历玉鸣第四版化工仪表及自动化化工仪表及自动化第03章2ppt课件

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1、化工仪表及自动化化工仪表及自动化第三章第三章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n一、概论一、概论3几个概念几个概念几个概念几个概念液位液位 料位料位液位计液位计 界位计界位计丈量物位的两个目的丈量物位的两个目的丈量物位的两个目的丈量物位的两个目的按其任按其任按其任按其任务务原理分原理分原理分原理分为为直读式物位仪表直读式物位仪表 差压式物位仪表差压式物位仪表浮力式物位仪表浮力式物位仪表 电磁式物位仪表电磁式物位仪表核辐射式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表声波式物位仪表光学式物位仪表光学式物位仪表第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n二、

2、差压式液位变送器二、差压式液位变送器41.1.1.1.任任任任务务原理原理原理原理图图3-39 3-39 差压液位变送器差压液位变送器原理图原理图图图3-40 3-40 压力表式液位计压力表式液位计第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表将差压变送器的一端接液相，另一端接气相将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此因此 当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需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。假设不需求远传信将差压变送器的负压室通大气即可。假设不需求远传信号，也可以在容器底部安装压力表，如图号，也可以在容器底部安装压力表，如图3-403-40所

3、示。所示。5第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表62.2.2.2.零点迁移零点迁移零点迁移零点迁移问题问题图图3-41 3-41 负迁移表示图负迁移表示图在运用差在运用差压变送器丈量液位送器丈量液位时，普通来，普通来说实践运用中，正、践运用中，正、负室室压力力p1p1、p2p2分分别为那那么么第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表迁移迁移迁移迁移弹弹簧的作用簧的作用簧的作用簧的作用 改改改改动变动变送器的零点。送器的零点。送器的零点。送器的零点。迁移和迁移和迁移和迁移和调调零零零零 都是使都是使都是使都是使变变送器送器送器送器输输出的起始出的起始出的起始出的起始值值与被丈量起始与被丈

4、量起始与被丈量起始与被丈量起始点相点相点相点相对应对应，只不，只不，只不，只不过过零点零点零点零点调调整量通常整量通常整量通常整量通常较较小，而零点迁移小，而零点迁移小，而零点迁移小，而零点迁移量那么比量那么比量那么比量那么比较较大。大。大。大。 迁移迁移迁移迁移 同同同同时时改改改改动动了丈量范了丈量范了丈量范了丈量范围围的上、下限，相当于丈量的上、下限，相当于丈量的上、下限，相当于丈量的上、下限，相当于丈量范范范范围围的平移，它不改的平移，它不改的平移，它不改的平移，它不改动动量程的大小。量程的大小。量程的大小。量程的大小。7第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表图图3-42 3-42

5、 正负迁移表示图正负迁移表示图图图3-43 3-43 正迁移表示图正迁移表示图举举例例例例 某差压变送器的丈量范某差压变送器的丈量范围为围为0 05000Pa5000Pa，当压差由，当压差由0 0变化到变化到5000Pa5000Pa时，变送器的时，变送器的输出将由输出将由4mA4mA变化到变化到20mA20mA，这是无迁移的情况，如左图这是无迁移的情况，如左图中曲线中曲线a a所示。负迁移如曲所示。负迁移如曲线线b b所示，正迁移如曲线所示，正迁移如曲线c c所所示。示。 8第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表3.3.3.3.用法用法用法用法兰兰式差式差式差式差压变压变送器丈量液位送器丈

6、量液位送器丈量液位送器丈量液位图图3-44 3-44 法兰式差压变送器丈量液位表示图法兰式差压变送器丈量液位表示图11法法兰式丈量式丈量头；22毛毛细管；管；33变送器送器 单法兰式单法兰式 双法兰式双法兰式 法兰式差压法兰式差压法兰式差压法兰式差压变送器按其变送器按其变送器按其变送器按其构造方式构造方式构造方式构造方式9 为理处理丈量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管为理处理丈量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应运用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如以线被腐蚀、被堵塞的问题，应运用在导压管入口处加隔离膜

7、盒的法兰式差压变送器，如以下图所示。下图所示。 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n三、电容式物位传感器三、电容式物位传感器1.1.1.1.丈量原理丈量原理丈量原理丈量原理图图3-45 3-45 电容器的组成电容器的组成11内内电极；极；22外外电极极两两两两圆圆筒筒筒筒间间的的的的电电容量容量容量容量C C C C当当当当 D D D D 和和和和 d d d d 一定一定一定一定时时，电电容量容量容量容量 C C C C 的大小与的大小与的大小与的大小与极板的极板的极板的极板的长长度度度度 L L L L 和介和介和介和介质质的介的介的介的介电电常数常数常数常数的乘的乘的乘的乘积积

8、成比例。成比例。成比例。成比例。 10经过丈量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同经过丈量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。液体的分界面。 第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表2.2.2.2.液位的液位的液位的液位的检测检测3-46 非导电介质的液位丈量1内电极；2外电极；3绝缘套；4流通小孔当液位为零时，仪表调整零点，其零点的当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为电容为 对非导电介质液位丈量的电容式液位传感器原理如以下图所示。对非导电介质液位丈量的电容式液位传感器原理如以下图所示。当液位上升为当液位上升为H H时，电容量变为时，电容量变为电容量的变化

9、为电容量的变化为11第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表 电容量的变化与液位高度H成正比。该法是利用被测介质的介电系数与空气介电系数0不等的原理进展任务，-0值越大，仪表越灵敏。电容器两极间的间隔越小，仪表越灵敏。 结论结论结论结论12第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表3.3.3.3.料位的料位的料位的料位的检测检测 用用电容法可以丈量固体容法可以丈量固体块状状颗粒体及粉料的料位。由于固体粒体及粉料的料位。由于固体间磨磨损较大，容易大，容易“滞滞留，可用留，可用电极棒及容器壁极棒及容器壁组成成电容器的两极来丈量非容器的两极来丈量非导电固体料位。固体料位。1金属电极棒；2容器壁左图

10、所示为用金属电极棒插入容器来丈量左图所示为用金属电极棒插入容器来丈量料位的表示图。料位的表示图。 电容量变化与料位升降的关系为电容量变化与料位升降的关系为13图3-47 料位检测第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表优优点点点点 电容物位计的传感部分构造简单、运用方便。电容物位计的传感部分构造简单、运用方便。 缺陷缺陷缺陷缺陷 需借助较复杂的电子线路。需借助较复杂的电子线路。 应留意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。应留意介质浓度、温度变化时，其介电系数也要发生变化这种情况。14第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n四、核辐射物位计四、核辐射物位计射线的透射强度随

11、着经过介质层厚度的添加而减弱，详射线的透射强度随着经过介质层厚度的添加而减弱，详细关系见式细关系见式3-633-63。3-633-63图3-48 核辐射物位计表示图1辐射源；2接受器特点特点特点特点 适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、适用于高温、高压容器、强腐蚀、剧毒、有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾形状的介有爆炸性、黏滞性、易结晶或沸腾形状的介质的物位丈量，还可以丈量高温融熔金属的质的物位丈量，还可以丈量高温融熔金属的液位。液位。 可在高温、烟雾等环境下任务。可在高温、烟雾等环境下任务。 但由于放射线对人体有害，运用范围遭到但由于放射线对人体有害，运用范围遭到一些限制。一些限制。15第四节第

12、四节 物位检测及仪表物位检测及仪表n五、称重式液罐计量仪五、称重式液罐计量仪该计量仪既能将液位测得很准，又能反映出罐中真实的质量该计量仪既能将液位测得很准，又能反映出罐中真实的质量储量。储量。称重称重称重称重仪仪根据天平原理根据天平原理根据天平原理根据天平原理设计设计。杠杆平衡时由于3-64代入3-643-65假设液罐是均匀截面3-663-6716第四节第四节 物位检测及仪表物位检测及仪表图3-49 称重式液罐计量仪1下波纹管；2上波纹管；3液相引压管；4气相引压管；5砝码；6丝杠；7可逆电机；8编码盘；9发讯器式中假设液罐的横截面积A为常数，得将式3-67代入式3-65，得3-6817第五节

13、第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n一、温度检测方法一、温度检测方法 温度不能直接丈量，只能借助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的温度不能直接丈量，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丈量。某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性来加以间接丈量。 分分类类按丈量范按丈量范按丈量范按丈量范围围 按按按按 用用用用 途途途途 高温计、温度计高温计、温度计规范仪表、适用仪表规范仪表、适用仪表 按任按任按任按任务务原理原理原理原理 膨膨胀胀式式温温度度计计、压压力力式式温温度度计计、热热电电偶偶温度计、热电阻温度计和辐射高温计温度计、热电阻

14、温度计和辐射高温计 按丈量方式按丈量方式按丈量方式按丈量方式 接触式与非接触式接触式与非接触式 18第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表测温方式测温方式测温方式测温方式温度计种类温度计种类温度计种类温度计种类 测温范围测温范围测温范围测温范围 优点优点优点优点 缺点缺点缺点缺点 接接触触式式测测温温仪仪表表膨膨胀胀式式玻璃液体玻璃液体 -50-50600600结构简单，使用方便，测量准确，结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉价格低廉 测量上限和精度受玻璃质量的测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录远传限制，易碎，不能记录远传 双金属双金属-80 -80 600600结构紧凑，牢

15、固可靠结构紧凑，牢固可靠 精度低，量程和使用范围有限精度低，量程和使用范围有限 压压力力式式液体液体气体气体蒸汽蒸汽-30 -30 600600-20 -20 350350 0 0 250250结构简单，耐震，防爆能记录、报结构简单，耐震，防爆能记录、报警，价格低廉警，价格低廉 精度低，测温距离短，滞后大精度低，测温距离短，滞后大 热热电电偶偶铂铑铂铑- -铂铂镍铬镍铬- -镍镍硅硅镍铬镍铬- -考考铜铜0 0 16001600-50 -50 10001000-50 -50 600600测温范围广，精度高，便于远距离、测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制多点、集中测量和自动

16、控制 需冷端温度补偿，在低温段测需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低量精度较低 热热电电阻阻铂铂铜铜-200 -200 600600 -50 -50 150150测量精度高，便于远距离、多点、测量精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制集中测量和自动控制 不能测高温，需注意环境温度不能测高温，需注意环境温度的影响的影响 非接非接触式触式测温测温仪表仪表辐辐射射式式辐射式辐射式光学式光学式比色式比色式400 400 20002000700 700 32003200900 900 17001700测温时，不破坏被测温度场测温时，不破坏被测温度场 低温段测量不准，环境条件会低温段测量不准，环境条

17、件会影响测温准确度影响测温准确度 红红外外线线光电探测光电探测热电探测热电探测0 0 35003500200 200 20002000测温范围大，适于测温度分布，不测温范围大，适于测温度分布，不破坏被测温度场，响应快破坏被测温度场，响应快 易受外界干扰，标定困难易受外界干扰，标定困难 表表表表3-3 3-3 3-3 3-3 常用温度常用温度常用温度常用温度计计的种的种的种的种类类及及及及优优缺陷缺陷缺陷缺陷19第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表1.1.1.1.膨膨膨膨胀胀式温度式温度式温度式温度计计图3-50 双金属片图3-51 双金属温度信号器201双金属片；2调理螺钉；3绝缘子；4

18、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。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。第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表212.2.2.2.压压力式温度力式温度力式温度力式温度计计 它它是是根根据据在在封封锁锁系系统统中中的的液液体体、气气体体或或低低沸沸点点液液体体的的饱饱和和蒸蒸汽汽受受热热后后体体积积膨膨胀胀或或压压力力变变化化这这一一原原理理而而制制成成的的，并并用用压压力力表表来来丈丈量量这这种种变化，从而测得温度。变化，从而测得温度。图图3-52 3-52 压力式温度计构造原理图压力式温度计构造原理图 11传动机构；机构；22刻度刻度盘； 3 3指指

19、针；44弹簧管；簧管；55连杆；杆；66接接头；77毛毛细管；管；88温包；温包；99任任务物物质 运用压力随温度的变化来测温的仪表叫压力式温度计。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表3.3.3.3.辐辐射式温度射式温度射式温度射式温度计计辐辐射式高温射式高温射式高温射式高温计计是基于物体是基于物体是基于物体是基于物体热辐热辐射作用来丈量温度的射作用来丈量温度的射作用来丈量温度的射作用来丈量温度的仪仪表。表。表。表。压压力式温度力式温度力式温度力式温度计计的构造由以下三部分的构造由以下三部分的构造由以下三部分的构造由以下三部分组组成成成成 温包温包 毛毛细管管 弹簧管或簧管或盘簧管簧管

20、 22第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n二、热电偶温度计二、热电偶温度计23热电偶温度计是以热电效应为根底的测温仪表。热电偶温度计是以热电效应为根底的测温仪表。图3-53 热电偶温度计测温系统表示图1热电偶；2导线；3丈量仪表热电偶温度计由三部分组成：热电偶；丈量仪表；衔接热热电偶温度计由三部分组成：热电偶；丈量仪表；衔接热电偶和丈量仪表的导线。电偶和丈量仪表的导线。 1.1.1.1.热电热电偶偶偶偶图3-54 热电偶表示图第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表241 1 1 1热电热电景象及景象及景象及景象及测测温原理温原理温原理温原理图3-55 热电景象图3-56 接触电势构

21、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左图闭合回路中总的热电势或或第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表留意留意 假假设设组组成成热热电电偶偶回回路路的的两两种种导导体体资资料料一一样样，那那么么无无论论两两接接点点温温度度如如何何，闭闭合合回回路路的的总总热热电电势势为为零零；假假设设热热电电偶偶两两接接点点温温度度一一样样，虽虽然然两两导导体体资资料料不不同同，闭闭合合回回路路的的总总热热电电势势也也为为零零；热热电电偶偶产产生生的的热热电电势势除除了了与与两两接接点点处处的的温温度度有有关关外外，还还与与热热电电极极的的资资料料有有关关。也也就就是是说说不同热

22、电极资料制成的热电偶在一样温度下产生的热电势是不同的。不同热电极资料制成的热电偶在一样温度下产生的热电势是不同的。 25第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表262 2 2 2插入第三种插入第三种插入第三种插入第三种导线导线的的的的问题问题利用热电偶丈量温度时，必需求用某些仪表来丈量热电势利用热电偶丈量温度时，必需求用某些仪表来丈量热电势的数值，见以下图。的数值，见以下图。 图3-58 热电偶测温系统衔接图图图a a总的热电势总的热电势3-72由于由于3-753-74将式将式3-733-73、式、式3-743-74代入式代入式3-723-723-73第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪

23、表阐明：在明：在热电偶回路中接入第三种金属偶回路中接入第三种金属导线对原原热电偶所偶所产生的生的热电势数数值并无影响。不并无影响。不过必需必需保保证引入引入线两端的温度一两端的温度一样。 故得3-76图b总的热电势27第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表283 3常用热电偶的种类常用热电偶的种类工工工工业业上上上上对热电对热电极极极极资资料的要求料的要求料的要求料的要求温温度度每每添添加加时所所能能产生生的的热电势要要大大，而且而且热电势与温度与温度应尽能尽能够成成线性关系；性关系；物理物理稳定性要高；定性要高；化学化学稳定性要高；定性要高；资料料组织要要均均匀匀，要要有有韧性性，便便于

24、于加加工工成成丝；复复现性性好好，便便于于成成批批消消费，而而且且在在运运用用上上也也可可保保证良好的互良好的互换性。性。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表29热电偶名称热电偶名称代号代号分度号分度号热电极材料热电极材料测温范围测温范围/新新 旧旧正热电极正热电极负热电极负热电极长期使用长期使用短期使用短期使用铂铑铂铑3030- -铂铑铂铑6 6铂铑铂铑1010- -铂铂镍铬镍铬- -镍硅镍硅镍铬镍铬- -铜镍铜镍铁铁- -铜镍铜镍铜铜- -铜镍铜镍WRRWRRWRPWRPWRNWRNWREWREWRFWRFWRCWRCB BS SK KE EJ JT TLL-2LL-2LB-3LB

25、-3EU-2EU-2- - -CKCK铂铑铂铑3030合金合金铂铑铂铑1010合金合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金镍铬合金铁铁铜铜铂铑铂铑6 6合金合金纯铂纯铂镍硅合金镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金30030016001600-20-2013001300-50-5010001000-40-40800800-40-40700700-400-400300300180018001600160012001200900900750750350350表表表表3-4 3-4 3-4 3-4 工工工工业业用用用用热电热电偶偶偶偶第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表304 4热电偶的

26、构造热电偶的构造普通型普通型热电偶偶图3-59 热电偶的构造热电极热电极绝缘管绝缘管维护套管维护套管接线盒接线盒第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表材材 料料工作温度工作温度/橡皮、绝缘漆橡皮、绝缘漆珐琅珐琅 玻璃管玻璃管石英管石英管瓷管瓷管纯氧化铝管纯氧化铝管 80 150 500120014001700表表3-5 3-5 常用绝缘子资料常用绝缘子资料表表3-6 3-6 常用维护套管常用维护套管材材 料料工作温度工作温度/无缝钢管无缝钢管不锈钢管不锈钢管石英管石英管瓷管瓷管Al2O3陶瓷管陶瓷管 600100012001400 1900以上以上31第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及

27、仪表32 铠装装热电偶偶 由金属套管、绝缘资料氧化镁粉、热电偶丝一同经过复合拉伸成型，然后将端由金属套管、绝缘资料氧化镁粉、热电偶丝一同经过复合拉伸成型，然后将端部偶丝焊接成光滑球状构造。部偶丝焊接成光滑球状构造。 优点优点 反响速度快、运用方便、可弯曲、气密性好、不怕反响速度快、运用方便、可弯曲、气密性好、不怕振、耐高压等。振、耐高压等。 外表型外表型热电偶偶 专门用来丈量物体外表温度的一种特殊热电偶。专门用来丈量物体外表温度的一种特殊热电偶。 优点优点反响速度极快、热惯性极小。反响速度极快、热惯性极小。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 快速快速热电偶偶丈量高温熔融物体一种公用热

28、电偶。丈量高温熔融物体一种公用热电偶。 热电偶的构造方式可根据它的用途和安装位置来偶的构造方式可根据它的用途和安装位置来确定。在确定。在热电偶偶选型型时，要留意三个方面：，要留意三个方面：热电极的极的资料；料；维护套管的构造，套管的构造，资料及耐料及耐压强度；度；维护套管套管的插入深度。的插入深度。33第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表34补偿导线补偿导线的的的的选选用用用用图3-61 补偿导线接线图 采用一种公用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度坚持采用一种公用导线，将热电偶的冷端延伸出来，这既能保证热电偶冷端温度坚持不变，又经济。不变，又经济。 它也是由两种不同

29、性它也是由两种不同性质的金属的金属资料制料制成，在一定温度范成，在一定温度范围内内0 0100100与所与所衔接的接的热电偶具有一偶具有一样的的热电特性，其特性，其资料又是廉价金属。料又是廉价金属。见左左图。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表在运用在运用在运用在运用热电热电偶偶偶偶补偿导线时补偿导线时，要留意型号相配。，要留意型号相配。，要留意型号相配。，要留意型号相配。热电偶名称热电偶名称补偿导线补偿导线工作端为工作端为100，冷端为，冷端为00时的标准热电势时的标准热电势/mV/mV正极正极负极负极材料材料颜色颜色材料材料颜色颜色铂铑铂铑10-铂铂镍铬镍铬-镍硅（镍铝）镍硅（镍铝

30、）镍铬镍铬-铜镍铜镍铜铜-铜镍铜镍铜铜铜铜镍铬镍铬铜铜红红红红红红红红铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍铜镍绿绿蓝蓝棕棕白白0.6450.0374.0950.1056.3170.1704.2770.047表表3-7 3-7 常用热电偶的补偿导线常用热电偶的补偿导线35第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表. . . .冷端温度的冷端温度的冷端温度的冷端温度的补偿补偿 在运用在运用热电偶偶测温温时，只需将冷端温度，只需将冷端温度坚持持为，或者是，或者是进展一定的修正才干得出展一定的修正才干得出准确的丈量准确的丈量结果。果。这样做，就称做，就称为热电偶的冷端温度偶的冷端温度补偿。普通采用下述几种方法

31、。普通采用下述几种方法。1 1冷端温度冷端温度坚持持为的方法的方法图3-61 热电偶冷端温度坚持的方法2 2冷端温度修正方法冷端温度修正方法 在在实践消践消费中，冷端温度往往不中，冷端温度往往不是是00，而是某一温度，而是某一温度t1t1，这就引起丈量就引起丈量误差。因此，必需差。因此，必需对冷端温度冷端温度进展修正。展修正。 36第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表举举例例例例某一设备的实践温度为某一设备的实践温度为t t，其冷端温度为，其冷端温度为t1t1，这时测得，这时测得的热电势为的热电势为E Et t，t1t1。为求得实践。为求得实践t t 的温度，可利用的温度，可利用下式进展

32、修正，即下式进展修正，即 由于由于由此可知，冷端温度的修正方法是把由此可知，冷端温度的修正方法是把测得的得的热电势 E Et t，t1t1，加上，加上热端端为室温室温t t，冷端，冷端为00时的的热电偶的偶的热电势E Et1t1，0 0，才干得到，才干得到实践温度下的践温度下的热电势E Et t，0 0。 37第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 用用计算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内算的方法来修正冷端温度，是指冷端温度内恒定恒定值时对测温的影响。温的影响。该方法只适用于方法只适用于实验室或室或暂时测温，在延温，在延续丈量中丈量中显然是不适用的。然是不适用的。 留意留意留意留意38

33、第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表举举例例例例例例6 6 用用镍铬- -铜镍热电偶丈量某加偶丈量某加热炉的温度。炉的温度。测得的得的热电势E Et t，t1t166982V66982V，而自在端的，而自在端的温度温度t1t13030，求被，求被测的的实践温度。践温度。 解由附录三可以查得解由附录三可以查得 那么再再查附附录三可以三可以查得得68783V68783V对应的温度的温度为900900。 39第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 由于由于热电偶所偶所产生的生的热电势与温度之与温度之间的关系都是非的关系都是非线性的当然性的当然各种各种热电偶的非偶的非线性程度不同，因此在自在

34、端的温度不性程度不同，因此在自在端的温度不为零零时，将所，将所测得得热电势对应的温度的温度值加上自在端的温度，并不等于加上自在端的温度，并不等于实践的被践的被测温度。温度。 譬如在上例中，譬如在上例中，测得的得的热电势为66982V66982V，由附，由附录三可三可查得得对应温度温度为876.6876.6，假，假设再加上自在端温度再加上自在端温度3030，那么，那么为906.6906.6，这与与实践被践被测温度有一定温度有一定误差。其差。其实践践热电势与温度之与温度之间的非的非线性程度越性程度越严重，那么重，那么误差就越大。差就越大。 40第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表3 3校正仪

35、表零点法校正仪表零点法 假设采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指假设采用测温元件为热电偶时，要使测温时指示值不偏低，可预先将仪表指针调整到相当于室温的数值上。针调整到相当于室温的数值上。 留意：留意：只能在测温要求不太高的场所下运用。只能在测温要求不太高的场所下运用。4 4补偿电桥法补偿电桥法 利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端利用不平衡电桥产生的电势，来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。温度变化而引起的热电势变化值。 41第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 由于由于电桥是在是在2020时平衡平衡的，所以采用的，所以采用这种种补偿电桥时须

36、把把仪表的机械零位表的机械零位预先先调到到2020处。假。假设补偿电桥是在是在00时平衡平衡设计的的DDZ-DDZ-型温度型温度变送器中的送器中的补偿电桥，那么，那么仪表零位表零位应调在在00处。留意！留意！留意！留意！图图3-62 3-62 具有补偿电桥的热电偶具有补偿电桥的热电偶测温线路测温线路42第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表435 5补偿热电偶法补偿热电偶法图3-63 补偿热电偶衔接线路 在实践消费中，为了节省补偿导线和投资费用，在实践消费中，为了节省补偿导线和投资费用，常用多支热电偶而配用一台测温仪表。常用多支热电偶而配用一台测温仪表。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检

37、测及仪表n三、热电阻温度计三、热电阻温度计44 在中、低温区，普通是运用热电阻温度计来进展温度的在中、低温区，普通是运用热电阻温度计来进展温度的丈量较为适宜。丈量较为适宜。 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衔接导线所组成。及衔接导线所组成。 图3-64 热电阻温度计第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 对于呈线性特性的电阻来说，其电阻值与温度关对于呈线性特性的电阻来说，其电阻值与温度关系如下式系如下式 热电阻温度阻温度计适用于丈量适用于丈量-200-200+500+500范范围内液体、气体、蒸汽

38、及固体外表内液体、气体、蒸汽及固体外表的温度。的温度。1.1.1.1.测测温原理温原理温原理温原理 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展温度丈量的。展温度丈量的。 45第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表2.2.2.2.工工工工业业常用常用常用常用热电热电阻阻阻阻作作作作为热电为热电阻的阻的阻的阻的资资料普通要求是：料普通要求是：料普通要求是：料普通要求是： 电电阻温度系数、阻温度系数、阻温度系数、阻温度系数、电电阻率要大；阻率要大；阻率要大；阻率要大； 热热容量要小；容量要小；容量要小；容量要小； 在整个

39、在整个在整个在整个测测温范温范温范温范围围内，内，内，内，应应具有具有具有具有稳稳定的物理、化学性定的物理、化学性定的物理、化学性定的物理、化学性质质和和和和良好的复制性；良好的复制性；良好的复制性；良好的复制性； 电电阻阻阻阻值值随温度的随温度的随温度的随温度的变变化关系，最好呈化关系，最好呈化关系，最好呈化关系，最好呈线线性。性。性。性。 46第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表471 1铂电阻铂电阻在在0 0650650的温度范的温度范围内，内，铂电阻与温度的关系阻与温度的关系为由实验求得由实验求得 工工业上常用的上常用的铂电阻有两种，一种是阻有两种，一种是R0R01010，对应分

40、度号分度号为Pt10Pt10。另一种是。另一种是R0R0100100，对应分度号分度号为Pt100Pt100。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表482 2铜电阻铜电阻 金属金属铜易加工提易加工提纯，价，价钱廉价；它的廉价；它的电阻温度系数很大，且阻温度系数很大，且电阻与温度呈阻与温度呈线性性关系；在关系；在测温范温范围为-50-50+150+150内，具有很好的内，具有很好的稳定性。定性。 在在-50-50+150+150的范的范围内，内，铜电阻与温度的关系是阻与温度的关系是线性的。即性的。即 工工业上常用的上常用的铂电阻有两种，一种是阻有两种，一种是R0R05050，对应的分度号的

41、分度号为Cu10Cu10。另一。另一种是种是R0R0100100，对应的分度号的分度号为Cu100Cu100。第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表49. . . .热电热电阻的构造阻的构造阻的构造阻的构造1 1 1 1普通型普通型普通型普通型热电热电阻阻阻阻 主要由电阻体、维护套管和接线盒等主要部主要由电阻体、维护套管和接线盒等主要部件所组成。件所组成。图3-65 热电阻的支架外形(已绕电阻丝)2 2 2 2铠铠装装装装热电热电阻阻阻阻 将电阻体预先拉制成型并与绝缘资料和维将电阻体预先拉制成型并与绝缘资料和维护套管连成一体。护套管连成一体。 3 3 3 3薄膜薄膜薄膜薄膜热电热电阻阻阻阻

42、 将热电阻资料经过真空镀膜法，直接蒸镀将热电阻资料经过真空镀膜法，直接蒸镀到绝缘基底上。到绝缘基底上。第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n四、电动温度变送器四、电动温度变送器 DBW DBW DBW DBW型温度温差型温度温差型温度温差型温度温差变变送器是送器是送器是送器是DDZ-DDZ-DDZ-DDZ-系列系列系列系列电动单电动单元元元元组组合式合式合式合式检测调检测调理理理理仪仪表表表表中的一个主要中的一个主要中的一个主要中的一个主要单单元。它既可与各种元。它既可与各种元。它既可与各种元。它既可与各种类类型的型的型的型的热电热电偶、偶、偶、偶、热电热电阻配套运用，又可与阻配套运用，

43、又可与阻配套运用，又可与阻配套运用，又可与具有毫伏具有毫伏具有毫伏具有毫伏输输出的各种出的各种出的各种出的各种变变送器配合，然后，它和送器配合，然后，它和送器配合，然后，它和送器配合，然后，它和显显示示示示单单元、控制元、控制元、控制元、控制单单元配合，元配合，元配合，元配合，实实现对现对温度或温差及其他各种参数温度或温差及其他各种参数温度或温差及其他各种参数温度或温差及其他各种参数进进展展展展显显示、控制。示、控制。示、控制。示、控制。 50第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表DDZ-DDZ-型的温度型的温度型的温度型的温度变变送器与送器与送器与送器与DDZ-DDZ-型的温度型的温度型

44、的温度型的温度变变送器送器送器送器进进展比展比展比展比较较，它有以下主要特点。，它有以下主要特点。，它有以下主要特点。，它有以下主要特点。 线路上采用了平安火花型防爆措施。线路上采用了平安火花型防爆措施。 在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构。在热电偶和热电阻的温度变送器中采用了线性化机构。 在线路中，由于运用了集成电路，这样使该变送器具有在线路中，由于运用了集成电路，这样使该变送器具有良好的可靠性、稳定性等各种技术性能。良好的可靠性、稳定性等各种技术性能。51第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表52温度温度温度温度变变送器有三种送器有三种送器有三种送器有三种类类型：型：型：型

45、： 热电偶温度变送器；热电偶温度变送器； 热电阻温度变送器；热电阻温度变送器； 直流毫伏变送器。直流毫伏变送器。1.1.1.1.热电热电偶温度偶温度偶温度偶温度变变送器送器送器送器输出规范信号输出规范信号4-20 mA,1-5 V4-20 mA,1-5 V构造分为输入桥路、放大电路及反响电路。构造分为输入桥路、放大电路及反响电路。 图3-66 热电偶温度变送器的构造方框图第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表531 1 1 1输输入入入入电桥电桥 作用：冷端温度作用：冷端温度作用：冷端温度作用：冷端温度补偿补偿、调调整零点。整零点。整零点。整零点。 图图3-67 3-67 输入电桥输入电桥

46、第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表2 2 2 2反响反响反响反响电电路路路路 在在DDZ-DDZ-型的温度型的温度变送器中，在温度送器中，在温度变送器中的送器中的反响回路参与反响回路参与线性化性化电路。路。 图图3-68 3-68 热电偶温度变送器的线性化方法方框图热电偶温度变送器的线性化方法方框图3 3 3 3放大放大放大放大电电路路路路54第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表552.2.2.2.热电热电阻温度阻温度阻温度阻温度变变送器送器送器送器输出规范信号输出规范信号4-20 mA,1-5 V4-20 mA,1-5 V构造分为输入电桥、放大电路及反响电路。构造分为输入电桥、

47、放大电路及反响电路。 图3-69 热电阻温度变送器的构造方框图第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n五、一体化温度变送器五、一体化温度变送器56 它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或公用接线盒内的一种它是指将变送器模块安装在测温元件接线盒或公用接线盒内的一种温度变送器。温度变送器。 图3-70 一体化温度变送器构造框图构造构造构造构造测温元件和变送器模块测温元件和变送器模块常用的常用的常用的常用的变变送器芯片：送器芯片：送器芯片：送器芯片：AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等变变送器模送器模送器模送器模块块的正常任的正常任的正常任的正常任务务温度温度温度温度-20

48、+80第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表图图3-71 3-71 一体化热电偶温度变送器一体化热电偶温度变送器电路原理电路原理AD693AD693AD693AD693构成的构成的构成的构成的热电热电偶温度偶温度偶温度偶温度变变送器的送器的送器的送器的电电路原理路原理路原理路原理图图 可得变送器输出与输入可得变送器输出与输入之间的关系为之间的关系为57第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表 变送器的送器的输出出电流流I0I0与与热电偶的偶的热电势EtEt成正比关系；成正比关系； RCu RCu阻阻值随温度而随温度而变，合理，合理选择RCuRCu的的数数值可使可使RCuRCu随温度随温度

49、变化而引起的化而引起的I1RCuI1RCu变化量近似等于化量近似等于热电偶因冷端温度偶因冷端温度变化所引化所引起的起的热电势EtEt的的变化化值，两者相互抵消。，两者相互抵消。 结论58第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n六、智能式温度变送器六、智能式温度变送器59以以以以SMARTSMARTSMARTSMART公司的公司的公司的公司的TT302TT302TT302TT302温度温度温度温度变变送器送器送器送器为为例加以引例加以引例加以引例加以引见见。优优点点点点 可以与各种热电偶或热电阻配合运用丈量温度；可以与各种热电偶或热电阻配合运用丈量温度； 具有量程范围宽、精度高；具有量程范围

50、宽、精度高； 环境温度和振动影响小、抗干扰才干强；环境温度和振动影响小、抗干扰才干强； 质量轻；质量轻； 安装维护方便。安装维护方便。 构造构造构造构造由硬件部分和软件部分两部分构成。由硬件部分和软件部分两部分构成。第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表601.TT3021.TT3021.TT3021.TT302温度温度温度温度变变送器的硬件构成送器的硬件构成送器的硬件构成送器的硬件构成输输入板入板入板入板主主主主电电路板路板路板路板液晶液晶液晶液晶显显示器示器示器示器图3-72 TT302温度变送器硬件构成原理框图2.TT3022.TT3022.TT3022.TT302温度温度温度温度变

51、变送器的送器的送器的送器的软软件构成件构成件构成件构成系系系系统统程序程序程序程序功能模功能模功能模功能模块块第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表n七、测温元件的安装七、测温元件的安装611.1.1.1.测测温元件的安装要求温元件的安装要求温元件的安装要求温元件的安装要求1 1在丈量管道温度时，应保证测温元件与流体充分在丈量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少丈量误差。见图接触，以减少丈量误差。见图3-733-73。 2 2测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。 3 3测温元件应有足够的插入深度，以减小丈量误差。测温元件应有足够的插入

52、深度，以减小丈量误差。见图见图3-743-74。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表图3-73 测温元件安装表示图之一图3-74 测温元件安装表示图之二62第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表634 4假设工艺管道过小直径小于假设工艺管道过小直径小于80mm80mm，安装测温元件，安装测温元件处应接装扩展管，如图处应接装扩展管，如图3-753-75所示。所示。 5 5热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以防止雨水或其热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以防止雨水或其他液体、脏物进入接线盒中影响丈量，如图他液体、脏物进入接线盒中影响丈量，如图3-763-76所示。所示。 6 6为了防止

53、热量散失，测温元件应插在有保温层的管道为了防止热量散失，测温元件应插在有保温层的管道或设备处。或设备处。 7 7测温元件安装在负压管道中时，必需保证其密封性，以测温元件安装在负压管道中时，必需保证其密封性，以防外界冷空气进入，使读数降低。防外界冷空气进入，使读数降低。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表图3-75 小工艺管道上测温元件安装表示图图3-76 热电偶或热电阻安装表示图64第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表652.2.2.2.布布布布线线要求要求要求要求1 1按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，留意热按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，留意热电偶的正、负极与补偿导线的

54、正、负极相衔接，不要电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相衔接，不要接错。接错。 2 2热电阻的线路电阻一定要符合所配二次仪表的要求。热电阻的线路电阻一定要符合所配二次仪表的要求。 3 3为了维护衔接导线与补偿导线不受外来的机械损为了维护衔接导线与补偿导线不受外来的机械损伤，应把衔接导线或补偿导线穿入钢管内或走槽板。伤，应把衔接导线或补偿导线穿入钢管内或走槽板。 第五节第五节 温度检测及仪表温度检测及仪表6 6补偿导线不应有中间接头，否那么应加装接线补偿导线不应有中间接头，否那么应加装接线盒。另外，最好与其他导线分开敷设。盒。另外，最好与其他导线分开敷设。 5 5导线应尽量避开交流动力电线。导线

55、应尽量避开交流动力电线。 4 4导线应尽量防止有接头。应有良好的绝缘。制导线应尽量防止有接头。应有良好的绝缘。制止与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。止与交流输电线合用一根穿线管，以免引起感应。 66第六节第六节 现代检测技术与传感器的开展现代检测技术与传感器的开展n一、软丈量技术的开展一、软丈量技术的开展67处处理工理工理工理工业过业过程的丈量要求的两条途径：程的丈量要求的两条途径：程的丈量要求的两条途径：程的丈量要求的两条途径： 沿袭传统的检测技术开展思绪，经过研制新型的沿袭传统的检测技术开展思绪，经过研制新型的过程丈量仪表，以硬件方式实现过程参数的直接在过程丈量仪表，以硬件方式实现

56、过程参数的直接在线丈量；线丈量； 采用间接丈量的思绪，利用易于获取的其他丈量采用间接丈量的思绪，利用易于获取的其他丈量信息，经过计算来实现被检丈量的估计。信息，经过计算来实现被检丈量的估计。* * 第六节第六节 现代检测技术与传感器的开展现代检测技术与传感器的开展定定定定义义： 根据易测过程变量与难以直接丈量的待测过程变量之间的数学关系，根据易测过程变量与难以直接丈量的待测过程变量之间的数学关系，经过各种数学计算和估计方法，实现对待测过程变量的丈量。经过各种数学计算和估计方法，实现对待测过程变量的丈量。 分分分分类类： 机理建模、回机理建模、回机理建模、回机理建模、回归归分析、形状估分析、形状

57、估分析、形状估分析、形状估计计、方式、方式、方式、方式识别识别、人工神、人工神、人工神、人工神经经网网网网络络、模糊数、模糊数、模糊数、模糊数学、学、学、学、过过程程程程层层析成像、相关分析、析成像、相关分析、析成像、相关分析、析成像、相关分析、现现代非代非代非代非线线性信息性信息性信息性信息处处置技置技置技置技术术。 68第六节第六节 现代检测技术与传感器的开展现代检测技术与传感器的开展n二、现代传感器技术的开展二、现代传感器技术的开展691.1.新资料、新功能的开发，新资料、新功能的开发，新加工技术的运用；新加工技术的运用；2.2.多维、多功能化的传感多维、多功能化的传感器器; ;3.3.微型化、集成化、数值微型化、集成化、数值化和智能化化和智能化; ;4.4.新型网络传感器的开展。新型网络传感器的开展。图图3-77 3-77 网络传感器衔接图网络传感器衔接图