度若高于被测流体温度若高于70707070，应安装保护罩，以防玻璃，应安装保护罩，以防玻璃，应安装保护罩，以防玻璃，应安装保护罩，以防玻璃 管因溅有冷水而骤冷破裂；管因溅有冷水而骤冷破裂；管因溅有冷水而骤冷破裂；管因溅有冷水而骤冷破裂； 注意转子流量计的下限。注意转子流量计的下限。注意转子流量计的下限。注意转子流量计的下限。3.转子流量计使用和安装时应注意的问题转子流量计使用和安装时应注意的问题三. 涡轮流量计流体推动流体推动涡轮涡轮叶片，使涡轮旋转叶片，使涡轮旋转高导磁的涡轮在旋转的同时，周高导磁的涡轮在旋转的同时，周期性地扫过磁钢，使磁路的磁阻期性地扫过磁钢，使磁

33、路的磁阻发生周期性变化，线圈中感应出发生周期性变化，线圈中感应出交流电信号交流电信号交变信号频率送往电子计数器或交变信号频率送往电子计数器或电子频率计，累积或指示流量电子频率计，累积或指示流量1.1.涡轮；涡轮；2.2.导流器；导流器；3.3.磁电感应转换器磁电感应转换器4.4.外壳；外壳；5.5.前置放大器前置放大器图图13 13 涡轮流量计示意图涡轮流量计示意图1.1.1.1.工作原理工作原理工作原理工作原理2.2.2.2.涡轮流量计的特性涡轮流量计的特性涡轮流量计的特性涡轮流量计的特性图 涡轮流量计的特性曲线示意图 仪表常数仪表常数与体积流量与体积流量Q曲线曲线 脉冲信号的频率脉冲信号的

34、频率f与体积流量与体积流量Q曲线曲线流量很小的流体通过流量计时，涡轮并不转流量很小的流体通过流量计时，涡轮并不转 动，只有当流量大于某一最小值，能克服起动，只有当流量大于某一最小值，能克服起 动摩擦力距时，涡轮才开始转动。动摩擦力距时，涡轮才开始转动。当流量较小时，仪表特性不良。当流量较小时，仪表特性不良。 涡轮流量计的一般工作点最好在仪表测量范围上限数值的涡轮流量计的一般工作点最好在仪表测量范围上限数值的涡轮流量计的一般工作点最好在仪表测量范围上限数值的涡轮流量计的一般工作点最好在仪表测量范围上限数值的 50% 50% 以上。以上。以上。以上。 涡轮流量计出厂时是在水平安装情况下标定的，所以

35、应用涡轮流量计出厂时是在水平安装情况下标定的，所以应用涡轮流量计出厂时是在水平安装情况下标定的，所以应用涡轮流量计出厂时是在水平安装情况下标定的，所以应用 时，必须水平安装；否则会引起变送器的仪表常数发生变化。时，必须水平安装；否则会引起变送器的仪表常数发生变化。时，必须水平安装；否则会引起变送器的仪表常数发生变化。时，必须水平安装；否则会引起变送器的仪表常数发生变化。 为了确保变送器叶轮正常工作，流体必须洁净，切勿使污物、为了确保变送器叶轮正常工作，流体必须洁净，切勿使污物、为了确保变送器叶轮正常工作，流体必须洁净，切勿使污物、为了确保变送器叶轮正常工作，流体必须洁净，切勿使污物、 铁屑、棉

36、纱等进入变送器，因此需在变送器前加装滤网铁屑、棉纱等进入变送器，因此需在变送器前加装滤网铁屑、棉纱等进入变送器，因此需在变送器前加装滤网铁屑、棉纱等进入变送器，因此需在变送器前加装滤网。 被测流体的流动方向须与变送器所标箭头方向一致。被测流体的流动方向须与变送器所标箭头方向一致。被测流体的流动方向须与变送器所标箭头方向一致。被测流体的流动方向须与变送器所标箭头方向一致。 应了解介质密度和粘度及其变化情况，考虑是否有必要对流应了解介质密度和粘度及其变化情况，考虑是否有必要对流应了解介质密度和粘度及其变化情况，考虑是否有必要对流应了解介质密度和粘度及其变化情况，考虑是否有必要对流量计的特性进行修正

37、量计的特性进行修正量计的特性进行修正量计的特性进行修正 3.涡轮流量计使用和安装时应注意的问题涡轮流量计使用和安装时应注意的问题4.4 4.4 温度检测变送仪表温度检测变送仪表非接触式非接触式辐射高温计辐射高温计红外线温度计红外线温度计接触式接触式膨胀式测温仪表膨胀式测温仪表压力式温度计压力式温度计热电偶温度计热电偶温度计热电阻温度计热电阻温度计分类常用温度计的种类及优缺点常用温度计的种类及优缺点4.4.1 热电偶温度计1.1.热电偶及测温原理热电偶及测温原理 热电偶温度计是以热电偶温度计是以热电偶温度计是以热电偶温度计是以热电效应热电效应热电效应热电效应为基础的测温仪表。为基础的测温仪表。为

38、基础的测温仪表。为基础的测温仪表。热电效应：热电效应：热电效应：热电效应：把两种把两种把两种把两种不同不同不同不同导体或者半导体连接成一个闭导体或者半导体连接成一个闭导体或者半导体连接成一个闭导体或者半导体连接成一个闭合回路，把两个接点分别置于温度合回路，把两个接点分别置于温度合回路，把两个接点分别置于温度合回路，把两个接点分别置于温度t t t t的热源和温度的热源和温度的热源和温度的热源和温度t t t t0 0 0 0的冷端，在回路中就会产生的冷端，在回路中就会产生的冷端，在回路中就会产生的冷端，在回路中就会产生电势电势电势电势，这种效应叫作热电这种效应叫作热电这种效应叫作热电这种效应叫

39、作热电效应。效应。效应。效应。 工作端工作端热端热端测量端测量端 tt 0自由端自由端冷端冷端热电极热电极图图14 14 热电偶结构示意图热电偶结构示意图热电偶温度计是由三部分组成：热电偶温度计是由三部分组成： 热电偶热电偶是由不同材料的导体焊接而成，作为感是由不同材料的导体焊接而成，作为感 温元件；温元件；测量仪表测量仪表动圈仪表或电位差计动圈仪表或电位差计连接导线连接导线铜导线及补偿导线铜导线及补偿导线 整个回路的热电势由整个回路的热电势由 接触电势接触电势 组成组成 温差电势温差电势 接触电势接触电势：两种不同导体：两种不同导体A、B接触时，由于两者电子密度不接触时，由于两者电子密度不

40、同，则电子同，则电子 在两个方向扩散速率不同，从而在在两个方向扩散速率不同，从而在 A、 B间形成一个电位差，这就是接触电势。间形成一个电位差，这就是接触电势。温差电势温差电势：在同一种导体的两端因其温度不同而产生的电势。：在同一种导体的两端因其温度不同而产生的电势。整个热电偶回路的总电势整个热电偶回路的总电势: 理论上任何两种不同金属都可以组成热电偶，但有的理论上任何两种不同金属都可以组成热电偶，但有的 无实用价值；无实用价值； 热电势热电势EAB（t，t0）只与组成热电偶的材料）只与组成热电偶的材料A、B及两端点及两端点 温度温度t、 t0有关，与热电偶的形状、大小、粗细无关；有关，与热电

41、偶的形状、大小、粗细无关； 当当A、B和和t0一定时，一定时，EAB（t，t0）是温度）是温度t 的单值函数，的单值函数， 这就是热电偶测温的基本依据。这就是热电偶测温的基本依据。2.2.2.2.热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律热电偶基本定律 热电偶热电偶热电偶热电偶A,BA,B产生的热电势与产生的热电势与产生的热电势与产生的热电势与AA、BB材料的中间温度无关，只材料的中间温度无关，只材料的中间温度无关，只材料的中间温度无关，只与接触点温度与接触点温度与接触点温度与接触点温度t t、t t0 0相关。远距离传输的依据。相关。远距离传输的依据。相关。远距离传输的依据。相关。远距离传输

42、的依据。 冷端温度修正理论依据：冷端温度修正理论依据：冷端温度修正理论依据：冷端温度修正理论依据： 在热电偶回路中，接入第三种材料的导线，只要在热电偶回路中，接入第三种材料的导线，只要在热电偶回路中，接入第三种材料的导线，只要在热电偶回路中，接入第三种材料的导线，只要第三导线的两端的温度相同，第三导线的引入不第三导线的两端的温度相同，第三导线的引入不第三导线的两端的温度相同，第三导线的引入不第三导线的两端的温度相同，第三导线的引入不会影响热电偶的电势。接入测量仪表的依据。会影响热电偶的电势。接入测量仪表的依据。会影响热电偶的电势。接入测量仪表的依据。会影响热电偶的电势。接入测量仪表的依据。3.

43、3.3.3.热电偶与温度关系特性热电偶与温度关系特性热电偶与温度关系特性热电偶与温度关系特性可用可用 列表法列表法 表示（冷端温度均为表示（冷端温度均为 0） 数学表示法数学表示法 图示法图示法 列表法列表法 将温度与热电偶将温度与热电偶的热电势列成相应的热电势列成相应的表格，不同的热的表格，不同的热电偶其数值是不同电偶其数值是不同的，每种热电偶都的，每种热电偶都对应一个分度号。对应一个分度号。 数学表示法数学表示法 图示法图示法 把热电势与温度关系用曲线在坐标纸上表示出来。把热电势与温度关系用曲线在坐标纸上表示出来。4.常用热电偶材料a.a.对热电偶材料的要求对热电偶材料的要求热电性能好；热

44、电性能好；物化性能稳定；物化性能稳定；测量温度范围宽；测量温度范围宽；电阻温度系数小；电阻温度系数小；有良好的机加性能。有良好的机加性能。热电偶名称热电偶名称热电偶名称热电偶名称分度号分度号分度号分度号测温范围测温范围测温范围测温范围/特点特点特点特点长期使用长期使用长期使用长期使用短期使用短期使用短期使用短期使用铂铑铂铑铂铑铂铑30303030- - - -铂铑铂铑铂铑铂铑6 6 6 6B B B B30030030030016001600160016001800180018001800热电势小，测量温度高，精度高热电势小，测量温度高，精度高热电势小，测量温度高，精度高热电势小，测量温度高，

45、精度高适用于中性和氧化性介质，适用于中性和氧化性介质，适用于中性和氧化性介质，适用于中性和氧化性介质，价格高价格高价格高价格高铂铑铂铑铂铑铂铑10101010- - - -铂铂铂铂S S S S0 0 0 013001300130013001600160016001600热电势小，精度高，线性差热电势小，精度高，线性差热电势小，精度高，线性差热电势小，精度高，线性差适用于中性和氧化性介质适用于中性和氧化性介质适用于中性和氧化性介质适用于中性和氧化性介质价格高价格高价格高价格高镍铬镍铬镍铬镍铬- - - -镍硅镍硅镍硅镍硅（镍铝）（镍铝）（镍铝）（镍铝）K K K K0 0 0 01000100

46、0100010001200120012001200热电势大，线性好，适用于中性热电势大，线性好，适用于中性热电势大，线性好，适用于中性热电势大，线性好，适用于中性和氧化性介质，价格便宜和氧化性介质，价格便宜和氧化性介质，价格便宜和氧化性介质，价格便宜镍铬镍铬镍铬镍铬- - - -康铜康铜康铜康铜E E E E0 0 0 0550550550550750750750750热电势大，线性差，适用于氧化热电势大，线性差，适用于氧化热电势大，线性差，适用于氧化热电势大，线性差，适用于氧化及弱还原性介质，价格低及弱还原性介质，价格低及弱还原性介质，价格低及弱还原性介质，价格低工业上常用的标准热电偶工业上

47、常用的标准热电偶工业上常用的标准热电偶工业上常用的标准热电偶 5.热电偶的结构铠装热电偶铠装热电偶将热电偶丝与绝缘材料及金属套管将热电偶丝与绝缘材料及金属套管经过整体拉伸工艺加工而成的坚实经过整体拉伸工艺加工而成的坚实的组合体。外径为的组合体。外径为1-8mm1-8mm，还可小到，还可小到0.2mm0.2mm，长度可为，长度可为50m50m。反应速度快，。反应速度快，可弯曲、不怕震、耐高压的优点。可弯曲、不怕震、耐高压的优点。普通热电偶普通热电偶普通热电偶普通热电偶由热电极、绝缘管、保护套和接线盒组成由热电极、绝缘管、保护套和接线盒组成由热电极、绝缘管、保护套和接线盒组成由热电极、绝缘管、保护

48、套和接线盒组成图图17 17 普通热电偶普通热电偶图图18 18 铠装热电偶铠装热电偶6.热电偶冷端温度的处理方法补偿导线与热电极在补偿导线与热电极在0100具有相同的热电性能；具有相同的热电性能； 不同热电偶所用的补偿导线不同；不同热电偶所用的补偿导线不同； 热电偶和补偿导线的两个接点处温度相同；热电偶和补偿导线的两个接点处温度相同； 使用时型号相配，极性不能接错；使用时型号相配，极性不能接错； 价格比较低廉。价格比较低廉。只有热电偶的只有热电偶的只有热电偶的只有热电偶的冷端温度保持不变冷端温度保持不变冷端温度保持不变冷端温度保持不变，热电势才是被测温度，热电势才是被测温度，热电势才是被测温

49、度，热电势才是被测温度的单值函数，使用补偿导线可将的单值函数，使用补偿导线可将的单值函数，使用补偿导线可将的单值函数，使用补偿导线可将冷端延伸至温度恒定处冷端延伸至温度恒定处冷端延伸至温度恒定处冷端延伸至温度恒定处；同时节约贵金属材料。同时节约贵金属材料。同时节约贵金属材料。同时节约贵金属材料。a.a.a.a.补偿导线特点补偿导线特点补偿导线特点补偿导线特点常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线镍铬镍铬镍硅镍硅镍铬镍铬铜镍铜镍TXTXTXTX铜铜铜铜铜镍铜镍铜镍铜镍EXEXEXEX镍铬镍铬- -镍硅镍硅KCKCKCKCKXKXKXKX铂铑铂铑- -铂铂SCSCSCSC铜铜铜铜铜镍铜镍铜镍铜镍

50、分度号分度号分度号分度号配用热电偶配用热电偶配用热电偶配用热电偶型号型号型号型号补偿导线名称补偿导线名称补偿导线名称补偿导线名称SK铜铜铜镍铜镍镍铬镍铬铜镍铜镍铜铜铜镍铜镍ETb. 冷端温度的补偿方法采用补偿导线后，冷端从温度较高和不稳定的地方，采用补偿导线后，冷端从温度较高和不稳定的地方，延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度延伸到温度较低和比较稳定的操作室内，但冷端温度还不是还不是00。 冰点法冰点法 计算修正法计算修正法 仪表零点校正法仪表零点校正法 补偿电桥法补偿电桥法 补偿热电偶法补偿热电偶法54七.热电偶的串并联应用 热电偶不同极性相接的热电偶不同极性相接的串联线路图串联线

51、路图热电势之热电势之和，用于微小温度变化和，用于微小温度变化的测量，提高灵敏度。的测量，提高灵敏度。热电偶并联线路图热电偶并联线路图热电势的平均值，热电势的平均值，得到各点温度的平得到各点温度的平均值均值4.4.2 4.4.2 热电阻温度计热电阻温度计热电偶一般适用于测量热电偶一般适用于测量500500以上的较高温度；以上的较高温度；由冷端温度及环境温度的变化所引起的相对误差由冷端温度及环境温度的变化所引起的相对误差 显得突出，不易得到完全的补偿。显得突出，不易得到完全的补偿。所以，在中、低温区，一般使用所以，在中、低温区，一般使用所以，在中、低温区，一般使用所以，在中、低温区，一般使用热电阻

52、温度计热电阻温度计热电阻温度计热电阻温度计测量，测量，测量，测量，适用于适用于适用于适用于-200-200-200-200+500+500+500+500，输出值大，测量准确。，输出值大，测量准确。，输出值大，测量准确。，输出值大，测量准确。由于热电偶温度计具有：由于热电偶温度计具有：由于热电偶温度计具有：由于热电偶温度计具有：a.热电阻的组成及连接方式图图2121 热电阻的接线方法热电阻的接线方法三线制三线制热电阻温度计热电阻温度计热电阻（感温元件）热电阻（感温元件） 不平衡电桥不平衡电桥显示仪表显示仪表 平衡电桥平衡电桥连接导线连接导线b.热电阻测温原理利用金属导体的电阻值随温度而变化的特

53、性来进行利用金属导体的电阻值随温度而变化的特性来进行利用金属导体的电阻值随温度而变化的特性来进行利用金属导体的电阻值随温度而变化的特性来进行温度测量。温度测量。温度测量。温度测量。 热电阻与热电偶的测温原理不同热电阻与热电偶的测温原理不同热电阻与热电偶的测温原理不同热电阻与热电偶的测温原理不同: :热电阻：温度变化热电阻：温度变化热电阻：温度变化热电阻：温度变化 电阻值变化电阻值变化电阻值变化电阻值变化热电偶：温度变化热电偶：温度变化热电偶：温度变化热电偶：温度变化 热电势变化热电势变化热电势变化热电势变化c.工业常用热电阻 热电阻的材料一般要求热电阻的材料一般要求热容量小；热容量小；电阻温度

54、系数、电阻率大；电阻温度系数、电阻率大；应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性；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。电阻值随温度的变化关系，最好呈线性。热电阻名称热电阻名称热电阻名称热电阻名称分度号分度号分度号分度号0000时阻值时阻值时阻值时阻值测温范围测温范围测温范围测温范围特点特点特点特点铂电阻铂电阻铂电阻铂电阻Pt10 Pt10 Pt10 Pt10 10101010200200200200500500500500 精度高，价格贵精度高，价格贵精度高，价格贵精度高，价格贵 适用于中性和氧化性介质适用于中性和氧化性介质适用于中性和氧化性介质适用于

55、中性和氧化性介质Pt100 Pt100 Pt100 Pt100 100100100100铜电阻铜电阻铜电阻铜电阻Cu50 Cu50 Cu50 Cu50 5050505050505050150150150150 线性好，价格低线性好，价格低线性好，价格低线性好，价格低 适用于无腐蚀性介质适用于无腐蚀性介质适用于无腐蚀性介质适用于无腐蚀性介质工业常用热电阻工业常用热电阻工业常用热电阻工业常用热电阻d.热电阻的结构 普通型热电阻普通型热电阻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组成。主要由电阻体、保护套管和接线盒等组成。主要由电阻体、保护套管和接线盒等组成。主要由电阻体、保护套管

56、和接线盒等组成。 铠装热电阻铠装热电阻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。体积小、抗震性强、可弯曲、热惯性小、连成一体。体积小、抗震性强、可弯曲、热惯性小、使用寿命长。使用寿命长。 薄膜热电阻薄膜热电阻薄膜热电阻薄膜热电阻 将热电阻材料通过真空镀膜法，直接蒸镀到将热电阻材料通过真空镀膜法，直接蒸镀到绝缘基底上。体积小、热惯性小、灵敏度高。绝缘基底上。体积小、热惯性小、灵敏度高。4.4.6 测温元件的安装 保证测温元件与流体充分接触，测温元件应迎着被测介保证测温元件与流体充分接触，测温元件应迎着被测介 质流向，至少成

57、质流向，至少成9090； 测温元件的感温点应处测温元件的感温点应处 于管道中流速最大处；于管道中流速最大处； 测温元件应有足够的插入测温元件应有足够的插入 深度，以减小误差；深度，以减小误差； 若工艺管道过小，安装测温元件处应接装扩大管；若工艺管道过小，安装测温元件处应接装扩大管； 热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，避免雨水等物质进入；热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，避免雨水等物质进入； 防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管道或设备处；防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管道或设备处；扩大管扩大管测温元件测温元件测温元件测温元件 测温元件安装在负压管道中时，必须保证密封性，防止外界测温

58、元件安装在负压管道中时，必须保证密封性，防止外界 冷空气进入，使读数降低。冷空气进入，使读数降低。62实验注意事项 实验前要认真预习，实验方式有变化，老师讲得少，一实验前要认真预习，实验方式有变化，老师讲得少，一般实验前要提问。般实验前要提问。 实验目的实验目的需要测哪些量需要测哪些量这些量如何测取这些量如何测取 实验过程要认真，注意观察实验现象，数据记录要规实验过程要认真，注意观察实验现象，数据记录要规 范，范，同时要注意仪表的使用方法；同时要注意仪表的使用方法； 实验报告最好手写，要避免抄袭。实验后一周内交实验实验报告最好手写，要避免抄袭。实验后一周内交实验报告，实验报告随原班交。报告，实验报告随原班交。 实验中或批改报告中有什么问题，请与老师沟通。实验中或批改报告中有什么问题，请与老师沟通。 珍惜实验机会。珍惜实验机会。