《压力温度流量液位控制系统基础知识.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压力温度流量液位控制系统基础知识.ppt（242页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、压力温度流量液位控制系统基础知识培训资料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知力知识培培训2.温度知温度知识培培训3.流量知流量知识培培训4.液位知液位知识培培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide2压压压压 力力力力 公公公公 式式式式压压 力力 是是作作用用于
2、于一一个个确确定定面面积积上上的的力力的的大大小小。压。压力力、力、力与与面面积积之之间间的的关关系系可可以以下下面面公公式式表表示示：其中：其中：P=F/AP=压力压力F=力力A=面积面积若若力力(由由于于物物理理接接触触)作作用用于于一一个个面面积积上上，则，则压压力力便便产产生生作作用用。若。若力力增增加加或或力力所所作作用用的的面面积积大大小小减减小小，则，则压压力力增增加加。压压压压 力力力力 单单单单 位位位位 P95一体一体化体积流化体积流量计量计压压力力单单位位可可分分成成两两类类：面面积积上的上的力力的的单单位位与与以以液液柱柱为为基准基准的的单单位位。面面积积上上的的力力的
3、的单单位位下下列列是是一一个个确确定定面面积积上上的的力力的的单单位位：每每平平方方英英寸寸面面积积上上的的磅磅数数(psi)每每平平方方厘厘米米面面积积上上的的公公斤斤数数(kg/cm)每每平平方方厘厘米米面面积积上上的的克克数数(g/cm)1g/cm1/1,000kg/cm帕帕(Pa或或N/m)N代代表表牛牛顿顿千帕千帕(kPa)1kPa=1,000Pa巴巴1bar=100,000Pa毫毫巴巴(mbar)1mbar=1/1,000bar压压压压 力力力力 单单单单 位位位位 以以液液柱柱为为基基准准的的单单位位下下列列是是以以液液柱柱为为基基准准的的压压力力单单位位：英英寸寸水水柱柱(在在
4、68 F20 C下下的的inH2O)在在美美国国最最普普遍遍使使用用的的单单位位。英英尺尺水水柱柱(ftH2O)米米水水柱柱(mH2O)毫毫米米水水柱柱(mmH2O)英英寸寸汞汞柱柱(inHg)毫毫米米汞汞柱柱(mmHg)大大气气压压(atm)在在海海平平面面处处由由地地球球大大气气压压作作用用的的压压力力基基 准准 压压 力力 基基 准准 压压 力力 是是 同同 被被 测测 量量 的的 过过 程程 物物 料料 的的 压压 力力 相相 比比 较较 的的 压压 力力 测测 量量 。根根 据据 它它 们们 测测 量量 起起 始始 的的 基基 准准 压压 力力 ，可，可 将将 压压 力力 测测 量量
5、 仪仪 表表 分分 类类 。这。这 三三 个个 基基 准准 压压 力力 是是 ：绝绝 压压 表表 压压 差差 压压绝绝 压压 与与 表表 压压 仪仪 表表 测测 量量 过过 程程 流流 体体 的的 压压 力力 与与 基基 准准 压压 力力 之之 间间 的的 压压 差差 。差差 压压 仪仪 表表 测测 量量 过过 程程 流流 体体 在在 不不 同同 点点 处处 的的 两两 个个 压压 力力 ，并，并 测测 量量 它它 们们 之之 间间 的的 压压 差差 。表压表压表压表压 绝压示意图绝压示意图绝压示意图绝压示意图压压 力力 单单 位位 换换 算算压力测量仪表的分类压力测量仪表的分类压力测量仪表的
6、分类压力测量仪表的分类u压力传感器从其原理及结构来看可分为：压力传感器从其原理及结构来看可分为：液柱式、机液柱式、机械式及电气式械式及电气式u测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：液柱式液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度机械式机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移位移电气式电气式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接
7、测量电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量活塞式活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量成活塞面积上所加平衡砝码的质量机机机机 械械械械 式式式式 压压压压 力力力力 仪仪仪仪 表表表表机机械械式式压压力力仪仪表表有有两两个个基基本本部部分分：检检测测器器件件机机械械刻刻度度盘盘或或指指示示器器(连连接接到到检检测测器器件件；给；给出出压压力力读读数数)最最普普遍遍采采用用的的压压力力检检测测器器件件是是：布布尔尔登登管管波波纹纹管管与与膜膜盒盒机机械械式式压压力力计计仍仍然然广广泛泛用用于于过过程程控
8、控制制工工业业。弹性压力仪表弹性压力仪表原理：利用弹性元件在被测介质的压力作用下，产生原理：利用弹性元件在被测介质的压力作用下，产生弹性形变而制成。弹性形变而制成。结构简单，牢固可靠，使用方便，价格低廉，精度很结构简单，牢固可靠，使用方便，价格低廉，精度很好，测量范围宽（几百帕上千兆帕）。好，测量范围宽（几百帕上千兆帕）。可增加附加装置，如电气变换装置、控制元件等等，可增加附加装置，如电气变换装置、控制元件等等，实现压力的远传、报警、自动控制等等。实现压力的远传、报警、自动控制等等。弹性式压力计弹性式压力计 弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与
9、被测压力成正比关系。变形大小与被测压力成正比关系。弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表（1）弹簧管压力表）弹簧管压力表u结结构构简简单单，使使用用方方便便，价价格格低低廉廉，使使用用范范围围广广，测量范围宽测量范围宽u可可测测负负压压、微微压压、低低压压、中压和高压中压和高压u精精度度有有0.5、1.0、1.5、2.5等等波纹管与膜盒波纹管与膜盒波纹管与膜盒波纹管与膜盒1999ARCUnitStudy1.膜片膜片u按剖面形状分为平膜片和波纹膜片按剖面形状分为平膜片和波纹膜片u常用材料常用材料u可与其他转换元件合用可与其他转换元件合用u电容式压力传感器电容式压力传感器u光纤式压力传感
10、器光纤式压力传感器u力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器2.波纹管波纹管u优点：灵敏高，可测较低压力优点：灵敏高，可测较低压力u缺点：迟滞误差较大，精度一般只有缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级级电子压力变送器电子压力变送器电子压力变送器电子压力变送器 电子变送器电子变送器 将将 输输 入入 压压 力力 转转 换换 成成 为为 数数 字字 的的 或或 电电 信信 号号 。电。电 子子 变变 送送 器器 有有 两两 个个 基基 本本 的的 部部 分分 ：传传 感感 器器 电电 子子 线线 路路(装装 置）置）传传 感感 器器 把把 实实 际际 的的 位位 移移 转转 换换 成成 为为
11、电电 气气 性性 质质 的的 变变 化化 ，例，例 如如 ，电，电 容容 、电、电 压压 、电、电 感感 或或 磁磁 阻阻 。变变 送送 器器 的的 电电 子子 线线 路路 部部 分分 把把 传传 感感 器器 的的 输输 出出 信信 号号 改改 变变 成成 为为 一一 个个 标标 准准 的的 电电 子子 信信 号号 。在。在 过过 程程 控控 制制 工工 业业 中中 最最 广广 泛泛 采采 用用 的的 电电 子子 信信 号号 是是 (4-20(4-20 mA)mA)信信 号号 。电子传感器类型电子传感器类型电子传感器类型电子传感器类型 用用 于于 电电 子子 压压 力力 变变 送送 器器 的的
12、 若若 干干 类类 型型 的的 传传 感感 器器 列列 举举 如如 下下 ：可可 变变 电电 容容 压压 敏敏 电电 阻阻 压压 电电 晶晶 体体 可可 变变 电电 感感 可可 变变 磁磁 阻阻 振振 动动 线线 应应 变变 计计可变电容原理可变电容原理可变电容原理可变电容原理可可变变电电容容电电容容是是一一种种物物质质保保持持电电荷荷的的能能力力。电电容容器器是是由由彼彼此此对对准准中中心心但但不不接接触触的的两两个个导导电电板板组组成成的的器器件件。两。两板板之之间间的的空空间间充充满满称称为为电电介介质质的的绝绝缘缘介介质质。在。在大大多多数数压压力力变变送送器器的的可可变变电电容容传传
13、感感器器中中，其，其电电介介质质是是油油。有。有三三个个因因素素影影响响电电容容器器的的电电容容：电电容容器器板板的的表表面面积积电电介介质质的的绝绝缘缘性性质质板板间间的的距距离离可变电容结构图可变电容结构图可变电容结构图可变电容结构图传感膜片坚固的 绝缘体电容极板隔离膜片灌充液引线压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻元件压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它指在是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它指在半导体材料的基片上用基成电路工艺制成的扩散电阻，当它半导体材料的基片上用基成电路工艺制成的扩散电阻，当它受外力作用
14、时，其阻值由于电阻率的变化而改变。受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅膜片。扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅膜片。优点优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好态响应好缺点缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器1.压电式压力传感器压电式压力传感器压电效应原理压电效应原理：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其：压电材料受压时会在其表面产
15、生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。电荷量与所受的压力成正比。压电材料压电材料：单晶体、多晶体：单晶体、多晶体特点特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广频率响应高，量程范围广一、压力检测仪表的选择一、压力检测仪表的选择1.仪表量程的选择仪表量程的选择u被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程的程的3/4u被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的应超过仪表满量程的2/3u为保证测量准确度：最小工作压
16、力不应低于满量程为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的的1/3u优先满足最大工作压力条件优先满足最大工作压力条件压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验2.仪表精度的选择仪表精度的选择压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。应小于仪表的基本误差。3.仪表类型的选择仪表类型的选择u从被测介质压力大小来考虑从被测介质压力大小来考虑u被测介质的性质被测介质的性质u对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u使用的环境使用的环境压力
17、仪表的校验压力仪表的校验压力仪表的校验压力仪表的校验u校验校验就是将被校验压力表和标准压力表通以相就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比较它们的指示数值，如果被校表对同压力，比较它们的指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最大准许绝对误差时，则认为被校表合格。大准许绝对误差时，则认为被校表合格。u常用的校验仪器常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有生部分和测量部分组成，它的精度等级有0.02、0.05和和0.2级，可用来校准级，可用来校准0.25级精密压力表，也
18、级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为为60MPa。压力发压力发生部分生部分测量测量部分部分压力表的安装压力表的安装压力表的安装压力表的安装1.取压口的选择取压口的选择u在管道或烟道上取压在管道或烟道上取压u测量流动介质的压力测量流动介质的压力u测量液体介质的管道上取压测量液体介质的管道上取压2.导压管的铺设导压管的铺设导压管是传递压力、压差导压管是传递压力、压差信号的。信号的。导压管的铺设导压管的铺设3.压力、压差计的安装压力、压差计的安装压力、压差计的安装压力、压差计的安装19691980199019962001罗斯蒙特压力变送器
19、，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖罗斯蒙特压力变送器，四十年行业领袖3051经典经典的的电电容容传传感感测量原理测量原理标标准准组组件件化化结结构构双双隔隔离离室室的的外外壳壳五五百百万万台台以以上上销销售售业业绩绩1151共共平平面面法法兰兰平平台台“游游离离式式”的的传传感感器器结结构构ASIC表表面面安安装装技技术术一一体体化化的的全全面面测测量量解解决决方方案案三三百百万万台台以以上上销销售售业业绩绩3095多多变变量量DP,P与与T测测量量动动态态补补偿偿的的质质量量流流量量测测量量 工工 业业 首首 创技术创技术 共共 平平 面面
20、电电 容容 传传 感感 器器 多多 变变 量量 差差 压压 质质 量量 流流 量量智智 能能低低 功功 耗耗 一一 体体 化化 的的 阀阀 组组 5 年年 稳稳 定定 性性 总总 体体 性性 能能基基 于于 变变 送送 器器的的 控控 制制 双双 隔隔 离离 室室 标标 准准 组组 件件 化化 的的 组组 装装3051S规模可变设计平台规模可变设计平台2倍的性能改善倍的性能改善2倍的稳定性提高倍的稳定性提高一一体体化化的的全全面面测测量量解解决决方方案案新型新型新型新型 2051 2051 全系列产品全系列产品全系列产品全系列产品扩展协议扩展协议HART现场总线现场总线低功率低功率无线（无线（
21、FY09第第3季）季）技术要求技术要求精度：精度：0.075%量程比：量程比：100:1稳定性：稳定性：2年年选项选项P8：0.065%精度和精度和5年稳定性年稳定性所有压力产品供应所有压力产品供应拓宽产品供应范围拓宽产品供应范围差压（差压（DP）、表压（）、表压（GP）、绝压（）、绝压（AP）通用系列产品通用系列产品单一型号单一型号共平面型：共平面型：2051C直接安装型：直接安装型：2051T液位测量型：液位测量型：2051L提高易于使用性提高易于使用性增强电子设备描述语言增强电子设备描述语言(EDDL)外部零点外部零点/量程调整（选项量程调整（选项D4）一次元件一次元件远传密封远传密封阀
22、组阀组全部全部CPS产品供应产品供应通过共平面平台实现通过共平面平台实现2051C/T/L系列产品系列产品3051系列系列共平面共平面&直接安装设计直接安装设计0.065%精度精度(0.04%可选项可选项)5年稳定性年稳定性100msec响应时间响应时间100:1量程比量程比 3051 3051 3051C/T-C/T-C/T-今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器今日全球最畅销的压力变送器主要特征主要特征工业领先的性能总体性能长期稳定性动态响应最好的可靠性提供FF和 Profibus 协议安装灵活超过
23、3百万的安装量“SuperModuleTM”超级模块设计平台0.025%的的精精度度10年年的的稳稳定定性性200:1量量程程比比可可变规模变规模的的测测量量系系统统有有限限的的12年年寿寿命命期期内内的的保保证证305130513051S S S 系系系系系系 列列列列列列 是是是是是是 以以以以以以“SuperModuleSuperModuleSuperModuleTMTMTM”超超超超超超 级级级级级级 模模模模模模 块块块块块块 设设设设设设 计计计计计计 平平平平平平 台台台台台台差压液位系统介绍差压液位系统介绍差压液位系统介绍差压液位系统介绍法兰式过程连接法兰式过程连接螺纹式过程连
24、接螺纹式过程连接卫生型过程连接卫生型过程连接持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器持续引领压力测量技术发展的罗斯蒙特压力变送器模拟模拟智能智能工厂管控网工厂管控网“P/I”“性能性能”“下一价值曲线下一价值曲线”Competition技术引领者技术引领者1151/2051/3051/3051S三代压力变送器产品整体三代压力变送器产品整体性能的改善与提升巩固了罗斯蒙特的全球技术领导性能的改善与提升巩固了罗斯蒙特的全球
25、技术领导地位地位客户价值客户价值CAPEX,OPEX,Quality,Uptime,.没有最好没有最好没有最好没有最好,只有更好只有更好只有更好只有更好!仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程仪表基础知识培训议程1.压力知力知识培培训2.温度知温度知识培培训3.流量知流量知识培培训4.液位知液位知识培培训5.控制理论知识培训控制理论知识培训EmersonProcessManagementOverviewDate:20-Apr-01,Slide36引引言言 温温度度是是材材料料内内部部分分子子活活动动的的一一种种度度量量。当。当分分子子活活动动的的程程度度上上升升时时，物，
26、物质质的的温温度度便便上上升升。热热的的与与冷冷的的是是主主观观定定性性地地描描述述分分子子活活动动方方面面上上升升的的情情况况。对对描描述述温温度度要要求求有有更更一一致致与与更更精精确确的的方方法法导导致致发发明明了了温温度度测测量量器器件件或或传传感感器器。传传感感器器采采用用标标准准的的、全、全世世界界承承认认的的温温标标。许许多多类类型型的的传传感感器器可可用用于于家家庭庭与与工工业业两两者者的的应应用用场场合合。现现 今今 在在 用用 的的 三三 种种 温温 标标 是是 ：华华 氏氏 摄摄 氏氏(也也 叫叫 百百 分分 度度)绝绝 对对(开开 尔尔 文文 温温 标标 与与 兰兰 金
27、金 温温 标标)温温温温 度度度度 测测测测 量量量量 温温温温 标标标标 要要将将温温度度由由摄摄氏氏转转换换成成华华氏氏，则，则用用以以下下公公式式：F=1.8 C+32温温温温 度度度度 传传传传 感感感感 器器器器 在在 工工 业业 环环 境境 中中 ，高，高 的的 过过 程程 温温 度度 、压、压 力力 与与 振振 动动 需需 要要 有有 强强 固固 的的 温温 度度 传传 感感 器器 。同。同 时时 也也 需需 要要 有有 快快 速速 的的 响响 应应 时时 间间 、精、精 度度 与与 稳稳 定定 性性 。虽。虽 然然 可可 利利 用用 若若 干干 类类 型型 的的 温温 度度 传
28、传 感感 器器 ，工工 业业 过过 程程 测测 量量 中中 最最 常常 用用 的的 两两 种种 是是 :电电 阻阻 式式 温温 度度 检检 测测 器器(RTD)RTD)热热 电电 偶偶(T/Cs)T/Cs)。共共 同同 的的 结结 构构 特特 点点 热热 电电 阻阻(RTDs)RTDs)与与 热热 电电 偶偶(T/Cs)T/Cs)有有 若若 干干 共共 同同 的的 结结 构构 特特 点点(图图 4.2)4.2)：检检 测测 元元 件件 传传 感感 器器 铠铠 装装(护护 套套)引引 线线 螺螺 纹纹 式式 转转 换换 接接 头头(任任 选选)图图4.2 4.2 温温 度度 传传 感感 器器 共
29、共 同同 的的 特特 点点什么是什么是 热电阻传感器热电阻传感器（RTD）？）？什么是RTD?FResistance Temperature Detector F工作特性由金属的固有特性决定（通常为铂电阻:当金属上温度发生变化，与电流相对应的电阻发生变化。F如果能够测量金属的电阻，就可以知道温度!铂的电阻铂的电阻随温度而变化随温度而变化两种常用两种常用RTD测量元件类型测量元件类型:线绕测量元件线绕测量元件薄膜测量元件薄膜测量元件RTDRTDRTDRTD常用材料常用材料常用材料常用材料制制 造造 RTD RTD 最最 常常 用用 的的 三三 种种 金金 属属 电电 阻阻 是是 铂铂 、铜、铜
30、与与 镍镍 。铂铂铂 热 电 阻 元 件 是 用 于 过 程 工 业 最 常 见 的 热 电 阻 类 型 的 元 件。铂 元 件 具 有 高 的 精 度、高 的 重 复 性 及 温 度 每 变 化 一 度 时 高 的 电 阻 变 化 率。铜铜铜 热 电 阻 在 其 整 个 温 度 范 围 内 是 高 度 线 性 的，但 精 度 有 限，而 且 温 度 范 围 比 铂 电 阻 元 件 窄。镍镍镍 热 电 阻 元 件 温 度 每 变 化 一 度 具 有 高 的 电 阻 变 化 值，但 线 性 度 差，精 度 有 限，并 且 温 度 范 围 相 对 较 窄。红红红红白白白白RTD热电阻传感器热电阻传
31、感器2,3,和 4-线 RTD 4-线线RTD 为什么使用2-,3-,或4-线 RTD?l2-线线:成本最低-使用极少，因为引线电阻的误差很大l3-线线:成本/性能比适中.引线补偿良好.l4-线线:理论上最好的引线补偿方法(完全补偿);精度最高，成本最高.一般从传感器伸出的导线为铜导线测测量量元元件件(如：如：线线绕，绕，薄薄膜膜)RTDRTD分类级别分类级别-A-A级和级和B B级级A A 级级 热热 电电 阻阻A A 级级 热热 电电 阻阻 被被 定定 义义 为为 精精 确确 到到 IEC 751 IEC 751 标标 准准 理理 想想 值值 0.150.15 C+(0.002 x T)C
32、+(0.002 x T)C(C(其其 中中 T T 是是 以以 C C 为为 单单 位位 的的 工工 艺艺 过过 程程 温温 度度)。A A 级级 热热 电电 阻阻 要要 比比 B B 级级 热热 电电 阻阻 贵贵 。B B 级级 热热 电电 阻阻B B 级级 热热 电电 阻阻 被被 定定 义义 为为 精精 确确 到到 IEC 751 IEC 751 标标 准准 理理 想想 值值 0.30.3 C+(0.005 x T)C+(0.005 x T)C(C(其其 中中 T T 是是 以以 C C 为为 单单 位位 的的 工工 艺艺 过过 程程 温温 度度)。虽。虽 然然 比比 A A 级级 热热
33、电电 阻阻 精精 度度 差差 些些 ，但，但 对对 大大 多多 数数 工工 业业 应应 用用 是是 足足 够够 的的 热电阻传感器热电阻传感器热电阻传感器热电阻传感器 如何转换温度如何转换温度如何转换温度如何转换温度电电 阻阻 转转 换换 成成 温温 度度一一 旦旦 确确 定定 了了 电电 阻阻 的的 测测 量量 值值 ，它，它 就就 被被 转转 换换 成成 温温 度度 测测 量量 值值 。变变 送送 器器 用用 两两 个个 转转 换换 方方 法法 中中 的的 其其 中中 一一 个个 ：电电 阻阻 式式 温温 度度 检检 测测 器器 标标 准准(例例 如如 IEC 751 IEC 751 标准
34、标准)Callendar-Van Dusen(Callendar-Van Dusen(卡伦德卡伦德)公公 式式RTD 热电阻传感器热电阻传感器电阻变化具有重复性 什么是RTD?Resistance Temperature Detector铂线电阻的变化近于理想曲线 IEC 751oCOhms0100.0010103.9020107.7930111.67电电阻阻(欧欧姆姆)温温度度(oC)电阻与温度电阻与温度国际通用关系图国际通用关系图:IEC751Page3-2:SensorsPDS(V.1)IEC751IEC751曲线曲线IEC751标准标准(已编程在我们的所有变送器中已编程在我们的所有变送
35、器中)描述了描述了Pt100a a385热热电阻的电阻的理想理想的电阻与温度的关系的电阻与温度的关系.温度传感器及附件温度传感器及附件-热电阻校验热电阻校验温度温度(oC)电阻电阻()B级的公差级的公差标准标准标准标准IEC751IEC751曲线曲线曲线曲线BB级的公差级的公差级的公差级的公差0.8oCat-100oC0.3oCat0oC0.8oCat100oC1.3oCat200oC1.8oCat300oC2.3oCat400oC(传感器互换性误差传感器互换性误差)目标是找出实际热电阻曲线是什么样的，目标是找出实际热电阻曲线是什么样的，然后按照然后按照“实际实际”曲线重新对变送器编程曲线重新
36、对变送器编程!每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同每个热电阻都有一点不同-它们不是理想的它们不是理想的它们不是理想的它们不是理想的!热电阻标定，找出传感器实际曲线热电阻标定，找出传感器实际曲线通过在某个指定温度范围或温度点对热电阻进行“特性化”，可以找到热电阻的实际曲线。oC0.099.9971.0100.382.0100.773.0101.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:温度槽温度槽-X9，一个温度一个温度-X8，多个温度多个温度“生成生成”的数据的数据(标定的热电阻标定的热电阻)lX8选项选项:指定温度范围的特性化
37、指定温度范围的特性化随传感器提供校验证书lX9选项选项:温度点的特性化温度点的特性化随传感器提供校验证书X8:范围范围X9:点点一点和两点微调减少传感器互换性误差一点和两点微调减少传感器互换性误差 一点微调，即以一个特性化点为基础，将理想曲线向上或向下平移温度温度(oC)电阻电阻(W W)由电阻与温度关系图得到的数据由电阻与温度关系图得到的数据,可用于减少传感器互换性误差可用于减少传感器互换性误差利用一点或两点，微调传感器对利用一点或两点，微调传感器对变送器的关系变送器的关系两点微调，即以两个特性化点为基础，将理想曲线向上或向下平移，并改变斜率温度温度(oC)电阻电阻(W W)05010015
38、0200250300350400-2000200400600800oC0.099.9971.0100.382.0100.773.0101.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:X8:范围范围X9:点点一点微调一点微调与与X9(或或X8)一起使用一起使用两点微调两点微调与与X8一起使用一起使用C.V.D.温度系数温度系数,确定真实的热电阻曲线确定真实的热电阻曲线IEC751理想曲线理想曲线(变送器中变送器中)被传被传感器的感器的真实真实曲线所代替曲线所代替温度温度(oC)电阻电阻(W W)oC0.099.9971.0100.382.0100.773.010
39、1.16用户得到用户得到特定热电阻的特定热电阻的电阻与温度关系图电阻与温度关系图:X8选项还为用户提供选项还为用户提供C.V.D.温度系数温度系数将这些系数输入变送器，可生成热电阻将这些系数输入变送器，可生成热电阻的的真实真实曲线曲线!Roa ad db b99.9970.0038451.610270.172491另外，选另外，选X8,用户还用户还可以得到可以得到C.V.D.温度系数温度系数!IEC751曲线曲线真实的热电阻曲线真实的热电阻曲线根据根据C.V.D.温度系数，绘制热电阻的真实曲线温度系数，绘制热电阻的真实曲线Rt=Ro+Roat-d(0.01t-1)(0.01t)-b(0.01t
40、-1)(0.01t)3Rt=在温度在温度t(oC)时的电阻时的电阻Ro=传感器特性系数传感器特性系数(t=0oC时的电阻时的电阻)a a=传感器特性系数传感器特性系数d d=传感器特性系数传感器特性系数b b=传感器特性系数传感器特性系数使用使用C.V.D.温度系数，温度系数，消除消除传感器的互换性误差传感器的互换性误差!IEC751曲线曲线温度温度(oC)电阻电阻(W W)B级公差级公差 变送器不使用变送器不使用变送器不使用变送器不使用IEC751IEC751标准曲线标准曲线标准曲线标准曲线.C.V.D.C.V.D.温度系数用于下面的公式中温度系数用于下面的公式中温度系数用于下面的公式中温度
41、系数用于下面的公式中,生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线生成传感器的真实曲线热电偶热电偶过程温度过程温度过程温度过程温度热端两种不同的金属在“热“端结合 冷端+-MV引线接至一个仪表(电压表)上，该表测量出由两端的温差所产生的电势。T两种不同金属的结合端产生一个两种不同金属的结合端产生一个与温度成正比的小的电压输出与温度成正比的小的电压输出!什么是热电偶什么是热电偶?热热热热 端端端端 的的的的 结结结结 构构构构热热 端端 的的 结结 构构热热 端端 可可 与与 传传 感感 器器 的的 铠铠 装装(护护 套套)接接 地地 或或 不不 接接 地地 。对。对 双双 元元
42、 件件 热热 电电 偶偶(两两 个个 热热 电电 偶偶 在在 一一 个个 铠铠 装装 里里)，其，其 元元 件件 可可 隔隔 离离 或或 连连 接接(不不 隔隔 离离)()(图图 4.16)4.16)。每。每 一一 个个 结结 构构 呈呈 现现 优优 点点 与与 局局 限限 性性 ：热电偶分度号常用热电偶分度号常用Type J JIron/ConstantanWhite,Red0 to 760 oC最经济最经济Type EType EChromel/ConstantanPurple,Red0 to 900 oC敏感性最好敏感性最好FFTypeKTypeKChromel/AlumelYellow
43、,Red0 to 1150oC 线性最好线性最好FFTypeTTypeTCopper/ConstantanBlue,Red-180 to 371 oC抗潮气腐蚀能力好抗潮气腐蚀能力好+-+-+-+-JKETJKETJKETJKETJKETJKET特殊热电偶FFTypeBTypeBPt,6%Rh/Pt,30%Rh38 to 1800 oCFFTypeSTypeSPt,10%Rh/Pt-50 to 1540oCFFTypeRTypeRPt,13%Rh/Pt-50 to 1540 oC高温工业/实验室标准热电势输出低!(不是很敏感不是很敏感)贵贵!电电电电电电 压压压压压压 的的的的的的 测测测测测
44、测 量量量量量量 与与与与与与 塞塞塞塞塞塞 贝贝贝贝贝贝 克克克克克克(温温温温温温 差差差差差差 电电电电电电 动动动动动动 势势势势势势)效效效效效效 应应应应应应电电 压压 的的 测测 量量 与与 塞塞 贝贝 克克(温温 差差 电电 动动 势势)效效 应应热热 电电 偶偶 利利 用用 称称 之之 为为 塞塞 贝贝 克克(温温 差差 电电 动动 势势)效效 应应 来来 确确 定定 过过 程程 温温 度度 。根根 据据 塞塞 贝贝 克克 效效 应应 ，在，在 热热 电电 偶偶 冷冷 端端 测测 量量 的的 电电 压压 与与 热热 端端 和和 冷冷 端端 之之 间间 的的 温温 度度 差差
45、成成 正正 比比 。若若 热热 端端 温温 度度 保保 持持 恒恒 定定 ，则，则 冷冷 端端 温温 度度 增增 加加 将将 减减 小小 电电 压压 ，因，因 为为 在在 热热 端端 与与 冷冷 端端 之之 间间 的的 温温 度度 差差 在在 减减 小小 。当。当 冷冷 端端 与与 热热 端端 达达 到到 相相 同同 温温 度度 时时 ，观，观 察察 到到 的的 电电 压压 将将 为为 零零 伏。伏。在在 冷冷 端端 产产 生生 的的 电电 压压 信信 号号 的的 大大 小小 也也 取取 决决 于于 形形 成成 热热 电电 偶偶 所所 用用 的的 金金 属属 种种 类类 。不。不 同同 的的
46、金金 属属 或或 不不 同同 类类 型型 的的 热热 电电 偶偶 ，在，在 相相 同同 温温 度度 下下 有有 不不 同同 的的 热热 电电 电电 压压 。热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热电偶分度号曲线热热电电偶偶的的类类型型是是：E型型铬铬镍镍合合金金与与康康铜铜J型型铁铁与与康康铜铜K型型铬铬镍镍合合金金与与铝铝镍镍合合金金R型型与与S型型铂铂(Pt)与与铑铑(Rh)(在在铂铂的的百百分分数数含含量量方方面面不不同同)T型型铜铜与与康康铜铜正确!错误!热热电电偶偶补补偿偿导导线线经经常常用用来来将将热热电电偶偶连连线线到到控控制制系系统统或或至至远远程程变变送送器。器。所
47、有热电偶的引线的延长线所有热电偶的引线的延长线必须必须使用相同类型的线使用相同类型的线!产生了产生了另一个热端另一个热端不好不好!冷端补偿和补偿导线冷端补偿和补偿导线由由于于在在冷冷端端被被测测量量的的电电压压与与热热端端和和冷冷端端之之间间的的温温度度差差成成正正比比，因，因此此在在电电压压信信号号可可转转换换成成温温度度读读数数之之前前，必，必须须知知道道冷冷端端的的温温度度。更好的精度和重复性更好的精度和重复性RTD信号对噪声较不敏感信号对噪声较不敏感更好的线性更好的线性RTD可与变送器匹配可与变送器匹配(消除传感器互换性误差消除传感器互换性误差)冷端补偿误差是热电偶固有的；热电阻的引线
48、电阻误差冷端补偿误差是热电偶固有的；热电阻的引线电阻误差可以消除可以消除更好的稳定性更好的稳定性热电偶的漂移不稳定，无法预计热电偶的漂移不稳定，无法预计;热电阻的漂移可预计；热电阻的漂移可预计；热电偶不能重新标定热电偶不能重新标定更大的灵活性更大的灵活性无需特殊的补偿导线无需特殊的补偿导线无需关注冷端无需关注冷端(温度温度)为什么使用热电阻，而不使用热电偶为什么使用热电阻，而不使用热电偶?为什么使用热电偶，而不使用热电阻为什么使用热电偶，而不使用热电阻?高温场合高温场合高于600 oC测量元件成本更低测量元件成本更低当考虑温度点性能要求时，成本相同响应快响应快与热套管和过程的响应时间相比，响应
49、时间微乎其微 比看到的更坚固比看到的更坚固坚固的结构，抗震动好温度产品温度产品-热套管热套管什么是热套管?一个保护传感器的装置，以抗过程流量，压力，振动和腐蚀 无需停车即可取出传感器响应时间减慢(最多5倍)F为什么有不同类型材质为什么有不同类型材质?为了用于不同的腐蚀性环境中为了满足不同的温度和压力极限要求温度产品温度产品-热套管热套管热套管损坏l在某些条件下热套管会损坏l流体在热套管周围流动形成涡流，即卡门旋涡l涡流以某一特定频率特定频率从一侧变到另一侧，该特定频率与许多参数有关l如果那个频率恰巧与热套管的固有频率相同 热套管就会折断!防止热套管损坏了解下述要素，可确定条件是否适合:热套管型
50、式热套管材料热套管尺寸流体流速过程压力流体比容过程温度热套管损坏计算，可在RCC 用热套管强度计算程序完成温度产品温度产品-热套管热套管热套管设计型式热套管设计型式:比较表比较表Tapered锥型锥型Stepped阶梯型阶梯型Straight直型直型过程压力过程压力时间响应时间响应涡流频率涡流频率价格价格132113?3?111*与流体，流体流速和热套管长度有关阻力阻力2*12*级别级别:1=最好最好Stepped阶梯型阶梯型Straight直型直型Tapered锥型锥型热套管安装型式热套管安装型式l螺纹式螺纹式 最常用易于拔出和安装l焊接式焊接式不可拔出用于高流速，高温和高压流体用于要求无泄