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1、第一章 热工测量和仪表 主要内容主要内容测量与误差测量与误差温度测量和仪表温度测量和仪表压力测量和仪表压力测量和仪表流量测量和仪表流量测量和仪表汽包水位测量和仪表汽包水位测量和仪表烟气分析和仪表烟气分析和仪表实验：热工仪表校验实验：热工仪表校验 第1页/共329页测量与误差测量与误差一、测量的基本概念与测量方法测量：从客观事物中提取有关信息的认识过程，经整理后成为数据。从客观事物中提取有关信息的认识过程，经整理后成为数据。三要素：比值、单位、误差第2页/共329页测量方法按测量和被测量的差值大小非零法：弹簧压力表零位法：天平微差法：测量压力的U形管接触法、非接触法接触式非接触式静态和动态静态：
2、被测对象处于稳定状态下的测量动态：被测对象处于不稳定状态下的测量第3页/共329页点测量和场测量点参数测量：测量某点的被测量场参数测量：测量多点的被测量直接测量和间接测量直接测量：无需对被测量与其它实测的量进行函数关系的辅助计算而直接得到的被测量的值间接测量：直接测量的量与被测量之间有已知函数关系，而得到的被测量的值。第4页/共329页二、测量系统测量系统：为完成测量任务而组合在一起为完成测量任务而组合在一起的总体的总体测量设备：测量中使用的一切设备测量中使用的一切设备传感器：测量系统与测量对象发生直测量系统与测量对象发生直接关系的部分接关系的部分准确性和稳定性灵敏性负载小经济性和耐腐蚀性第5
3、页/共329页中间变换器：将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化和转换成将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化和转换成将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化和转换成将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化和转换成统一信号的装置统一信号的装置统一信号的装置统一信号的装置准确地传输、放大、和转换信号，信号损失小，显示装置（测量终端）：向观察者显示被向观察者显示被测参数的数值和量值的装置测参数的数值和量值的装置第6页/共329页三、测量误差测量误差：测量结果与被测量的真值之差测量结果与被测量的真值之差绝对误差：相对误差：真值无法测定，测量结果、误差第7页/共32
4、9页系统误差：系统误差：在偏离规定条件时或由于测量方法在偏离规定条件时或由于测量方法所引入的因素，按某确定规律所引起的误差所引入的因素，按某确定规律所引起的误差 在同一条件下，多次测量同一被测量时，误差的绝在同一条件下，多次测量同一被测量时，误差的绝对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某对值和符号或者保持不变，或者在条件变化时按某种确定规律变化的误差种确定规律变化的误差 测量实际值测量读数修正值测量实际值测量读数修正值 修正值标准表读数值仪表读数修正值标准表读数值仪表读数随机误差：在测量条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号可以不可预定的方式变化的误差疏忽误差：第8页/共329页系
5、统误差、随机误差、疏忽误差系统误差大、随机误差小随机误差大、系统误差小随机误差小、系统误差小，有疏忽误差第9页/共329页随机误差的特性及处理当系统误差消除后，对一被测量进行无数次测量时，同一方法、同一仪表，测量次数无穷多时，总的算术平均就是被测参数的真值最佳值（最优概值）：工程中n（测量次数）的数值不可能无穷大，所得的结果只是真值的近似。第10页/共329页测量结果的正态分布概率密度为：分布函数为：第11页/共329页正态分布概率密度图测量值均匀地分布在真值的两边，差别越大的点，出现的可能性越低每个曲线下的面积为100%第12页/共329页标准偏差作为单次测得值不可靠性的评定标准越大，分散范
6、围大在一定条件下，测量列中随机误差的概率分布情况第13页/共329页对称性：绝对值相等的正负误差，在多次测量中出现的概率大致相等，以D0对称在实际测量条件下，对同一量进行多次测量，其误差的算术平均值随着测量次数n的无限增大而趋于0单峰性：绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的出现次数多可以舍去出现概论为0的误差值第14页/共329页四、测量仪表的特性仪表特性：包括静态特性和动态特性静态特性：被测量在不随时间变换或变化极慢的情况下，用一组与时间无关的参数来描述测量仪表的特性动态特性：被测量在随时间变化的情况下，用微分方程来描述测量仪表的输入、输出的动态关系负载效应：被测量受到仪表干扰而产生的偏离第
7、15页/共329页静态特性：测量范围：在允许的误差限内，测量仪表的被测量值的范围，上限、下限之差为量程在允许的误差限内，测量仪表的被测量值的范围，上限、下限之差为量程准确度等级根据测量仪表准确度大小所划分的等级和范围根据测量仪表准确度大小所划分的等级和范围引用误差基本误差允许误差第16页/共329页稳定度灵敏度和灵敏阈线性度和变差温度误差第17页/共329页动态特性动态特性：仪表对随时间变化的被测参数的响应特性输出量随时间的变化曲线与被测参数随同一时间变化的曲线一致或比较接近阶跃响应：仪表在输入阶跃信号时，输出信号能否立即跟随输入信号变化的能力频率相应：由仪表的固有频率决定，固有频率高，频率特
8、性好第18页/共329页五、热工仪表的质量指标仪表的准确度仪表的非线性误差变差重复性不灵敏区漂移第19页/共329页4-2温度测量及仪表一、温度测量的基本概念温度的定义：表征分子热运动的程度的物理量温标：衡量温度大小的标尺摄氏：热力学：K华氏：第20页/共329页温度计的分类和形式膨胀式温度计玻璃温度计压力式温度计双金属温度计热电偶温度计热电阻温度计辐射式温度计第21页/共329页ET-IRMAN ET-IRMAN 温度安检门温度安检门第22页/共329页二、膨胀式温度计玻璃温度计压力式温度计双金属温度计第23页/共329页1、玻璃液体温度计是膨胀式温度计之一种,利用液体受热膨胀的性质制成,常
9、用的液体有水银和酒精。广泛用于测量-200-500摄氏度范围内的温度。（1）优点和缺点玻璃液体温度计是最常用,也是最简单,最便宜的温度计。这种温度计主要优点是构造简单,使用方便,精度高和价格低廉。缺点是惰性大,能见度低,不能自动记录及远距离传送。第24页/共329页第25页/共329页第26页/共329页第27页/共329页第28页/共329页玻璃管温度计第29页/共329页（2）注意事项(1)温度计不宜平放和平装,保存与安装时都应使玻璃温度计直立,而且测温泡在下部。如果倾斜安装也应使测温泡在下部。(2)使用时应检查液柱是否脱离,测温泡内是否含有气泡,如果液柱脱离可以缓慢加热或微振动起来消除。
10、(3)对于全浸式温度计,安装深度应满足要求,对于工业用玻璃管温度计,则应将尾部全部插入被测介质中。第30页/共329页注意事项(4)被测介质具有一定压力时,应在测温处焊上(或用螺丝旋紧)测温套管为减少热阻,测温套管壁不宜太厚(一般为1-2mm)。(5)测量流体温度时,温度计不能顺向安置,应逆向安放,或与流向垂直或有一定倾斜角,而且测温套管的插入深度要超过中心线。使测温泡刚好位于中心线上。第31页/共329页玻璃温度计第32页/共329页2、压力式温度计 压压力力式式温温度度计计的的工工作作原原理理是是当当温温度度变变化化时时,工工质质的体积或压力相应发生变化的体积或压力相应发生变化,以此制成温
11、度计以此制成温度计这这种种温温度度计计的的主主要要优优点点是是构构造造简简单单,防防震震可可以以远远距距离离测测量量 ,并并可可制制成成自自动动记记录录式式。主主要要缺缺点点是是损坏后很难修理损坏后很难修理,不能测点温和表面温度。不能测点温和表面温度。国国产产WTQWTQ型型式式气气体体压压力力温温度度计计,可可用用来来指指示示或或记记录录工工业业设设备备中中气气体体,蒸蒸汽汽货货液液体体的的温温度度。测测量量范范围围:0-120,0-160,0-200,0-3009(:0-120,0-160,0-200,0-3009(单单位位摄摄氏氏度度)工作压力工作压力:60kgf/cm2,:60kgf/
12、cm2,精度精度1.51.5与与2.52.5级。级。第33页/共329页压力式温度计第34页/共329页3、双金属温度计(一)双金属温度计的工作原理：双金属温度计是利用两种不同膨胀系数的金属片A和B将其焊接在一起并将一端固定。当温度发生变化时,膨胀悉数较大的金属片B伸长较多,故其未固定端(自由端)必然向膨胀系数较小的金属A一方弯曲变形。利用弯曲变形的大小不同,从而可表示出温度的高低不同。第35页/共329页双金属温度计(二).双金属片温度计按指示部分与保护管连接方式不同,分为下列三种类型:(1)轴项型(2)径向型(3)135度角型第36页/共329页双金属温度计第37页/共329页三、热电偶1
13、、热电偶的测温原理热电势：两种不同的导体材料（或半导体）A，B组成的闭合回路。相接触时，存在电子的迁移，达到平衡时，在接触的两端形成电势可用于点温度的测量只与材料和温度有关，与热电偶的长度、直径无关接触电势和温差电势组成mV第38页/共329页(1)接触电势 在一定温度下，如果从金属A扩散到金属B去的电子数等于从金属B吸向金属A的电子数时，就达到了动态平衡。这时金属A，B之间形成的电位差称为接触电势。接触电势的大小与接头温度的高低和金属的种类有关，温度越高，两金属的自由电子密度差越大，则接触电势越大。第39页/共329页(2)温差电势温差电势：同一金属导体两端温度不同而产生的。高温端流向低温端
14、的自由电子与低温端被电场吸引流向高温端的自由电子达到了动态平衡，这时的电位差称为温差电势e，大小仅与金属材料及两端温差有关，而与几何尺寸及金属（导体）温度分布无关。e(t,t0)可用下面的函数差来表示eA(t,t0)=eA(t)-eA(t0)第40页/共329页(1)热电偶基本定律的内容 两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电级直径，长度和沿热电级长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温度有关；热电势大小是两端温度的函数差，如果两端温度相等，则热电势为零。第41页/共329页(2)热电偶基本定律的推论（1）热电偶必须用两种性质不同的热电极构成。（2）若热电极材料的性质不均匀，即当热电极
15、温度分布不同时，则热电偶将产生附加电势。所以根据附加热电势检查热电极材料是否均匀，从而衡量热电偶质量的高低。第42页/共329页(3)中间导体定律在热电偶回路中接入第三种均质导体后，只要保证所接入导体两端温度相同，就不会影响热电偶的热电势。金属mV液态金属mV第43页/共329页(4)中间温度定律与连接导体定律（1）已知热电偶在某一给定冷端温度下进行分度，只要引入适当修正，就可以在另外的冷端温度下使用。这就为制订热电偶的热电势温度关系温度表奠定了理论基础。（2）和热电偶具有同样热电性质的补偿导线可以引入热电偶的回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶的热电势。这就为工业测温中应用补偿导线提供了
16、理论依据。第44页/共329页三.标准化热电偶1.铂铑10-铂热电偶(LB-3)2.铂铑30-铂铑6(EU-2)热电偶3.镍铬-镍硅(EU-2)热电偶4.镍铬-考铜热电偶(EA-2)5.铜-康铜热电偶(CK)第45页/共329页序号计量器具名称准确度等级测量范围R-001-304标准组铂铑10-铂热电偶标准组标准组3001300R-002-305标准铂铑10-铂热电偶一等3001300二等3001300工作铂铑10-铂热电偶0级016000级01600R-003-306标准铂铑30-铂铑6热电偶一等12001600二等12001600工作用铂铑30-铂铑6热电偶0级12001600R-004-
17、307工作用镍铬-镍硅热电偶0级01300R-005-308标准铜-康铜热电偶20级0200工作用铜-康铜热电偶0级0200 热工计量器具（R）第46页/共329页耐腐热电偶和耐磨热电偶第47页/共329页压着式铠装热电偶第48页/共329页耐高温耐腐蚀热电偶以特殊金属陶瓷材料作为外保护套管，采用复合型结构，使用温度1600C，具有良好的耐高温、抗气流冲击、抗氧化性能。主要用于高温加热炉、裂解炉、尾气焚烧炉、焦化炉等装置的测温。第49页/共329页吹气型热电偶吹气型热电偶的结构原理：铠装热电偶感温元件和外保护管之间构成一定的气路，在气路中，通入一定压力的惰性气体，以排除或减少热电偶在高温、高压
18、条件下还原气体的渗入第50页/共329页WR系列隔爆热电偶 第51页/共329页热电偶温度计第52页/共329页四.热电偶的构造1.热电偶的作用原理2.普通型热电偶的构造3.铠装热电偶的构造第53页/共329页热电偶的工作原理第54页/共329页2.普通型热电偶的构造(1)热电极(2)绝缘材料(3)保护套管(4)接线盒第55页/共329页3.铠装热电偶的构造 铠装热电偶是由热电极,绝缘材料和金属套管三者组合而成的坚实结合体。铠装热电偶的套管材料为铜,不锈钢或镍基高温合金等。在热电偶与套管之间填满氧化粉末绝缘材料,套管中的热电极有单丝的,双丝的和四丝的,互不接触。热电偶的种类有铂铑10-铂,铂铑
19、30-铂铑6,镍铬-镍硅和镍铬-考铜等.目前生产的铠装热电偶,其外径为12-25mm,长度可达100m以上。第56页/共329页铠装热电偶的结构第57页/共329页(1)热电极热电偶的热电极直径由材料的机械强度,电导率,价格及热电偶的用途和测量范围等决定。用贵金属时直径很细,为0.35-0.65mm,用廉价金属时,其直径为1-2mm.热电偶的长度可根据实际需要来决定。普通插入式热电偶的长度可在300mm-2150mm之间。第58页/共329页(2)绝缘材料 在热电偶的两根电极上套有绝缘材料,其作用是防止两根电极之间和电极与保护套管之间发生短路。常用绝缘材料橡皮,塑料等,最常用的绝缘材料是瓷管和
20、高温瓷管,其结构有单孔,双孔,四孔,孔的大小根据热电极的直径而定 第59页/共329页(3)保护套管 热电偶的热电极(包括绝缘管)装在保护套管中。使热电极避免遭受有害气体的腐蚀,玷污及机械损伤,防止或减小火焰与气流的冲刷和辐射,保护热电极.对保护套管材料的要求是耐腐蚀,不渗透气体,不与氧化性和还原性气体发生化学反应,耐酸碱腐蚀,热惯性小,能承受温度剧变,价格低。常用的保护套管材料有:铜,20号碳钢,镍铬合金。第60页/共329页(4)接线盒 主要作用是防止灰尘和水,汽的侵入,便于热电偶与补偿导线或导线连接。接线盒用侣合金材料制成,装在保护套管的尾部,接线盒的上部有垫片或垫圈加以密封。第61页/
21、共329页五.热电偶冷端温度补偿热热电电偶偶的的热热电电势势是是两两个个接接点点温温度度的的函函数数表表,只只有有当当冷冷端端温温度度不不变变时时,热热电电势势才才是是热热端端温温度度的的单单值函数。值函数。实实际际应应用用中中,热热电电偶偶冷冷端端所所处处环环境境温温度度总总有有波波动动,从从而而使使测测量量得得不不到到正正确确结结果果,必必须须采采取取补补偿偿措措施施.冷端温度处理办法有以下几种冷端温度处理办法有以下几种:1.1.计算修正法计算修正法 2.2.仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法 3.3.恒温法恒温法 4.4.补偿法补偿法 5.5.多点测量的热电偶冷端温度补偿多点测量的热电
22、偶冷端温度补偿第62页/共329页热电偶补偿导线的外形图第63页/共329页1.计算修正法若温度显示仪表分度时规定热电偶冷端温度为零摄氏度,而在使用中冷端温度不为零摄氏度时,根据热电偶的中间温度定律,得知在这种情况下产生的热电势为:EAB(t,0)=EAB(t,t0)+EAB(t0,0)式中:EAB(t,0)-冷端为0,热端为t时的热电势；EAB(t,t0)-冷端为t0,热端为t时的热电势,即实测值；EAB(t0,0)-冷端为t0,时的应加校正值。将t0摄氏度的仪表实测读数与相应的校正值代数相加得EAB(t,0),然后从分度表查得被测温度t值。这种方法只适用于实验室。第64页/共329页2.仪
23、表机械零点调整法仪表的机械零点为仪表输入电势为零时,指针停留的刻度点,也就是仪表的起始点。若预知热电偶冷端温度为t0,在此时相当于人为给仪表输入热电势EAB(t0,0),在接通测温回路后,输入仪表的热电势为：EAB(t,t0)+EAB(t0,0)=EAB(t,0)使仪表指针指示热端温度t值。仪表机械零点调整法比较简单,如热电偶冷端温度波动频繁,变化较大,不宜采用此法第65页/共329页 4.补偿法补偿法是利用不平衡电桥产生的电压来补偿热电偶冷端温度变化所引起的热电势的变化。由热电势计算修正法可知,当热电偶冷端温度tn偏离规定值t0时,热电势的修正值为EAB(tn,t0),如 果 在 热 电 偶
24、 测 量 回 路 中 串 接 一 个 等 于EAB(tn,t0)的直流电压U,则回路的总电势为：EAB(t,tn)+U=EAB(t,tn)+EAB(tn,t0)=EAB(t,t0)第66页/共329页5、多点测量的热电偶冷端温度补偿在工业生产中为了有效利用控制盘和节省显示仪表，常通过多点切换开关把几只甚至几十只同一分度号的热电偶接到一块表上.这时可将各热电偶的冷端用补偿导线引至温度变化比较小的地方，然后共用一个桥式补偿器进行冷端温度补偿.补偿方法有以下两种.第67页/共329页补偿方法有以下两种:(1)利用一块显示仪表和一个冷端温度补偿器的多点测量线路.(2)用一只辅助热电偶对多只同型号热电偶
25、冷端进行补偿的线路.第68页/共329页6、热电偶的校验和误差分析热电偶的误差来源主要有以下一些:(1)分度误差:由于热电极材料成分不符要求和材料均匀性等原因,使热电偶的热电性质与统一的分度表之间产生分度误差。(2)补偿导线误差:由于补偿导线和热电极材料在1000C以下的热电性质不同将产生误差。第69页/共329页3.恒温法在精密测温中,一般要求热电偶温度保持为0摄氏度,通常采用冰点槽。用清洁的水制成冰屑与清洁的水相混合盛于冰点槽的保温瓶内,并使其达到平衡而保持恒定的0摄氏度,使用时将热电偶冷端放在插入冰点槽的试管底部恒温法是准确度很高的冷端处理方法,然而使用比较麻烦,需要保持冰,水两相。第7
26、0页/共329页(3)参比端温度变化引起的误差:在利用补偿电桥进行参比温度补偿时,由于不能完全补偿而产生误差。(4)由于热电极变质,使热电性质变化而产生误差。6、热电偶的校验和误差分析第71页/共329页四、热电阻温度计一一.热电阻测温原理热电阻测温原理 二二.工业常用热电阻工业常用热电阻 三三.热电阻构造热电阻构造 四四.测量误差分析测量误差分析 第72页/共329页一.热电阻测温原理物物理理学学指指出出:各各种种材材料料的的电电阻阻率率都都随随温温度度变变化化而而变变化化。若若忽忽略略物物体体的的长长度度和和截截面面随随温温度度的的变变化化,则则在在参参比比温温度度t0t0下下的的电电阻阻
27、值值Rt0Rt0和和电电阻阻率率的的温温度度系系数数(简称电阻温度系数简称电阻温度系数 )a)a已知物体已知物体,可以通过可以通过 测量此物体的电阻来反映其温度。测量此物体的电阻来反映其温度。第73页/共329页二.工业常用热电阻在我国,标准化的热电阻现有铂的和铜的两种工业热电阻的品种与性能:1.分度号2.R0电阻与比阻W1003.使用特点第74页/共329页1.分度号根据IEC规定,铂电阻有Pt10和Pt100两种分度号铜热电阻按WZC标准,代号有Cu50和Cu100两种。第75页/共329页2.R0电阻与比阻W100零摄氏度热电阻值因分度号而异.比阻W100=R100/R0表示阻丝材料的存
28、度.比阻W100越大,存度越高,同时灵敏度也越高.存度高,则复现性和稳定性也好。若比阻W100相同,R0不同时,则Rt值也不同.Pt100的Rt值是Pt10值的10倍;Cu100的Rt值是Cu50的Rt值的两倍。第76页/共329页3.使用特点铂热电阻用于摄氏度范围内测温，铜热电阻因在高温下易氧化而适用于摄氏度范围内测温。前者稳定性好，准确度高；后者价格便宜，电阻与温度关系的线性度较好。第77页/共329页三.热电阻构造 与热电偶一样，工业热电阻有普通基型结构和铠装结构两种。它们都由感温元与热电偶一样，工业热电阻有普通基型结构和铠装结构两种。它们都由感温元件，引出线，保护套管，接线盒，绝缘材料
29、等组成，件，引出线，保护套管，接线盒，绝缘材料等组成，第78页/共329页热电阻的结构第79页/共329页电厂专用热电阻和隔爆型热电阻第80页/共329页套管式热电阻套管式热电阻作为套管式热电阻作为温度测量和控制的温度测量和控制的传感器与显示仪表传感器与显示仪表配套，以直接测量配套，以直接测量和控制生产过程中和控制生产过程中气体，液体和蒸汽气体，液体和蒸汽的温度。不仅用于的温度。不仅用于发电厂管道测温，发电厂管道测温，同时也用于其他工同时也用于其他工业部门的测温。业部门的测温。第81页/共329页装配式热电阻工业用铂电阻作为温度测量的传感器，通常用来和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。第
30、82页/共329页耐腐型、耐磨型热电阻但在某些特殊场合，如化工厂、冶炼厂、火电厂等，用普通热电偶，热电阻就极易损坏。因此，在这些场合必须采用特殊材料及机构的热电偶热电阻。第83页/共329页热敏电阻体温表原理第84页/共329页辐射式温度计第85页/共329页4-3 压力测量和仪表概述结构形式 弹性式压力计第86页/共329页一 概述1、法定的定义和单位在静止的真实流体或在理想流体中,作用在一个给定点上的压力P单位:Pa(帕斯卡).1牛顿的力作用在1平方米平面上造成的压力等于是1Pa.常用的单位有MPa,KPa。第87页/共329页2、压力的不同型式环境压力或大气压力-这是用气压计测定的压力它
31、是随大气条件和地点而变化的.确定为标准状态的大气压力参考值等于是101325Pa。相对压力或有效压力-这是相对于环境压力测定的压力。如果环境压力是可变的,那末在某些时间间隔中测定的压力的相对值或有效值。真空或负压-这是负的相对压力，因此它低于环境压。过压-这是正的相对压力。差压-这是两个压力的差值。绝对压力-相对于真空测量的压力。第88页/共329页绝对压力动画演示第89页/共329页3、压力测量A压力探头和静压测量（1）静止流体（2）运动流体 B.总压和动压测量（1）总压测量-单毕托管（2）动压测量-双毕托管第90页/共329页（1）静止流体静止流体-在静止流体情况下,一个正确的取压口应该保
32、证经受压力的空间与测量仪表之间的传递连续性。可以借助于任何直径的孔(然而相对于区域尺寸来说是足够小的)取压。第91页/共329页（2）运动流体运动流体-具有各种各样的仪表(或探头)用来测量流体内部的静压然而应该谨慎用使用这些探头必须以知被测点流线方向为前提由探头定向不佳造成的测量误差一般和局部速度的平方成正比,因此用随想流向与探头之间的入射角而变化的比值来表示这种误差是合理的。常用的探测原件有塞尔(SER)原盘,双孔叶片,普朗特(PRANDOT)管,吉勒德(Girerd)-吉也纳(Guiennu)探头.第92页/共329页（1）总压测量-单毕托管假定一个静止的障碍物位于运动的理想流体内部.有一
33、条流线在障碍物的R 点滞止,沿着这条流线我们可以应用伯努力方程。在滞止点R上速度等于零因此令h=ZM-ZR,可以得到表达式 PR=PM+pgh+um2/2(1.8)滞止压力PR就代表总压。第93页/共329页毕托管毕托管是由一个垂直装在支杆上的圆筒形测量头组成的管状装置，通过测试点的动压和静压差值求出该点流速或某截面的流量。第94页/共329页测速管示意图第95页/共329页（2）动压测量-双毕拖管测定动压或者测定一个点上的流速这都是一回事它装有与压差表相连的总压取压口R R及静压取压口M.M.当忽略重力项时我们从方程(1.8)(1.8)可以得到 U=(2(PR-U=(2(PR-Pm)/p)0
34、.5Pm)/p)0.5。第96页/共329页4、计量特性（1 1）特性规范）特性规范（2 2）准确度规范）准确度规范 （3 3）环境参数的影响）环境参数的影响（4 4）压力计的分类）压力计的分类 （5 5）有关压力计的标准）有关压力计的标准第97页/共329页（1）特性规范量量程程对对仪仪表表来来说说可可适适用用的的被被测测量量终终端端值值之之间间的的代代数数差差值值,而而且且在在该该范范围围内内别别处处确确定定的传感器的计量特性是受保证的。的传感器的计量特性是受保证的。量量程程的的选选择择是是一一项项重重要要的的工工作作.例例如如要要用用一一只只量量程程为为0-50bar,0-50bar,准
35、准确确度度为为1%1%满满刻刻度度的的传传感器测量感器测量0.1bar0.1bar的压力的压力,这是十分可笑的。这是十分可笑的。为为了了得得到到仪仪表表的的最最佳佳特特性性,以以工工作作在在满满量量程程为为好好,但但也也不不要要超超过过仪仪表表的的量量程程.后后者者可可能能损坏传感器。损坏传感器。第98页/共329页（2）准确度规范迁移误差：定义为造成传感器指示值发生可觉察变化的被测量的最大变化量。它是由于摩擦间隙及引伸到所有那些造成传感器输出信号不连续性的现象造成的。在大多数压力传感器中,这种误差是觉察不到的或者非常小。第99页/共329页（3）环境参数的影响环环境境参参数数是是指指所所有有
36、那那些些对对于于测测量量仪仪器器的的随随便便那那一一元元件件起起作作用用的的量量它它可可能能造造成成错错误误的的指指示示值值。然然而而这这些些参参数数的的物物理理效效应应一一般般被被很很好好地地定定量量说说明明往往往往有有可可能能通通过过简简单单的的计计算算或或特特殊殊的的校校验验加加以以修修正正。当当然然我我们们这这里里说说的的是是影影响响量量的的慢慢变变化化而而不不是是热热冲冲击击(热冲击或机械冲击热冲击或机械冲击),),后者可能具有破坏作用。后者可能具有破坏作用。a.a.温度温度 b.b.其它参数其它参数第100页/共329页a.温度温度使得构成压力传感器的材料的尺寸和物理性质发生变化。
37、温度使得构成压力传感器的材料的尺寸和物理性质发生变化。最受影响的特性最受影响的特性是是:电阻率与应变计系数有关的压阻系数电阻率与应变计系数有关的压阻系数,电容式传感器的介电常数压电系数以及电容式传感器的介电常数压电系数以及可使感受体压力可使感受体压力-变形关系发生变化的杨氏模量。变形关系发生变化的杨氏模量。由此引入了零点误差和灵敏误由此引入了零点误差和灵敏误差以量程的百分数来表示。差以量程的百分数来表示。第101页/共329页b.其它参数在在可可变变电电容容式式传传感感器器情情况况下下,大大气气湿湿度度影影响响它它的的介介电电常常数数;大大气气压压力力的的影影响响可可容容易易地地通通过过加加减
38、减加加以以修修正正在在运运动动情情况况下下加加速速度度在在感感受受件件上上造造成成一一个个附附力力并并改改变变了了它它的的影影响响。对对于于振振动动来来说说它它导导致致背背景景噪噪声声,而而且且,如如果果传传感感器器的的可可动动部部件件在在它它的的谐谐振振频频率率附附近近被被激激励励,那那么么,这这种种振振动动可可能能是特别有害的。是特别有害的。第102页/共329页（4）压力计的分类 a.a.压力计按感压元件分类压力计按感压元件分类 b.b.按被测压力的种类分类按被测压力的种类分类 c.c.按压力计的性能分类按压力计的性能分类 d.d.按压力计的用途分类按压力计的用途分类 E.E.按压力计的
39、形状按压力计的形状,精度分类精度分类 第103页/共329页a.压力计按感压元件分类(1)液柱式压力计U形管压力计 单管压力计 斜管压力计 钟罩压力计 C字形压力计 盘旋形压力计(2)弹性压力计 波纹管压力计螺旋形压力计 膜片式压力计 波纹管压力计 膜盒式压力计第104页/共329页b.按被测压力的种类分类(1)表压力计 真空计 压力真空计 压力计(2)绝对压力计(3)差压计 第105页/共329页 c.按压力计的性能分类 指示式压力计 带警报器压力计1 现场显示型-带调节器压力计 记录式压力计 电动压力变送器2 远距离显示型 气动压力变送器第106页/共329页 d.按压力计的用途分类 普通
40、型,耐热型,耐振型,耐热耐振型,密封型,安全型,蒸气型,禁油型,法兰连结型,带隔膜封入液型。第107页/共329页E.按压力计的形状,精度分类 外部形状指示形状,同心,偏心型,单针型,双针型,多针 型,刻度形状,圆形刻度型,扇形刻度型,直线 刻度型。精度:0.2级-0.3级圆型圆型方型方型第108页/共329页一般压力表第109页/共329页袖珍数字压力计 第110页/共329页弹簧管压力计 1.金属弹簧管2.指针3-连杆4.扇型齿轮5.弹簧6-底座7.测压接头8.小齿轮9.外壳第111页/共329页耐高温压力表第112页/共329页弹簧管压力计第113页/共329页（5）有关压力计的标准1:
41、(1)JIS标准,NEC电气设备标准,NEMA标准。(2)工厂电气设备防爆指南。(3)一般高压气体的安全保障规则,液化石油气的安全保障规则,劳动安全卫生法。2:液柱式压力计 液柱式压力计是由液柱的高度产生的压力和被测量的压力平衡,并用液柱高度表示相应压力的一次压力计.用液体压力计测量压力也是测量差压。常用的工作液体是水和水银。第114页/共329页二、结构形式 1 1 U U形管压力计形管压力计 2 2 单管压力计单管压力计 3 3 斜管压力计斜管压力计 4 4 绝对压力计绝对压力计 5 5 压力计的组成压力计的组成 6 6 使用注意事项使用注意事项第115页/共329页1 U形管压力计U形管
42、压力计一般用水银或水做工作介质,测量范围分别为0-2000mmH2o或mmHg.用水作工作介质时不能测量绝对压力但是可以测量表压力和差压压力。用水银做工作介质时能测表压力绝对压力和差压压力。U形管压力计多用做工业测量用的标准器。第116页/共329页U形管压力计第117页/共329页2 单管压力计单管压力计是把U形管压力计的一侧管径作得很大,只在细管一侧单边取读数。如图3.3所示。因此标尺采用修正过大容器液面高度变化的刻度测量修正能以0.1mmH2o或0.1mmHg的精度测量.公式如下:h=h(1+a/A)式中:h-液面的高度差(压力差)h-细管一侧的液面移动高度 a-细管的内截面积 A-大容
43、器的截面熟积第118页/共329页3 斜管压力计 斜管压力计是细管倾斜的单管压力计。细管的倾斜使液面的位移距离加长从而放大指示液柱高度的刻度,测量范围在0-50mmH2o(或0-50mmHg)。能以0.01mmH2或0.01mmHg的精度进行测量,在工业测量中用作微压测量的标准器。第119页/共329页4 绝对压力计把U形管一侧的水银面上部分抽真在U形管的一侧就能得到绝对压力。这种一侧封闭真空的压力计叫绝对压力计.其测量范围是小于760mmHg的。第120页/共329页5 压力计的组成 压力计一般由三个部分组成:(1)感压部分:接受要测的压力并把被测压力变换成位移或;感压部分元件有:U形管,单
44、管,斜管,波纹管,膜片,膜盒等(2)传送部分:把来自感压部分的位移或者力的信号通过放大或者变换成统一的电信号或空气压信号传送到指示部分;传送部分有:直接传动式传送部分,电动变送式传送部分等(3)指示部分:接收来自传送部分的信号并指示,记录被测压力。指示部分有:现场显示型压力计,远距离显示型压力显示部分。第121页/共329页6 使用注意事项测测压压液液体体和和管管子子应应是是干干净净的的,脏脏东东西西的的存存在在同同时时使使密密度度和和表表面面张张力力发发生生变变化化这这两两种种效效应应难难以以定定量量说说明明,它它们们表表现现为为弯弯月月面面形形状状不不规规则则,其其截截面面各各异异。上上升
45、升带带有有跳跳动动,管管子子应应常常用用硫硫代代铬铬酸酸的的混混合合物物清清结结用用酒酒精精洗洗涤涤并并在在存存静静空空气气中中干干燥燥,测压液体应该定期更换或再生处理。测压液体应该定期更换或再生处理。管管子子应应该该是是圆圆形形的的。截截面面的的变变化化造造成成容容积积式式压压力计的截面修正误差和毛细效应误差。力计的截面修正误差和毛细效应误差。确确安安装装测测量量装装置置,保保持持系系统统的的密密封封性性。连连接接管管内内不不应应该该含含有有寄寄生生流流体体玻玻璃璃管管内内在在更更换换或或清清洗洗时时经经常常由由于于碰碰,摔摔而而碎碎或或出出现现裂裂纹纹,所所以以操操作作要要十分注意。十分注
46、意。第122页/共329页三、弹性式压力计弹性式压力计便于安装,带有标准化螺纹接点(NFE-15-012).读数方便和价格低廉使之成为非常有用的工业仪表这些压力计对于那些影响材料弹性的量是敏感的。如温,脉动,振动,腐蚀性流体等原因。1 波纹管压力计 2 膜片压力计第123页/共329页1 波纹管压力计波波纹纹管管压压力力外外圆圆沿沿轴轴向向有有深深槽槽形形波波纹纹状状绉绉摺摺,并并沿沿轴轴向向能能够够伸伸缩缩.因因为为耐耐压压强强度度有有限限.所所以以多多用用作作低压压力的感压原件。低压压力的感压原件。波波纹纹管管的的寿寿命命是是使使波波纹纹管管在在一一定定的的循循环环压压力力作作用用下下,循
47、循环环伸伸缩缩,用用直直到到破破坏坏的的循循环环次次数数表表示示波波纹纹管管的寿命。的寿命。第124页/共329页双波纹管压差计第125页/共329页2 膜片压力计膜片压力计有两类膜片压力计有两类:一类是利用膜片弹性制成的弹性膜片压力计一类是利用膜片弹性制成的弹性膜片压力计另另一一类类是是用用膜膜片片把把被被测测流流体体和和压压力力计计的的其其它它部部分分隔分分隔,即所谓非弹性膜片压力计。即所谓非弹性膜片压力计。弹弹性性压压力力计计构构造造不不太太复复杂杂,无无须须特特殊殊管管理理.但但应应经经常常接接受受检检定定计计量量法法对对其其修修理理有有严严格格的的限限制制,不不受受限限制制的的修修理
48、理项项目目,只只有有更更换换表表蒙蒙玻玻璃璃一一项项,其其它它修修理理工工作作,必必须须由由专专门门的的修修理理工工或或是是计计量量管理部门指定的工厂承担。管理部门指定的工厂承担。第126页/共329页四、压力变送器 一.变送器的概念 二.电阻应变片式 三.力平衡式传感器 四.电容式压力传感器 五.压力表的选择和安装第127页/共329页一.变送器的概念 变送器(传感器)这一词是指将被测的某一物理量按照一定转换规律转换成另一种已知的物理量的一种转换装置。它是一个用于检测控制变量(信息)的器件,它具有检测,转换,传输信息的功能。近来把传感器直接定义为:能感知,并检测出被测对象之信息的机器。也就是
49、说,传感器能够代替人的五官(视、听、嗅、味、触)来完成某些功能的机器。同时,即使人的五官不能感知的现象(例如红外线、电磁波、超声波等)也能感知。第128页/共329页工作原理：YSZK-100YSZK-100系列压力变送是一种固态压力变送器。用先进工艺制成的压阻式敏器件，在激励电压的作下，将作用在膜片上的被恻力所性趁形成的应力转换电压信号。YSZK-100系列压力变送器第129页/共329页144LD144LD，144LVD144LVD智能型电智能型电动浮筒液位变送器是根据动浮筒液位变送器是根据阿基米德浮力原理进行设阿基米德浮力原理进行设计的，利用微小的金属膜计的，利用微小的金属膜片应变传感技
50、术，用于测片应变传感技术，用于测量液体的液位、界位或密量液体的液位、界位或密度。可通过现场组态进行度。可通过现场组态进行常规设定操作，也可通过常规设定操作，也可通过PCPC机软件或终端进行远程机软件或终端进行远程组态和监控。可用于各类组态和监控。可用于各类危险场合。危险场合。智能型电动浮筒液位变送器第130页/共329页 144LD 144LD，144LVD144LVD智能型电动浮智能型电动浮筒液位变送器，筒液位变送器，引进福克斯波罗引进福克斯波罗的技术和原装组件生的技术和原装组件生产的智能型液位、界产的智能型液位、界位或密度测量变送器。位或密度测量变送器。具有极的高精度和良具有极的高精度和良