过程控制与自动化仪表第二章温度压力的检测与变送

1、 温度、压力的温度、压力的检测与变送检测与变送温度检测方法温度检测方法接触式测温接触式测温温度的检测与变送温度的检测与变送测量体与被测介质接触、依靠传热达到热量平衡的测温方法测量体与被测介质接触、依靠传热达到热量平衡的测温方法优点：优点：方法简单、可靠、测量精度较高方法简单、可靠、测量精度较高不足：不足：测温需经历热量的交换与平衡过程，导致被测介质热测温需经历热量的交换与平衡过程，导致被测介质热场的破坏与延迟场的破坏与延迟不适用：不适用：热容量小热容量小 温度极高温度极高 运动的物体运动的物体 腐蚀性腐蚀性热电阻（热电阻（500500以下）以下）温度的检测与变送温度的检测与变送原理：原理：热阻

2、效应热阻效应1 1）金属热电阻：）金属热电阻： 当温度升高时，金属导体内的粒子无规则运动加剧，阻碍了当温度升高时，金属导体内的粒子无规则运动加剧，阻碍了自由电子的定向运动自由电子的定向运动电阻电阻- -温度函数关系：温度函数关系：)(1 )(00ttRtRRoRo为参考温度为参考温度to(to(通常通常to=0to=0）时的电阻值，）时的电阻值，为正温度系数为正温度系数热电阻（热电阻（500500以下）以下）温度的检测与变送温度的检测与变送1 1）金属热电阻：）金属热电阻：工业常用的热电阻有：工业常用的热电阻有：铜电阻铜电阻 铂电阻铂电阻铜电阻：铜电阻：线性好，价格低，适用于无腐蚀性介质线性好

3、，价格低，适用于无腐蚀性介质铂电阻：铂电阻：精度高，价格贵，线性度差，适用于中性和氧化性介质精度高，价格贵，线性度差，适用于中性和氧化性介质热电阻（热电阻（500500以下）以下）温度的检测与变送温度的检测与变送1 1）金属热电阻：）金属热电阻：工业常用的热电阻有：工业常用的热电阻有：铜电阻铜电阻 铂电阻铂电阻题：用分度号题：用分度号Pt100Pt100的热电阻测温，却错查了的热电阻测温，却错查了Cu50Cu50的分度表，得到的分度表，得到的温度为的温度为250250。问实际温度是多少？。问实际温度是多少？负温度系数：负温度系数：NTCNTC型型测量范围较宽的连续变化温度测量范围较宽的连续变化

4、温度温度的检测与变送温度的检测与变送2 2）半导体热敏电阻：）半导体热敏电阻：cm/810PTCCTRNTCCt/71061031041051021011040801201602000热敏电阻的温度特性热敏电阻的温度特性PTCPTC、CTRCTR型型：某个温度段内阻值随温度变化急某个温度段内阻值随温度变化急剧变化，作为开关式检测元件剧变化，作为开关式检测元件优点：优点：温度系数大温度系数大缺点：缺点：互换性差，非线性严重，互换性差，非线性严重，测温范围低：测温范围低：5050300300热电阻接线方式热电阻接线方式温度的检测与变送温度的检测与变送工业用热电阻安装在生产现场，显示记录仪表安装在控

5、制室工业用热电阻安装在生产现场，显示记录仪表安装在控制室a a）二线制接法）二线制接法rRRti2r r为导线电阻为导线电阻适用于测量精度要求较低的场合适用于测量精度要求较低的场合热电阻接线方式热电阻接线方式温度的检测与变送温度的检测与变送b b）三线制接法）三线制接法电桥平衡电桥平衡工业中最常用的接线方式工业中最常用的接线方式)()(231rRRrRRt21RR 使tRR 3则热电阻接线方式热电阻接线方式温度的检测与变送温度的检测与变送c c）四线制接法）四线制接法用于高精度的温度测量用于高精度的温度测量恒定电流源恒定电流源IsIs第三导体定律第三导体定律：只要第三导体两接点温度相同，回路中

6、只要第三导体两接点温度相同，回路中热电势不变热电势不变热电偶（热电偶（500500以上）以上）温度的检测与变送温度的检测与变送 热电效应：热电效应： 两种材质不同的导体或半导体两种材质不同的导体或半导体A、B连连接成回路，热电偶两端温度不同，形接成回路，热电偶两端温度不同，形成温差热电动势成温差热电动势冷端延伸：冷端延伸：使用使用补偿导线代替热电偶使冷端延伸，不会改变补偿导线代替热电偶使冷端延伸，不会改变热电偶的热电势热电偶的热电势ActtBCD毫伏计0t热电偶冷 端 的 延 伸生 产 现 场恒 温 环 境补偿导线温度的检测与变送温度的检测与变送非非接触式测温接触式测温（辐射式测温）（辐射式测

7、温）温度的检测与变送温度的检测与变送载热体载热体热能热能辐射能辐射能受体温度受体温度优点：优点：无媒介，无上限，测速快，对热场无干扰无媒介，无上限，测速快，对热场无干扰不足：不足：测量误差大、结构复杂、价格贵测量误差大、结构复杂、价格贵适用：适用：运动的物体运动的物体 腐蚀性腐蚀性1 1、高温辐射温度计、高温辐射温度计温度的检测与变送温度的检测与变送光学透镜将辐射能加以聚集，由硅光光学透镜将辐射能加以聚集，由硅光电池转化为电信号。辐射能可以直接电池转化为电信号。辐射能可以直接产生产生0-20mV的电压信号的电压信号2 2、低温辐射温度计、低温辐射温度计锗滤光片或锗透镜与半导体热敏电阻锗滤光片或

8、锗透镜与半导体热敏电阻组合而成，输出信号需要放大后才能组合而成，输出信号需要放大后才能使用使用3 3、光电温度计、光电温度计温度的检测与变送温度的检测与变送智能式温度智能式温度变送器变送器（以（以TT302TT302为例）为例）特点：特点：1 1）通用性强）通用性强 2 2）使用灵活）使用灵活 3 3）多种补偿校正方式）多种补偿校正方式 4 4）控制功能）控制功能 5 5）通信功能）通信功能 6 6）自诊断功能）自诊断功能硬件构成：硬件构成：压力的检测与变送压力的检测与变送压力的概念：压力的概念：垂直作用于单位面积上的力（垂直作用于单位面积上的力（P P）工程上其他压力单位：工程上其他压力单位

9、：标准大气压、工程大气压标准大气压、工程大气压 毫米水柱、毫米汞柱毫米水柱、毫米汞柱参考点参考点的不同，将压力分为：的不同，将压力分为：1 1）差压）差压2 2）绝对压力）绝对压力3 3）表压）表压4 4）负压）负压压力的检测与变送压力的检测与变送压力的检测：压力的检测：基于基于弹性形变弹性形变弹性式测压：弹性式测压：被测压力转化为弹性元件变形位移被测压力转化为弹性元件变形位移基于基于静力学原理静力学原理的液柱式测压：的液柱式测压：液体静力学原理：液体静力学原理：ghPPP12基于基于压电转换压电转换的电气式测压：的电气式测压：压电效应：电介质受外力作用产生变形时两个表面出现正负电荷压电效应：

10、电介质受外力作用产生变形时两个表面出现正负电荷基于基于液压传递液压传递的活塞式测压的活塞式测压压力的检测与变送压力的检测与变送弹性式测压元件：弹性式测压元件：（1 1）弹簧）弹簧（2 2）波纹管）波纹管波纹管与弹簧组合波纹管与弹簧组合压力的检测与变送压力的检测与变送弹性式测压元件：弹性式测压元件：（3 3）膜片与膜盒）膜片与膜盒压力的检测与变送压力的检测与变送DDZ-DDZ-型力矩平衡式差压变送器型力矩平衡式差压变送器原理：原理：力矩平衡力矩平衡结构：结构：测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、电磁反馈机构测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、电磁反馈机构测量部分：测量部分：iipAFA A为测量膜片有效面积为测量膜片有效面积压力的检测与变送压力的检测与变送杠杆系统：杠杆系统：进行力的传递和力矩比较进行力的传递和力矩比较压力的检测与变送压力的检测与变送智能式智能式差压变送器差压变送器（以（以11511151为例）为例）特点：特点：1 1）测量精度高）测量精度高 2 2）具有温度、静压补偿功能）具有温度、静压补偿功能 3 3）具有数字、模拟两种输出方式）具有数字、模拟两种输出方式 4 4）具有数字微调、数字阻尼等功能）具有数字微调、数字阻尼等功能硬件构成：硬件构成：练习题练习题利用压力表测量某容器中压力，工艺要求其压力为利用压力表测量某容器中压力，工艺要求其压力