化工仪表及自动化第3章2

化工仪表及自动化第三章检测仪表与传感器

1内容提要要物位检测测及仪表表概述差压式液液位变速速器电容式物物位传感感器核辐射物物位计称重式液液罐计量量仪温度检测测及仪表表温度检测测方法热电偶温温度计热电阻温温度计电动温度度变送器器一体化温温度变送送器智能式温温度变送送器测温元件件的安装装2第四节物物位检检测及仪仪表一、概论论几个概念念液位料料位液位计料料位计计 界面面计测量物位位的两个个目的按其工作作原理分分为直读式物物位仪表表差差压压式物位位仪表浮力式物物位仪表表电电磁磁式物位位仪表核辐射式式物位仪仪表声声波式式物位仪仪表光学式物物位仪表表●确定容器器或贮存存库中的的原料、、辅料、、半成品品或成品品的数量量;●进行监视视和控制制生产工工艺过程程。3二、差压压式液位位变送器器1.工作原理理图3-39差压液位位变送器器原理图图图3-40压力表式式液位计计第四节物物位检检测及仪仪表4第四节物物位检检测及仪仪表将差压变变送器的的一端接接液相，，另一端端接气相相因此当被测容容器是敞敞口的，，气相压压力为大大气压时时，只需需将差压压变送器器的负压压室通大大气即可可。若不不需要远远传信号号，也可可以在容容器底部部安装压压力表，，如图3-40所示。5第四节物物位检检测及仪仪表2.零点迁移移问题图3-41负迁移示示意图在使用差差压变送送器测量量液位时时，一般般来说实际应用用中，正正、负室室压力p1、p2分别为则6第四节物物位检检测及仪仪表迁移弹簧簧的作用用改变变送送器的零零点。迁移和调调零都是使变变送器输输出的起起始值与与被测量量起始点点相对应应，只不不过零点点调整量量通常较较小，而而零点迁迁移量则则比较大大。迁移同时改变变了测量量范围的的上、下下限，相相当于测测量范围围的平移移，它不不改变量量程的大大小。7第四节物物位检检测及仪仪表图3-42正负迁移移示意图图图3-43正迁移示示意图举例某差压变变送器的的测量范范围为0～5000Pa，当压差差由0变化到5000Pa时，变送送器的输输出将由由4mA变化到20mA，这是无无迁移的的情况，，如左图图中曲线线a所示。负负迁移如如曲线b所示，正正迁移如如曲线c所示。8第四节物物位检检测及仪仪表3.用法兰式式差压变变送器测测量液位位图3-44法兰式差差压变送送器测量量液位示示意图1—法兰式测测量头；；2—毛细管；；3—变送器单法兰式式双法兰式式法兰式差差压变送送器按其其结构形形式为了解决决测量具具有腐蚀蚀性或含含有结晶晶颗粒以以及黏度度大、易易凝固等等液体液液位时引引压管线线被腐蚀蚀、被堵堵塞的问问题，应应使用在在导压管管入口处处加隔离离膜盒的的法兰式式差压变变送器，，如下图图所示。。9三、电容容式物位位传感器器1.测量原理理图3-45电容器的的组成1—内电极；；2—外电极两圆筒间间的电容容量C当D和d一定时，，电容量量C的大小与与极板的的长度L和介质的的介电常常数ε的乘积成成比例。。通过测量量电容量量的变化化可以用用来检测测液位、、料位和和两种不不同液体体的分界界面。第四节物物位检检测及仪仪表10四、核辐辐射物位位计射线的透透射强度度随着通过介质质层厚度度的增加加而减弱弱，具体关关系见式式（3-63）。（3-63）图3-48核辐射物物位计示示意图1—辐射源；；2—接受器第四节物物位检检测及仪仪表五、磁致致伸缩式式液位计计六、光纤纤式液位位计七、称重重式液罐罐计量仪仪111.液液面和界界面测量量应选用用差压式式仪表、、浮筒式式仪表和和浮子式式仪表。。不满足足要求时时，可选选用电容容式、电电阻式、、声波式式、磁致致伸缩式式等仪表表。2.仪仪表的结结构形式式及材质质应根据据被测介介质的特特性来选选择。3.仪仪表的显显示方式式和功能能，应根根据被测测介质的的特性来来选择。。4.仪仪表量程程应根据据工艺对对象实际际需要现现实的范范围或实实际变化化范围确确定。5.仪仪表精确确度应根根据工艺艺要求选选择。6.用于于爆炸危危险场所所的电子子式物位位仪表，，应根据据危险场场所类别别及被测测介质的的危险程程度，选选择合适适的防爆爆结构形形式或采采取其他他的防爆爆措施。。第四节物物位检检测及仪仪表八、物位位测量仪仪表的选选型（P75表表3--6）12一、温度度检测方方法温度不能能直接测测量，只只能借助助于冷热热不同物物体之间间的热交交换，以以及物体体的某些些物理性性质随冷冷热程度度不同而而变化的的特性来来加以间间接测量量。分类按测量范范围按用途高温计、、温度计计标准仪表表、实用用仪表按工作原原理膨胀式温温度计、、压力式式温度计计、热电电偶温度度计、热热电阻温温度计和和辐射高高温计按测量方方式接触式与与非接触触式第五节温温度检检测及仪仪表13第五节温温度检检测及仪仪表易受外界界干扰，，标定困困难测温范围围大，适适于测温温度分布布，不破破坏被测测温度场场，响应应快0～3500200～～2000光电探测测热电探测测红外线低温段测测量不准准，环境境条件会会影响测测温准确确度测温时，，不破坏坏被测温温度场400～～2000700～～3200900～～1700辐射式光学式比色式辐射式非接触式测温仪表不能测高高温，需需注意环环境温度度的影响响测量精度度高，便便于远距距离、多多点、集集中测量量和自动动控制-200～600-50～～150铂铜热电阻需冷端温温度补偿偿，在低低温段测测量精度度较低测温范围围广，精精度高，，便于远远距离、、多点、、集中测测量和自自动控制制0～1600-50～～1000-50～～600铂铑-铂铂镍铬-镍镍硅镍铬-考考铜热电偶精度低，，测温距距离短，，滞后大大结构简单单，耐震震，防爆爆能记录录、报警警，价格格低廉-30～～600-20～～3500～250液体气体蒸汽压力式精度低，，量程和和使用范范围有限限结构紧凑凑，牢固固可靠-80～～600双金属测量上限限和精度度受玻璃璃质量的的限制，，易碎，，不能记记录远传传结构简单单，使用用方便，，测量准准确，价价格低廉廉-50～～600玻璃液体体膨胀式接触式测温仪表缺点优点测温范围围／℃温度计种种类测温方式式常用温度度计的种种类及优优缺点14第五节温温度检检测及仪仪表1.膨胀式温温度计图3-50双金属片片图3-51双金属温温度信号号器1—双金属片片；2—调节螺钉钉；3—绝缘子；；4—信号灯膨胀式温温度计是是基于物体体受热时时体积膨膨胀的性质而而制成的的。152.压力式温温度计它是根据据在封闭闭系统中中的液体体、气体体或低沸沸点液体体的饱和和蒸汽受受热后体体积膨胀胀或压力力变化这这一原理理而制成成的，并并用压力力表来测测量这种种变化，，从而测测得温度度。图3-52压力式温温度计结结构原理理图1—传动机构构；2—刻度盘；；3—指针；4—弹簧管；；5—连杆；6—接头；7—毛细管；；8—温包；9—工作物质质应用压力力随温度度的变化化来测温温的仪表表叫压力式温温度计。第五节温温度检检测及仪仪表16第五节温温度检检测及仪仪表3.辐射式温温度计辐射式高高温计是基于物物体热辐辐射作用用来测量量温度的的仪表。。压力式温温度计的的构造由以下三三部分组组成

温包毛细管弹簧管（（或盘簧簧管）17二、热电电偶温度度计热电偶温温度计是以热电电效应为为基础的的测温仪仪表。图3-53热电偶温温度计测测温系统统示意图图1—热电偶；；2—导线；3—测量仪表表热电偶温温度计由三部分分组成：：热电偶偶；测量量仪表；；连接热热电偶和和测量仪仪表的导导线。1.热电偶图3-54热电偶示示意图第五节温温度检检测及仪仪表18热电偶温温度计是是由三部部分组成成：热电偶———是由由不同材材料的导导体焊接接而成，，作为感感温元件件测量仪表表——动动圈仪表表或电位位差计连接导线线——铜铜导线及及补偿导导线工作端热端测量端tt0自由端冷端热电极1.热电偶及及测温原原理热电偶温温度计是是以热电电效应为为基础的的测温仪仪表。热电效应应：把两种导导体或者者半导体体连接成一个闭闭合回路路，把这这两个接接点分别别置于温度t的热源和和温度t0中，在回路中中就会产产生电势势，这种效应应叫作热热电效应应。19（1）热电现现象及测测温原理理图3-55热电现象象图3-56接触电势势形成的的过程图3-57热电偶原原理及电电路图左图闭合合回路中中总的热热电势或第五节温温度检检测及仪仪表20整个回路路的热电电势由接接触电电势组组成温差电势势接触电势势：两种种不同导导体A、、B接触触时，由由于两者电电子密度度不同，，则电子子在两个个方向扩散散速率不不同，从从而在A、B间间形成一个个电位差差，这就就是接触触电势。。温差电势势：在同同一种导导体的两两端因其其温度不不同而产产生的电电势。温差电势势远小于于接触电电势，整个热电电偶回路路的热电电势:

当A、B和t0一定时，，EAB（t,t0）是温度度t的单单值函数数，这就是热热电偶测测温的基基本依据据。AB+++－－－eAB212.热电电偶基本本定律★热电电回路的的热电势势仅取决决于热电电极的材材料和两两个接触触点温度，与温温度沿热热电极的的分布及及电极尺尺寸和形形状无关关；★在热热电偶回回路中，，接入第第三种材材料的导导线，只只要第三三导线的两端的的温度相相同，第第三导线线的引入入不会影影响热电电偶的电电势；★两种种金属A和B分分别与金金属C配配偶的热热电势为为EAC和ECB，则A和和B配配偶产生生的热电电势EAB为EAC和ECB之差，即即★若结结点温度度为t1和t2时回路的的热电势势为E1；结点温温度为t2和t3时的热电电势为E2，则结点点温度为为t1和t3时的回路路热电势势为E=E1+E2——冷端端修正理理论依据据。223.热电电势与温温度关系系特性可用列列表表法表表示示（冷端端温度均均为0℃℃）数学表示示法图示法★列表表法将温度与与热电偶偶的热电电势列成成相应的的表格，，不同的的热电偶其数数值是不不同的，，每种热热电偶都都对应一一个分度度号。★数学学表示法法热电势与与温度的的关系用用一个公公式表示示：★图示示法把热电势势与温度度关系用用曲线在在坐标纸纸上表示示出来。。23第五节温温度检检测及仪仪表注意如果组成成热电偶偶回路的的两种导导体材料料相同，，则无论论两接点点温度如如何，闭闭合回路路的总热热电势为为零；如如果热电电偶两接接点温度度相同，，尽管两两导体材材料不同同，闭合合回路的的总热电电势也为为零；热热电偶产产生的热热电势除除了与两两接点处处的温度度有关外外，还与与热电极极的材料料有关。。也就是是说不同同热电极极材料制制成的热热电偶在在相同温温度下产产生的热热电势是是不同的的。24第五节温温度检检测及仪仪表（3）常用热热电偶的的种类工业上对对热电极极材料的的要求温度每增增加１℃时所能产产生的热热电势要要大，而而且热电电势与温温度应尽尽可能成成线性关关系；物理稳定定性要高高；化学稳定定性要高高；材料组织织要均匀匀，要有有韧性，，便于加加工成丝丝；复现现性好，，便于成成批生产产，而且且在应用用上也可可保证良良好的互互换性。。25第五节温温度检检测及仪仪表180016001200900750350300～～1600-20～～1300-50～～1000-40～～800-40～～700-40～～300铂铑6合金纯铂镍硅合金金铜镍合金金铜镍合金金铜镍合金金铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金金镍铬合金金铁铜LL-2LB-3EU-2--CKBSKEJTWRRWRPWRNWREWRFWRC铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍镍硅镍铬-铜铜镍铁-铜镍镍铜-铜镍镍短期使用用长期使用用负热电极极正热电极极旧新测温范围围/℃热电极材材料分度号代号热电偶名名称表3-4工业用热热电偶26（4）热电偶偶的结构构①普通型热热电偶图3-59热电偶的的结构热电极绝缘管保护套管管接线盒第五节温温度检检测及仪仪表27第五节温温度检检测及仪仪表80150500120014001700橡皮、绝绝缘漆珐琅玻璃管石英管瓷管纯氧化铝铝管工作温度度/℃材料料表3-5常用绝缘缘子材料料表3-6常用保护护套管6001000120014001900以上无缝钢管管不锈钢管管石英管瓷管Al2O3陶瓷管工作温度度/℃材料料28第五节温温度检检测及仪仪表②铠装热电电偶由金属套套管、绝绝缘材料料（氧化化镁粉））、热电电偶丝一一起经过过复合拉拉伸成型型，然后后将端部部偶丝焊焊接成光光滑球状状结构。。优点反应速度度快、使使用方便便、可弯弯曲、气气密性好好、不怕怕振、耐耐高压等等。③表面型热热电偶专门用来来测量物物体表面面温度的的一种特特殊热电电偶。优点反应速度度极快、、热惯性性极小。。29第五节温温度检检测及仪仪表④快速热电电偶测量高温温熔融物物体一种种专用热热电偶。。热电偶的的结构形形式可根根据它的的用途和和安装位位置来确确定。在在热电偶偶选型时时，要注注意三个个方面：：热电极极的材料料；保护护套管的的结构，，材料及及耐压强强度；保保护套管管的插入入深度。。30第五节温温度检检测及仪仪表２补偿导导线的选选用图3-61补偿导线线接线图图采用一种种专用导导线，将将热电偶偶的冷端端延伸出出来，这这既能保保证热电电偶冷端端温度保保持不变变，又经经济。它也是由由两种不不同性质质的金属属材料制制成，在在一定温温度范围围内（0～100℃℃）与所连连接的热热电偶具具有相同同的热电电特性，，其材料料又是廉廉价金属属。见左左图。31补偿导线线的特点点：①在一一定温度度范围内内，补偿偿导线与与所要连连接的热热电极具有相同同的热电电性能；；②价格格比较低低廉；③不同同热电偶偶所用的的补偿导导线不同同；④热电电偶和补补偿导线线的两个个接点处处温度相相同；⑤使用用时型号号相配，，极性不不能接错错。第五节温温度检检测及仪仪表32第五节温温度检检测及仪仪表在使用热热电偶补补偿导线线时，要要注意型型号相配配。0.645±0.0374.095±0.1056.317±0.1704.277±0.047绿蓝棕白铜镍铜镍铜镍铜镍红红红红铜铜镍铬铜铂铑10-铂镍铬-镍镍硅（镍镍铝）镍铬-铜铜镍铜-铜镍镍颜色材料颜色材料负极正极工作端为为100℃，冷冷端为0℃时的的标准热热电势//mV补偿导线线热电偶名名称表3-7常用热电电偶的补补偿导线线33３.冷端温度度的补偿偿在应用热热电偶测测温时，，只有将将冷端温温度保持持为0℃，或者是是进行一一定的修修正才能能得出准准确的测测量结果果。这样样做，就就称为热电偶的的冷端温温度补偿偿。一般采采用下述述几种方方法。（1）冷端温温度保持持为0℃的方法图3-61热电偶冷冷端温度度保持0℃的方法（2）冷端温温度修正正方法在实际生生产中，，冷端温温度往往往不是0℃，而是某某一温度度t1，这就引引起测量量误差。。因此，，必须对对冷端温温度进行行修正。。第五节温温度检检测及仪仪表34第五节温温度检检测及仪仪表举例某一设备备的实际际温度为为t，其冷端端温度为为t1，这时测测得的热热电势为为E（t，t1）。为求求得实际际t的温度，，可利用用下式进进行修正正，即因为由此可知知，冷端端温度的的修正方方法是把把测得的的热电势势E（t，t1），加上上热端为为室温t１，冷端为为0℃时的热电电偶的热热电势E（t1，0），才能能得到实实际温度度下的热热电势E（t，0）。35第五节温温度检检测及仪仪表用计算的的方法来来修正冷冷端温度度，是指指冷端温温度内恒恒定值时时对测温温的影响响。该方方法只适适用于实实验室或或临时测测温，在在连续测测量中显显然是不不实用的的。注意36第五节温温度检检测及仪仪表举例例6用镍铬-铜镍热电电偶测量量某加热热炉的温温度。测测得的热热电势E（t，t1）＝66982μV，而自由由端的温温度t1＝30℃，求被测测的实际际温度。。解由附录三三可以查查得则再查附录录三可以以查得68783μV对应的温温度为900℃℃。37第五节温温度检检测及仪仪表由于热电电偶所产产生的热热电势与与温度之之间的关关系都是是非线性性的（当当然各种种热电偶偶的非线线性程度度不同）），因此此在自由由端的温温度不为为零时，，将所测测得热电电势对应应的温度度值加上上自由端端的温度度，并不不等于实实际的被被测温度度。譬如在上上例中，，测得的的热电势势为66982μV，由附录录三可查查得对应应温度为为876..6℃，如果再再加上自自由端温温度30℃，则为906..6℃，这与实实际被测测温度有有一定误误差。其其实际热热电势与与温度之之间的非非线性程程度越严严重，则则误差就就越大。。38第五节温温度检检测及仪仪表（3）校正仪仪表零点点法若采用测测温元件件为热电电偶时，，要使测测温时指指示值不不偏低，，可预先先将仪表表指针调调整到相相当于室室温的数数值上。。注意：只能在测测温要求求不太高高的场合合下应用用。（4）补偿电电桥法利用不平平衡电桥桥产生的的电势，，来补偿偿热电偶偶因冷端端温度变变化而引引起的热热电势变变化值。。39第五节温温度检检测及仪仪表由于电桥桥是在20℃时平衡的的，所以以采用这这种补偿偿电桥时时须把仪仪表的机机械零位位预先调调到20℃处。如果果补偿电电桥是在在0℃时平衡设设计的（（DDZ--Ⅱ型温度变变送器中中的补偿偿电桥）），则仪仪表零位位应调在在0℃处。注意！图3-62具有补偿偿电桥的的热电偶偶测温线线路40第五节温温度检检测及仪仪表（5）补偿热热电偶法法图3-63补偿热电电偶连接接线路在实际生生产中，，为了节节省补偿偿导线和和投资费费用，常常用多支支热电偶偶而配用用一台测测温仪表表。41三、热电电阻温度度计在中、低低温区，，一般是是使用热热电阻温温度计来来进行温温度的测测量较为为适宜。。第五节温温度检检测及仪仪表热电偶一一般适用用于测量量500℃以上上的较高高温度，，对于在在500℃℃以下的的中、低低温输出出电势很很小，对对测量电电路的放放大器和抗干扰扰能力要要求很高高，否则则不准；；另外，，由于冷冷端温度度的变化和和环境温温度的变变化所引引起的相相对误差差显得突突出，不不易得到完完全的补补偿。所以，在在中、低低温区，，一般使使用热电电阻温度度计测量量，适用于--200～+500℃℃，输出出值大，，测量准准确。42热电阻温温度计是由热电电阻（感感温元件件），显显示仪表表（不平平衡电桥桥或平衡衡电桥））以及连连接导线线所组成成。图3-64热电阻温温度计第五节温温度检检测及仪仪表热电阻温度计热电阻（感温元件）

不平衡电桥显示仪表平衡电桥连接导线43对于呈线线性特性性的电阻阻来说，，其电阻阻值与温温度关系系如下式式热电阻温温度计适适用于测测量-200～+500℃范围内液液体、气气体、蒸蒸汽及固固体表面面的温度度。1.测温原理理利用金属属导体的的电阻值值随温度度变化而而变化的的特性（（电阻温温度效应应）来进进行温度度测量的的。第五节温温度检检测及仪仪表442.工业常用用热电阻阻作为热电电阻的材材料一般般要求是是：电阻温度度系数、、电阻率率要大；；热容量要要小；在整个测测温范围围内，应应具有稳稳定的物物理、化化学性质质和良好好的复制制性；电阻值随随温度的的变化关关系，最最好呈线线性。第五节温温度检检测及仪仪表45第五节温温度检检测及仪仪表（1）铂电阻阻在0～650℃℃的温度范范围内，，铂电阻阻与温度度的关系系为由实验求求得工业上常常用的铂铂电阻有有两种，，一种是是R0＝10Ω，对应分分度号为为Pt10。另一种种是R0＝100ΩΩ，对应分分度号为为Pt100。46第五节温温度检检测及仪仪表（2）铜电阻阻金属铜易易加工提提纯，价价格便宜宜；它的的电阻温温度系数数很大，，且电阻阻与温度度呈线性性关系；；在测温温范围为为-50～+150℃内，具有有很好的的稳定性性。在-50～+150℃的范围内内，铜电电阻与温温度的关关系是线线性的。。即工业上常常用的铜铜电阻有有两种，，一种是是R0＝50Ω，对应的的分度号号为Cu50。另一种种是R0＝100ΩΩ，对应的的分度号号为Cu100。47３.热电阻的的结构（1）普通型型热电阻阻主要由电电阻体、、保护套套管和接接线盒等等主要部部件所组组成。图3-65热电阻的的支架形形状(已绕电阻阻丝)（2）铠装热热电阻将电阻体体预先拉拉制成型型并与绝绝缘材料料和保护护套管连连成一体体。（3）薄膜热热电阻将热电阻阻材料通通过真空空镀膜法法，直接接蒸镀到到绝缘基基底上。。第五节温温度检检测及仪仪表48采用光纤纤作为敏敏感元件件或能量量传输介介质构成成。特点：灵灵敏度高高、电绝绝缘性好好、可适适用于强强烈电磁磁干扰、、强辐射射的恶劣劣环境；；体积小小、重量量轻、可可弯曲；；可实现现不带电电的全光光型探头头等。分类第五节温温度检检测及仪仪表四、光纤纤温度变变送器功能型非功能型型液晶光纤纤温度传传感器荧光光纤纤温度传传感器半导体光光纤温度度传感器器光纤辐射射温度计计49第五节温温度检检测及仪仪表五、电动动温度变变送器DBW型温度（（温差））变送器器是DDZ--Ⅲ系列电动动单元组组合式检检测调节节仪表中中的一个个主要单单元。它它既可与与各种类类型的热热电偶、、热电阻阻配套使使用，又又可与具具有毫伏伏输出的的各种变变送器配配合，然然后，它它和显示示单元、、控制单单元配合合，实现现对温度度或温差差及其他他各种参参数进行行显示、、控制。。50第五节温温度检检测及仪仪表DDZ--Ⅲ型的温度度变送器器与DDZ--Ⅱ型的温度度变送器器进行比比较，它它有以下下主要特特点。线路上采采用了安安全火花花型防爆爆措施。。在热电偶偶和热电电阻的温温度变送送器中采采用了线线性化机机构。在线路中中，由于于使用了了集成电电路，这这样使该该变送器器具有良良好的可可靠性、、稳定性性等各种种技术性性能。51第五节温温度检检测及仪仪表温度变送送器有三三种类型型：热电偶温温度变送送器；热电阻温温度变送送器；直流毫伏伏变送器器。1.热电偶温温度变送送器结构分为为输入桥桥路、放放大电路路及反馈馈电路。。图3-66热电偶温温度变送送器的结结构方框框图52第五节温温度检检测及仪仪表（1）输入电电桥作用：冷端温度度补偿、、调整零零点。图3-67输入电桥桥53第五节温温度检检测及仪仪表（2）反馈电电路在DDZ--Ⅲ型的温度度变送器器中，在在温度变变送器中中的反馈馈回路加加入线性性化电路路。图3-68热电偶温温度变送送器的线线性化方方法方框框图（3）放大电电路54第五节温温度检检测及仪仪表2.热电阻温温度变送送器结构分为为输入电电桥、放放大电路路及反馈馈电路。。图3-69热电阻温温度变送送器的结结构方框框图55输入桥路路利用不平平衡电桥桥产生的的电势,,来补偿偿热电偶偶因冷端端温度变变化而引引起的热热电势变变化,起起到冷端端温度补补偿、零零点调整整作用。。以三线制制的连接接方式接接入电桥桥，将电电阻转化化为电压压。反馈电路路对热电偶偶的非线线性进行行修正，，使变送送器输出出信号直直接与被被测温度度成线性性关系，，以便显显示与控控制。放大电路路将毫伏信信号变换换为高电电平输出出，现在在一般采采用特殊殊的低漂漂移、高高增益集集成运算算放大器器。第五节温温度检检测及仪仪表56六、一体体化温度度变送器器它是指将将变送器器模块安安装在测测温元件件接线盒盒或专用用接线盒盒内的一一种温度度变送器器。图3-73一体化温温度变送送器结构构框图第五节温温度检检测及仪仪表七、智能能式温度度变送器器57第五节温温度检检测及仪仪表八、测温温仪表的的选用及及安装1.温度测量量仪表的的选用（1）就地温温度仪表表的选用用（2）温度检检测元件件的选用用（3）特殊场场合适用用的热电电偶、热热电阻582.测温元件件的安装装要求（1）在测量量管道温温度时，，应保证证测温元元件与流流体充分分接触，，以减少少测量误误差。见见图3-76。（2）测温元元件的感感温点应应处于管管道中流流速最大大处。（3）测温元元件应有有足够的的插入深深度，以以减小测测量误差差。见图图3-77。第五节温温度检检测及仪仪表59第五节温温度检检测及仪仪表图3-76测温元件件安装示示意图之之一图3-77测温元件件安装示示意图之之二60第五节温温度检检测及仪仪表（4）若工艺艺管道过过小（直直径小于于80mm），安装装测温元元件处应应接装扩扩大管，，如图3-78所示。（5）热电偶偶、热电电阻的接接线盒面面盖应向向上，以以避免雨雨水或其其他液体体、脏物物进入接接线盒中中影响测测量，如如图3-79所示。图3-78小工艺管管道上测测温元件件安装示意意图图3-79热电偶或或热电阻阻安装示意意图61第五节温温度检检测及仪仪表（6）为了防防止热量量散失，，测温元元件应插插在有保保温层的的管道或或设备处处。（7）测温元元件安装装在负压压管道中中时，必必须保证证其密封封性，以以防外界界冷空气气进入，，使读数数降低。。62第五节温温度检检测及仪仪表2.布线要求求（1）按照规规定的型型号配用用热电偶偶的补偿偿导线，，注意热热电偶的的正、负负极与补补偿导线线的正、、负极相相连接，，不要接接错。（2）热电阻阻的线路路电阻一一定要符符合所配配二次仪仪表的要要求。（3）为了保保护连接接导线与与补偿导导线不受受外来的的机械损损伤，应应把连接接导线或或补偿导导线穿入入钢管内内或走槽槽板。63第五节温温度检检测及仪仪表（6）补偿导导线不应应有中间间接头，，否则应应加装接接线盒。。另外，，最好与与其他导导线分开开敷设。。（5）导线应应尽量避避开交流流动力电电线。（4）导线应应尽量避避免有接接头。应应有良好好的绝缘缘。禁止止与交流流输电线线合用一一根穿线线管，以以免引起起感应。。64显示仪表表：凡能将生生产过程程中各种种参数进进行指示示、记录录或累积积的仪表表。显示仪表表一般都都装在控控制室的的仪表盘盘上。它它和各种测量量元件或或变送单单元配套使用用；又能能与控制单元元配套使用用，分类模拟式显显示仪表表数字显示示仪表屏幕显示示仪表第七节显显示仪仪表65★模拟式式显示仪仪表：以指针或或记录笔笔的角位位移或线线位移来来模拟显显示被测测参数连连续变化化的情况况的仪表表。特点点：测量量速度较较慢，精精度低，，难以准准确读数数，但结结构简单单，工作作可靠，，价廉，，能直观观反映被被测量变变量的变变化趋势势，因而而在工业业生产中中仍然在在大量使使用。★数字式式仪表：：直接以数数字形式式显示被被测变量量，其测测量速度度快，精精度高，，读数直直观准确确，可以以配以自自动打印印，便于于和计算算机等数数字化装装置直接接配套使使用。★屏幕显显示仪表表与计算机机联用的的显示装装置，可可把生产产过程中中的工艺艺参数以以文字、、符号和和图形等等形式在在屏幕上上显示出出来，具具有模拟拟和数字字显示仪仪表两者者的功能能，具有有计算机机大存储储量的记记录能力力和快速速处理能能力，是是计算机机检测和和控制系系统中必必不可少少的装置置，其应应用领域域正在扩扩大，是是未来控控制系统统的发展展方向。。概述66模拟式显显示仪表表一、自动动电子电电位差计计电子电位位差计是用来测测量直流流电压信信号的，，凡是能能转换成成毫伏级级直流电电压信号号的工艺艺变量都都能用它它来测量量。1.手动电位位差计工作原理理根据平衡衡法将被被测电势势与已知知的标准准电势相相比较，，当两者者的差值值为零时时，被测测电势就就等于已已知的标标准电势势。图4-1电压平衡衡原理图图测量时，，可调节节滑动触触点C的位置，，使同时有67模拟式显显示仪表表2.自动电子子电位差差计的工工作原理理根据这种种电压平平衡原理理来进行行工作。。特点用可逆电电动机及及一套机机械传动动机构代代替了人人手进行行电压平平衡操作作；用放大器器代替了了检流计计来检测测不平衡衡电压并并控制可可逆电机机的工作作。图4-2电子电位位差计原原理图电子电位位差计既既保持了了手动电电位差计计测量精精度高的的优点，，而且无无须用手手去调节节就能自自动指示示和记录录被测温温度值。。结论68模拟式显显示仪表表3.自动电子子电位差差计的测测量桥路路图4-3电位差计计测量桥桥路原理理图图4-2电子电位位差计原原理图（1）冷端温温度补偿偿问题举例用镍铬-镍硅热电电偶测量量温度，，其热端端温度不不变，而而冷端温温度从0℃升高到25℃，这时热热电势将将降低１１mV，仪表指指针会指指示偏低低。69模拟式显显示仪表表如果把R２做成随温温度变化化的电阻阻，且在在温度从从0℃升高到25℃时，其阻阻值变化化量ΔR2＝0.5ΩΩ，这时，，电阻R2上的电压压降UDB也增大，，ΔUDB＝ΔR2·I2＝1mV。为了统统一规格格，上支支路的电电流规定定为4mA（或2mA），下支支路电流流规定2mA（或1mA）。因为为测量桥桥路的补补偿电压压UCD＝UCB－UDB，现在UDB增加了1mV，那么UCD就会减少少1mV，此时滑滑动触点点C的平衡位位置不需需变化。。由于UCD的变化与与热电势势的变化化相等，，故能起起到温度度补偿作作用，使使仪表的的指示值值基本不不受冷端端温度变变化的影影响。70模拟式显显示仪表表（2）量程匹匹配问题题图4-4XW系列电位位差计测测量桥路路原理图图R2—冷端补偿偿铜电阻阻；RM—量程电阻阻；RB—工艺电阻阻；RP—滑线电阻阻；R4—终端电阻阻（限流流电阻））；R3—限流电阻阻；RG—始端电阻阻；E—稳压电源源1V；I1—上支路电电流4mA；I2—下支路电电流2mA①R2铜电阻装装在仪仪表后接接线板上上以使其其和热电电偶冷端端处于同同一温度度。②下支路限限流电阻阻R3它与R2配合，保保证了下下支路回回路的工工作电流流为2mA。③上支路限限流电阻阻R4把上支路路的工作作电流限限定在4mA。④滑线电阻阻RP仪表的示示值误差差、记录录误差、、变差、、灵敏度度以及仪仪表运行行的平滑滑性等都都和滑线线电阻的的优劣有有关。⑤量程电阻阻RM决定仪表表量程大大小的电电阻。⑥始端（下下限）电电阻RG大小取决决于测量量下限的的高低。。71模拟式显显示仪表表4.自动电子子电位差差计的结结构测量桥路路放大器可逆电机机指示机构构记录机构构图4-5电子电位位差计方方框原理理图72模拟式显显示仪表表二、自动动电子平平衡电桥桥1.平衡电桥桥测温原原理利用平衡衡电桥来来测量热热电阻变变化。图4-6平衡电桥桥当被测温温度为下下限时，，Rt有最小值值Rt0，滑动触触点应在在RP的左端，，此时电电桥的平平衡条件件是（4-3）73模拟式显显示仪表表滑动触点点B的位置就就可以反反映电阻阻的变化化，亦即即反映了了温度的的变化。。并且可可以看到到触点的的位移与与热电阻阻的增量量呈线性性关系。。结论当被测温温度升高高后的平平衡条件件是（4-4）用式（4-4）减式（（4-3），则得得（4-5）74模拟式显显示仪表表2.自动电子子平衡电电桥图4-7自动平衡衡电桥结结构原理理图图4-8自动电子子平衡电电桥方框框图为了准确确地指示示出被测测温度的的数值，，将热电电阻的连连接采用用三线制制接法，，并加外外接调整整电阻。。75模拟式显显示仪表表3.自动电子子平衡电电桥与自自动电子子电位差差计的比比较相同处与这两种种仪表配配套的测测温元件件（热电电偶、热热电阻））在外形形结构上上十分相相似。仪表的外外形及其其组成：：如放大大器、可可逆电机机、同步步电机及及指示记记录部分分都是完完全相同同的。76模拟式显显示仪表表不同处它们的输输入信号号不同。。两者的作作用原理理不同。。当用热电电偶配电电子电位位差计测测温时，，其测量量桥路需需要考虑虑热电偶偶冷端温温度的自自动补偿偿问题；；而用热热电阻配配电子平平衡电桥桥测温时时，则不不存在这这个问题题。测温元件件与测量量桥路的的连接方方式不同同。77模拟式显显示仪表表其他模拟拟式显示示仪表：：动圈式显显示仪表表采用灵敏敏度较高高的磁电电系测量量机构将将被测信信号转换换为指针针的角位位移，实实质上是是一种利利用偏差差法测量量电流的的仪表。。光柱式显显示仪表表将输入信信号通过过由许多多发光二二极管组组成的光光柱显示示出来，，具有显显示醒目目、形象象直观、、精度稳稳定的特特点。78张丝1.动圈式仪仪表的作作用原理理当测量信信号通过过张丝加加在动圈圈上时，，便有电电流流过过动圈。。此时载载流线圈圈将受磁磁场力作作用而转转动，动动圈的转转动使张张丝扭转转，此时时张丝就就产生反反抗动圈圈转动的的力矩，，当两力力矩平衡衡时，动动圈就停停留在某某一位置置上。由由于动圈圈的位置置与输入入毫伏信信号相对对应，当当面板直直接刻成成温度标标尺时，，装在动动圈上的的指针就就指示出出被测对对象的温温度数值值。79数字式显显示仪表表一、数字字式显示示仪表的的特点及及分类特点清晰直观观、读数数方便、、不会产产生视差差。线路简单单、可靠靠性好、、耐振性性好。有利于制制造、调调试和维维修，降降低生产产成本。。分类按输入信信号的形形式来分分，有电电压型和和频率型型两类。。按被测信信号的点点数来分分，它又又可分成成单点和和多点两两种。根据仪表表所具有有的功能能，又可可分为