第三章过程检测技术1(1)

1、教学目的与要求：教学目的与要求：内容内容: : 3.1 测量及误差理论测量及误差理论 3.2 压力测量压力测量 3.3 温度测量温度测量 3.4 流量测量流量测量 3.5 物位测量物位测量 教学目的与要求：教学目的与要求： 1 1测量误差的表示方法测量误差的表示方法 绝对误差、绝对误差、 相对误差、相对误差、引用引用误差（相对百分误差）误差（相对百分误差） 2 2掌握仪表的性能指标掌握仪表的性能指标精确度、变差精确度、变差( (迟滞误差迟滞误差) )、灵、灵敏度、线性度、反应时间敏度、线性度、反应时间、漂移、漂移 3 3掌握如何给仪表定精度等级？掌握如何给仪表定精度等级？ 4 4掌握如何根据工

2、艺要求：掌握如何根据工艺要求： 选择合适精度等级的仪表选择合适精度等级的仪表 判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求本节思考题：本节思考题： Pg125Pg125：1 1、2 2、3 3、4 4；本节作业：本节作业：1 1 训练求仪表的各类误差和确定仪表的精度等级；训练求仪表的各类误差和确定仪表的精度等级；P125P125：5 52 2 训练根据仪表的精度等级选择满足工艺的仪表；训练根据仪表的精度等级选择满足工艺的仪表； P125 P125：8 8 1 影响自动控制系统控制质量的因素有哪些？影响自动控制系统控制质量的因素有哪些？ 1 被控对象的特性被控对象

3、的特性 2 组成的自动控制系统组成的自动控制系统 3 自动控制装置的特性自动控制装置的特性 检测仪表与变送器检测仪表与变送器控制器控制器执行器执行器被控变量被控变量干扰作用干扰作用 y给定值给定值控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象f测量元件与变送器测量元件与变送器yse= ym ys umym偏差偏差控制信号控制信号操纵变量操纵变量4 控制规律及控制器参数的设定控制规律及控制器参数的设定检测仪表：检测仪表：用来检测生产过程中工艺参数的技用来检测生产过程中工艺参数的技术工具。术工具。传传 感感 器：器：将生产工艺参数转换为一定的便于将生产工艺参数转换为一定的便于传送的信号（如气信号或电信号

4、）的仪表。传送的信号（如气信号或电信号）的仪表。变变 送送 器：器：当传感器的输出信号转换为单元组当传感器的输出信号转换为单元组合仪表中规定的标准信号合仪表中规定的标准信号，如：气压信号（如：气压信号（0.020.1MPa或电压、电流信号（或电压、电流信号（010mA或或420mA），称为变送器，称为变送器被控变量被控变量干扰作用干扰作用 y给定值给定值控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象f测量元件与变送器测量元件与变送器yse= ys ym umym偏差偏差控制信号控制信号操纵变量操纵变量测量、变送装置的作用：测量、变送装置的作用：是控制系统中获取信息和传递信息的装置，也是系是控制系统中

5、获取信息和传递信息的装置，也是系统进行控制的依统进行控制的依 据。据。要求：要求：准确、及时反映被控变量的状况。准确、及时反映被控变量的状况。测量的实质测量的实质: 是一个比较的过程。即将被测参数和相应的是一个比较的过程。即将被测参数和相应的测量单位进行比较的过程。测量单位进行比较的过程。测量仪表测量仪表则是实现比较的工具则是实现比较的工具真指xx%100000 xxxxy0 xx指实际上：实际上：一、一、 测量误差的表示方法测量误差的表示方法1 绝对误差绝对误差 理论上：理论上： 2 相对误差：相对误差：某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值某一点的绝对误差与标准表在这一点的指示值x0之比

6、之比的绝对值。的绝对值。x指指测量仪表的指示值测量仪表的指示值x真真被测量的真实值被测量的真实值x0比所使用的仪表比所使用的仪表 精度高一级精度高一级 的的 仪表的读数（标准表的指仪表的读数（标准表的指 示示 值）值）%100下上xxx上上 仪表的测量上限仪表的测量上限 x下下仪表的测量下限仪表的测量下限N仪表的量程（仪表的量程（x上上x下下）例题例题1：若被测介质的实际温度为若被测介质的实际温度为500，仪表的指示值为，仪表的指示值为495，仪表的量程为，仪表的量程为01000，试确定绝对误差、相对，试确定绝对误差、相对误差、误差、引用引用误差误差。解解: 绝对误差绝对误差: = X指指 X

7、0 = 495500=5 相对误差相对误差: y=/X0 = -5/500100% = -1% 引用误差引用误差: =/ （x上上 x 下下）= -0.5%100maxmax下上xx1.精确度精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。%100maxkxx下上允精确等级：精确等级：将仪表允许的引用误差将仪表允许的引用误差号及号及%号去掉，和国家规号去掉，和国家规 定的定的精度等级比较后，确定仪表的精度等级精度等级比较后，确定仪表的精度等级国家规定的精确度等

8、级有：国家规定的精确度等级有：高高 精度等级精度等级 低低0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，（，（0.4），0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0。 标准用表标准用表 准确测量用表准确测量用表 工业上用表工业上用表（1）如何给仪表定精度等级：）如何给仪表定精度等级： 即已知仪表的量程即已知仪表的量程N和与精度等级高一级的和与精度等级高一级的标准表校验时的最大绝对误差。求出标准表校验时的最大绝对误差。求出:去掉、去掉、%和国家精度等级比，取和国家精度等级比，取相等或低相等或低档档的精度等级。的精度等级。 ： %100maxkxx下上允（1）如何给仪表定精度等级）如何给仪表定

9、精度等级？ （2）如何根据工艺要求）如何根据工艺要求,选择合适精度等级的仪表选择合适精度等级的仪表或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求例例2：某台测温仪表的测温范围为某台测温仪表的测温范围为200700。校验该表校验该表 时得到的最大绝对误差为时得到的最大绝对误差为4，试确定该仪表试确定该仪表 的精度等级。的精度等级。%8 . 0%1002007004%100max下上允xx解：该仪表的允许的引用误差为：解：该仪表的允许的引用误差为： 所以，该测温仪表的精度等级所以，该测温仪表的精度等级为为1.0级级。0.50.81.0 根据根据 工艺条件确定仪表的

10、量程工艺条件确定仪表的量程N（X上上=（1.52.0）X工艺工艺max)和工艺允许的最大绝对误差和工艺允许的最大绝对误差max 。求出：。求出： 去掉去掉%和和并与国家精度等级相比，取并与国家精度等级相比，取相等或相等或高档高档的精度等级的精度等级。%100maxkxx下上允解：根据工艺要求：解：根据工艺要求：仪表的量程上限：仪表的量程上限：X上上=2 X 工艺工艺Max= 1000仪表的允许引用误差为：仪表的允许引用误差为：去掉、去掉、%，0.50.71.0，所以选精度等级，所以选精度等级0.5的仪表才能满足工艺要求。精度等级的仪表才能满足工艺要求。精度等级1.0的仪表，的仪表，其允许引用误

11、差为其允许引用误差为1.0%，超过了工艺上允许的，超过了工艺上允许的数值数值. %7 . 0%100010007%100max下上允xx先算出仪表的：先算出仪表的： 允允max=N% 再校验仪表的：再校验仪表的： 测测max=X指指X0 再再 比比 较：较： 测测max 允允max 合格合格 测测max 允允max 不合格不合格 判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求：求： 即仪表的量程即仪表的量程N和精度等级都已知，判断和精度等级都已知，判断仪表是否满足工艺要求。仪表是否满足工艺要求。解：根据工艺上的要求，仪表的允许误差解：根据工艺上的要求，仪表的允许误差

12、为：为： 允允max=N% =（1200600） 0.5% =3 而而测测max= 4 3 ， 所以此表不所以此表不合格。合格。最大绝对误差最大绝对误差被测变量被测变量正行程正行程反行程反行程仪仪表表的的指指示示值值%100maxmaxYHh满量程3 灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度K：是表达仪表对被测参数变化的灵是表达仪表对被测参数变化的灵敏程度。敏程度。 它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表输出信号变化输出信号变化y与引起此输出信号变化的被与引起此输出信号变化的被测参数（测参数（输入信号）变化量输入信号）变化量x之比之比。yKx%100maxmaxYLLN满量程4

13、线性度：线性度：表征线性刻度仪表的输出量与输表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。度。 被测变量被测变量仪表指示值仪表指示值L max 单元组合仪表单元组合仪表：单元组合仪表是按照自动控制系统中各部分的功能 (如检测、显示、控制和执行等)构成的若干具有独立作用的单元仪表，各单元之间以统一信号互相联系的成套调节仪表。 基地式仪表基地式仪表：把测量、显示、控制、执行等各部分集中组装在一：把测量、显示、控制、执行等各部分集中组装在一个表壳里，形成一个整体，就地安装的一类仪表。个表壳里，形成一个整体，就地安装的一类仪表。气动单元组合仪表

14、（气动单元组合仪表（QDZ） ：0.020.1 M Pa电动单元组合仪表（电动单元组合仪表（ DDZ） 电子管型电子管型 ：已淘汰：已淘汰 晶体管：晶体管： 将近淘汰（将近淘汰（010mA） 集成电路：应用中（集成电路：应用中（420mA）教学目的与要求：教学目的与要求： 1 1掌握各种压力检测仪表的基本原理；掌握各种压力检测仪表的基本原理； 2 2掌握压力表的选用及安装；掌握压力表的选用及安装；本节思考题：本节思考题： Pg125Pg125：1010、1111、1212、1414、1515本节作业：本节作业： 1 1 训练压力仪表的选用。训练压力仪表的选用。Pg125Pg125：1313课外

15、作业：课外作业：1 1通过网络查找压力传感器；通过网络查找压力传感器；2 2交流压力传感器资料；交流压力传感器资料； 一一 压力概念压力概念1 压力压力(压强）：压强）：指指 均匀垂直作用在单位面积均匀垂直作用在单位面积上的力。上的力。 SFp2 压力的表示压力的表示 表表 压：压：P表表=P绝绝P大大气气 真真 空空 度：度：P真真= P大大气气 P绝绝 二二 测压仪表测压仪表（按转换原理（按转换原理的不同的不同 ） 液柱式压力计液柱式压力计弹性式压力计弹性式压力计电气式压力计电气式压力计 （ Pa = 1N/m2) 1MPa=106Pa 1Kgf/cm2=0.1MPa=1barU型管压力计

16、型管压力计单管压力计单管压力计斜管压力计斜管压力计DhDh （二）（二）弹性式压力计弹性式压力计测量原理：弹性元件受压产生变形测量原理：弹性元件受压产生变形二二 测压仪表测压仪表弹簧管式弹性元件（弹簧管式弹性元件（1001000 MPa）：）： 横截面为扁圆或椭圆横截面为扁圆或椭圆 （a）单圈（）单圈（b） 多圈多圈 薄膜式弹性元件（中、低压）：薄膜式弹性元件（中、低压）： 铜质的膜片（单片或双片）、铜质的膜片（单片或双片）、膜盒。（膜盒。（c）（）（d） 波纹管式压力元件（微压与低压）：波纹管式压力元件（微压与低压）： 铜质。（铜质。（e）1 1 常见常见 2 弹簧管压力表弹簧管压力表（最常

17、见的弹性式压力计）（最常见的弹性式压力计）普通弹簧管压力表的普通弹簧管压力表的结构结构如图如图3-15.压力压力自由端的位移自由端的位移表盘指针显示表盘指针显示放大机构放大机构 10 游丝游丝：克：克服传动间隙服传动间隙而产生的仪而产生的仪表变差表变差5、6 调整调整螺钉：螺钉：调整调整仪表的量程仪表的量程其测压原理：其测压原理：补充图补充图 具有上、下报警功能具有上、下报警功能的电接点信号压力表的电接点信号压力表补充图补充图常见的电气式压力传感器和压力变送器有常见的电气式压力传感器和压力变送器有: 1 霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器 2 压阻式压力传感器压阻式压力传感器 3 力矩平衡式

18、压力变送器力矩平衡式压力变送器4 电容式压力变送器电容式压力变送器其测压原理：其测压原理：压力压力电信号电信号远距离传输及显示远距离传输及显示组成：组成：是由压力传感器、测量电路和信号处是由压力传感器、测量电路和信号处理装置（一般有指示仪、记录仪、控制器、理装置（一般有指示仪、记录仪、控制器、微处理机等）组成。微处理机等）组成。霍尔效应及霍尔效应及霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器如下图所示如下图所示:补充图补充图 霍尔片式压力感器霍尔片式压力感器 根据根据霍尔效应霍尔效应制成，即利用制成，即利用霍尔元件霍尔元件(半导体如半导体如锗锗)将压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，将压力所引起

19、的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。从而实现压力的测量。1-弹性元件弹性元件 2-电磁场电磁场 3-霍尔元件霍尔元件 霍尔电势霍尔电势Uh的大小与半导体材料、所通过的电流、的大小与半导体材料、所通过的电流、磁感应强度以及霍尔片的几何尺寸等有关。磁感应强度以及霍尔片的几何尺寸等有关。BIRUHHRH霍尔常数霍尔常数B-非均匀磁场强度非均匀磁场强度半导体的压阻效应：半导体的压阻效应：r0.635rR2R2 、R4变小R1R3R4R1 、R3变大变大l根据单晶硅的压阻效应工作，在很薄的单晶硅上利用集成电路工艺扩散出4个小片等值电阻，构成惠斯登测量桥路。UR1R4R2R3ISE当压力发

20、生变化时，单晶硅产生应变，当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的使直接扩散在上面的应变电阻产生与应变电阻产生与被测压力成比例的变化被测压力成比例的变化，再由桥式电，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。路获得相应的电压输出信号。不受压时：不受压时：Ri1Ri2Ri3Ri4RUR1R4R2R3ISE优点：优点：精度高、工作可靠、频率响应快、迟滞小、尺精度高、工作可靠、频率响应快、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单寸小、重量轻、结构简单1 压力表的选用：根据工艺要求，全面考虑，具体分析压力表的选用：根据工艺要求，全面考虑，具体分析（1）选仪表类型选仪表类型：根据工艺要求、介质性质、环境条

21、件等。如：根据工艺要求、介质性质、环境条件等。如：Y型普通压力表，名称下为黑色下划线；型普通压力表，名称下为黑色下划线；YA型氨用压力表，名称下型氨用压力表，名称下为黄色下划线；为黄色下划线；YD型氧用压力表，名称下为蓝色下划线。型氧用压力表，名称下为蓝色下划线。原则：仪表类型的选用必须满足工艺对生产的要求原则：仪表类型的选用必须满足工艺对生产的要求 实例一：实例一：压力表按安装场合，分就地指示型和远传型压力表按安装场合，分就地指示型和远传型 （2）选量程：）选量程：测稳压时测稳压时: P上上=（1.52.0) P max , P下下= 0 (无特殊要求无特殊要求)测波动压力时测波动压力时:

22、P上上=（2.03.0) P max 为了延长仪表的使用寿命，按为了延长仪表的使用寿命，按“化工自控设计技术规定化工自控设计技术规定”还要求还要求: 测稳压时：测稳压时： P测测2/ P上上测波动压力时：测波动压力时： P测测1/ P上上 测高压时：测高压时： P测测3/5 P上上被测最小压力：被测最小压力： P min1/ P上上例例5：某台往复式压缩机的出口压力范围为：某台往复式压缩机的出口压力范围为2528MPa，测，测量误差不得大于量误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察，并能高。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与低限报警，试正确选用一台压力表

23、，指出型号、精度与测量范围。测量范围。解：由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪解：由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为表的上限值为: p上上=2. P max= 282 =56 M Pa查查 (P95)厉玉鸣）厉玉鸣）:选用选用YX-150型电接点压力表，测量范型电接点压力表，测量范为为060 M Pa。 由于由于 25/601/3，满足被测压力的最小值不低于满量程，满足被测压力的最小值不低于满量程的的1/3。 允许误差：允许误差： 1/60100%=1.67% 所以选精度等级为所以选精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。级的仪表完全可以满足误差要求。

24、选择的压力表为选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范为型电接点压力表，测量范为060MPa，精度等级为，精度等级为1.5级。级。Y表示压力表；表示压力表；Z表示阻尼或真空；表示阻尼或真空；B表示防爆或标准；表示防爆或标准；J表示表示精密或矩形；精密或矩形；A表示氨用表；表示氨用表；X表示信号或电接点；表示信号或电接点；XC表示磁表示磁助电接点；助电接点；P表示膜片；表示膜片；E表示膜盒；表示膜盒；F表示防腐；表示防腐；N表示耐震；表示耐震；T表示弹簧管；表示弹簧管；B表示不锈钢。另外，常用的压力表型号如下：表示不锈钢。另外，常用的压力表型号如下：YTF表示不锈钢压力表；表示不锈钢压力

25、表；YA表示氨用压力表；表示氨用压力表；YXC表示电接表示电接点；点；YZ表示真空压力表；表示真空压力表；YY表示乙炔压力表；表示乙炔压力表；YO表示耐热表示耐热压力表；压力表；YH表示氢气压力表表示氢气压力表 （1）测压点的选取：）测压点的选取：选直管段选直管段与介质的流动方向垂直与介质的流动方向垂直测液体压力时，取压点在管道下半部；测气体压力时，测液体压力时，取压点在管道下半部；测气体压力时，取压点在管道上半部取压点在管道上半部（2） 引压导管的铺设：引压导管的铺设：内径一般为内径一般为610mm水平安装时要有一定的倾斜度，便于气体或液体的排放。水平安装时要有一定的倾斜度，便于气体或液体的

26、排放。测易结晶介质，需加伴热管线。取压口与压力计之间加测易结晶介质，需加伴热管线。取压口与压力计之间加截断阀。截断阀。压力表应安装在满足规定的使用环境条件和易予观察检修的地方。压力表应安装在满足规定的使用环境条件和易予观察检修的地方。教学目的与要求：教学目的与要求： 1 1掌握热电偶温度计的测温原理、热电偶的热电势方程、掌握热电偶温度计的测温原理、热电偶的热电势方程、工业常用的工业常用的热电偶热电偶及分度号、补偿导线的作用、冷端温及分度号、补偿导线的作用、冷端温度补偿的方法。度补偿的方法。 2 2掌握掌握热电阻热电阻温度计的测温原理、热电阻的电阻值与温度温度计的测温原理、热电阻的电阻值与温度的

27、关系式、工业常用的热电阻及分度号。的关系式、工业常用的热电阻及分度号。 3 3掌握热电偶温度计与热电阻温度计的区别。掌握热电偶温度计与热电阻温度计的区别。 4 4了解电动温度变送器的作用及原理。了解电动温度变送器的作用及原理。 5 5掌握测温元件的安装及布线要求。掌握测温元件的安装及布线要求。本节思考题：本节思考题： Pg125Pg125：1616、1717、1818、1919、2020、2121本节作业本节作业：P125：18、19、20（书上无分度表可查）（书上无分度表可查） 课外作业：课外作业： 1 1通过网络查找温度传感器；通过网络查找温度传感器；2 2交流交流温度温度传感器资料；传感

28、器资料； 一一 温度检测方法温度检测方法l特点：特点：不能直接测量，只能通过热交换间接测量。不能直接测量，只能通过热交换间接测量。l测温仪表的分类：测温仪表的分类：按测温范围分：按测温范围分：高温计（高温计（600）、温度计（）、温度计（ 600）按用途分：按用途分：标准仪表、实用仪表标准仪表、实用仪表按工作原理分：按工作原理分：l膨胀式温度计膨胀式温度计利用物体的热膨胀来测温。利用物体的热膨胀来测温。l压力式温度计压力式温度计利用密闭容器中物质受热后体积膨胀而压力升高利用密闭容器中物质受热后体积膨胀而压力升高 的原理来测温的。的原理来测温的。l热电偶温度计热电偶温度计利用导体的热电效应来测温

29、的。利用导体的热电效应来测温的。l热电阻温度计热电阻温度计利用电阻随温度的变化特性来测温的。利用电阻随温度的变化特性来测温的。l辐射式高温计辐射式高温计利用物体表面辐射与温度的关系来测温的。利用物体表面辐射与温度的关系来测温的。按测量方式分：按测量方式分：接触式温度计、非接触式温度计接触式温度计、非接触式温度计常用温度计的种类及优缺点见常用温度计的种类及优缺点见 表表3-3测温原理：测温原理：是利用物体受热时体积膨胀的性质而制成的。是利用物体受热时体积膨胀的性质而制成的。常见的有：常见的有：l液体膨胀式温度计：如玻璃管温度计液体膨胀式温度计：如玻璃管温度计l固体膨胀式温度计：如双金属温度计固体

30、膨胀式温度计：如双金属温度计l双金属温度计：双金属温度计：其感温元件是用其感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而制成的，叠焊在一起而制成的，由于两片金属片的膨胀长度不同而产生弯由于两片金属片的膨胀长度不同而产生弯曲，温度越高产生的线膨胀长度差就越大，因而引起弯曲的角度曲，温度越高产生的线膨胀长度差就越大，因而引起弯曲的角度就越大。就越大。图图 3-21 双金属片双金属片 测温原理：测温原理：是利用封闭系统是利用封闭系统中的液体、气体或低沸点液体中的液体、气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化的原理制成的。并由压力变化的

31、原理制成的。并由压力表来测量压力的变化，从压力表来测量压力的变化，从而测得温度。而测得温度。结构：如图，由三部分组成结构：如图，由三部分组成温包：感受温度的变化温包：感受温度的变化毛细管：传递压力的变化毛细管：传递压力的变化（D0=1.25mm，D i= 0.15 0.5mm）弹簧管：压力表的弹性元件弹簧管：压力表的弹性元件补充图补充图 测温原理：基于物体热辐射作用来测量温度的。测温原理：基于物体热辐射作用来测量温度的。 测温范围：测温范围：800(1) 热电势产生的条件热电势产生的条件： 热电极必须是热电极必须是A、B两种两种不同的材料不同的材料 热电极的两接点温度不相热电极的两接点温度不相

32、等等 构成闭合回路构成闭合回路五五 热电偶温度计热电偶温度计1 测温原理：测温原理：是根据热电效应的原理来测量温度的。是根据热电效应的原理来测量温度的。 何谓热电效应何谓热电效应两种两种不同材料的导体不同材料的导体A、B组成一个组成一个闭合回路，当回路两端接点闭合回路，当回路两端接点t0、t的的温度不相同温度不相同时，回路时，回路中就会产生一定的电势，形成电流，电流大小与导体材料中就会产生一定的电势，形成电流，电流大小与导体材料性质和接点温度有关，这种原理称为性质和接点温度有关，这种原理称为热电效应热电效应温差电势温差电势接触电势接触电势接触电势：接触电势：两种不同导体的电子两种不同导体的电子

33、密度不同，从而在接触点处发生密度不同，从而在接触点处发生电子扩散而形成的电动势。电子扩散而形成的电动势。如：如：NaNb，A+，B，A、B点点形成由形成由A到到B的接触电位差。的接触电位差。温差电势：温差电势：同一根导体中电子从同一根导体中电子从高温端向低温端迁移而引起的电高温端向低温端迁移而引起的电动势。动势。 如：如：Et Et0 ，t+，t0，形成由，形成由低温端到高温端的低温端到高温端的温差电势温差电势。温差电势温差电势接触电势接触电势（2）闭合回路的总热电势方程闭合回路的总热电势方程式式：温差电势温差电势接触电势接触电势 00000000000( , )( )( , )( )( ,

34、)( ) ( )( )( ) ( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )ABABAABBABAAABBBABBAABABABABEt tete t tete t tete te tete te tete te tete te tEtEt(3)热电偶的基本定律热电偶的基本定律均质导体定律中间导体定律 中间温度定律 标准电极定则),(),(),(00ttEttEttEABnABnAB),(),(),(000ttEttEttEABCBAC热电偶：热电偶：是测温元件。是测温元件。 补偿导线和冷端温度补偿导线和冷端温度补偿补偿连接导线：连接导线：用来连接用来连接热电偶与测温仪表热电偶与

35、测温仪表测量仪表：测量仪表：用来检测用来检测热电偶产生的热电势信热电偶产生的热电势信号大小的。号大小的。为了使热电偶的冷端远离工作端，使冷端的温度保持恒定以保证热为了使热电偶的冷端远离工作端，使冷端的温度保持恒定以保证热电偶测得的温度是被测温度的单值函数，常采用一种专用的将热电偶测得的温度是被测温度的单值函数，常采用一种专用的将热电偶的冷端延伸出来的导线，叫补偿导线。电偶的冷端延伸出来的导线，叫补偿导线。注意：补偿导线必须与注意：补偿导线必须与所使用的热电偶配套使所使用的热电偶配套使用，且正、负极不能接用，且正、负极不能接错；接点的温度必须在错；接点的温度必须在0100。表表3-7常用热电偶的

36、补偿导线常用热电偶的补偿导线补充表补充表补偿导线的接入对热电势补偿导线的接入对热电势EAB（t，t0）有无影响）有无影响?0110(, )(, )( , )ABABCDEt tEt tEt t),(),(0101ttEttEABCD),(),(),(0110ttEttEttEABABAB1)种类：种类：工业上常见的热电偶如补充表。工业上常见的热电偶如补充表。注意：不同分度号的热注意：不同分度号的热电偶必须与其相对应的显示仪表配套使用。电偶必须与其相对应的显示仪表配套使用。表表3-4 工业用热电偶工业用热电偶补充表补充表温温 度度 0102030405060708090热热 电电 动动 势势 m

37、V00.0000.0550.1130.1730.2350.2990.3650.4320.5020.5731000.6450.7190.7950.8720.9501.0291.1091.1901.2731.3562001.4401.5251.6111.6981.7851.8731.9622.0512.1412.2323002.3232.4142.5062.5992.6922.7862.8802.9743.0693.1644003.2603.3563.4523.5493.6453.7433.8403.9384.0364.1355004.2344.3334.4324.5324.6324.7324.8

38、324.9335.0345.1366005.2375.3395.4425.5445.6485.7515.8555.9606.0656.1697006.2746.3806.4866.5926.6996.8056.9137.0207.1287.2368007.3457.4547.5637.6727.7827.8928.0038.1148.2558.3369008.4488.5608.6738.7868.8999.0129.1269.2409.3559.47010009.5859.7009.8169.93210.04810.16510.28210.40010.51710.635110010.7541

39、0.87210.99111.11011.22911.34811.46711.58711.70711.827120011.94712.06712.18812.30812.42912.55012.67112.79212.91213.034130013.15513.39713.39713.51913.64013.76113.88314.00414.12514.247140014.36814.61014.61014.73114.85214.97315.09415.21515.33615.456150015.57615.69715.81715.93716.05716.17616.29616.41516.

40、53416.653160016.77116.89017.00817.12517.24317.36017.47717.59417.71117.826170017.94218.05618.17018.28218.39418.50418.612 铂铑铂铑10-铂热电偶（铂热电偶（S型）分度表（型）分度表（ITS-90） (参考端温度为参考端温度为0)温温 度度 0102030405060708090热热 电电 动动 势势 mV0-0.000-0.002-0.0030.0020.0000.0020.0060.110.0170.0251000.0330.0430.0530.0650.0780.0920.

41、1070.1230.1400.1592000.1780.1990.2200.2430.2660.2910.3170.3440.3720.4013000.4310.4620.4940.5270.5160.5960.6320.6690.7070.7464000.7860.8270.8700.9130.9571.0021.048 1.0951.1431.1925001.2411.2921.3441.3971.4501.5051.5601.6171.6741.7326001.7911.8511.9121.9742.0362.1002.1642.2302.2962.3637002.4302.4992.5

42、692.6392.7102.7822.8552.9283.0033.0788003.1543.2313.3083.3873.4663.5462.6263.7083.7903.8739003.9574.0414.1264.2124.2984.3864.4744.5624.6524.74210004.8334.9245.0165.1095.2025.29975.3915.4875.5835.68011005.7775.8755.9736.0736.1726.2736.3746.4756.5776.68012006.7836.8876.9917.0967.2027.0387.4147.5217.62

43、87.73613007.8457.9538.0638.1728.2838,3938.5048.6168.7278.83914008.9529.0659.1789.2919.4059.5199.6349.7489.8639.979150010.09410.21010.32510.44110.58810.67410.79010.90711.02411.141160011.25711.37411.49111.60811.72511.84211.95912.07612.19312.310170012.42612.54312.65912.77612.89213.00813.12413.23913.354

44、13.470180013.58513.69913.814 铂铑铂铑30-铂铑铂铑6热电偶热电偶(B型型)分度表分度表 (参考端温度为参考端温度为0)温温 度度 0102030405060708090热热 电电 动动 势势 mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.4

45、5613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.21432.04232.45532.86680033.2773

46、3.68634.09534.50234.90935.31435.71836.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.91538.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.6

47、9752.049130052.39852.74753.09353.43953.78254.12554.46654.807 镍铬镍铬-镍硅热电偶镍硅热电偶(K型型)分度表分度表 (参考端温度为参考端温度为0)普通型热电偶：由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部普通型热电偶：由热电极、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成分组成铠装热电偶：金属导管、热电偶丝和绝缘材料（氧化镁粉）一起铠装热电偶：金属导管、热电偶丝和绝缘材料（氧化镁粉）一起经过复合拉伸成型，在使用中可以随测量需要任意弯曲，动态响应经过复合拉伸成型，在使用中可以随测量需要任意弯曲，动态响应快；机械强度高；扰性好，可安装在结构复杂的

48、装置上快；机械强度高；扰性好，可安装在结构复杂的装置上表面型热电偶：利用真空镀膜法将热电偶材料蒸镀在绝缘基底上表面型热电偶：利用真空镀膜法将热电偶材料蒸镀在绝缘基底上的薄膜热电偶。专门测表面温度。的薄膜热电偶。专门测表面温度。快速热电偶：测高温熔融物体的专用温度计。快速热电偶：测高温熔融物体的专用温度计。 普通普通 冷端温度补偿的方法冷端温度补偿的方法 恒温法：冷端温度保持恒温的方法。如冰点法（恒温法：冷端温度保持恒温的方法。如冰点法（0）适合实验适合实验 室。如图室。如图3-25 修正法：修正法：适合实验室或临时测量。适合实验室或临时测量。 如冷端温度不是如冷端温度不是0，而是，而是t1，测

49、得的热电势为，测得的热电势为E（t， t1 ），），则实际温度下的热电势则实际温度下的热电势E（t， 0 ）按下式修正：）按下式修正： E（t， 0 ）= E（t， t1 ）+ E（t1 ，0）注意：由于热电势与温度之间的关系不是线性的，当自由端温度注意：由于热电势与温度之间的关系不是线性的，当自由端温度不是不是0时，将测得的热电势对应的温度值加上自由端的温度值时，将测得的热电势对应的温度值加上自由端的温度值并不并不等于实际的被测温度值。等于实际的被测温度值。 为什么热电偶测温要进行冷端温度补偿？为什么热电偶测温要进行冷端温度补偿？ 由于工业上的常用的各种热电偶的温度由于工业上的常用的各种热电

50、偶的温度热电势关系曲线是在热电势关系曲线是在冷端温度保持冷端温度保持0的情况下得到的，而且与其配套使用仪表也是根的情况下得到的，而且与其配套使用仪表也是根据这仪关系曲线进行刻度的。而实践测量时，冷端温度往往高于据这仪关系曲线进行刻度的。而实践测量时，冷端温度往往高于0，且是不断变化的，从而使测量结果产生误差。所以使热电偶，且是不断变化的，从而使测量结果产生误差。所以使热电偶冷端的温度保持冷端的温度保持0，或进行一定的修正得到准确的测量结果的做，或进行一定的修正得到准确的测量结果的做法称为冷端温度补偿。法称为冷端温度补偿。图图3-25 热电偶冷端温度保持热电偶冷端温度保持0的方法的方法冷端温度补

51、偿修正法：冷端温度补偿修正法：例题：例题：用用S型热电偶测温，已知冷端温度为型热电偶测温，已知冷端温度为40，而实测的热，而实测的热电势为电势为9.352mV,试求欲测的温度值。试求欲测的温度值。就是把仪表的指针调整到相当于室温就是把仪表的指针调整到相当于室温(冷端温度冷端温度)的数值上。由于室的数值上。由于室温在不断变化，故适合于要求不太高的场合温在不断变化，故适合于要求不太高的场合。例：现有例：现有s分度热电偶和动圈仪表组成的测温系统。被分度热电偶和动圈仪表组成的测温系统。被测温度己知为测温度己知为1000，表所处环境温度为，表所处环境温度为30。现有。现有两种方法产生指示温度，即：两种方

52、法产生指示温度，即： (1)将仪表机械零位调至将仪表机械零位调至30，然后通上热电动势产，然后通上热电动势产生指示；生指示； (2)先通上热电动势产生指示温度，然后读数温度加先通上热电动势产生指示温度，然后读数温度加上上30； 试问哪种方法正确，相对误差为多少。试问哪种方法正确，相对误差为多少。 补偿电桥法：补偿电桥法：适合工业生产的连续测量适合工业生产的连续测量,就是利用不平衡电桥就是利用不平衡电桥（也叫补偿电桥或冷端温度补偿器）产生的电势，来补偿热电偶因（也叫补偿电桥或冷端温度补偿器）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冷端温度变化而引起的热电势变化值。如图。如图3-

53、26Cu 输入输入输出输出R1R3R2R 4abE=4VR1、R2 、 R 3=1 （锰铜丝绕制，其电（锰铜丝绕制，其电阻不随温度而变化）阻不随温度而变化）和和 Rcu =1 （铜丝绕（铜丝绕制，其电阻随温度的制，其电阻随温度的变化而变化）。变化而变化）。 R S为限流电阻、在为限流电阻、在20时组成平衡桥路时组成平衡桥路。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利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性进行温度测量的。其电阻值与温度的关系如下：特性进行温度测量的。其电阻值与温度的关系如下： 电阻温度系数电阻温度系数 R0温度为温度为t0时电阻时电阻2.工业上常用的热电阻

54、工业上常用的热电阻铂电阻铂电阻（新型号为（新型号为WZP、老型号为、老型号为WZB ）：有）：有R0=10和和R0=100两种。对应的分度号两种。对应的分度号Pt10、Pt100可可查查化工仪表及自动化化工仪表及自动化的附录七。的附录七。铜电阻铜电阻（新型号为（新型号为WZC、老型号为、老型号为WZG ）：有）：有R0=50和和R0=100两种。对应的分度号两种。对应的分度号Cu50、Cu100可查可查化工仪表及自动化化工仪表及自动化的附录九。的附录九。)(1 00ttRRt3.热电阻结构热电阻结构 (p93:表表3-4 热电偶的结构及特点）热电偶的结构及特点） 普通型热电阻普通型热电阻：由：

55、由电阻体电阻体、保护套管和接线盒等主要部分组成。、保护套管和接线盒等主要部分组成。 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连成将电阻体预先拉制成型并与绝缘材料和保护套连成一体。体积小、抗震性强、可弯曲、热惯性小、使用寿命长。一体。体积小、抗震性强、可弯曲、热惯性小、使用寿命长。 薄膜热电阻：薄膜热电阻：将热电阻材料通过真空渡膜法，直接蒸渡到绝缘基将热电阻材料通过真空渡膜法，直接蒸渡到绝缘基底上。体积小、热惯性小、灵敏度高。底上。体积小、热惯性小、灵敏度高。补充图补充图4 小结：小结： 热电阻温度计与热电偶温度计的比较热电阻温度计与热电偶温度计的比较 热电阻温度计包括：

56、热电阻温度计包括：感温元件热电阻、连接导线和显示仪表。感温元件热电阻、连接导线和显示仪表。测温元件测温元件热电阻热电阻温度温度电阻值电阻值热电偶温度计包括：热电偶温度计包括：感温元件热电偶、补偿导线及连接铜导线感温元件热电偶、补偿导线及连接铜导线和显示仪表和显示仪表测温元件测温元件热电偶热电偶温度温度电势值电势值1 测温仪表的选用：测温仪表的选用：P93 表表3-52 测温元件的安装要求测温元件的安装要求 保证测温元件与流体接触充分。测温元件应迎着被测流体流向保证测温元件与流体接触充分。测温元件应迎着被测流体流向插入。如图插入。如图 感温点处于流速最大处：热电偶、铂电阻、铜电阻的保护套末端感温

57、点处于流速最大处：热电偶、铂电阻、铜电阻的保护套末端应分别越过流束中心线应分别越过流束中心线510mm、5070mm、2530mm 有足够的插入深度：有足够的插入深度：P125：16 热电偶有哪些特点热电偶有哪些特点（P87） ？各种热电偶如何？各种热电偶如何选用选用 （P93） ？ 当管道直径当管道直径80mm，应接扩压管。，应接扩压管。补充图补充图 小工艺管道测温元件安装示意图小工艺管道测温元件安装示意图补充图补充图 测温元件安装示意图之四测温元件安装示意图之四应插在有保温层的管道或设备处。应插在有保温层的管道或设备处。测温元件安装在负压管道中，应保证密封性。测温元件安装在负压管道中，应保

58、证密封性。 接线盒的面盖应朝上，避免其他液体进入接线。如图接线盒的面盖应朝上，避免其他液体进入接线。如图2.布线要求布线要求 按规定的型号配用按规定的型号配用热电偶补偿导线热电偶补偿导线 热电阻的线路电阻要符合所配的热电阻的线路电阻要符合所配的二次仪表的要求二次仪表的要求 导线应穿入钢管或走槽板导线应穿入钢管或走槽板 导线应尽量导线应尽量避免接头避免接头 导线应尽量避开导线应尽量避开交流动力线交流动力线 补偿导线不应有中间接头，否则应加接线盒。最好与补偿导线不应有中间接头，否则应加接线盒。最好与其他导线分开铺设。其他导线分开铺设。教学目的与要求：教学目的与要求： 1 了解各种流量计的测量原理了

59、解各种流量计的测量原理 2 差压式流量计的流量方程式及安装时的要求差压式流量计的流量方程式及安装时的要求 3 转子流量计的流量方程式及测量不同介质时转子流量计的流量方程式及测量不同介质时 的修正的修正本节思考题：本节思考题： Pg126Pg126：22-2522-25课外作业：课外作业： 1 12 2交流传感器资料；交流传感器资料； 一一 概念概念l（瞬时）流量：（瞬时）流量：指单位时间内流过管道某一截面指单位时间内流过管道某一截面的流体的数量。的流体的数量。l体积流量（体积流量（qv）：）：单位时间内流过的流体以体积表单位时间内流过的流体以体积表示的，叫体积流量。（示的，叫体积流量。（m3/

60、h、L/h、L/min）l质量流量（质量流量（qm）：）：单位时间内流过的流体以质量单位时间内流过的流体以质量表示的，叫质量流量。（表示的，叫质量流量。（t/h、Kg/h、Kg/s）。）。 qm = qv l流量计：流量计：测量流体流量的仪表叫流量计。测量流体流量的仪表叫流量计。 速度式流量计速度式流量计差压式流量计差压式流量计、转子流量计、转子流量计电磁流量计、涡轮流量计电磁流量计、涡轮流量计靶式流量计、堰式流量计靶式流量计、堰式流量计椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计活塞式流量计活塞式流量计容积式流量计容积式流量计质量式流量计质量式流量计惯性式流量计惯性式流量计补偿式流量计补偿式流量计 原理：原