化工仪表及自动化第3章概述、压力检测仪表课件

1、化工仪表及自动化第三章 检测仪表与传感器 内容提要概述测量过程与测量误差仪表的性能指标工业仪表的分类压力检测及仪表压力单位及测压仪表弹性式压力计电气式压力计智能型压力变送器压力计的选用及安装2内容提要流量检测及仪表概述差压式流量计转子流量计椭圆齿轮流量计涡轮流量计电磁流量计漩涡流量计质量流量计3内容提要一体化温度变送器智能式温度变送器测温元件的安装现代检测技术与传感器的发展软测量技术的发展现代传感器技术的发展5第一节 概述 用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。检测仪表组成： 检测环节:是检出元件或传感器，直接感受被测变量，并将它变换成适于 测量的信号形式。 转换放大环节:对信号进行转换、放

2、大等处理，并传送给显示部分进行 指示或记录。 显示部分:就地指示型仪表、单元组合型仪表、数字式显示仪表 用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号的仪表通常称为传感器。 当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为变送器。6第一节 概述一、测量过程与测量误差 1.测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。 2.检测系统的组成 7第一节 概述3.一个完整的检测系统应该包括： 1.信息的获取 2.信号的放大、转换与传输 3.信号的显示与记录 4.信号的处理与分析被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显示记录控制8第一节 概述(1)

3、系统误差 -在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的 方法找出其规律和影响因素，引入相应的 校正补偿措施，便可以消除或大大减小。误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表 本身的不完善、检测中使用仪表的方法不 正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。10第一节 概述(3)随机误差 -在相同条件下多次重复测量同一量时，误差的大小、符号均为无规律变化，又称偶然误差。 特点：变化难以预测，无法修正 误差产生的原因：随机误差主要是由于测量过程中某种尚未认识的或无法控制的各种随机因素（如空气扰动、噪声扰动、电磁场

4、等）所引起的综合结果。12二、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：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一节 概述14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。第一节 概述15第一节 概述三、检测仪表的基本技术性能指标真值：是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是

5、无法得到的。所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。约定真值：是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量之平均值做为约定真值。相对真值：是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/31/20时，可认为高一级的标准器或仪表值为低一级的相对真值。16第一节 概述三、检测仪表的基本技术性能指标1.绝对误差 绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的差值，即 i仪表指示值 t 被测量的真值由于真值无法得到 0标准表的读数值，约定真值 x-被校表的读数值， A B0-1000-10001思考17第一节 概述2 .相对误差：绝对误差与被测量真值之比；

6、实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比；18第一节 概述 仪表的允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉“”号及“”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。 目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小结20第一节 概述举例例1某台测温仪表的测温范围为200700，校验该表时得到的最大绝对误差为4，试确定该仪表的精度等级。 解 该仪表的相对百分误差为 如果将该仪表的去掉“”号与“”号，其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中

7、没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。 21第一节 概述仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也说明该仪表的精确度越高。0.05级以上的仪表，常用来作为标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多在0.5以下。 仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表面板上。举例1.51.0如：23第一节 概述 根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应该大于（至少等于）仪表校验所

8、得的相对百分误差；根据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该小于（至多等于）工艺上所允许的最大相对百分误差。 小结24第一节 概述5.灵敏度与灵敏限 仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值。即 式中，S为仪表的灵敏度；为指针的线位移或角位移；x为引起所需的被测参数变化量。 仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。 注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，往往用分辨力表示。 26第一节 概述6.分辨率 对于数字式仪表，分辨力是指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被

9、测参数变化量。 不同量程的分辨力是不同的，相应于最低量程的分辨力称为该表的最高分辨力，也叫灵敏度。通常以最高分辨力作为数字电压表的分辨力指标。分辨率与仪表的有效数字位数有关。27第一节 概述7.线性度 线性度是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度。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。 图3-2 线性度示意图 式中，f为线性度（又称非线性误差）；fmax为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。 28第一节 概述四、工业仪表的分类1. 按仪表使用的能源分类气动仪表、电动仪表、液动仪表 以电为能源，信号之间联系比较方便，适宜于远距离传送和集

10、中控制；便于与计算机联用；现在电动仪表可以做到防火、防爆，更有利于电动仪表的安全使用。 一般结构较复杂；易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。 优点缺点常用30第一节 概述2. 按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类 检测仪表 作用是获取信息，并进行适当的转换。 显示仪表 作用是将由检测仪表获得的信息显示出来。 集中控制装置 包括各种巡回检测仪、巡回控制仪等。控制仪表 可以根据需要对输入信号进行各种运算。 执行器 可以接受控制仪表的输出信号或直接来自操作员的指令，对生产过程进行操作或控制。 31第一节 概述图3-3 各类仪表的作用32第一节 概述3. 按仪表的组成形式分类 基地式仪表特点

11、是将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳里，形成一个整体。这种仪表比较适于在现场做就地检测和控制，但不能实现多种参数的集中显示与控制。这在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。 分为基地式仪表和单元组合仪表 33第一节 概述 化工生产中的单元组合仪表有电动单元组合仪表和气动单元组合仪表两种。国产的电动单元组合仪表简称DDZ仪表；气动单元组合仪表简称QDZ仪表。注意 单元组合仪表是将对参数的测量及其变送、显示、控制等各部分，分别制成能独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单元、显示单元、控制单元等）。这些单元之间以统一的标准信号互相联系，可以根据不同要求，方便地将各单元任意组合成各种控制系

12、统，适用性和灵活性都很好。 34第二节 压力检测及仪表一、压力单位及测量仪表压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa） 为了使大家了解国际单位制中的压力单位（Pa或MPa）与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之间的换算关系表。 35压力单位帕/Pa兆帕/ MPa工程大气压/ (kgf/cm2)物理大气压/ atm汞柱/ mmHg水柱/ mH2O（磅/英寸2）/ （1b/in2）巴/bar帕111061.019710-59.86910-67.50110-31.019710-41.45010-4110-5兆帕1106110.1979.8697.5011031.0

13、1971021.45010210工程大气压9.8071049.80710-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压1.01331050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.33321021.333210-41.359510-31.315810-310.01361.93410-21.333210-3水柱9.8061039.80610-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.8951036.89510-30.070310.0680551.710.703110.06895巴11050.11.019

14、70.9869750.110.19714.501表3-1 各种压力单位换算表36第二节 压力检测及仪表p表P真P绝P绝大气压力线绝对压力的零线在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。 当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。图3-4绝对压力、表压、负压（真空度）的关系37第二节 压力检测及仪表测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。1.液柱式压力计 它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。 按其结构形式的不同 有U形管压力计、单管压力计等 优点这类压力计结构简单、使用方便 缺点 其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较

15、窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。 38第二节 压力检测及仪表测量原理：P=hg 所以 h=P/ g39第二节 压力检测及仪表2.弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。 3.电气式压力计 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 40第二节 压力检测及仪表4.活塞式压力计 它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。 优点测量精度很高，允许误差可小到0.05%0.02%。常用作标准仪表，检验其它压力计缺点结构较复杂，价格较贵。 41第二节 压力检测及仪表一般压力表袖珍数字压

16、力计 42第二节 压力检测及仪表耐高温压力表弹簧管压力计43第二节 压力检测及仪表压力计的组成 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。44第二节 压力检测及仪表二、弹性式压力计定义 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在

17、被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。 优点 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。 45第二节 压力检测及仪表1.弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。 图3-5 弹性元件示意图 弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如图(e)所示，薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。46第二节 压力检测及仪表2.弹簧管压力表 分类使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。 用途 普通弹簧管压力表，耐

18、腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。 1弹簧管；2 拉杆；3 扇形齿轮；4 中心齿轮；5 指针；6 面板；7 游丝；8 调整螺丝；9 接头弹簧压力表47第二节 压力检测及仪表基本测量原理 单圈弹簧管是一根弯成270圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，另一端固定在接头上。当通入被测的压力p后，由于椭圆形截面在压力p的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大，产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力p的大小。 注意：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有

19、困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。 48第二节 压力检测及仪表 在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件，甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。 警惕！49第二节 压力检测及仪表图3-7 电接点信号压力表1，4 静触点；2 动触点；3 绿灯；5 红灯 压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色

20、信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。 50波纹管压力外圆沿轴向有深槽形波纹状绉摺, 并沿轴向能够伸缩.因为耐压强度有限.所以多用作低压压力的感压原件。波纹管的寿命是使波纹管在一定的循环压力作用下,循环伸缩,用直到破坏的循环次数表示波纹管的寿命。第二节 压力检测及仪表3.波纹管压力计51双波纹管压差计第二节 压力检测及仪表524.膜片压力计膜片压力计有两类:一类是利用膜片弹性制成的弹性膜片压力计另一类是用膜片把被测流体和压力计的其它部分分隔,即所谓非弹性膜片压力计。弹性压力计构造不太复杂,无须特殊管理.但

21、应经常接受检定计量法对其修理有严格的限制,不受限制的修理项目,只有更换表蒙玻璃一项,其它修理工作,必须由专门的修理工或是计量管理部门指定的工厂承担。第二节 压力检测及仪表53第二节 压力检测及仪表三、电气式压力计定义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。 优点1. 该仪表的测量范围较广，分别可测710-5Pa至5102MPa的压力，允许误差可至0.2； 2. 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，并可与工业控制机联用。 54第二节 压力检测及仪表 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仪、记录仪以及控制器

22、、微处理机等。 图3-8 电气式压力计组成方框图组成电气式压力计通常两部分组成：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。55第二节 压力检测及仪表变送器的输出值计算通式：56电气式压力计一次探头常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。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。第二节 压力检测及仪表571.电阻应变式压力计一次探头电线的电阻为：R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化

23、而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压力变化弹性变形电阻变化第二节 压力检测及仪表58第二节 压力检测及仪表2.电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。59第二节 压力检测及仪表3.电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d当S或d发生变化时，电容量发生变化。60第二节 压力检测及仪表4.霍尔式压力计一次探头霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产生侧向电压：UH=RHBINS61第二节 压力检测及仪表5.电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通

24、常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出；电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频率方式输出；电压传感器一般采用直流放大器，以电压或电流方式输出。62第二节 压力检测及仪表6.电气压力计前置放大器63第二节 压力检测及仪表电气压力计二次仪表作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。DDZ 型仪表标准通讯信号为：420mA。智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模/数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。64第二节 压力检测及仪表变送器的概念 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

25、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。65第二节 压力检测及仪表常见压力传感器外形 工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送器隔离压力变送器高温压力变送器隔离压差变送器隔离液位变送器微压变送器电容压力变送器隔膜压力变送器绝压变送器双膜压差变送器微型探针压力计暖风空调压力计湿式压力变送器本安压力变送器OEM血压计

26、OEM压力芯片66第二节 压力检测及仪表几种常见的传感器或变送器：1.霍尔片式压力传感器 霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。 图3-9 霍尔效应 霍尔电势可用下式表示 式中，UH为霍尔电势；RH为霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B为磁感应强度；I为控制电流的大小。 67第二节 压力检测及仪表注意 霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高B和I值可增大霍尔电势UH，但两者都有一定限度，一般I为320mA，B约为几千高斯，所得的霍尔电势UH约为几十毫伏数量级。 导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导体的

27、霍尔电势小得多。 68第二节 压力检测及仪表 将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器，如图3-10所示。 图3-10 霍尔片式压力传感器1弹簧管；2 磁钢；3 霍尔片 当被测压力引入后，在被测压力作用下，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。 利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。69第二节 压力检测及仪表 应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），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

28、记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。 图3-11 应变片压力传感器示意图1应变筒；2外壳；3密封膜片2.应变片压力传感器 70利用金属或半导体材料制成的电阻体的阻值可表示为： 当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截面积或电阻率会发生变化，即其阻值也会发生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化称为应变效应。应变片多以金属材料为主，一般和弹性元件一起使用。r1r2123P(a)传感器1外壳 2弹性筒 3膜片应变筒的上端与外壳固定在一起，下端与不锈钢密封膜片3紧密接触，应变片r1和r2用胶合剂贴紧在应变筒的外壁，与筒体之间不发生相对滑动。r1沿应变筒轴向贴放，作为测量片；r2沿径向贴放，作为温

29、度补偿片。 图中应变片r1、r2的静态性能完全相同。当膜片受到外力作用时，弹性筒轴向受压，使应变片r1产生轴向应变，阻值变小；而应变片r2受到轴向压缩，引起径向拉伸，阻值变大。实际上，r2的变化量比r1的变化量要小，r2的主要作用是温度补偿。第二节 压力检测及仪表71第二节 压力检测及仪表是应变片阻值变化量的测量电桥，图中R3和R4是两个阻值相等的精密固定电阻。UiEr1r2R3R4AB(b)测量电桥不受压时 r1= r2=r0 R3=R4=r 若应变片受压，则：r1= r0+r1；r2= r0+r2 (r1r2)由此可见，由压力作用时，r1和r2一减一增，使电桥有较大的输出；当环境温度发生变

30、化时，r1、r2同时增减，不影响电桥的平衡。如果仪表能把电桥输出电压Ui进一步转换为标准信号输出，则该仪表即可称为应变式压力变送器。 结论：应变片式压检测仪表具有较大的测量范围，被测压力可达几百MPa，并具有良好的动态性能，适用于快速变化的压力测量。但是，尽管测量电桥具有一定的温度补偿的作用，应变片式压力检测仪表仍有比较明显的温漂和时漂，因此，这种压力检测仪表较多地用于一般要求的动态压力检测，测量精度一般在0.51.0左右。 72第二节 压力检测及仪表3.压阻式压力传感器 压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。 采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向

31、扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。 当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。 工作原理73第二节 压力检测及仪表图3-12 压阻式压力传感器1基座；2单晶硅片；3导环；4螺母；5密封垫圈；6等效电阻特点 精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单； 便于实现显示数字化； 可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。 74第二节 压力检测及仪表4.力矩平衡式压力变送器 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

32、材料、加工工艺等不利因素的影响，使仪表具有较高的测量精度（一般为0.5级）、工作稳定可靠、线性好、不灵敏区小等一系列优点。 75举例以DDZ-型电动力矩平衡压力变送器为例 图3-13DDZ-型电动力矩平衡压力变送器示意图1测量膜片；2轴封膜片；3主杠杆；4矢量机构 5量程调整螺钉；6连杆；7副杠杆；8检测片（衔铁）；9差动变压器；10反馈动圈；11放大器；12调零弹簧；13永久磁钢 DDZ-型系列为直流24V供电，输出420mA（DC）,两线制，安全防爆。 被测压力p作用在测量膜片1上，通过膜片的有效面积转变成集中力Fi，即 f为膜片的有效面积。 （3-13）第二节 压力检测及仪表76第二节

33、压力检测及仪表 该变送器是按力矩平衡原理工作的。根据主、副杠杆的平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。 当主杠杆平衡时，应有 （3-14）式中， 、 分别为Fi、F1离支点O1的距离。（3-15）将式（3-13）代入式（3-14），有式中, 为一比例系数。77第二节 压力检测及仪表而式中， 、 分别为F2及电磁反馈力 离支点O2的距离。将式（3-18）代入式（3-17），得（3-18）（3-17）（3-19）（3-16）联立式（3-16）与（3-19），得（3-20）式中， 为转换比例系数。78第二节 压力检测及仪表5.电容式压力变送器 电容式压力变送器是一种开环检测仪表，具有结构

34、简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高等优点，其输出信号是标准的420mA（DC）电流信号。 工作原理图3-14 电容式差压变送器原理图1隔离膜片；2，7固定电极；3硅油；4测量膜片；5玻璃层；6底座；8引线先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。 79第二节 压力检测及仪表 电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，过载后的恢复特性很好，这样大大提高了过载承受能力。与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级。 小结80第二节 压力检测及仪

35、表四、智能型压力变送器 智能型压力或差压变送器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检测仪表。 可进行远程通信 利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定；其精确度高，使用与维护方便。 特点81第二节 压力检测及仪表举例以美国费希尔-罗斯蒙特公司的3051C型智能差压变送器为例介绍其工作原理。图3-15 3051C型智能差压变送器（420mA）方框图82第二节 压力检测及仪表图3-16 手持通信器的连接示意图 3051C型智能差压变送器所用的手持通信器为275型，带有键盘及液晶显示器。可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室

36、中，接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。 实现的功能（1）组态（2）测量范围的变更（3）变送器的校准（4）自诊断83第二节 压力检测及仪表 要对智能型差压变送器每五年校验一次，智能型差压变送器与手持通信器结合使用，可远离生产现场，尤其是危险或不易到达的地方，给变送器的运行和维护带来了极大的方便。 注意84第二节 压力检测及仪表五、压力计的选用及安装1.压力计的选用 压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析， 一般考虑以下几个问题。 仪表类型的选用 仪表精度级的选取 仪表测量范围的确定85量程 仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对

37、被测量进行测量的范围关键：根据操作中需要测量的参数的大小来确定。同时必须考虑到被测对象可能发生的异常超压情况，对仪表的量程选择必须留有足够的余地。 测量稳定压力：最大工作压力Pimax不超过上限值Pmax的2/3 测量脉动压力：最大工作压力Pimax不超过上限值Pmax的1/2 测量高压压力：最大工作压力Pimax不超过上限值Pmax的3/5 最小工作压力Pimin不低于上限值Pmax的1/3 仪表的量程等级：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们10n倍。 在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。 这只是一个一般经验要求，不是绝对的！第二节 压力检测及仪表86仪表精度 根

38、据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。在选择时应坚持节约的原则，只要测量精度能满足生产的要求，就不必追求用过高精度的仪表。 例：有一压力容器在正常工作时压力范围为0.40.6MPa，要求使用弹簧管压力表进行检测，并使测量误差不大于被测压力的4，试选择合适的量程和精度等级。 解： 由题意可知，被测对象的压力比较稳定，设仪表量程为 0AMPa ，则 根据仪表的量程系列，可选用量程范围为01.0MPa的弹簧管压力表。 由题意，被测压力的允许最大绝对误差为：max=0.4*4%=0.016 MPa这就要求所选仪表的最大相对百分误差为： 0.016/（1-

39、0）*100%=1.6%按照仪表的精度等级，可选择15级的压力表。 第二节 压力检测及仪表根据工作压力的要求： 87仪表类型正确选用仪表类型是保证仪表正常工作及安全生产的前提。主要应考虑以下几个方面:仪表的材料 压力检测(检测仪表)的特点是压力敏感元件往往要与被测介质直接接触，因此在选择仪表材料的时候要综合考虑仪表的工作条件。输出信号类型只需观察压力变化的，可选如弹簧管压力表、液柱式压力计那样的直接指示型的仪表；如需将压力信号远传到控制室或其他电动仪表，则可选用电气式压力检测仪表或其他具有电信号输出的仪表；如果要检测快速变化的压力信号，则可选用电气式压力检测仪表，如压阻式压力传感器；如果控制系

40、统要求能进行数字量通信，则可选用智能式压力检测仪表。 例如：对腐蚀性较强的介质应使用像不锈钢之类的弹性元件或敏感元件； 氨用压力表则要求仪表的材料不允许采用铜或铜合金，因为氨气对铜的腐蚀性极强； 又如氧用压力表在结构和材质上可以与普通压力表完全相同，但要禁油，因为油进入氧气系统极易引起爆炸。 使用环境对爆炸性较强的环境，在使用电气压力仪表时，应选择防爆型压力仪表；对于温度特别高或特别低的环境，应选择温度系数小的敏感元件以及其他变换元件。 上述选型原则也适用于差压、流量、液位等其它检测仪表的选型第二节 压力检测及仪表88第二节 压力检测及仪表举例 例3 某台往复式压缩机的出口压力范围为2528M

41、Pa，测量误差不得大于1MPa。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，所以选择仪表的上限值为 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录一，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa。 89第二节 压力检测及仪表 由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的 1/3，这是允许的。另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为 所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa，精度等级为1.5级。 90分三种情况

42、介绍：一般压力检测仪表的安装特殊压力检测仪表的安装（高温、高压、腐蚀等）压力变送器的安装 （流量检测这节内容中介绍）2.压力计的安装 第二节 压力检测及仪表91一般压力测量仪表的安装 无论选用何种压力仪表和采用何种安装方式，在安装过程中都应注意以下几点：压力仪表必须经检验合格后才能安装压力仪表的连接处，应根据被测压力的高低和被测介质性质，选择适当的材料作为密封垫圈，以防泄漏压力仪表尽可能安装在室温，相对湿度小于80，振动小，灰尘少，没有腐蚀性物质的地方，对于电气式压力仪表应尽可能避免受到电磁干扰第二节 压力检测及仪表92压力仪表应垂直安装。一般情况下，安装高度应与人的视线齐平，对于高压压力仪表，其安装高度应高于一般人的头部测量液体或蒸汽介质压力时，应避免液柱产生的误差，压力仪表应安装在与取压口同一水平的位置上，否则必须对压力仪表的示值进行修正导压管的粗细合适，一般为610mm，长度尽可能短，否则会引起测量迟缓压力仪表与取压口之间应安装切断阀，以便维修第二节 压力检测及仪表93测量特殊介质时的压力测量仪表安装测量高温（60以上）流体介质的压力