化工仪表及自动化第章8

化工仪表及自动化第三章检测仪表与传感器

1内容提要物位检测及仪表概述差压式液位变速器电容式物位传感器核辐射物位计称重式液罐计量仪温度检测及仪表温度检测方法热电偶温度计热电阻温度计电动温度变送器一体化温度变送器智能式温度变送器测温元件的安装2第四节物位检测及仪表一、概论几个概念液位 料位液位计 料位计 界面计测量物位的两个目的按其工作原理分为直读式物位仪表差压式物位仪表浮力式物位仪表电磁式物位仪表核辐射式物位仪表声波式物位仪表光学式物位仪表●

确定容器或贮存库中的原料、辅料、半成品或成品的数量;●进行监视和控制生产工艺过程。3二、差压式液位变送器1.工作原理图3-39差压液位变送器原理图图3-40压力表式液位计第四节物位检测及仪表4第四节物位检测及仪表将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号，也可以在容器底部安装压力表，如图3-40所示。5第四节物位检测及仪表2.零点迁移问题图3-41负迁移示意图在使用差压变送器测量液位时，一般来说实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为则6第四节物位检测及仪表迁移弹簧的作用

改变变送器的零点。迁移和调零

都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。迁移

同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不改变量程的大小。7第四节物位检测及仪表图3-42正负迁移示意图图3-43正迁移示意图举例某差压变送器的测量范围为0～5000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如左图中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。8第四节物位检测及仪表3.用法兰式差压变送器测量液位图3-44法兰式差压变送器测量液位示意图1—法兰式测量头；2—毛细管；3—变送器

单法兰式

双法兰式

法兰式差压变送器按其结构形式

为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。9三、电容式物位传感器1.测量原理图3-45电容器的组成1—内电极；2—外电极两圆筒间的电容量C当D和d一定时，电容量C的大小与极板的长度L和介质的介电常数ε的乘积成比例。通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。第四节物位检测及仪表10四、、核核辐辐射射物物位位计计射线线的的透透射射强强度度随随着着通过过介介质质层层厚厚度度的的增增加加而而减减弱弱，具具体体关关系系见见式式（（3-63））。。（3-63））图3-48核核辐辐射射物物位位计计示示意意图图1——辐辐射射源源；；2——接接受受器器第四四节节物物位位检检测测及及仪仪表表五、、磁磁致致伸伸缩缩式式液液位位计计六、、光光纤纤式式液液位位计计七、、称称重重式式液液罐罐计计量量仪仪111.液液面面和和界界面面测测量量应应选选用用差差压压式式仪仪表表、、浮浮筒筒式式仪仪表表和和浮浮子子式式仪仪表表。。不不满满足足要要求求时时，，可可选选用用电电容容式式、、电电阻阻式式、、声声波波式式、、磁磁致致伸伸缩缩式式等等仪仪表表。。2.仪仪表表的的结结构构形形式式及及材材质质应应根根据据被被测测介介质质的的特特性性来来选选择择。。3.仪仪表表的的显显示示方方式式和和功功能能，，应应根根据据被被测测介介质质的的特特性性来来选选择择。。4.仪仪表表量量程程应应根根据据工工艺艺对对象象实实际际需需要要现现实实的的范范围围或或实实际际变变化化范范围围确确定定。。5.仪仪表表精精确确度度应应根根据据工工艺艺要要求求选选择择。。6.用用于于爆爆炸炸危危险险场场所所的的电电子子式式物物位位仪仪表表，，应应根根据据危危险险场场所所类类别别及及被被测测介介质质的的危危险险程程度度，，选选择择合合适适的的防防爆爆结结构构形形式式或或采采取取其其他他的的防防爆爆措措施施。。第四四节节物物位位检检测测及及仪仪表表八、、物物位位测测量量仪仪表表的的选选型型（（P75表表3-6））12一、温度检测测方法温度不能直接接测量，只能能借助于冷热热不同物体之之间的热交换换，以及物体体的某些物理理性质随冷热热程度不同而而变化的特性性来加以间接接测量。分类按测量范围按用途高温计、温度度计标准仪表、实实用仪表按工作原理膨胀式温度计计、压力式温温度计、热电电偶温度计、、热电阻温度度计和辐射高高温计按测量方式接触式与非接接触式第五节温度度检测及仪表表13第五节温度度检测及仪表表易受外界干扰扰，标定困难难测温范围大，，适于测温度度分布，不破破坏被测温度度场，响应快快0～3500200～2000光电探测热电探测红外线低温段测量不不准，环境条条件会影响测测温准确度测温时，不破破坏被测温度度场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温，，需注意环境境温度的影响响测量精度高，，便于远距离离、多点、集集中测量和自自动控制-200～～600-50～150铂铜热电阻需冷端温度补补偿，在低温温段测量精度度较低测温范围广，，精度高，便便于远距离、、多点、集中中测量和自动动控制0～1600-50～1000-50～600铂铑-铂镍铬-镍硅镍铬-考铜热电偶精度低，测温温距离短，滞滞后大结构简单，耐耐震，防爆能能记录、报警警，价格低廉廉-30～600-20～3500～250液体气体蒸汽压力式精度低，量程程和使用范围围有限结构紧凑，牢牢固可靠-80～600双金属测量上限和精精度受玻璃质质量的限制，，易碎，不能能记录远传结构简单，使使用方便，测测量准确，价价格低廉-50～600玻璃液体膨胀式接触式测温仪表缺点优点测温范围／℃℃温度计种类测温方式常用温度计的的种类及优缺缺点14第五节温度度检测及仪表表1.膨胀式温温度计图3-50双双金属片图3-51双金属温度信信号器1—双金属片片；2—调节节螺钉；3——绝缘子；4—信号灯膨胀式温度计计是基于物体受热热时体积膨胀胀的性质而制成成的。152.压力式温温度计它是根据在封封闭系统中的的液体、气体体或低沸点液液体的饱和蒸蒸汽受热后体体积膨胀或压压力变化这一一原理而制成成的，并用压压力表来测量量这种变化，，从而测得温温度。图3-52压压力式温度度计结构原理理图1—传动机构构；2—刻度度盘；3——指针；4——弹簧管；5—连杆；6—接头；7—毛细管；；8—温包；；9—工作物物质应用压力随温温度的变化来来测温的仪表表叫压力式温度计计。第五节温度度检测及仪表表16第五节温度度检测及仪表表3.辐射式温温度计辐射式高温计计是基于物体热热辐射作用来来测量温度的的仪表。压力式温度计计的构造由以下三部分分组成温包毛细管弹簧管（或盘盘簧管）17二、热电偶温温度计热电偶温度计计是以热电效应应为基础的测测温仪表。图3-53热热电偶温度度计测温系统统示意图1—热电偶；；2—导线；；3—测量仪仪表热电偶温度计计由三部分组成成：热电偶；；测量仪表；；连接热电偶偶和测量仪表表的导线。1.热电偶图3-54热热电偶示意意图第五节温度度检测及仪表表18热电偶温度计计是由三部分分组成：热电偶——是是由不同材料料的导体焊接接而成，作为为感温元件测量仪表———动圈仪表或或电位差计连接导线———铜导线及补补偿导线工作端热端测量端tt0自由端冷端热电极1.热电偶及及测温原理热电偶温度计计是以热电效效应为基础的的测温仪表。。热电效应：把两种导体或或者半导体连连接成一个闭合回回路，把这两两个接点分别别置于温度t的热源源和温度t0中，在回路中就会会产生电势，，这种效应叫作作热电效应。。19（1）热电现现象及测温原原理图3-55热热电现象图3-56接接触电势形形成的过程图3-57热热电偶原理理及电路图左图闭合回路路中总的热电电势或第五节温度度检测及仪表表20整个回路的热热电势由接接触电电势组成成温差电势接触电势：两两种不同导体体A、B接触触时，由于两者电子密密度不同，则则电子在两个个方向扩散速率率不同，从而而在A、B间间形成一个电位位差，这就是是接触电势。。温差电势：在在同一种导体体的两端因其其温度不同而而产生的电势势。温差电势远小小于接触电势势，整个热电偶回回路的热电势势:当A、B和t0一定时，EAB（t,t0）是温度t的的单值函数，，这就是热电偶偶测温的基本本依据。AB+++－－－eAB212.热电偶基基本定律★热电回路路的热电势仅仅取决于热电电极的材料和和两个接触点点温度，与温度沿沿热电极的分分布及电极尺尺寸和形状无无关；★在热电偶偶回路中，接接入第三种材材料的导线，，只要第三导导线的两端的温度度相同，第三三导线的引入入不会影响热热电偶的电势；★两种金属属A和B分别别与金属C配配偶的热电势势为EAC和ECB，则A和B配配偶产生的的热电势EAB为EAC和ECB之差，即★若结点温温度为t1和t2时回路的热电电势为E1；结点温度为为t2和t3时的热电势为为E2，则结点温度度为t1和t3时的回路热电电势为E=E1+E2——冷端修正正理论依据。。223.热电势与与温度关系特特性可用列列表法表表示（冷冷端温度均为为0℃）数学表示法图示法★列表法将温度与热电电偶的热电势势列成相应的的表格，不同同的热电偶其数值是是不同的，每每种热电偶都都对应一个分分度号。★数学表示示法热电势与温度度的关系用一一个公式表示示：★图示法把热电势与温温度关系用曲曲线在坐标纸纸上表示出来来。23第五节温度度检测及仪表表注意如果组成热电电偶回路的两两种导体材料料相同，则无无论两接点温温度如何，闭闭合回路的总总热电势为零零；如果热电电偶两接点温温度相同，尽尽管两导体材材料不同，闭闭合回路的总总热电势也为为零；热电偶偶产生的热电电势除了与两两接点处的温温度有关外，，还与热电极极的材料有关关。也就是说说不同热电极极材料制成的的热电偶在相相同温度下产产生的热电势势是不同的。。24第五节温度度检测及仪表表（3）常用热热电偶的种类类工业上对热电电极材料的要要求温度每每增加加１℃℃时所所能产产生的的热电电势要要大，，而且且热电电势与与温度度应尽尽可能能成线线性关关系；；物理稳稳定性性要高高；化学稳稳定性性要高高；材料组组织要要均匀匀，要要有韧韧性，，便于于加工工成丝丝；复复现性性好，，便于于成批批生产产，而而且在在应用用上也也可保保证良良好的的互换换性。。25第五节节温温度检检测及及仪表表180016001200900750350300～1600-20～1300-50～1000-40～800-40～700-40～300铂铑6合金纯铂镍硅合合金铜镍合合金铜镍合合金铜镍合合金铂铑30合金铂铑10合金镍铬合合金镍铬合合金铁铜LL-2LB-3EU-2--CKBSKEJTWRRWRPWRNWREWRFWRC铂铑30-铂铑铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅硅镍铬-铜镍镍铁-铜铜镍铜-铜铜镍短期使使用长期使使用负热电电极正热电电极旧新测温范范围/℃热电极极材料料分度号号代号热电偶偶名称称表3-4工工业业用热热电偶偶26（4））热电电偶的的结构构①普通通型热热电偶偶图3-59热热电偶偶的结结构热电极极绝缘管管保护套套管接线盒盒第五节节温温度检检测及及仪表表27第五节节温温度检检测及及仪表表80150500120014001700橡皮、、绝缘缘漆珐琅玻璃管管石英管管瓷管纯氧化化铝管管工作温温度/℃材料料表3-5常常用用绝缘缘子材材料表3-6常常用用保护护套管管6001000120014001900以以上无缝钢钢管不锈钢钢管石英管管瓷管Al2O3陶瓷管管工作温温度/℃材料料28第五节节温温度检检测及及仪表表②铠铠装热热电偶偶由金属属套管管、绝绝缘材材料（（氧化化镁粉粉）、、热电电偶丝丝一起起经过过复合合拉伸伸成型型，然然后将将端部部偶丝丝焊接接成光光滑球球状结结构。。优点反应速速度快快、使使用方方便、、可弯弯曲、、气密密性好好、不不怕振振、耐耐高压压等。。③表表面型型热电电偶专门用用来测测量物物体表表面温温度的的一种种特殊殊热电电偶。。优点反应速速度极极快、、热惯惯性极极小。。29第五节节温温度检检测及及仪表表④快快速热热电偶偶测量高高温熔熔融物物体一一种专专用热热电偶偶。热电偶偶的结结构形形式可可根据据它的的用途途和安安装位位置来来确定定。在在热电电偶选选型时时，要要注意意三个个方面面：热热电极极的材材料；；保护护套管管的结结构，，材料料及耐耐压强强度；；保护护套管管的插插入深深度。。30第五节节温温度检检测及及仪表表２补偿偿导线线的选选用图3-61补补偿导导线接接线图图采用一一种专专用导导线，，将热热电偶偶的冷冷端延延伸出出来，，这既既能保保证热热电偶偶冷端端温度度保持持不变变，又又经济济。它也是是由两两种不不同性性质的的金属属材料料制成成，在在一定定温度度范围围内（（0～～100℃℃）与与所连连接的的热电电偶具具有相相同的的热电电特性性，其其材料料又是31补偿导导线的的特点点：①在在一定定温度度范围围内，，补偿偿导线线与所所要连连接的的热电电极具有相相同的的热电电性能能；②价价格比比较低低廉；；③不④热电偶和补偿导线的两个接点处温度相同；⑤使用时型号相配，极性不能接错。第五节节温温度检检测及及仪表表32第五节节温温度检检测及及仪表表在使用用热电电偶补补偿导导线时时，要要注意意型号号相配配。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-镍硅硅（镍镍铝））镍铬-铜镍镍铜-铜铜镍颜色材料颜色材料负极正极工作端端为100℃，，冷端端为0℃时时的标标准热热电势势/mV补偿导导线热电偶偶名称称表3-7常常用用热电电偶的的补偿偿导线线33３.冷冷端温温度的的补偿偿在应用用热电电偶测测温时时，只只有将将冷端端温度度保持持为0℃，，或者者是进进行一一定的的修正正才能能得出出准确确的测测量结结果。。这样样做，，就称称为热电偶偶的冷冷端温温度补补偿。一般般采用用下述述几种种方法法。（1））冷端端温度度保持持为0℃的的方法法图3-61热热电偶偶冷端端温度度保持持0℃℃的方方法（2））冷端端温度度修正正方法法在实际际生产产中，，冷端端温度度往往往不是是0℃℃，而而是某某一温温度t1，这就就引起起测量量误差差。因因此，，必须须对冷冷端温温度进进行修修正。。第五节节温温度检检测及及仪表表34第五节节温温度检检测及及仪表表举例某一设设备的的实际际温度度为t，其冷冷端温温度为为t1，这时时测得得的热热电势势为E（t，t1）。为为求得得实际际t的温度度，可可利用用下式因为由此可可知，，冷端端温度度的修修正方方法是是把测测得的的热电电势E（t，，t1），，加加上上热热端端为为室室温温t１，冷冷端端为为0℃℃时时的的热热电电偶偶的的热热电电势势E（t1，0）），，才才能能得得到到实实际际温温度度下下的的热热电电势势E（t，，0））。。35第五五节节温温度度检检测测及及仪仪表表用计计算算的的方方法法来来修修正正冷冷端端温温度度，，是是指指冷冷端端温温度度内内恒恒定定值值时时对对测测温温的的影影响响。。该该方方法法只只适适用用于于实实验验室室或或临临时时测测温温，，在在连连续续测测量量中中显显然然是是不不实实用用的的。。注意意36第五五节节温温度度检检测测及及仪仪表表举例例例6用用镍镍铬铬-铜铜镍镍热热电电偶偶测测量量某某加加热热炉炉的的温温度度。。测测得得的的热热电电势势E（t，，t1）＝＝66982μμV，，而而自自由由端端的的温温度度t1＝30℃℃，，求求被被测测的的实实际际温温度度。。解由附附录录三三可可以以查查得得则再查查附附录录三三可可以以查查得得68783μμV对对应应的的温温度度为为900℃℃。。37第五五节节温温度度检检测测及及仪仪表表由于于热热电电偶偶所所产产生生的的热热电电势势与与温温度度之之间间的的关关系系都都是是非非线线性性的的（（当当然然各各种种热热电电偶偶的的非非线线性性程程度度不不同同）），，因因此此在在自自由由端端的的温温度度不不为为零零时时，，将将所所测测得得热热电电势势对对应应的的温温度度值值加加上上自自由由端端的的温温度度，，并并不不等等于于实实际际的的被被测测温温度度。。譬如如在在上上例例中中，，测测得得的的热热电电势势为为66982μμV，，由由附附录录三三可可查查得得对对应应温温度度为为876.6℃℃，，如如果果再再加加上上自自由由端端温温度度30℃℃，，则则为为906.6℃℃，，这这与与实实际际被被测测温温度度有有一一定定误误差差。。其其实实际际热热电电势势与与温温度度之之间间的的非非线线性性程程度度越越严严重重，，则则误误差差就就越越大大。。38第五节温温度检检测及仪仪表（3）校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）补补偿电桥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℃时注意！图3-62具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）补补偿热电电偶法图3-63补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热热电阻温度度计第五节温度度检测及仪表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对于呈线性特特性的电阻来来说，其电阻阻值与温度关关系如下式热电阻温度计计适用于测量量-200～～+500℃℃范围内液体体、气体、蒸蒸汽及固体表表面的温度。。1.测温原理理利用金属导体体的电阻值随随温度变化而而变化的特性性（电阻温度度效应）来进进行温度测量量的。第五节温度度检测及仪表表442.工业常用用热电阻作为热电阻的的材料一般要要求是：电阻温度系数数、电阻率要要大；热容量要小；；在整个测温范范围内，应具具有稳定的物物理、化学性性质和良好的的复制性；电阻值随温度度的变化关系系，最好呈线线性。第五节温度度检测及仪表表45第五节温度度检测及仪表表（1）铂电阻阻在0～650℃的温度范范围内，铂电电阻与温度的的关系为由实验求得工业上常用的的铂电阻有两两种，一种是是R0＝10Ω，对对应分度号为为Pt10。。另一种是R0＝100Ω，，对应分度号号为Pt100。46第五节温度度检测及仪表表（2）铜电阻阻金属铜易加工工提纯，价格格便宜；它的的电阻温度系系数很大，且且电阻与温度度呈线性关系系；在测温范范围为-50～+150℃内，具有有很好的稳定定性。在-50～+150℃的的范围内，铜铜电阻与温度度的关系是线线性的。即工业上常用的的铜电阻有两两种，一种是是R0＝50Ω，对对应的分度号号为Cu50。另一种是是R0＝100Ω，，对应的分度度号为Cu100。47３.热电阻的的结构（1）普通型型热电阻主要由电阻体体、保护套管管和接线盒等等主要部件所所组成。图3-65热热电阻的支支架形状(已已绕电阻丝)（2）铠装热热电阻将电阻体预先先拉制成型并并与绝缘材料料和保护套管管连成一体。。（3）薄膜热热电阻将热电阻材料料通过真空镀镀膜法，直接接蒸镀到绝缘缘基底上。第五节温度度检测及仪表表48采用光纤作为为敏感元件或或能量传输介介质构成。特点：灵敏度度高、电绝缘缘性好、可适适用于强烈电电磁干扰、强强辐射的恶劣劣环境；体积积小、重量轻轻、可弯曲；；可实现不带带电的全光型型探头等。分类第五节温度度检测及仪表表四、光纤温度度变送器功能型非功能型液晶光纤温度度传感器荧光光纤温度度传感器半导体光纤温温度传感器光纤辐射温度度计49第五节温度度检测及仪表表五、电动温度度变送器DBW型温度度（温差）变变送器是DDZ-ⅢⅢ系列电动单单元组合式检检测调节仪表表中的一个主主要单元。它它既可与各种种类型的热电电偶、热电阻阻配套使用，，又可与具有有毫伏输出的的各种变送器器配合，然后后，它和显示示单元、控制制单元配合，，实现对温度度或温差及其其他各种参数数进行显示、、控制。50第五节温度度检测及仪表表DDZ-Ⅲ型型的温度变送送器与DDZ-Ⅱ型的温温度变送器进进行比较，它它有以下主要要特点。线路上采用了了安全火花型型防爆措施。。在热电偶和热热电阻的温度度变送器中采采用了线性化化机构。在线路中，由由于使用了集集成电路，这这样使该变送送器具有良好好的可靠性、、稳定性等各各种技术性能能。51第五节温度度检测及仪表表温度变送器有有三种类型：：热电偶温度变变送器；热电阻温度变变送器；直流毫伏变送送器。1.热电偶温温度变送器结构分为输入入桥路、放大大电路及反馈馈电路。图3-66热热电偶温度度变送器的结结构方框图52第五节温度度检测及仪表表（1）输入电电桥作用：冷端温度补偿偿、调整零点点。图3-67输输入电桥53第五节温度度检测及仪表表（2）反馈电电路在DDZ-ⅢⅢ型的温度变变送器中，在在温度变送器器中的反馈回回路加入线性性化电路。图3-68热热电偶温度度变送器的线线性化方法方方框图（3）放大电电路54第五节温度度检测及仪表表2.热电阻温温度变送器结构分为输入入电桥、放大大电路及反馈馈电路。图3-69热热电阻温度度变送器的结结构方框图55输入桥路利用不平衡电电桥产生的电电势,来补偿偿热电偶因冷冷端温度变化化而引起的热热电势变化,起到冷端温温度补偿、零零点调整作用用。以三线制的连连接方式接入入电桥，将电电阻转化为电电压。反馈电路对热电偶的非非线性进行修修正，使变送送器输出信号号直接与被测测温度成线性性关系，以便便显示与控制制。放大电路将毫伏信号变变换为高电平平输出，现在在一般采用特特殊的低漂移移、高增益集集成运算放大大器。第五节温度度检测及仪表表56六、一体化温温度变送器它是指将变送送器模块安装装在测温元件件接线盒或专专用接线盒内内的一种温度度变送器。图3-73一一体化温度度变送器结构构框图第五节温度度检测及仪表表七、智能式温温度变送器57第五节温度度检测及仪表表八、测温仪表表的选用及安安装1.温度测量量仪表的选用用（1）就地温温度仪表的选选用（2）温度检检测元件的选选用（3）特殊场场合适用的热热电偶、热电电阻582.测温元件件的安装要求求（1）在测量量管道温度时时，应保证测测温元件与流流体充分接触触，以减少测测量误差。见见图3-76。（2）测温元元件的感温点点应处于管道道中流速最大大处。（3）测温元元件应有足够够的插入深度度，以减小测测量误差。见见图3-77。第五节温度度检测及仪表表59第五节温度度检测及仪表表图3-76测测温元件安安装示意图之之一图3-77测测温元件安安装示意图之之二60第五节温度度检测及仪表表（4）若工艺艺管道过小（（直径小于80mm），，安装测温元元件处应接装装扩大管，如如图3-78所示。（5）热电偶偶、热电阻的的接线盒面盖盖应向上，以以避免雨水或或其他液体、、脏物进入接接线盒中影响响测量，如图图3-79所所示。图3-78小小工艺管道道上测温元件件安装示意图图3-79热热电偶或热热电阻安装示意图61第五节温度度检测及仪表表（6）为了防防止热量散失失，测温元件件应插在有保保温层的管道道或设备处。。（7）测温元元件安装在负负压管道中时时，必须保证证其密封性，，以防外界冷冷空气进入，，使读数降低低。62第五节温度度检测及仪表表2.布线要求求（1）按照规规定的型号配配用热电偶的的补偿导线，，注意热电偶偶的正、负极极与补偿导线线的正、负极极相连接，不不要接错。（2）热电阻阻的线路电阻阻一定要符合合所配二次仪仪表的要求。。（3）为了保保护连接导线线与补偿导线线不受外来的的机械损伤，，应把连接导导线或补偿导导线穿入钢管管内或走槽板板。63第五节温度度检测及仪表表（6）补偿导导线不应有中中间接头，否否则应加装接接线盒。另外外，最好与其其他导线分开开敷设。（5）导线应应尽量避开交交流动力电线线。（4）导线应应尽量避免有有接头。应有有良好的绝缘缘。禁止与交交流输电线合合用一根穿线线管，以免引引起感应。64显示仪表：凡能将生产过过程中各种参参数进行指示示、记录或累累积的仪表。。显示仪表一般般都装在控制制室的仪表盘盘上。它和各种测量元件件或变送单元元配套使用；又又能与控制单元配套使用，分类模拟式显示仪仪表数字显示仪表表屏幕显示仪表表第七节显示示仪表65★模拟式显示示仪表：以指针或记录录笔的角位移移或线位移来来模拟显示被被测参数连续续变化的情况况的仪表。特特点：测量速速度较慢，精精度低，难以以准确读数，，但结构简单单，工作可靠靠，价廉，能能直观反映被被测量变量的的变化趋势，，因而在工业业生产中仍然然在大量使用用。★数字式仪表表：直接以数字形形式显示被测测变量，其测测量速度快，，精度高，读读数直观准确确，可以配以以自动打印，，便于和计算算机等数字化化装置直接配配套使用。★屏幕显示仪仪表与计算机联用用的显示装置置，可把生产产过程中的工工艺参数以文文字、符号和和图形等形式式在屏幕上显显示出来，具具有模拟和数数字显示仪表表两者的功能能，具有计算算机大存储量量的记录能力力和快速处理理能力，是计计算机检测和和控制系统中中必不可少的的装置，其应应用领域正在在扩大，是未未来控制系统统的发展方向向。概述66模拟式显示仪仪表一、自动电子子电位差计电子电位差计计是用来测量直直流电压信号号的，凡是能能转换成毫伏伏级直流电压压信号的工艺艺变量都能用用它来测量。。1.手动电位位差计工作原理根据平衡法将将被测电势与与已知的标准准电势相比较较，当两者的的差值为零时时，被测电势势就等于已知知的标准电势势。图4-1电电压平衡原理理图测量时，可调调节滑动触点点C的位置，，使同时有67模拟式显示仪仪表2.自动电子子电位差计的的工作原理根据这种电压压平衡原理来来进行工作。。特点用可逆电动机机及一套机械械传动机构代代替了人手进进行电压平衡衡操作；用放大器代替替了检流计来来检测不平衡衡电压并控制制可逆电机的的工作。图4-2电电子电位差计计原理图电子电位差计计既保持了手手动电位差计计测量精度高高的优点，而而且无须用手手去调节就能能自动指示和和记录被测温温度值。结论68模拟式显示仪仪表3.自动电子子电位差计的的测量桥路图4-3电电位差计测量图4-2电电子电位位差计原理理图（1）冷端端温度补偿偿问题举例用镍铬-镍镍硅热电偶偶测量温度度，其热端端温度不变变，而冷端端温度从0℃升高到到25℃，，这时热电电势将降低低１mV，，仪表指针针会指示偏偏低。69模拟式显示示仪表如果把R２做成随温度度变化的电电阻，且在在温度从0℃升高到到25℃时时，其阻值值变化量ΔΔR2＝0.5ΩΩ，这时，，电阻R2上的电压降降UDB也增大，ΔUDB＝ΔR2·I2＝1mV。。为了统一一规格，上上支路的电电流规定为为4mA（（或2mA），下支支路电流规规定2mA（或1mA）。因因为测量桥桥路的补偿偿电压UCD＝UCB－UDB，现在UDB增加了1mV，那么么UCD就会减少1mV，此此时滑动触触点C的平衡位置置不需变化化。由于UCD的变化与热热电势的变变化相等，，故能起到到温度补偿偿作用，使使仪表的指指示值基本本不受冷端端温度变化化的影响。。70模拟式显示示仪表（2）量程程匹配问题题图4-4XW系列列电位差计计测量桥路路原理图R2—冷端补偿偿铜电阻；；RM—量程电阻阻；RB—工艺电阻阻；RP—滑线电阻阻；R4—终端电阻阻（限流电电阻）；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铜电阻装装在仪表后后接线板上上以使其和和热电偶冷冷端处于同同一温度。。②下支路限限流电阻R3它与R2配合，保证证了下支路路回路的工工作电流为为2mA。。③上支路限限流电阻R4把上支路的的工作电流流限定在4mA。④滑线电阻阻RP仪表的示值值误差、记记录误差、、变差、灵灵敏度以及及仪表运行行的平滑性性等都和滑滑线电阻的的优劣有关关。⑤量程电阻阻RM决定仪表量量程大小的的电阻。⑥始端（下下限）电阻阻RG大小取决于于测量下限限的高低。。71模拟式显示示仪表4.自动电电子电位差差计的结构构测量桥路放大器可逆电机指示机构记录机构图4-5电子电位差差计方框原原理图72模拟式显示示仪表二、自动电电子平衡电电桥1.平衡电电桥测温原原理利用平衡电电桥来测量量热电阻变变化。图4-6平平衡电桥桥当被测温度度为下限时时，Rt有最小值Rt0，滑动触点点应在RP的左端，此此时电桥的的平衡条件件是（4-3））73模拟式显示示仪表滑动触点B的位置就就可以反映映电阻的变变化，亦即即反映了温温度的变化化。并且可可以看到触触点的位移移与热电阻阻的增量呈呈线性关系系。结论当被测温度度升高后的的平衡条件件是（4-4））用式（4-4）减式式（4-3），则得得（4-5））74模拟式显示示仪表2.自动电电子平衡电电桥图4-7自动平衡电电桥结构原原理图图4-8自自动电子子平衡电桥桥方框图为了准确地地指示出被被测温度的的数值，将将热电阻的的连接采用用三线制接接法，并加加外接调整整电阻。75模拟式显示示仪表3.自动电电子平衡电电桥与自动动电子电位位差计的比比较相同处与这两种仪仪表配套的的测温元件件（热电偶偶、热电阻阻）在外形形结构上十十分相似。。仪表的外形形及其组成成：如放大大器、可逆逆电机、同同步电机及及指示记录录部分都是是完全相同同的。76模拟式显示示仪表不同处它们的输入入信号不同同。两者的作用用原理不同同。当用热电偶偶配电子电电位差计测测温时，其其测量桥路路需要考虑虑热电偶冷冷端温度的的自动补偿偿问题；而而用热电阻阻配电子平平衡电桥测测温时，则则不存在这这个问题。。测温元件与与测量桥路路的连接方方式不同。。77模拟式显示示仪表其他模拟式式显示仪表表：动圈式显示示仪表采用灵敏度度较高的磁磁电系测量量机构将被被测信号转转换为指针针的角位移移，实质上上是一种利利用偏差法法测量电流流的仪表。。光柱式显示示仪表将输入信号号通过由许许多发光二二极管组成成的光柱显显示出来，，具有显示示醒目、形形象直观、、精度稳定定的特点。。78张丝1.动圈式式仪表的作作用原理当测量信号号通过张丝丝加在动圈圈上时，便便有电流流流过动圈。。此时载流流线圈将受受磁场力作作用而转动动，动圈的的转动使张张丝扭转，，此时张丝丝就产生反反抗动圈转转动的力矩矩，当两力力矩平衡时时，动圈就就停留在某某一位置上上。由于动动圈的位置置与输入毫毫伏信号相相对应，当当面板直接接刻成温度度标尺时，，装在动圈圈上的指针针就指示出出被测对象象的温度数数值。79数字式显示示仪表一、数字式式显示仪表表的特点及及分类特点清晰直观、、读数方便便、不会产产生视差。。线路简单、、可靠性好好、耐振性性好。有利于制造造、调试和和维修，降降低生产成成本。分类按输入信号号的形式来来分，有电电压型和频频率型两类类。按被被测测信信号号的的点点数数来来分分，，它它又又可可分分成成单单点点和和多多点点两两种种。。根据据仪仪表表所所具具有有的的功功能能，，又又可可分分为为数数字字显显示示仪仪、、数数字字显显示示报报警警仪仪、、数数字字显显示示输输出出仪仪、、数数字字显显示示记记录录仪仪以以及及具具有有复复合合功功能能的的数数字字显显示示报报警警输输出出记记录录仪仪等等80数字字式式显显示示仪仪表表图4-9数字字式式显显示示仪仪表表分分类类图图81数字字式式显显示示仪仪表表二、、数数字字式式显显示示仪仪表表的的基基本本组组成成图4-10数数显显仪仪表表组组成成结结构构1.信信号号变变换换电电路路2.前前置置放放大大电电路路3.非非线线性性校校正正或或开开方方运运算算电电路路4.模模数数转转换换电电路路（（A／／D转转换换））5.标标度度变变换换电电路路6.数数字字显显示示电电路路及及光光柱柱电电平平驱驱动动电电路路7.V／／I转转换换电电路路和和控控制制电电路路82前置置放放大大器器：：输入入信信号号有有时时很很小小（（如如热热电电偶偶）），，必必须须经经放放大大电电路路放放大大至至伏伏级级电电压压幅幅度度才才能能供供A/D转转换换电电路路工工作作；；有时时输输入入信信号号夹夹带带干干扰扰信信号号，，因因此此也也可可以以在在前前置置放放大大电电路路中中加加一一些些滤滤波波电电路路来来抑抑制制干干扰扰影影响响。。非线线性性补补偿偿电电路路：：许多多检检测测元元件件（（如如热热电电偶偶、、节节流流元元件件））具具有有非非线线性性特特性性；；用来来补补偿偿输输入入信信号号和和被被测测参参数数之之间间的的非非线线性性关关系系，，使使显显示示值值与与被被