自动化仪表概述

2自动化仪表概述2.1检测仪表2.2控制仪表内容安排：温度检测仪表压力检测仪表流量检测仪表物位检测仪表成分检测仪表机械量检测仪表调节器执行器温度检测仪表压力检测仪表流量检测仪表物位检测仪表成分分析仪表PH计电导率仪热值仪浓度计氧化锆氧量计机械量检测仪表位移检测仪表厚度检测仪表力检测仪表转速传感器加速度检测仪表模拟调节器数字（智能）调节器电动执行器气动执行器液动执行器2.1检测仪表2.1.1温度检测仪表一、膨胀式温度计

膨胀式温度计：基于物质的热胀冷缩现象，通过测量物质的膨胀或收缩量来反映被测温度的高低。1.玻璃管液体温度计组成：玻璃温包、毛细管和刻度标尺。除了水银温度计以外，还有有机液体温度计，它们主要用于测量低温。2.双金属温度计用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起制成的，将其一端固定，另一端（称为自由端）通过传动机构与指针相连。双金属片可以直接测量生产过程中的-80℃～+500℃范围内液体、蒸汽和气体介质温度。双金属温度信号器3.压力式温度计内装工作物质：气体式一般充氮气；液体式一般充二甲苯或甲醇；蒸气式一般充有丙酮、氯甲烷或乙醚等。

组成：温包、毛细管和弹簧管。二、热电阻温度计利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。电阻温度关系式：在－200℃~0℃范围内，铂的电阻温度关系为Rt=R0[1+At+Bt2+C(t－100)t3]

在0~650℃范围内，其关系为Rt=R0(1+At+Bt2)1.铂的电阻Pt100热电阻分度表目前，工业铂电阻的R0值有10Ω和100Ω两种，对应的分度号分别为Pt10和Pt100。2.铜热电阻在－50～150℃的温度范围内，铜热电阻与温度之间的关系为目前，国内工业用铜热电阻的R0值有50Ω和100Ω两种，对应的分度号分别为Cu50和Cu100。

铜热电阻结构示意图

铂热电阻结构示意图铠装热电阻的结构1—不锈钢管；2—感温元件；3—内引线；4—氧化镁绝缘材料3.热电阻的结构

普通工业用热电阻的结构1—热电阻丝；2—电阻体支架；3—引线；4—绝缘瓷管；5—保护套管；6—连接法兰；7—接线盒；8—引线孔。4.半导体热敏电阻温度计优点：①热敏电阻的温度系数比金属大，约大4～9倍；②电阻率大，因此可以制成极小的电阻元件，体积小；③结构简单、机械性能好。

热敏电阻可分为正温度系数(PTC)、负温度系数(NTC)和临界温度系数(CTR)三种类型。5.热电阻温度传感器的应用

热电阻测温电桥的三线制接法热电阻测温电桥的二线制接法结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极A右端称为：自由端（参考端、冷端）

左端称为：测量端（工作端、热端）

热电极B热电势AB三、热电偶温度计热电偶是一种将温度变化转换为热电势变化的温度检测元件。热电偶测温是基于热电效应。1.原理⑴接触电势⑵温差电势⑶热电偶回路的热电势在同一金属导体内，温差电势极小，可以忽略。因此这样则有2.热电偶的种类与结构标准化热电偶热电势与温度之间的关系曲线热电偶的分度表热电偶的结构(a)：l—接线柱；2—接线座；3—绝缘套管；4—热电极(b)：1—测量端；2—热电极；3—绝缘套管；4—保护管；5—接线盒(2)铠装型热电偶(1)普通装配式热电偶3.热电偶的冷端温度补偿在应用热电偶测温时，只有将冷端温度保持为０℃，或者是进行一定的修正才能得出准确的测量结果。这样做，就称为热电偶的冷端温度补偿。补偿导线热电偶的补偿导线通常由补偿导线合金丝、绝缘层、护套和屏蔽层组成。在100℃（或200℃）以下的温度范围内，补偿导线具有与所匹配的热电偶的热电势标称值相同的特性。补偿导线外形

AB屏蔽层保护层使用补偿导线时必须注意以下问题：①补偿导线只能用在规定的温度范围内（普通型小于100℃，耐热型小于200℃）；②补偿导线与热电偶的两个接点温度必须相同；③不同型号的热电偶配有不同的补偿导线；④补偿导线的正、负极分别与热电偶的正、负极相连；⑤补偿导线的作用是将冷端迁移到温度恒定的地方。⑴冰点法⑵恒温迁移法根据补偿导线末端所处环境温度估计值的大小，人为将显示或记录仪表的零点调到该值。⑶计算修正法基于中间温度定律冷端温度补偿方法如下：⑷电桥补偿法⑸二极管补偿法⑹集成温度传感器补偿法⑺软件补偿法利用高性能半导体温度传感器实现测温和补偿红外线辐射温度计产品四、辐射式温度计物体处于绝对零度以上时，其内部带电粒子的热运动会以电磁波的形式向外辐射能量，这就是热辐射。通过测量该辐射能量的大小便可间接求出被测物体的温度。红外线辐射温度计用于食品温度测量红外线辐射温度计在非接触测温中的应用耳温仪红外线辐射温度计用于人体额温测量红外线辐射温度计在非接触温度测量中的应用集成IC温度测量利用红色激光瞄准被测物（电控柜、天花板内的布线层）温度采集系统便携式产品在线式产品空调制冷、火灾安全和保护，以及工业维护和质量控制等，可作为故障诊断工具五、集成温度传感器集成温度传感器是利用晶体管PN结的电流和电压特性与温度的关系，把敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成化，并把它们装封在同一壳体内的一种一体化温度检测元件。1.模拟集成温度传感器电流输出型集成温度传感器典型代表是AD590温度传感器AD590基本温度检测电路电压输出型集成温度传感器LMl35／LM235／LM335系列2.模拟集成温度控制器LM56、TMP01、AD22015、MAX6509/6510和TC652/653等型号。3.集成数字温度传感器／控制器典型产品有DSl820、DSl8S20、DSl8B20、DSl821、DSl822、DSl624、DSl629等。集成数字温度传感器／控制器属于智能化产品。单总线系统连接示意图DS1820引脚排列2.1.2压力检测仪表一、液柱式压力计1.弹性元件弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。二、弹性式压力计波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。2.弹簧管压力表电接点信号压力表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。三、膜盒压力计普通型膜盒压力计原理图1-膜盒；2-连杆；3-绞链块；4-拉杆；5-曲柄；6-转轴；7-平衡片；8-游丝；9-指针；10-刻度盘其压力-位移转换元件是金属膜盒，常用来测量几百至几万帕以下的无腐蚀性气体的正压或负压。膜盒压力表金属膜片金属膜盒内部结构硅膜片示意图在一块圆形的单晶硅膜片上，布置四个扩散电阻，两片位于受压应力区，另外两片位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。四、压阻式压力计五、变隙式差动电感压力计当被测压力进入C形弹簧管时，C形弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，另一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出。由于输出电压与被测压力之间成比例关系，所以只要用检测仪表测量出输出电压，即可得知被测压力的大小。六、压电式压力计压电效应原理：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。压电材料：单晶体、多晶体。压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件的一个侧面与下方弹性膜片接触并接地，另一个侧面与上方弹性膜片接触，并通过金属箔和引线将电量引出。七、霍尔式压力计压力先转换成位移，再应用霍尔电势与位移的关系测量压力。

霍尔电势UH的大小反映出霍尔元件与磁铁之间相对位置的变化量，从霍尔元件的输出电压的大小即可反映出压力的大小。应用：差压变送器显示、记录或控制配电器测压力：差压变送器配电器显示、记录控制开方器测流量：H＋－通大气测液位：八、差压变送器电容式差压变送器方框图输入差压ΔPi作用于差动电容的动极板,使其产生位移,从而使差动电容器的电容量发生变化。此电容变化量由电容-电流转换电路变换成直流电流信号,此信号与反馈信号进行比较,其差值送入放大电路,经放大得到整机的输出电流I0

。⑴电容式差压变送器差动电容传感器1，2，3-电极引线；4-负压管导入口；5-硅油；6-负压侧隔离膜片；7-负压室基座；8-负压侧固定电极；9-可动电极；10-正侧固定电极；11-正压室基座；12-正压侧隔离膜片；13-正压管导入口当△pi＞0，将迫使硅油向右移动，进而使可动极板向右发生微小位移△S

①差动电容容量的相对变化值与被测差压△pi成线性关系；②差动电容容量的相对变化值与介电常数无关，这可大大减小温度对变送器测量精度的影响；③差动电容容量的相对变化值与S0有关，S0越小，灵敏度越高。

⑵扩散硅式差压变送器采用硅杯压阻传感器作为敏感元件。硅杯是由两片研磨后胶合成杯状的硅片组成,它既是弹性元件,又是检测元件。当硅杯受压时,压阻效应使其上的扩散电阻（应变电阻）阻值发生变化,通过测量电路把电阻变化转换成电压变化。硅杯扩散硅差压变送器电路原理：硅杯的应变电阻通过不平衡电桥转换为电压变化。当变送器输入差压信号时，使硅杯受压，电桥就有不平衡电压输出，运算放大器A将此电压放大，并控制晶体管V使输出电流Io增加。在差压变化的量程范围内，晶体管V的发射极电流Ie为3～19mA,故输出电流Io便是4～20mA

。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。⑶智能变送器手持通信器功能：（1）组态（2）测量范围的变更（3）变送器的校准（4）自诊断

九、电阻应变式压力计基于电阻应变效应工作。利用电阻应变片将被测试件的应变量转换为电阻变化，然后再利用桥式电路将电阻变化转换为相应的电压信号，进而完成对压力的测量。可测量压力、荷重、位移、速度、加速度、扭矩等。各种电子秤广泛的应用高精度电子汽车衡

动态电子秤电子天平机械秤包装机吊秤平行双孔梁电阻应变式压力计2.1.3流量检测仪表一、节流式流量测量系统

由节流装置、差压引压导管及差压计（或差压变送器）等组成。节流装置节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测元件,安装在流体流动的管道中的阻力元件。常用的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管。工业生产过程中常采用孔板。孔板

喷嘴

文丘里管

v1v2v1p1p2p3p1-p3pv（a）（b）（c）ⅠⅡⅢp2′节流现象及流体流经节流装置时压力和流速分布图

流量方程式法兰取压环室取压单独钻孔取压1-1—角接取压；2-2—法兰取压；3-3—径距取压；4-4—缩流取压；5-5—管接取压取压方式标准孔板及其安装方法根据法拉弟电磁感应定律测量导电性液体的流量。二、电磁流量计三、涡街式流量计hLdvhLdvDD导压孔铂电阻丝圆柱形漩涡发生体热敏电阻三角柱形漩涡发生体对于圆柱体，当两列漩涡的间距h与同列中相邻漩涡的间距L满足h/L

=0.281条件时，卡曼涡列才是稳定的。每一列漩涡产生的频率f与流速v、圆柱体直径d的关系为

漩涡频率的测量四、涡轮流量计涡轮流量传感器类似于叶轮式水表，是一种速度式流量计。涡轮流量计F1发射的超声波先到达

T1五、超声波流量计非接触式流量测量仪表，利用超声波在流体中的传播特性来测量流体流量的。直式安装斜插式安装如设顺流方向的传播时间为t1，逆流方向的传播时间为t2，流体静止时的超声波传播速度为c，流体流动速度为v，则有超声波传播时间差为一般来说，流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度，即c>>v,则从上式便可得到流体的流速，即此时超声波的传输时间将由右式确定在实际应用中,超声波传感器安装在管道的外部,从管道的外面透过管壁发射和接收超声波不会给管路内流动的流体带来影响，如下图。六、均速管流量计均速管可以测取管道截面几个等面积圆环的速度平均值，即平均动压头。将平均总压头和静压头接到差压计或差压变送器，测出二者之压差便是平均动压头，根据平均动压头可求出流体的流量。Q＝0.003996KD2

阿牛巴流量计测量原理：①质量流量方程式：②体积流量方程式：High高压Two(2)Independent&StableFlowSignals两路独立、稳定的流量信号Low低压低压取压孔威尔巴探头高压取压孔威尔巴(Wellbar)流量计威尔流量计采用截面形状如子弹头形的探头威尔巴流量计作为一种差压式流量测量仪表，流体流过的流量与差压的平方根成比例关系，与节流式流量计类似。七、容积式流量计根据排出体积进行流量累计的仪表。利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出量成比例的关系对被测流体进行连续的检测。可以计量各种液体和气体的累积流量。可以精确测量体积量。家用煤气表到大容积的石油和天然气计量仪表。

根据转子的形状分为：椭圆齿轮流量计（液体型）腰轮流量计（气体型和液体）刮板式流量计（液体型）设：V0——计量室的容积；n——转子的旋转次数，则有排出的流体总量

椭圆齿轮流量计腰轮流量计(罗茨流量计)皮膜式家用煤气表在刚性容器中由柔性皮膜分隔而成I和II、III和IV四个计量室。

可以左右运动的滑阀在煤气进出口差压的作用下作往复运动。煤气由入口进入，通过滑阀的换向依次进入气室I、Ⅲ或Ⅱ、Ⅳ，并排向出口。皮膜往复一次将流过一定体积的煤气，通过传动机构和计数装置能测得往复次数，从而可知煤气总量。此仪表结构简单，使用维护方便，价格低廉，精确度可达2％，是家庭专用煤气仪表。八、弯管流量计当流体通过管道弯头时，受到角加速的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧与内半径侧形成差压，此差压的平方根与流体流量成正比，这就是弯管流量计的测量原理。弯管流量计的流量方程式D为弯头内径；为流体密度；P为差压值；k是为弯管流量系数

九、转子流量计流量qv与浮子高度h之间的关系近似线性。

转子流量计有两大类：

直读式转子流量计主要由玻璃锥形管、浮子和支撑结构组成由浮子位置高度读出流量值。

远传式转子流量计可采用金属锥形管，其测量转换机构将浮子的位移转换为电信号输出。

相关测量技术的数学基础主要是随机过程理论。基本思想是通过对流动噪声信号的分析，将流速测量转化为时间间隔的测量。

十、相关流量计2.1.4物位检测仪表一、直读式液位计基于连通器原理工作。二、压力式液位计普通型压力计式液位计法兰式压力液位计

投入式液位计投入式液位计的突出优点是安装使用方便，只需将量程合适的投入式液位计从敞口容器顶部投入到液体中，并经零点调整、量程调整和电缆固定即可，一般不存在零点迁移问题。不适合含泥沙等杂质较多的液体液位测量。三、差压式液位计普通型差压式液位计正、负压室的压力差△P为在测量密闭容器液位时，气相压力与大气压力不等，尤其是气相压力有变化甚至变化较大时，就不能采用上述压力式液位计，而应采用差压式液位计。实际应用举例双室平衡容器与DDZ-Ⅲ型差压变送器配套的锅炉汽包液位测量系统如下图。双室平衡容器的内部结构如图5-8所示，正管p+内的压力随被测液位变化而变化；负管p－内用以产生固定的压力，正、负管之间就形成与被测液位高度相对应的差压信号△p=p+-p－。法兰式差压液位计零点迁移零点迁移和零点调整都是使变送器的输出信号下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin=

0时，称为零点调整，在xmin≠

0时，称为零点迁移。四、浮力式液位计浮子式液位计舌簧管式液位计磁翻转式液位计磁翻转式液位计可替代玻璃式液位计，用于测量敞口容器或密闭容器内的液位。浮球式液位开关浮筒式液位计五、电容式液位计常用的电容式物位计多采用平行板或圆筒型电容传感器。对于圆筒型电容传感器，如果被测介质为非导电性物质，在不考虑边缘效应的情况下，其电容量为液位为H时上述两种情况下电容量的变化量分别为六、电极式液位计电极式液位计的典型产品是电接点水位计电接点水位计由电接点水位传感器和显示仪表组成，而电接点水位传感器又包括测量筒和若干个电接点，测量筒与汽包构成连通器，测量筒与电接点之间有良好的绝缘，电接点水位传感器的结构电接点水位计的显示仪表电路原理七、热电偶式液位计八、超声波物位计连续式超声波物位计气介式超声波物位计液介式超声波液位计固介式超声波物位计超声波声速补偿⑴温度补偿⑵设置校正具根据已知声速与温度之间的函数关系，由相应的设备对声速进行自动补偿。工程上常用的声速校正具如图所示。在超声波传播介质中安装两组换能器探头，其中的一组探头用作检测，另一组探头用作声速校正。超声波物位开关气介穿透式超声波料位开关九、核辐射式物位计射线的透射强度与介质厚度有关，在入射强度一定的情况下，透射强度会随着介质厚度的增加按指数规律衰减。当放射源和被测介质确定后，I0和μ就都是常数，这样，根据上式，测出I即可求得被测介质厚度H。核辐射式物位计的类型定点方式图可进行上、下限报警信号，但不能进行连续测量。图（b）可对物位进行连续测量，但测量范围比较窄，测量准确度也较低。自动跟踪方式放射源和接收器始终保持在同一高度，并可由电机带动沿导轨随物位变化而升降。可实现对物位的自动跟踪。十、雷达物位计雷达物位计又称微波物位计，是利用雷达测距原理工作的。2.1.5成分分析仪表一、概述成分检测方法很多，可以按工作原理、测试对象、使用目的及使用场合来进行分类。成分分析仪表一般包括自动取样装置、预处理系统、分离检测器、信号处理系统及显示仪表等。二、热导式气体分析仪热导式气体分析仪是一种热学式气体分析仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析的。常用于分析混合气体中H2、CO2、NH3、SO2、Ar等组分的百分含量。工作原理各种气体都具有一定的导热能力，但是导热系数有一定差异。几种气体在0℃时的导热系数

混合气体是由多组分气体组成，彼此之间无相互作用，其导热系数可以近似地认为是各组分导热系数的算术平均值如果被测组分的导热系数为，其余组分为背景组分，并假定它们的导热系数近似等于，则混合气体的总导热系数为被测组分的体积百分含量为在实际测量中，要求混合气体中背景组分的导热系数必须近似相等，并与被测组分的热导系数有明显差别。热导检测器热导式气体分析仪的检测器又称热导池，它将由于混合气体中待测组分含量变化所引起总的导热系数的改变转换为电阻的变化。热导池的结构（一）(a)(b)

热导池结构示意图（二）三、红外线气体分析仪它是利用不同气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来进行分析的。仪常用于连续分析混合气体中CO、CO2、CH4、NH3等气体的浓度。各种气体对红外光谱范围内波长具有选择吸收能力，吸收光谱如下图。红外线通过吸收物质前后其光强度与被测组分浓度的关系服从朗伯—贝尔定律当光强度为I

0的光通过均匀介质后，剩余光强度的大小I将随着介质浓度C和光程L的增大而按指数规律衰减。结构及原理1-光源；2-抛物体反射镜；3-同步电动机；4-切光片；5-滤波室；6-参比室；7-测量室；8-红外探测器；9-放大器测量时(如分析CO气体的含量)，两束红外线经反射、切光后射入测量气室和参比气室，测量气室中的CO气体对4.65μm的红外线有较强的吸收能力，而参比气室中气体不吸收红外线，这样探测器两个吸收气室的红外线光造成能量差异，使两吸收室压力不同，测量室一侧的压力减小，于是薄膜偏向定片方向，改变了电容C。电容的变化量就反映了被测气体的浓度。四、色谱分析仪检测原理茨维特实验:

当石油醚携带菠菜叶色素混合物流经碳酸钙粉末时，由于各种叶色素分子在结构和性质上的差异，它们在石油醚中的溶解能力的大小各不相同。色谱分析方法是利用色谱柱将混合物各组分分离开来，然后按各组分从色谱柱出现的先后顺序分别测量，根据各组分出现的时间以及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度。混合物在色谱柱中的分离过程色谱分析法根据流动相的不同可分为气相色谱法和液相色谱法两种。气相色谱仪液相色谱仪气相色谱分析流程氧化锆氧分析仪的检测器是由氧化锆管组成的一个氧浓差电池。当氧化锆两面的混合气体的氧分压不同时，在两个电极之间就产生电动势，该电动势是由于氧化锆固体电解质两侧的氧浓差所形成，所以叫浓差电势。氧浓差电势的大小与两侧氧浓度有关，通过理论分析和实验验证，它们的关系可用能斯特公式表示为假定参比侧与被测气体的总压力相等，则上式可改写为五、氧化锆氧分析仪利用氧化锆氧浓差电势测氧含量必需满足的条件有：①工作温度要恒定。一般工作温度保持在T=750℃。②必须有参比气体，且参比气体的氧含量要稳定不变。③参比气体与检测气体总压力应该相等，仪表可以直接以氧浓度刻度。利用氧浓差电池原理制成的氧化锆传感器结构1—氧化锆管；2—陶瓷过滤管；3—铂电极；4—热电偶；5—AI2O3陶瓷管；6—信号线氧化锆氧分析仪的安装与使用一般应遵循以下几项原则：①测量点位置应具有代表性，应能正确反映所测炉内气体，切忌选在气流死角和漏风点附近；②测量点不能太靠近燃烧点等部位，这会造成氧量计示值剧烈波动，也不能太靠近风机等机械设备，以免电机的震动损坏氧化锆探头；③远离移动物体，以免碰撞损坏探头；④应便于安装、调试及维护。氧化锆氧分析仪的安装方式有直插式和抽吸式两种结构。(a)直插式结构(b)抽吸式结构氧化锆探头①分压法测量电路ＲＸ为待测溶液电阻，ＲK为外电阻在交流电源电压Ｕ的作用下，ＲK上的分压为

由上式可知，在保持电源电压Ｕ恒定不变的情况下，只要测得分压电阻ＲＸ上的电压，即可求出待测溶液电阻RＸ的大小，对RＸ取倒数即为溶液电导。六、工业电导仪②电桥测量电路平衡电桥法测量电路原理图不平衡电桥法测量电路原理图③电磁感应测量法基于法拉第电磁感应原理工作的。两个变压器T1和T2由待测溶液构成的短路环C1耦合起来，T1为励磁变压器，T2为检测变压器。

Io的数值与待测溶液的电导率有关（单值关系）。该电导率越大，Io也就越大，反之亦然。

筒状电极的电极常数Ｋ与外筒电极的内半径Ｒ、内筒电极的外半径ｒ及电极的有效长度Ｌ的定量关系为；

环状电极的电极常数Ｋ与电导池外套筒内半径Ｒ、电极环的最大外半径ｒ及电极间的距离Ｌ的定量关系为；电导池的结构七、pH计pH值与溶液中氢离子浓度的关系为：

pH=－lg[H+]pH值测量原理溶液的pH值是通过将其转化成原电池的输出电动势来间接测量的。原电池电动势的大小为式中，E——原电池电动势；R——气体常数；T——溶液绝对温度；F——法拉第常数；pH——pH值。pH计的电极工业在线测量pH计一般不用氢电极，最常用的测量电极有玻璃电极和锑电极，参考电极有甘汞电极和银—氯化银电极。pH计测量系统二线制PH计测量系统如图玻璃电极八、硅酸根表硅酸根分析仪简称硅酸根表，用于测量溶液中的硅酸根含量。九、钠表钠离子浓度测量仪表简称钠表。比较典型的在线钠表一般由样品处理系统、测量室及信号处理与显示系统三部分组成，如下图：十、溶氧表测量溶液中的氧含量。2.1.6机械量检测仪表一、位移检测仪表位移是指物体或其某一部分的位置对参考点产生的偏移量。位移的形式可以是直线位移或角位移。1.电容式位移检测方法电容式位移测量系统以平板电容器作为传感元件。在实际使用时，应充分考虑分布电容、非线性及干扰等因素对测量的影响。在位移测量系统中常采用变极距型电容式传感器。电容式轴位移测量系统如图7-2所示。其中包括了轴向位移和径向位移两套测量装置。2.电涡流式位移检测方法电涡流传感器是基于涡流效应工作的。如果导体的磁导率及线圈激励电流强度和频率等参数恒定不变，则可把线圈的电抗看成是线圈与金属导体间距离的单值函数，即二者之间成比例关系。这样，根据涡流的大小即可测量出线圈与金属导体间的距离。电涡流传感器根据激励电流频率的高低可分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器两类。目前，高频反射式电涡流传感器应用比较多，上面介绍的就是这一种。测量系统传感器线圈由铂金属丝平绕在固定支架上，并采用不锈钢壳体和耐腐蚀的材料封装而成。石英晶体振荡器用于产生一个频率和幅值都固定的高频信号，这一信号经固定电阻R加到由传感器线圈L和固定电容C组成的并联回路上。这样，并联回路的阻抗就会随着轴与传感器线圈之间的距离x的变化而变化。2.超声波测厚仪超声波测厚与超声波测距有相同的工作原理，不同的是，前者的超声波传播介质是各种固体材料，而后者是空气，如图所示。二、厚度检测仪表1.射线式厚度仪射线穿过被测物体后，射线的衰减程度与被测物体的厚度有关，这就是射线式厚度仪的测量原理。三、转速检测仪表转速即旋转角速度或旋转频率，它是衡量物体旋转快慢的一个物理量。旋转角速度的SI单位弧度/秒（rad/s）与单位转/分（r/min）之间的关系是1.离心力检测法质量为m的重锤旋转时受到mrω2的离心力而远离主轴，这将克服弹簧力向上拉动套筒，套筒的升降通过齿轮带动指针转动，可直接读出转数。2.光电码盘检测法光电码盘检测法是利用光电码盘和透射型光电耦合器结合来测量转速的，光电耦合器的输出信号是对应于码盘窗口明暗的脉冲序列。光电耦合器如图7-21所示，可分为透射型和反射型两种。

增量光电码盘在工业中的应用远比绝对码盘多。为了使增量光电码盘也能检测转角及转向，可以采取图所示的检测A，B和Z三个增量脉冲信号的办法。当只需检测转速时，选择带一个光电耦合器的单相输出增量码盘即可；若还要判别正负转向并控制转角位置时，则需要选择内部含三个光电耦合器的有三相输出的增量码盘。四、振动与加速度检测仪表由牛顿运动方程可知，加速度和力是通过质量联系在一起的。如图所示，可以将弹簧质量系统作为传感器，使之与被调系统直接连在一起。1.动电型振动传感器

在磁场密度为B的磁场中，长度为l的导体以速度v切割磁力线，导体两端则产生电势差为利用这一原理检测振动速度，称为动电型振动检测。2.应变片式加速度传感器测量时，将传感器壳体与被测物体刚性连接，当被测物体以加速度a运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使弹簧片变形，该变形被粘贴在弹簧片上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压，这样即可得出被测物体的振动加速度和振动频率。3.压电式加速度传感器主要由壳体、压电元件、质量块、弹簧及引线等组成。使用时，将传感器与振动物体刚性固定在一起，这样，传感器就会随振动物体的振动而一起振动，其内部的质量块在重力、外力及弹簧弹力的共同作用下，会给压电元件施加与振动同频率的作用力，压电元件便会产生脉动的电压输出，该电压信号经进一步处理即可得到振动的振幅和加速度。2.2控制仪表2.2.1调节器调节器模拟调节器模拟调节器方框图测量信号指示线路测量信号指示线路输入电路PD电路PI电路输出电路硬手操电路软手