化工仪表自动化第3章-2

1、化工仪表自动化化工仪表自动化四川理工学院电信系自动化教研室四川理工学院电信系自动化教研室 2第三章 检测仪表与传感器3.1 概述概述3.2 压力检测及仪表压力检测及仪表3.3 流量检测及仪表流量检测及仪表3.4 物位检测及仪表物位检测及仪表3.5 温度检测及仪表温度检测及仪表3.6 现代检测技术与传感器的发展现代检测技术与传感器的发展33.2 压力检测及仪表v在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等生产在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等生产过程中，压力是重要的操作参数之一。经常会遇过程中，压力是重要的操作参数之一。经常会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压力高到压力和真空度的测量，其中包

2、括比大气压力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的真空很多的高压、超高压和比大气压力低很多的真空度的测量。度的测量。 v如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。v此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便可确定物位或流量。便可确定物位或流量。43.2 压力检测及

3、仪表2弹性式压力计3 3压力单位及测压仪表3 1电气式压力计4智能型压力变送器3 5压力计的选用及安装5压力单位及测压仪表v压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力，故压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力，故可用下式表示：可用下式表示：vp表示压力，表示压力，F表示垂直作用力，表示垂直作用力，S表示受力面积。表示受力面积。v根据国际单位制根据国际单位制(代号为代号为SI)规定。压力的单位为规定。压力的单位为帕斯卡，简称帕（帕斯卡，简称帕（Pa），），1帕为帕为1牛顿每平方米，牛顿每平方米，即，即，v工程界长期使用许多不同的压力计量单位。如工程界长期使用许多不同的压力计量单位。如“工程大气压工程

4、大气压”、“标准大气压标准大气压”、“毫米汞柱毫米汞柱”等。等。FpS1Pa1N/m26压力单位及测压仪表（续）7压力单位及测压仪表（续）v压力的表示压力的表示v绝对压力绝对压力 单位面积所受到全部压力v相对压力（表压）相对压力（表压） 绝对压力与大气压之差 p表压 = p绝对- p大气v真空度（负压）真空度（负压） 大气压与绝对压力之差 p真空 = p大气 - p绝对绝对压力绝对压力真空度表压标准大气压8压力单位及测压仪表（续）v因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力。所以，工程上经常中，本身就承受着大气压力。所以，工程上

5、经常用表压或真空度来表示压力的大小。以后所提到用表压或真空度来表示压力的大小。以后所提到的压力，除特别说明外，均指表压或真空度。的压力，除特别说明外，均指表压或真空度。9压力单位及测压仪表（续）v测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下四种：分为以下四种： 1 液柱式压力计液柱式压力计 液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来测量压力的。这类仪表包括换成液柱高度来测量压力的。这类仪表包括 U 型型管压力计、单管压力计、斜管压力计等。管压力计、单管压力计、斜管压力计等。2 弹性式压力计弹

6、性式压力计 弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成元件的位移来测量压力的。常将被测压力转换成元件的位移来测量压力的。常见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片（或见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。膜盒）式压力表。10压力单位及测压仪表（续） 3 活塞式压力计活塞式压力计 活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进行压力测量的。这类测压仪表的测量精度很高，行压力测量的。这类测压仪表的测量精

7、度很高，允许误差可小到允许误差可小到 0.05 0.2% ，所以普遍，所以普遍用作标准压力发生器或标准仪器对其他压力表或用作标准压力发生器或标准仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。压力传感器进行校验和标定。11压力单位及测压仪表（续）4 压力传感器和压力变送器（压力传感器和压力变送器（电气式压力计）电气式压力计） 压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。根据转换元件的不同，

8、压力传感器和压力变力。根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片式等多种形式。压电式、霍尔片式等多种形式。12压力单位及测压仪表（续）测量原理：测量原理：P=hg 所以所以 h=P/ g 单管压力计U型管压力计斜管压力计13压力单位及测压仪表（续）活塞式压力计活塞式压力计v测量原理：测量原理： P=G/S 所以所以 G=PSv精确度高精确度高v常用作标准仪表，检验常用作标准仪表，检验其它压力计其它压力计14弹性式压力计v工作原理：是利用弹性元件在被测压力作用下产工作原理：是利用弹性元件在被测压力作用下

9、产生弹性变形的原理来度量被测压力的生弹性变形的原理来度量被测压力的 。当弹性元。当弹性元件受压力作用时会产生变形，于是输出位移或力；件受压力作用时会产生变形，于是输出位移或力；再把位移或力通过一定的元件转换成电量信号。再把位移或力通过一定的元件转换成电量信号。v弹性元件的特点：构造简单，价格便宜，测压范弹性元件的特点：构造简单，价格便宜，测压范围宽，被测压力低至几帕，高达数千兆帕都可使围宽，被测压力低至几帕，高达数千兆帕都可使用，测量精度也较高，在目前的测压仪表中广泛用，测量精度也较高，在目前的测压仪表中广泛应用。应用。v若增加附加装置，如记录机构、电气变换装置、若增加附加装置，如记录机构、电

10、气变换装置、控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、信控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等。号报警、自动控制等。15弹性式压力计（续） 1弹性元件弹性元件v弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。它不弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。它不仅是弹性式压力计的测压元件，也经常用来作为仅是弹性式压力计的测压元件，也经常用来作为气动单元组合仪表的基本组成元件。气动单元组合仪表的基本组成元件。16PP弹性式压力计（续）x17弹性式压力计（续）(1)弹簧管式弹性元件弹簧管式弹性元件 v测量元件是一个弯成圆弧形的空心管子。其截面测量元件是一个弯成圆弧形的空心管子。其截面一般为扁圆形

11、或椭圆形，管子自由端封闭，作为一般为扁圆形或椭圆形，管子自由端封闭，作为位移输出端，弹簧管的另一端固定，作为被测压位移输出端，弹簧管的另一端固定，作为被测压力的输入端，当被测压力从输入端通入后，由于力的输入端，当被测压力从输入端通入后，由于椭圆形截面在压力椭圆形截面在压力 P的作用下将趋于圆形，因而的作用下将趋于圆形，因而弯成弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形。弯成弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形。其自由端产生位移。从而将压力变化转换成位移其自由端产生位移。从而将压力变化转换成位移量。压力越大，位移量越大。量。压力越大，位移量越大。18弹性式压力计（续） (2)薄膜式弹性元件薄膜式弹

12、性元件：薄膜式弹性元件根据其结构：薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片与膜盒等。不同还可以分为膜片与膜盒等。v膜片：单膜片测压元件主要用于低压的测量，一膜片：单膜片测压元件主要用于低压的测量，一般使用金属膜片，也有橡胶膜片。般使用金属膜片，也有橡胶膜片。v膜片式压力计的优点是：可测微压和粘滞性介质膜片式压力计的优点是：可测微压和粘滞性介质压力。压力。19弹性式压力计（续）v膜盒：广泛应用于测量差压。膜盒：广泛应用于测量差压。v硬芯：用于实现输出机械位移或力硬芯：用于实现输出机械位移或力v硅油：用于传递压力和对膜片起过载保护作用硅油：用于传递压力和对膜片起过载保护作用20弹性式压力计（续）

13、(3)波纹管式弹性元件波纹管式弹性元件 v在波纹管中引入压力时，其自由端产生伸缩变形，在波纹管中引入压力时，其自由端产生伸缩变形，可以得到较大的线位移，但压力可以得到较大的线位移，但压力位移特性的线位移特性的线性不如弹簧管。性不如弹簧管。x21弹性式压力计（续）22弹性式压力计（续）2弹簧管压力表弹簧管压力表v弹簧管压力计结构简单，使用方便，价格低廉，弹簧管压力计结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，应用十分广泛。测压范围宽，应用十分广泛。 v按其所使用的测压元件不同，可有单圈弹簧管压按其所使用的测压元件不同，可有单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。力表与多圈弹簧管压力表。v弹簧管材料根据

14、压力高低及被测介质的性质不同弹簧管材料根据压力高低及被测介质的性质不同而不同。耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力而不同。耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。表等。v一般弹簧管压力计的测压范围为一般弹簧管压力计的测压范围为-105+109 Pa；精确度最高可达；精确度最高可达0.1。23弹性式压力计（续）24弹簧管弹簧管弹性式压力计（续）25弹性式压力计（续）v将普通弹簧管压力计稍将普通弹簧管压力计稍加变化，便可成为电接加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中操作人员注意或

15、通过中间继电器实现压力的自间继电器实现压力的自动控制。动控制。26电气式压力计v电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。传输及显示的仪表。v这种仪表的测量范围较广，分别可测这种仪表的测量范围较广，分别可测710-5 Pa至至5102 MPa的压力，允许误差可至的压力，允许误差可至0.05。v由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。制机联用。 27电气式压力计（续）v电气式压力计一般由压力传感器、测

16、量电路和信电气式压力计一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。仪、记录仪以及控制器、微处理机等。 一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数； 二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。28电气式压力计（续）v压力传感器的作用是把压力信号检测出来，并转压力传感器的作用是把压力信号检测出来，并转换成电信号进行输出，当输出的电信号能够被进换成电信号进行输出，当输出的电信号能够被进一步变换为标准信号时，压力传感器又称为压力一步变换为标准信号时，压力传感器又称为压力变送器。变送器。v常用电参数有

17、：常用电参数有：电阻、电感、电容、电压电阻、电感、电容、电压等。等。v常见压力变换器（压力探头）有：常见压力变换器（压力探头）有： 应变式压力变换器； 压电电阻式压力变换器； 电感式压力变换器； 电容式压力变换器； 霍尔片式压力变换器。29电气式压力计（续）1霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器v测压原理：测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力料的霍尔效应的原理）实现压力-位移位移-霍尔电势霍尔电势的转换。的转换。v半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流方向垂直

18、于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种，这种现象称为现象称为霍尔效应霍尔效应。 30电气式压力计（续）31电气式压力计（续）v作用在半导体薄片上的磁场强度作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电越强，霍尔电势也就越高。霍尔电势势也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：可用下式表示： EH=KH IB电气式压力计（续）32电气式压力计（续）v当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导体薄片向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端面之间方向的端面之

19、间建立起霍尔电势。建立起霍尔电势。c cd da ab b33电气式压力计（续）v霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高B和和I值可增大霍尔电势值可增大霍尔电势EH。但两者都有一定限度，一。但两者都有一定限度，一般般I为为320mA，B约为几千高斯，所得的霍尔电约为几千高斯，所得的霍尔电势势EH约为几十毫伏数量级。约为几十毫伏数量级。v如果选定了霍尔元件，并使电流保持恒定，则在如果选定了霍尔元件，并使电流保持恒定，则在非均匀磁场中，霍尔元件所处的位置不同，所受非均匀磁场中，霍尔元件所处的位置不同，所受到的磁感应强度也将不同，这样就可得到与位移到的磁感应强度

20、也将不同，这样就可得到与位移成比例的霍尔电势，实现位移成比例的霍尔电势，实现位移电势的线性转换。电势的线性转换。34 霍尔片霍尔片KxVH磁钢磁钢电气式压力计（续）v霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器35电气式压力计（续） 2应变片式压力传感器应变片式压力传感器v应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。应变片式压力传感器是利用电阻应变原理构成的。电阻应变片有金属应变片电阻应变片有金属应变片(金属丝或金属箔金属丝或金属箔)和半和半导体应变片两类。导体应变片两类。v被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，

21、应变时，其阻值减小；当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。其阻值增加。v应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得相应的应变片阻值的变化，再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。示出被测压力，从而组成应变片式压力计。36电气式压力计（续）37电气式压力计（续）半导体应变片外形金属丝式应变片的金属丝式应变片的内部结构内部结构38电气式压力计（续） 39电气式压力计（续）v荷重传感器荷重传感器上的应变片上的应变片在重力作用在重力作用下产生变形。下产生变形。轴向变短，轴向变短，径向变长。径向变长。 40

22、电气式压力计（续）v应变片应变片r1和和r2与两个固定电阻与两个固定电阻r3和和r4组成桥式电路，组成桥式电路，如图如图311(b)所示。由于所示。由于r1和和r2的阻值变化而使桥的阻值变化而使桥路失去平衡，从而获得不平衡电压路失去平衡，从而获得不平衡电压U作为传感器作为传感器的输出信号，在桥路供给直流稳压电源最大为的输出信号，在桥路供给直流稳压电源最大为10V时，可得最大时，可得最大U为为5mV的输出。的输出。41电气式压力计（续）v测量转换电路测量转换电路3i124o1234()4RURRRURRRR电桥平衡的条件电桥平衡的条件 ：14oi1234RRUURRRR1243/RRRR电桥电阻

23、都发生改变后电桥电阻都发生改变后 ：42电气式压力计（续）v全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。i1io144URURURR43电气式压力计（续） vR1、 R2为应变片， R3、R4为固定电阻 。应变片R1 、R2 感受到的应变12以及产生的电阻增量正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。io2URUR44电气式压力计（续） 全桥的四个桥臂都为应变片，全桥的四个桥臂都为应变片，如果设法使试件受力后，应变如果设法使试件受力后，应变片片R1 R4产生的电阻增量（或产生的电阻增量（或感受到的应变感受到的应变 1 4）正负号相）正负号相间，就可以使输出电压间，就可以使输

24、出电压Uo成倍成倍地增大。上述三种工作方式中，地增大。上述三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。采用全桥（或双灵敏度最低。采用全桥（或双臂半桥）还能实现温度自补偿。臂半桥）还能实现温度自补偿。oiRUUR45电气式压力计（续） 当环境温度升高时，当环境温度升高时，桥臂上的应变片温度桥臂上的应变片温度同时升高，温度引起同时升高，温度引起的电阻值漂移数值一的电阻值漂移数值一致，可以相互抵消，致，可以相互抵消，所以全桥的温漂较小；所以全桥的温漂较小；半桥也同样能克服温半桥也同样能克服温漂。漂。 46电气式压

25、力计（续）v应变式压力传感器的被测压力可达应变式压力传感器的被测压力可达25Mpa。 v由于传感器的固有频率在由于传感器的固有频率在25000Hz以上，故有较以上，故有较好的动态性能适用于快速变化的压力测量。传好的动态性能适用于快速变化的压力测量。传感器的非线性及滞后误差小于额定压力的感器的非线性及滞后误差小于额定压力的1。47电气式压力计（续）3压阻式压力传感器压阻式压力传感器v压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成。成。v利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于同利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于同一硅片上，工艺一致性好，灵敏度相等，漂

26、移抵一硅片上，工艺一致性好，灵敏度相等，漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快。消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快。48电气式压力计（续）v扩散硅压力变送器检测部件的原理结构如图扩散硅压力变送器检测部件的原理结构如图 (a)所所示。其电阻布置如图示。其电阻布置如图(b)所示、杯内腔承受被测压所示、杯内腔承受被测压力力p，杯的外侧为大气压力。如用来测量差压，杯的外侧为大气压力。如用来测量差压，则分别接则分别接 p1及及p2。49电气式压力计（续）v扩散硅压力变送器计算：扩散硅压力变送器计算：50电气式压力计（续） 隔离、承压膜片可以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片 隔离开来。 51电气式压力计（续）

27、信号处理电路固态压力传感器内部结构52电气式压力计（续）高压进气口低压进气口低压进气口53电气式压力计（续）表压压力传感器p1进气管进气管54电气式压力计（续）v压电式传感器压电式传感器是一种自发电式传感器。它以某些是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。介质表面产生电荷，从而实现非电量电测的目的。v压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加

28、速度等，但不能用于静态参数的测压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。量。v压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信压电式传感器具有体积小、质量轻、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构噪比大等特点。由于它没有运动部件，因此结构坚固、可靠性、稳定性高。坚固、可靠性、稳定性高。 55电气式压力计（续）56电气式压力计（续）4力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器v力矩平衡式压力变送器是一种典型的自平衡检测力矩平衡式压力变送器是一种典型的自平衡检测仪表，它利用负反馈的工作原理克服元件材料、仪表，它利用负反馈的工作原理克服元件材料、加工工艺等不利因素的影响，使仪表具有较高的加

29、工工艺等不利因素的影响，使仪表具有较高的测量精度测量精度(一般为一般为0.5级级)、工作稳定可靠、线性、工作稳定可靠、线性好、不灵敏区小等一系列优点。好、不灵敏区小等一系列优点。 571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负载 20调零弹簧 测量机构杠杆机构检测放大 机构反馈 机构电气式压力计（续）58主杠杆 211lFlFMiiPAFi矢量机构将F1分解成F2和F3， tgF

30、F12tgPAllFi212副杠杆平衡：ffLFlFlF00320IKFff002310FKllPKllAtgllIffffl1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214电气式压力计（续）59电气式压力计（续）5电容式压力变送器电容式压力变送器v20世纪世纪70午代初由美国最先投放市场的电容变午代初由美国最先投放市场的电容变送器，是一种开环检测仪表，具有结构简单、过送器，是一种开环检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高、体积小、重载能力强、可靠性好、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等一系列优点、目前已成为最受量轻、使用方便等一系列优点、目前已成为最受欢

31、迎的压力、差压变达器，其输出信号也是标准欢迎的压力、差压变达器，其输出信号也是标准的的420mA(DC)电流信号。电流信号。v电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量的。量的变化，然后进行测量的。60电气式压力计（续）v材料技术和微位移测量技术的发展使得位移式开材料技术和微位移测量技术的发展使得位移式开环压力变送器获得重生。环压力变送器获得重生。v易于超过力平衡变送器的基本精度为易于超过力平衡变送器的基本精度为0.5%的指的指标。标。v结构简单，运行可靠，维护方便。结构简单，运行可靠，维护方便。61 SCd定极板弹性元件动极板被

32、测压力测量原理测量原理 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 S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电气式压力计（续）62电气式压力计（续）v传感器部分（差分形式）：传感器部分（差分形式）：63电气式压力计（续）v当受到外界作用，使中间的活动电极板产生一个当受到外界作用，使中间的活动电极板产生一个微小的位移后，可以算出：微小的位移后，可以算出：64电气式压力计（续）v另一种计算方法：另一种计算方法：210KCdd1dK P220KCdd21132100CCKdPK PCC

33、ddK1、K2、K3均为常数65电气式压力计（续）66电气式压力计（续） 工业压力变送器工业压力变送器数字压力变送器数字压力变送器通用压力变送器通用压力变送器隔离压力变送器隔离压力变送器高温压力变送器高温压力变送器隔离压差变送器隔离压差变送器隔离液位变送器隔离液位变送器微压变送器微压变送器电容压力变送器电容压力变送器隔膜压力变送器隔膜压力变送器绝压变送器绝压变送器双膜压差变送器双膜压差变送器微型探针压力计微型探针压力计暖风空调压力计暖风空调压力计湿式压力变送器湿式压力变送器本安压力变送器本安压力变送器OEM血压计血压计OEM压力芯片压力芯片67智能型压力变送器v智能型压力或差压变送器就是在普通

34、压力或差压智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。检测仪表。v 3051C特点：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v3051C组成：组成： 传感膜头、 电子线路板68A/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 420mA3051C3051C型智能差

35、压变送器原理图型智能差压变送器原理图智能型压力变送器（续）69智能型压力变送器（续）v智能仪表可以通过通讯器进行人机对话，如智能仪表可以通过通讯器进行人机对话，如3051C变送器通过变送器通过HART（如（如275型）手操器进行型）手操器进行通讯，对仪表组态、测试。智能仪表组态由两部通讯，对仪表组态、测试。智能仪表组态由两部分组成：分组成： 一是设定变送器的工作参数，包括零点、量程、线性或平方要输出、阻尼、工程单位等； 二是信息数据，包括仪表位号、说明、信息、日期、法兰类型、排液/排气材料、O型环材料、远传信息等。v通过人机对话，可以对智能仪表的状态、控制回通过人机对话，可以对智能仪表的状态、

36、控制回路测试检查，直接读取数据，查找故障等。路测试检查，直接读取数据，查找故障等。 70智能型压力变送器（续）v3051C技术性能：技术性能：性能优异：精度0.075%量程比100:1差压：校验量程从0.5inH2O至2000psi表压：校验量程从2.5inH2O至2000psi绝对压力：校验量程从0.167psia至4000psia过程隔离膜片：不锈钢，哈氏合金CR，蒙乃尔R，钽（仅限CD，CG）及镀金蒙乃尔设计小巧、坚固而质轻，易于安装 71智能型压力变送器（续）vHART275通信器是一种便携式的终端，它与采用通信器是一种便携式的终端，它与采用HART通信协议的仪表一起使用，对其进行设定

37、，通信协议的仪表一起使用，对其进行设定，更改和显示，它可监控输入更改和显示，它可监控输入/输出值和自诊断结果。输出值和自诊断结果。设定恒定电流的输出和调零。设定恒定电流的输出和调零。v当系统开动或维持操作时，只要把当系统开动或维持操作时，只要把HART 275型型HART通信器接在通信器接在420mA通信信号线上，就可以通信信号线上，就可以使用。使用。72智能型压力变送器（续）v适用仪表：适用仪表：ROSEMOUNT1151，ROSEMOUNT3051，ABB，E+H，Siemens，日本富士，日本富士，YOKOGAWA，EJA(带带HART通信协议通信协议)等压力变送器等压力变送器v通信信号

38、的连接：专用线缆，通信信号的连接：专用线缆，长长1.1m(3.6ft)v通信线：长度：通信线：长度：1Km(0.62英里英里)（0.751.25mm） 73压力计的选用及安装1. 压力计的选用压力计的选用(1)仪表类型的选用仪表类型的选用 v类型的选择，通常需要考虑以下因素：类型的选择，通常需要考虑以下因素： 被测介质的物理化学性质，如温度高低、粘度大小、脏污程度、腐蚀性，是否易燃易爆、易结晶等。 生产过程对压力测量的要求，如被测压力范围、精确度以及是否需要远传、记录或上下限报警等。 现场环境条件，如高温、腐蚀、潮温、振动、电磁场等。74压力计的选用及安装（续）(2) 仪表测量范围的确定仪表测

39、量范围的确定 仪表的测量范围是指该仪表的测量范围是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围，仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围，它是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。它是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。 在测量压力时，为了延长仪表使用寿命，避免弹性元件因受力过大而损怀，压力计上限值应该高于工艺生产中可能的最大压力值。75压力计的选用及安装（续）v根据根据“化工自控设计技术规定化工自控设计技术规定”： 在测量稳定压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的2/3； 在测量脉动压力时，最大工作压力不应超过测量上限值的1/2； 在测最高压压力时，最大工作压力不应越过测量上限值

40、的3/5。v为了保证测量值的准确度，所侧的压力值不能太为了保证测量值的准确度，所侧的压力值不能太接近于仪表的下限值，亦即仪表的量程不能选得接近于仪表的下限值，亦即仪表的量程不能选得太大，一般被测压力的最小值不低于仪表满量程太大，一般被测压力的最小值不低于仪表满量程的的1/3为宜。为宜。76压力计的选用及安装（续）v我国压力仪表测量测量范围的标准系列：我国压力仪表测量测量范围的标准系列： -0.10.06KPa、0.15KPa 01、1.6、2.5、4、6、10 x10nKPa 工业用压力仪表的精度通常在0.5级以下(3) 仪表精度级的选取仪表精度级的选取 仪表精度是根据工艺生产仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。上所允许的最大测量误差来确定的。v满足工艺要求的情况下，尽可能选择精度较低、满足工艺要求的情况下，尽可能选择精度较低、价廉耐用的仪表。价廉耐用的仪表。77压力计的选用及安装（续）v例：某台往复式压缩机的出口压力范围为例：某台往复式压缩机的出口压力范围为2528MPa，测量误差不得大于，测量误差不得大于1MPa。工艺上要求。工艺上要求就地观察，并能高低限报警。试正确选用一台压就地观察，并能高低限报警。试正确选用一台压力表，