仪表测量及选型知识课件lu

1、热工仪表测量及选型目录 第一章 热工仪表的分类3 第二章 压力测控仪表5 （一）.压力表.6 （二）.压力变送器.8 （三）.压力检测方法及仪表.12 第三章 温度测控及仪表35 （一）隔离器选型要点36. （二）数字显示仪表的选型知识.40 （三）热电偶的选择技巧.44 （四）温度检测方法及仪表.45 第四章 流量测量及仪表.69 （一）常用流量计选型指南.70 （二）流量检测方法及仪表.77第一章第一章 仪表的分类和简述仪表的分类和简述 检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表；按仪

2、表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表；随着微处理器（PLC)的蓬勃发展，根据仪表有否引入微处理器又可分为智能仪表与非智能仪表；根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。 显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有有纸记录或无纸记录。 执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特点和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、

3、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。第二章 压力测控仪表（一）压力表的选型（一）压力表的选型 1） 量程选择量程选择 在测稳定压力时，一般压力表最大量程选择接近或大于正常压力测量值的1.5倍; 在测脉动压力时，一般力表最大量程选择接近或大于正常压力测量值的2倍; 在测机泵出口压力时，一般压力表最大量程选择接近机泵出口最大压力值; 在测高压压力时，一般压力表最大量程选择应大于最大压力测量值的1.7倍; 为了保证压力测量精度，最小压力测量值应高于压力表测量量程的1/3。（2 2） 型式选择型式选择测压0.4MPa时，可选

4、用弹簧管压力表;测压0.04MPa时，可选用波纹管和膜盒压力表;测粘稠、易结晶、腐蚀性、含固体颗粒的场合，可采用膜片压力表或附带化学密封装置;测蒸汽或高于60的介质压力测量应选择不锈钢压力表或安装冷凝圈;脉动压力测量应附加阻尼器或耐震压力表;测含有粉尘气体时应设置除尘器;测含有液体的气体压力时应设置气液分离器;测某些化工介质应选用专用压力表：对含氨介质压力测量采用氨用压力表，对含氧气压力测量采用氧气压力表，对乙炔压力测量采用乙炔压力表，对含硫介质压力采用抗硫压力表;高压压力表（大于10MPa）应有泄压安全设施。（二）（二）压力变送器的选型压力变送器的选型 压力变送器是一种将压力变量转换为可传送

5、的标准化输出信号的计量器具，而且其输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系（通常为线性函数）。主要用于工业过程压力参数的测量和控制。为了确保您选择的产品符合现场使用要求要选型时请参照以下内容进行： 1、确认测量压力的类型。压力类型主要有表压、绝压、差压等；表压是指以大气压力为基准，小于或大于大气压力的压力；绝压是指以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力；差压是指两个压力之间的差值。 2、确认测量范围。一般情况下，按实际测量压力为测量范围的80%选取。如实际测量压力为080KPa,则压力变送器测量范围为0100KPa。3、确认系统的最大过载。系统的最大过载应小于变送器的过载保护极限，否则

6、会影响产品的使用寿命甚至损坏产品。4、确认准确度等级。变送器的测量误差按准确度等级进行划分，不同的准确度对应不同的基本误差限（以满量程输出的百分数表示）；实际应用中，根据测量误差的控制要求并本着适用经济的原则。5、确认工作温度范围。测量介质温度应处于变送器工作温度范围内，如超温使用，将会产生较大的测量误差并影响使用寿命；在压力变送器的生产过程中，会对温度影响进行测量和补偿，以确保产品受温度影响产生的测量误差处于准确度等级要求的范围内。在温度较高的场合，可以考虑选择高温型压力变送器或采取安装冷凝管（器）、散热器等辅助降温措施。6、确认测量介质与接触材质的兼容性。在某些测量场合，测量介质具有腐蚀性

7、，此时需选用与测量介质兼容的材料或进行特殊的工艺处理，确保变送器不被损坏。7、确认压力接口形式。8、确认供电电源和输出信号。9、确认现场工作环境情况及其它。需了解是否存在振动以及电磁干扰等，并在选型时提供相关信息，以便采取相应处理；在选型时，其他如电气连接方式等也应根据情况予以考虑。选用压力、差压变送器需用提供的参数选用压力、差压变送器需用提供的参数被测介质测量范围工作压力工作温度防爆等级防尘防水等级备注 （三）压力检测方法与仪表压力检测方法与仪表压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力检测方法压力检测方法v液柱测压法液柱测压法v弹性变形法弹性变形法v电测压力法电测压力法压力检测仪表压力检测仪

8、表v弹簧管压力表弹簧管压力表v霍尔式压力表霍尔式压力表v差压（压力）变送器差压（压力）变送器力平衡式压力变送器力平衡式压力变送器微位移式变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器智能差压（压力）变送器主要内容压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力的基本概念压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力垂直而均匀地作用在单位面积上的力 式中式中压力（压力（PaPa） 均匀垂直作用力（均匀垂直作用力（N N） 受力面积（受力面积（m2m2）SF1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa单位单位: : 牛顿牛顿/ /米米2 2（N/m2N/m2），简称），简称“帕帕”，用符号，用符号“

9、PaPa” 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力的几种表示形式压力的几种表示形式被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度） 表压（正压）绝对压力的零线大气压力线绝对压力绝对压力真空度压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表液柱测压法液柱测压法 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量hh12211p1p2h2P0h1h211p200 常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。 测量原理弹性变形法弹性变形法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 将被测压力转换成弹性元件变形的位移 测量原理P 弹簧管式弹性元件P 膜片式弹性元件压力检测方法及仪表压力

10、检测方法及仪表当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即 CSF 式中 F轴向外力 S位移 C弹性元件的刚度系数 APF 式中 A弹性元件承受压力的有效面积 P被测压力 PCAS 测量原理S P压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表弹性元件结构和特点 弹簧管压力表弹簧管压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉电测压力法电测压力法 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。来进行测量的。 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 测量

11、原理1.1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2.2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。电测压力法电测压力法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表v电容式测压原理电容式测压原理 采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来

12、改变可变电采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量容器的电容量，然后通过测量电容量C C便可以知道被测便可以知道被测压力的大小，从而实现压力压力的大小，从而实现压力- -电容转换的。电容转换的。 dC定极板弹性元件动极板被测压力 测量原理 电容器极板间绝缘介质的介电电容器极板间绝缘介质的介电 常数，常数，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，电容器两平行板覆盖的面积，m2 d两平行板之间的距离，两平行板之间的距离，m C电容量，电容量，F电测压力法电测压力法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表v压电式测压原理压电式测压原理 根据“压电效应”把被测压力变换

13、为电信号的。（a）单晶体 （b）剖面图 （c）X截割的石英片 xxxAKPQ 受力面积 作用在受力面积上的压力压电常数 电荷数电测压力法电测压力法 v应变片式测压原理应变片式测压原理 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表l543211敏感栅 2基片 3粘合剂 4引线 5覆盖片 llKRR敏感栅敏感栅 直径为直径为0.025mm0.025mm左右的合金电阻丝左右的合金电阻丝基基 底底 绝缘绝缘覆盖层覆盖层 保护保护位移、力、力矩、位移、力、力矩、加速度、压力加速度、压力应变 弹性敏感元件 外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化 应变片组成压力检测仪表压力检测仪

14、表 v霍尔式压力表霍尔式压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表霍尔式压力表属于电气式压力表。霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力的霍尔效应的原理）实现压力- -位移位移- -霍尔电势的转霍尔电势的转换。换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度霍尔片与磁感应强度B B的方向垂直，在沿着霍尔片的的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵

15、向端面上通入恒定的控制电流左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I I，则会在，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差霍尔片的两个横向端面之间形成电位差V VH H，此电位差，此电位差称为霍尔电势。称为霍尔电势。线性非均匀磁场 IBKVHH压力检测仪表压力检测仪表 v霍尔式压力表霍尔式压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 弹簧管霍尔片KxVH K霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片 + 弹簧管压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） 差压（压力）变送器差压（压力）变送器 作用：将各种物理量转换成统一的标准信号差压变送器差压变送器 力

16、平衡式变送器力平衡式变送器 位移平衡式变送器位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） DDZ-DDZ-型仪表为型仪表为0 010mADC10mADC DDZ-DDZ-型仪表为型仪表为4 420mADC20mADC20100KPa压力检测仪表压力检测仪表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表力平衡式压力变送器力平衡式压力变送器 1低压室 2高压室 3测量元件（膜盒、膜片） 4轴封膜片 5主杠杆 6过载保护片 7静压调整螺钉 8矢量机构 9零点迁移弹簧 10平衡锤 11量程调整螺钉 12检测片（衔铁） 13差动变压器 14副杠杆 15放大器 16反馈动圈 17永久磁钢 18电源 19负

17、载 20调零弹簧 测量机构杠杆机构检测放大 机构反馈 机构压力检测仪表压力检测仪表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表主杠杆 211lFlFMiiPAFi矢量机构将F1分解成F2和F3， tgFF12tgPAllFi212副杠杆平衡：ffLFlFlF00320IKFff002310FKllPKllAtgllIffffl1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214压力检测仪表压力检测仪表 v微位移式变送器微位移式变送器 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表I0（1）测量部分测量部分 测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等. 测量原理: 将被测压力的变化转换成电容量的变化

18、。填充液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元 P2电容式压力传感器隔离膜片压力检测仪表压力检测仪表 v智能差压（压力）变送器智能差压（压力）变送器 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 在普通压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能 依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数 使用维护方便 长期稳定工作，每5年才需校检一次。以3051C 为例： 组成：传感膜头：被测压力- A/D转换-数字信号 电子线路板：对信号进行修正，线性化处理-D/A转换- 420mA信号压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表A/D转换器 温度传感器 电容传感器传感膜头内存 修正系数 膜头信号微处

19、理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信电子板内存量程值变送器组态信息D/A转换数字通信本机量程和零点调整手操器传感膜头电子线路板 420mA3051C型智能变送器原理图压力测量仪表的选用压力测量仪表的选用 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表仪表种类和型号的选择仪表种类和型号的选择 工艺要求工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质介质性质 温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性 仪表量程的确定仪表量程的确定 化工自控设计技术规定 被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3； 被测压力波动较大的情况，最大

20、压力值应不超过满量程的1/2 被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3 仪表精度等级的选择仪表精度等级的选择 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为13.516 MPa ，工艺要求最大测量误差为0.8 MPa，并可就地观察及高低限报警。试选一合适的压力表（包括测量范围、精度等级）。例题解空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力PaPP322162max根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0 40MPa。31405 .13PaPa检验量程下限检验量程下限被测压力的最小值不低于满量程的1/3，符合要求。仪表量程选择仪表量程

21、选择最大引用误差最大引用误差%2%100408 . 0所以选择测量范围为0 40 Mpa，精度等级为1.5级的YX-150型电接点压力表。第三章 温度测控及仪表（一）隔离器选型要点（一）隔离器选型要点 共模干扰抑制能力，隔离器优势先决条件。 隔离器在独有行业范围内，无论是温度隔离变送器、信号分配器、隔离配电器及电流、电压变送器等产品内，它们共有特点是端口之间要绝对电气隔离，也就是一次仪表、电源及采集设备之间没有任何电气连接，且要有一定隔离耐压范围，这是解决所谓设备之间“地”电位差的能力，（共模干扰抑制能力）一款最普通型隔离器也要具备1500V2000V端口耐压时漏电流小于1mA，方能满足国内众

22、多工业场合。一些强电场环境或航空、航天测控领域要求会更高。Paragon(帕罗肯公司)的PA、PR系列产品此方面有着独有优势，产品屏弃传统隔离方式，采用EMI方式，某些产品耐压已超过5000V，已成功为国外某些厂家配套使用。二产品耗用电流及产品工作时损耗功率。 当今社会节能环保已是社会各行业倡导的主流，家用电器在此方面尤为突出，也是衡量产品优劣的一个重要指标。但仪器仪表行业可能表现不是很突出，一般仪器仪表也就是几瓦至几十瓦，节能不是倡导主流。但无用的损耗，将会对仪器仪表的使用寿命，工作稳定性带来诸多弊端。隔离器因特殊作用，它是为了完善工业现场I/O插件的一类产品，在水泥、环保、冶金等恶劣工业环

23、境下，为了更好对现场仪表信号采集，控制经常在系统集成时就配有专门的隔离柜。此时将在一个隔离柜中，密集安装几十，上百的隔离类产品，当一只产品独立使用时，可能温差感觉不明显，但十只、一百只同时安装时，温度将明显不同。有实验证明：1只功耗40mA隔离器在温度为25,空间1的柜中测得温度是28.7; 10只密集安装时温度是35.4; 100只密集安装时温度是52.6; 可见产品温度和数量是成倍数关系的. 此时的问题就不仅是多耗用电流问题,而是直接影响产品使用寿命和参数的稳定,也就是许多厂家对产品安装有要求的原因之一.那么问题如何解决?方法很多(扩大安装空间，增加散热装置等)但只能治标,不能治本.好的产

24、品还要从产品自身低损耗设计开始.因为任何电子类产品，内部器件的寿命都和温度有很大关系，（如电容器在每增15-20时，使用寿命会减少1/3左右）。我们要做的是，将产品多余损耗降到最低，单路产品的耗用电流在25mA内，而且因特殊隔离方式，我们产品能在-25-85时，保证极高稳定性。（实验测得-25-85时产品满值仅变化1满值） 三产品传输精度 一款隔离器产品要确保现场信号传输的精度，其中对隔离类产品提出一系列要求，首先对差模干扰抑制能力。所谓差模干扰是信号在传输过程中受外界干扰源影响而叠加在信号上一些无用信号。这些干扰信号严重时可对设备产生误动作和采集、控制不准确。因工业环境的特殊地域，很难有效屏

25、蔽和去除干扰源，因此对隔离类产品又提出此类问题。对于热电偶及微小信号处理不光要增加一些降噪和滤除噪音手段外，还应选取用高精度、高稳定性的差分电路。 另外要保证整个信号传输精度对隔离类产品的自身转换，传输精度也有很高要求，包括产品本身稳定性，受外界干扰的影响，环境温度变化的影响，及信号的分辨率等诸多因素。 总之，在采用此类产品时，应从多方面综合考虑，不要让劣质隔离类产品成为你庞大系统中最薄弱的一个环节。 前级处理仪表选型需提供的参数前级处理仪表选型需提供的参数输入信号和输出信号输入及输出方式供电方式安装方式防爆要求备注（二）数字显示仪表的选型知识（二）数字显示仪表的选型知识 1、仪表尺寸。即仪表

26、的体积大小，这是个很基本的问题。数显表要装在柜体上，所以要考虑整体的协调性，过大了可能装不下，过小了看不清显示数字，另外，体积大的仪表一般功能扩充性较强，同样功能价格可能会贵，体积小的仪表可能功能扩充性较差。目前 数显表 面板的国际标准尺寸主要有以下几种：4824mm；4848mm；4896mm；7272mm；9696mm；9648mm；16080mm。 2、显示位数。这直接关系到 数显表 的测量精度，一般来讲，显示位数越高，测量更精确，价格也越贵，主要有以下几种：两位（99，特殊）；三位（999，极少）；三位半（1999，普通数显表占主流）；四位（9999， 智能数显表 占主流）；四位半（1

27、9999）；四又四分之三（3999）；五位及五位以上（常见于计数器、累计表和高端仪表），用户可以根据测量精度要求来选择几位的 数显表 。 4、工作电源。所有 数显表 都需要工作电源，数显表的工作电源主要有：220Vac；110/220Vac；85-265VAC/DC开关电源，24Vdc（一般要订制），5Vdc（小面板表）。5、仪表功能。仪表功能一般都是模块化的，可选择的，仪表价格也会随功能不一样而有所差异， 数显表 主要有以下可选功能：报警功能及报警输出的组数（即继电器动作输出），馈电电源输出及输出电压的大小及功率，变送输出及变送输出的类型（4-20mA还是0-10V等），通讯输出及通讯方式和

28、协议（RS485还是RS232，是Modbus还是其他协议），对于调节控制仪表，可选功能就更多，具体要参照厂家的选型谱选出一个规范的型号，并与厂家沟通并确认无误后才可以订货。6、几个比较重要的参数要关注一下：测量精度（值越小越精确）、响应速度（值越小响应越快）、工作环境、温度系数（值越小受温度影响越小）、过载能力7、特殊要求。若用户有特殊要求就应提出来，让厂家确认能否满足要求，千万不能想当然，比如：IP防护等级、高温工作场合、强干扰场合、特殊信号场合、特殊工作方式等等。（三）热电偶的选择技巧1、测量准确度和温度测量范围的选择 ： 运用温度在13001800，要求准确度又比较高时，通常选用B型热

29、电偶；要求准确度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800通常选用钨铼热电偶。运用温度在10001300要求准确度又比较高可用S型热电偶和N型热电偶。在1000以下通常用K型热电偶和N型热电偶，低于400通常用E型热电偶；250下以及负温测量通常用T型电偶。在低温时T型热电偶稳定而且准确度高。 2、运用气氛的选择 ：热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中运用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若运用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。 3、耐久性及热响应性的选择 ： 线径大的热电偶耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，

30、控温就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。 4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择 ： 运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。 选型流程：型号-分度号防爆等级准确度等级安装固定形式保护管材质长度或插入深度 。温度仪表选型时应提供以下几方面的参数温度仪表选型时应提供以下几方面的参数测量对象最高温度常用温度最低温度工作压力安装方式总长度（及插入深度）备注 （四）温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测方法温度检测方法v应用热膨胀测温v应用工作物质的压力随温度变

31、化的原理测温v应用热电效应测温v应用热电阻原理测温v应用热辐射原理测温温度检测仪表温度检测仪表v热电偶温度计v热电阻温度计v温度变送器本节主要内容本节主要内容温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温度检测的基本知识温度检测的基本知识温度：温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过 程相联系。程相联系。温度概念的建立及测量：温度概念的建立及测量：以热平衡为基础的以热平衡为基础的，温度最本质的性质：温度最本质的性质：当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生 导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则

32、它们具导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具 有相同的温度。有相同的温度。测量方法：测量方法：接触式测温和非接触式测温接触式测温和非接触式测温温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表接触式测温接触式测温 温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。 (1) (1) 膨胀式温度计膨胀式温度计 (2) (2) 热电阻温度计热电阻温度计 (3)(3)热电偶温度计热电偶温度计 (4)(4)其他原理的温度计其他原理的温度计直观、可靠，测量仪表也比较简单直观、可靠，测量仪表也比较简单特点非接触测温非接触测温 温度敏感元件不与被测对象接触，

33、而是通过辐射能量进行热交换，由辐射温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度。能的大小来推算被测物体的温度。 (1) (1) 辐射式温度计辐射式温度计 (2) (2) 光纤式温度计：光纤式温度计：特点不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高不与被测物体接触，不破坏原有的温度场。精度一般不高。温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表温 标摄氏温标 -是把标准大气压下纯水的冰融点定为是把标准大气压下纯水的冰融点定为0 0度，纯水的沸点定为度，纯水的沸点定为100100度的一种度的一种温标。在温标。在0 0度和度和100100度之间分成度之间分

34、成100100等分，每一分为一摄氏度，符号为等分，每一分为一摄氏度，符号为。华氏温标华氏温标 -规定在大气压下，纯水的冰融点为规定在大气压下，纯水的冰融点为3232度，纯水的沸点为度，纯水的沸点为212212度，中间划度，中间划分为分为180180等分，每一分为一华氏度，符号为等分，每一分为一华氏度，符号为。热力学温标热力学温标 -又称开尔文温标，单位为开尔文（又称开尔文温标，单位为开尔文（K K）。）。国际实用温标国际实用温标 -是一种符合热力学温标又使用简单的温标。是一种符合热力学温标又使用简单的温标。最新温标是最新温标是19901990年国际温标年国际温标 (ITS(ITS90)90)温

35、度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热膨胀原理测温应用热膨胀原理测温 测量原理物体受热时产生膨胀 液体膨胀式温度计 固体膨胀式温度计 玻璃管温度计 双金属温度计温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热电效应测温应用热电效应测温 测量原理两种不同的金属两种不同的金属A A和和B B构成闭合回路构成闭合回路当两个接触端当两个接触端 T T T T0 0时，回路中会产生热电势时，回路中会产生热电势热电势由两种材料的热电势由两种材料的接触电势接触电势和单一材料的和单一材料的温差电势温差电势决定决定热电极热电极温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表闭和回路总电势 AB )(0tAB),(0ttB),(

36、0ttA)(tAB),()(),()(),(0000ttttttttAABBABAB)()(0ttABAB温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 分分 度度 表表如果能使冷端温度如果能使冷端温度t t0 0 固定，则总电势就只与温度固定，则总电势就只与温度t t成单值函数关系成单值函数关系 CtttABAB)(),(0分度表分度表-热电势与热端温度之间热电势与热端温度之间 关系列成表格关系列成表格注：热电势与热端温度之间注：热电势与热端温度之间 关系是非线性关系是非线性温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 补偿导线 问题引出 解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电偶冷端暴露于空间，受环

37、境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方造成浪费造成浪费选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线补偿导线其一实现了冷端迁移；其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本其二是降低了成本。 功 能温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的连接补

38、偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应正负极一一对应补偿导线连接端的工作温度不能超出（补偿导线连接端的工作温度不能超出（01000100），否则），否则会给测量带来误差。会给测量带来误差。 使用补偿导线注意问题温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 问题引出 冷端温度补偿热电偶的分度表所表征的是冷端温度为热电偶的分度表所表征的是冷端温度为00时的时的热电势热电势- -温度关系，与热电偶配套使用的显示仪温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。表就是根据这一关系进行刻度的。 解决方法0恒温法恒温法 冷端温度修正法冷端温度修正法 仪表机械零点调整法仪表机械零

39、点调整法 补偿电桥法补偿电桥法 温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 0恒温法适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表冷端温度修正法 设：冷端温度恒为设：冷端温度恒为t t0 0（t t0 000）被测温度为）被测温度为 t t 修正公式修正公式)0 ,(),()0 ,(00tEttEt冷端 t0的热电势测量得出的热电势 被测温度 t 的热电势 仪表机械零点调整法 将显示仪表的机械零点调至将显示仪表的机械零点调至t t0 0处，相当于在输入热电偶热电势之前就处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势给显

40、示仪表输入了电势E(tE(t0 0, 0) , 0) 温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表由分度表查得由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv E (20,0 ) = 0.113 mv 则则 E (t, 0) = E (t, tE (t, 0) = E (t, t0 0)+E (t)+E (t0 0, 0) , 0) = 7.32 + 0.113 = 7.32 + 0.113 = 7.434 mv = 7.434 mv 再查分度表得其对应的被测温度再查分度表得其对应的被测温度t = 808t = 808例用用S S型热电偶测温，热电偶的冷端温度型热电偶测温，热电偶的冷端温度t t

41、0 0=20=20，测得热电势，测得热电势为为7.32 mv7.32 mv，求被测对象的实际温度，求被测对象的实际温度t t 。解温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 使用补偿电桥注意问题根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥根据各类热电偶的型号选择配套的补偿电桥 注意补偿温度的起点注意补偿温度的起点 在在2020平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到20 20 在在00平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到平衡，须把显示仪表的机械零点预先调整到00补偿是相对的，以此有一定误差补偿是相对的，以此有一定误差温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 为保证热电偶的

42、正常工作，热电偶的两极之间以及与保护套管之为保证热电偶的正常工作，热电偶的两极之间以及与保护套管之间都需要良好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套间都需要良好的电绝缘，而且耐高温、耐腐蚀和冲击的外保护套管也是必不可少的管也是必不可少的。1. 1. 普通型装配式结构普通型装配式结构2. 2. 柔性安装型铠装结构柔性安装型铠装结构温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表应用热电阻原理测温应用热电阻原理测温 导体或半导体的电阻值随温度变化导体或半导体的电阻值随温度变化 测量原理在在0 0630.74630.74范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为 T R热电阻

43、在在-50-50180180范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为范围内，金属铜的电阻值与温度的关系为)1 (0tRRt1 320CtBtAtRRt温度0时的电阻值 温度t时的电阻值 温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表热电阻温度计热电阻温度计 应用于应用于-200600-200600范围内的温度测量范围内的温度测量 热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻电阻体（最主要部分）绝缘套管接线盒热电阻的材料要求：热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最量范围内，

44、应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。应有良好的可加工性，且价格便宜。温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表 铂电阻电阻率较大，电阻电阻率较大，电阻- -温度关系呈非线性，但测温范围广，精温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好度高，且材料易提纯，复现性好工业用铂电阻分度号为工业用铂电阻分度号为PtPt100100和和PtPt1010 铜电阻电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在其材料易提纯，价格比较

45、便宜，但缺点是在100100以上易被氧以上易被氧化化工业用铜热电阻的分度号为工业用铜热电阻的分度号为CuCu5050和和CuCu100100 热敏电阻（负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻 NTC NTC ）电阻温度系数约为铂电阻的电阻温度系数约为铂电阻的4 49 9倍，且本身电阻值较高。半导体倍，且本身电阻值较高。半导体热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻- -温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表456温度检测方法及仪表温度检测方法及仪表插入深度要求插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管测量端应

46、有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线道中心线510mm510mm。流体流动方向插入方向要求插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交入，正交9090也可，但切勿与被测介质形成顺流。也可，但切勿与被测介质形成顺流。第四章 流量测量及仪表（一）常用流量计选型指南 1. 电磁流量计 电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。 优点: (1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等; (2)不产生流量检测所造成的压

47、力损失,节能效果好; (3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响; (4)流量范围大,口径范围宽; (5)可应用腐蚀性流体。 缺点: (1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品; (2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体; (3)不能用于较高温度。 应用概况: 电磁流量计应用领域广泛,大口径仪表较多应用于给排水工程;中小口径常用于高要求或难测场合,如钢铁工业高炉风口冷却水控制,造纸工业测量纸浆液和黑液,化学工业的强腐蚀液,有色冶金工业的矿浆;小口径、微小口径常用于医药工业、食品工业、生物化学等有卫生要求的场所。 电磁流量计选型需提供的参数电磁流量计选型需

48、提供的参数介质介质电导率最大流量常用流量 最小流量工艺管道直径工作压力工作温度防爆等级防尘防水等级电缆长度（插入式选用）备注2. 浮子流量计（转子流量计） 浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,它可以用来测量液体、气体的流量，特别适宜低流速小口径、小流量的介质流量测量。 3. 涡街流量计（旋涡流量计） 涡街流量计是属于最新的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。主要用于气体、液体、蒸气等测量。其特点是压力损失小,量程范围大,温度高。在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。但对现场震动比较敏感 。 优点: (1)结构简单牢固; (2

49、)适用流体种类多; (3)精度较高; (4)范围度宽; (5)压损小。 缺点: (1)需较长直管段; (2)仪表系数较低(与涡轮流量计相比); (3)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验4.热式质量流量计热式质量流量计可以直接测量质量流量与气体温度。在考虑了气体的标准密度，可以显示标准体积流量，无需额外的压力与温度补偿 - 优点 (1)球阀安装，安装拆卸方便。并可以带压安装。 (2)基于金氏定律，直接测量质量流量。测量值不受压力和温度影响。 (3) 响应迅速。 (4)量程范围大，管道式安装最小可以测量8.8mm管道的流量，最大可以测到762mm (5) 插入式类型的流量计，一支流量计可以用于测

50、量多种管径。 - 缺点 (1)精度不及其他类型流量计，一般为3。 (2)适用范围窄，只能用于测量干燥的非爆炸性的气体，如压缩空气、氮气、氩气及其他中性气体。 5. 涡轮流量计 涡轮流量计广泛应用于以下一些测量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等。其特点是精度高、稳定性好。 优点: (1)高精度, (2)重复性好; (3)无零点漂移,抗干扰能力好; (4)范围度宽; (5)结构紧凑。 缺点: (1)不能长期保持校准特性; (2)流体物性对流量特性有较大影响。 6. 椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计是容积式流量计的一种，用于精密的连续或间断的测量管道中液体的流量或瞬时流量它特

51、别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等粘度较高介质的流量测量。流量测量与流体的流动状态无关，这是因为椭圆齿轮流量计是依靠被测介质的压力推动椭圆齿轮旋转而进行计量的。粘度愈大的介质，从齿轮和计量空间隙中泄漏出去的泄漏量愈小，因此检测介质的粘度愈大，泄漏误差愈小，对测量愈有利。 优点： (1)精度高， (2)适用于高粘度介质流量的测量. 缺点： (1)不适用于含有固体颗粒的流体(固体颗粒会将齿轮卡死，以致无法测量流量) (2)不适于测量气体 (3)不适于测量腐蚀性介质 7.超声波流量计 超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特

52、别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。适于大口径、低压场合应用，介质温度不能高于110度，有杂质、有颗粒、泡沫多的介质不宜用普通超声波流量计测量. 优点: (1)可做非接触式测量; (2)为无流动阻挠测量,无压力损失; (3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。 缺点: (1)传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体; (2)多普勒法测量精度不高。 应用概况: (1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、液化天然气等; (2)气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验

53、; (3)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不适用于非常清洁的液体。 8.靶式流量计靶式流量计是进行高粘度、低雷诺数流体流量测量的一种通用性较强的新型流量测量仪表。它除了适用于一般的气体、液体以及蒸汽的流量测量外，还适用于浆液介质、悬浮颗粒介质、易结晶凝结介质、脏污沉淀介质、腐蚀性介质以及高粘度介质。诸如重油、沥清、矿浆、焦油、淬火油、有机酸、非导电流体等等，同时还具有一定的抗脉动流的能力。靶式流量计与其它流量计相比较，更具独特的优点：结构简单，安装维护方便，价格低廉，在检测过程中不易堵塞和堆积脏污物。和节流装置相比较，可省去导压管、冷凝器、集

54、气器、沉降器、隔离器、及喷吹系统等，减少了运行维护量。靶式流量变送器用实际介质标定时，准确度可达1，具有灵敏度高，测量范围宽等特点，口径系列为(15200)mm，测量介质为水时，其测量范围为(0.8400)m3h。 优点： (1)适用于低速测量，测量小流量时对外界的震动干扰不敏感 (2)耐500度高温，可测量高温介质 (3)测量精度高，重复性好，精度可达千分之二 (4)在大部分情况下，可以测量高粘度流体，其对流体的粘度变化不敏感 (5)不怕管道杂质影响，不怕堵塞 (6)压力损失较小，只有传统孔板的六分之一，小于涡街，节能效果明显 缺点： (1)流量系数没有现成的图表或公式可查，回零检查要切断流

55、量，所以要装旁路管线，但在做控制用时，在直管段允许的情况下，可以和控制阀合用一套旁路管线。 (2)流量系数不够稳定，受介质的粘度、密度影响较大，特别在测高粘度流体时，由于流体的粘性会使管壁和靶的周边涂上一层流体，从而影响靶的流通面积和流量系数。 (3)不能测含有粉质的介质，粉质老卡在靶根发生，没流量时还有仪表指示。 9.威力巴流量计威力巴是运用差压式的工作原理设计生产的一种新型插入式流量测量仪表 , 由一体化威力巴传感器、差压变送器和积算仪等组成流量测量系统 , 也可与控制系统或计算机联网 , 进行流体流量测量与控制。威力巴传感器集中地反映均速管流量传感器的最新研究成果。传感器形状如子弹头 ,

56、 符合流体动力学原理 , 能产生精确、稳定的差压信号 , 强度高、不渗漏、防堵塞。具有测量精度高、可靠性、稳定性好等优点。可测量气体、液体、蒸汽和腐蚀性介质等多种流体 , 适应各种尺寸的管道 , 应用于高温高压的场合。 优点： (1)适用于低速测量，测量小流量时对外界的震动干扰不敏感 (2)耐500度高温，可测量高温介质 (3)测量精度高，重复性好，精度可达千分之二 (4)在大部分情况下，可以测量高粘度流体，其对流体的粘度变化不敏感 (5)不怕管道杂质影响，不怕堵塞 (6)压力损失较小，只有传统孔板的六分之一，小于涡街，节能效果明显 缺点： (1)测量有介质容易发生堵塞，如含沙的污水、含粉尘的

57、气体。 (2)介质中含有大量的焦油、藻类生物，或者含有纤维状的物质，也有可能造成探头的堵塞。 总之，没有一种测量方式或流量计对各种流体及现场都能适应的不同的测量方式和结构，要求不同的测量操作、使用方法和使用条件每种型式都有它特有的优缺点。因此，应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的，既安生可靠又经济耐用的最佳型式 （二）流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表 流量测量技术和仪表的应用领域流量测量技术和仪表的应用领域 工业生产过程能源计量一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气一次能源（煤炭、原油、瓦斯气、石油气、天然气）二次能源（

58、电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、二次能源（电力、焦炭、煤气、成品油、液化石油气、蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等蒸汽）及含能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等生物技术 交通运输 环保工程 空气污染空气污染( (烟废气排放烟废气排放 ) )、水污染、水污染 管道输送管道输送 流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表v应用容积法检测流量（应用容积法检测流量（腰轮流量计）v应用动、静压能转换原理检测流量应用动、静压能转换原理检测流量（差压式流量计)v应用改变流通面积的方法检测流量应用改变流通面积的方法检测流量(转子流量计)v应用电磁感应原理检测流量

59、应用电磁感应原理检测流量(电磁流量计)v应用超声波检测流量应用超声波检测流量(超声波流量计)本节主要内容本节主要内容流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表流量检测的基本概念流量检测的基本概念瞬时流量瞬时流量单位时间内流体通过一定截面积的数量。单位时间内流体通过一定截面积的数量。体积流量体积流量用流体的体积来表示（用流体的体积来表示（q qv v），单位为），单位为m m3 3/h/h。质量流量质量流量用流量的质量来表示（用流量的质量来表示（q qm m），单位为），单位为kg/hkg/h。累积流量累积流量 一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值累积体积流

60、量dtqVtv0流量计量流量计量对在一定通道内流动流体的流量进行测量对在一定通道内流动流体的流量进行测量。dtqmtm0累积质量流量流量测量的任务流量测量的任务： 根据测量目的，被测流体的种类、状态、测量场所等条件，根据测量目的，被测流体的种类、状态、测量场所等条件，研究各种相应的测量方法，并保证流量值的正确传递。研究各种相应的测量方法，并保证流量值的正确传递。流量检测方法及仪表流量检测方法及仪表体积流量的测量方法体积流量的测量方法 （1 1）容积法：）容积法：在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体固定在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流