仪表基本概念2011.10

温度压力测量仪表1/26/20241第页共47页

温度、压力等是工业生产中极其普遍、重要的参数，为了保证生产安全平稳运行、确保产品高产优质，迫切需要更高的自动化控制及仪表检测技术，而随着科技的不断进步，使得这些得以实现。

概述柯克亚作业区循环注气站1/26/20242第页共47页仪表的性能指标仪表的分类及图例温度检测与仪表压力检测与仪表主要内容柯克亚作业区循环注气站1/26/20243第页共47页●精确度（又称精度）●变差●灵敏度

仪表性能指标柯克亚作业区循环注气站1/26/20244第页共47页仪表精度几个概念：

测量误差：测量值与真实值之间存在的差别

真值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。

相对真值：是当高一级的标准器仅为低一级的1/3～1/20时,可认为高一级的标准器或仪表是低一级的相对真值。柯克亚作业区循环注气站1/26/20245第页共47页

约定真值：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，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。

绝对误差：是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。柯克亚作业区循环注气站1/26/20246第页共47页

引用误差（基本误差）

：绝对误差与仪表量程的百分比。

相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。

仪表的准确度：在正常的使用条件下,仪表测量结果的准确程度。引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差.柯克亚作业区循环注气站1/26/20247第页共47页仪表精度

在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度。

仪表精度=（绝对误差的最大值/仪表量程）*100%

以上计算式取绝对值去掉%就是精度等级。

精度等级是由国家计量检定规程规定的，我国过程检测控制仪表的精度等级有0.005、0.02、0.1、0.35、0.5、1.0、1.5、2.5、4等，精度数字越小说明仪表精确度越高。柯克亚作业区循环注气站1/26/20248第页共47页仪表精度计算

精度=（测量值-约定真值）/（标尺上限值-标尺下限值）×100%

或精度=（绝对误差/测量范围）×100%

式中约定真值也就是标准器示值。在仪表调试中，仪表精度是作为仪表的一个重要指标来检查和调整的。柯克亚作业区循环注气站1/26/20249第页共47页【例】

一台测温仪表测量范围是600～1100℃，其绝对误差是±6℃。

此表的精度等级计算：

6/（1100-600）×100%=1.2%

则仪表精度等级应是1.5级。柯克亚作业区循环注气站1/26/202410第页共47页仪表变差变差是指仪表被测变量（可理解为输入信号）多次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最大差值，或者说是仪表在外界条件不变的情况下，被测参数由小到大变化（正向特性）和被测参数由大到小变化（反向特性）不一致的程度，两者之差即为仪表变差。

其中变差产生的主要原因是仪表传动机构的间隙，运动部件的磨擦，弹性元件滞后等。

柯克亚作业区循环注气站1/26/202411第页共47页仪表灵敏度灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力。在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称灵敏度，用K表示即：

K=输出量的变化量/输入量的变化量=dy/dx

对于线性传感器来说，它的灵敏度K是个常数。柯克亚作业区循环注气站1/26/202412第页共47页仪表的性能指标仪表的分类及图例温度检测与仪表压力检测与仪表主要内容柯克亚作业区循环注气站1/26/202413第页共47页检测与过程控制仪表我们通常称为自动化仪表，由于自控仪表种类繁多，分类方法也较多。仪表分类按仪表在测量系统中的作用进行划分：检测仪表、显示仪表、调节(控制)仪表按被测变量划分：压力、温度、流量、物位、成分柯克亚作业区循环注气站1/26/202414第页共47页

根据以上分类，国家行业标准HG/T20505-2000<过程检测和控制系统用文字代号和图形符号>，自控常用图形及代号如下：

PG：就地指示压力表TG：就地指示温度计LG：就地指示液位计

PT：压力变送器PdT：差压变送器TT：温度变送器LT：液位变送器FT：流量变送器PV：压力调节阀TV：温度调节阀LV：液位调节阀

仪表图例柯克亚作业区循环注气站1/26/202415第页共47页XXXX就地指示XXXX带远传、控制单元

第一个字母：

T温度P压力L液位F流量第二个字母及以后：I指示C控制A报警

仪表图例S开关、联锁Q累积柯克亚作业区循环注气站1/26/202416第页共47页仪表的性能指标仪表的分类及图例温度检测与仪表压力检测与仪表主要内容柯克亚作业区循环注气站1/26/202417第页共47页温度检测仪表

温度：是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。

温标：而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。常用温标有华氏温标(℉)、摄氏温标(℃)、热力学温标(K)等。概述柯克亚作业区循环注气站1/26/202418第页共47页摄氏温标(Celsiusscale，Centigradescale)：规定在标准大气压下，以水的冰点为0oC，正常沸点为100℃，中间分成100等分，每一等分为1oC。华氏温标(Fahrenheitscale)：规定在标准大气压下水的冰点为32度，沸点为212度，两个标准点之间分为180等分，每等分代表1度。华氏温度用字母℉表示。热力学温标(Kelvinscale)：以水的冰点为273.15K，正常沸点为373.15K，中间分成100等分，每一等分为1K。柯克亚作业区循环注气站1/26/202419第页共47页换算关系：F＝（9/5）C＋32

T＝C+273.15K≈C+273K

C＝（5/9）×（F－32）

柯克亚作业区循环注气站1/26/202420第页共47页分类

测温方法分为接触式和非接触式；测温仪器亦分为接触式和非接触式两大类。

接触式仪器又可分为:

膨胀式温度计(包括液体和固体膨胀式温度计)

热电阻式温度计(包括金属热电阻温度计和半导体热敏电阻温度计)

热电偶式温度计(包括标准热电偶和非标准热电偶)。非接触式温度计又可分为：辐射温度计、亮度温度计和比色温度计，由于它们都是以光辐射为基础，故也统称为辐射温度计。(如便携式红外测温仪)柯克亚作业区循环注气站1/26/202421第页共47页1、玻璃管温度计工作原理

玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有：酒精温度计、煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。柯克亚作业区循环注气站1/26/202422第页共47页1、玻璃管温度计优缺点优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。柯克亚作业区循环注气站1/26/202423第页共47页2、双金属温度计工作原理

利用不同金属膨胀系数不同的原理。用绕制成螺旋管状的双金属片一端被固定，另一自由端与指针连接，随着温度的变化而转动，并带动指针旋转。指针则随之指在刻度盘上的不同位置，从刻度盘上的读数，便可知其温度。柯克亚作业区循环注气站1/26/202424第页共47页2、双金属温度计主要特点

现场显示温度，直观方便;安全可靠，使用寿命长；方便维护或更换；可以満足各种现场安装的需要。应用范围可以直接测量各种生产过程中的-80℃-+500℃范围内液体蒸汽和气体介质温度。

柯克亚作业区循环注气站1/26/202425第页共47页3、热电阻温度计测温原理

热电阻测温是基于金属导体或半导体的电阻值与温度存在一定函数关系的原理实现温度测量。其关系式为：Rt＝Rt0【1＋a（t－t0）】式中

Rt——温度为t时的电阻值

Rt0——温度为t0时的电阻值

a——电阻温度系数，即温度每升高1℃时电阻相对变化量柯克亚作业区循环注气站1/26/202426第页共47页3、热电阻温度计铂的温度系数是0.00374/℃。它是一个百分数。在20℃时，一个1000欧的铂电阻，当温度升高到21℃时，它的电阻将变为1003.74欧。【例】柯克亚作业区循环注气站1/26/202427第页共47页主要特点测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

热电阻结构感温元件内引线保护套管其作用主要是使感温元件和内引线免受环境有害介质的影响。柯克亚作业区循环注气站1/26/202428第页共47页4、一体化温度变送器

温度变送器是现场安装式温变送单元，包括测温元件，A/D转换模块，显示模块。变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构（我们现场所用为热电阻式），该仪表以十分简捷的方式把-200～1300℃的温度信号转换为标准4～20mA电流信号实现对温度的精确测量与控制。温度变送器可与控制系统、调节阀等配套使用实现调节功能，并被广泛应用于石化、发电、医药、锅炉等工业领域。柯克亚作业区循环注气站1/26/202429第页共47页5、红外线测温仪红外测温仪由光学系统，光电探测器，信号大器及信号处理，显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测目标的温

在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度。度值。柯克亚作业区循环注气站1/26/202430第页共47页6、常见故障及维护1、温度指示偏差可能原因：

a温变插身不够

b保护套管进液2、温度无指示可能原因：

a温度超量程

b接线松动

c检测元件损坏3、定期进行标定柯克亚作业区循环注气站1/26/202431第页共47页仪表的性能指标仪表的分类及图例温度检测与仪表压力检测与仪表主要内容柯克亚作业区循环注气站1/26/202432第页共47页压力检测与仪表压力是连续生产过程的重要工艺参数。为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制。物理上把单位面积上所受的作用力叫做压强，而把某一面积所受力的总和称之为压力。我们这里所说的压力实际上就是物理概念中的压强。概述压力表示方法有两种：绝对压力和相对压力绝对压力：是以绝对真空作为基准所表示的压力。相对压力：是以大气压力作为基准所表示的压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压，绝对压力与相对压力的关系为：

绝对压力=相对压力+大气压力柯克亚作业区循环注气站1/26/202433第页共47页常用压力单位换算柯克亚作业区循环注气站1/26/202434第页共47页按其作用原理可分为液柱式、弹性式、电气式及活塞式四大类压力检测仪表分类液柱式：包括U型管式、倾斜式、杯式和补偿式

结构简单、使用方便弹性式：包括弹簧管式、膜片式、膜盒式、波纹管式

使用范围广，测量范围宽电气式：包括电位器式、应变片式、电感式、电容式、霍尔片式等，输出信号根据不同的形式可以是电阻、电流、电压、频率活塞式：包括单活塞式和双活塞式两种

测量精度很高，结构较复杂，价格较贵，主要作为压力基准仪表使用。柯克亚作业区循环注气站1/26/202435第页共47页1、弹簧管压力表工作原理

当弹簧管内受到介质压力时，它的活动端就向外伸张，经传动机构带动指针转动，由刻度盘上指示出介质的压力。

1.表壳2.弹簧管3.指针4.机芯5.连杆6.刻度盘7.接头

柯克亚作业区循环注气站1/26/202436第页共47页压力表的选用原则压力表满量程刻度为容器或容器系统最高工作压力的1.5—3.0倍，最好选用2倍。柯克亚作业区循环注气站1/26/202437第页共47页压力表的安装（1）应设置在便于观察、清理处，应避免受到辐射热、冻结或振动等不利因素影响；（2）压力表应垂直安装，安装位置较高时，可略向前倾斜，以便于观察，但倾斜角度不得超过30度；（3）一般情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水；（4）压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，以便更换和校验压力表。

柯克亚作业区循环注气站1/26/202438第页共47页压力表的使用要求

压力表在安装前，应经国家认可的计量部门对压力表进行校验，并出具校验合格证。使用中的压力表至少每半年或一年校验一次，出现压力指示不灵，指针松