檢測(cè)儀表與傳感器.ppt

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1、第三章 檢測(cè)儀表與傳感器,在化工生產(chǎn)中的主要參數(shù)有壓力、流量、物位及溫度等,這些量統(tǒng)稱為熱工量，另外還有成分量、物性量等。,用來(lái)檢測(cè)這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測(cè)儀表。,用來(lái)將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)(例電信號(hào)或氣壓信號(hào))的儀表通常稱為傳感器。,當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)通常稱為變送器。,本章將主要介紹有關(guān)壓力、流量、物位、溫度等參數(shù)的檢測(cè)方法、檢測(cè)儀表及相應(yīng)的傳感器或變送器。,第一節(jié) 概 述,一、測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差,測(cè)量過(guò)程在實(shí)質(zhì)上都是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程，而測(cè)量?jī)x表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。,各種測(cè)量?jī)x表不論采用哪一種原理，它們都是要將被測(cè)參數(shù)

2、經(jīng)過(guò)一次或多次的信號(hào)能量的轉(zhuǎn)換，最后獲得種便于測(cè)量的信號(hào)能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來(lái)。,在測(cè)量過(guò)程中由于所使用的測(cè)量工具本身不夠準(zhǔn)確，觀測(cè)者的主觀性和周圍環(huán)境的影響等等、使得測(cè)量的結(jié)果不可能絕對(duì)準(zhǔn)確。由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間，總是存在定的差距，這一差距就稱為測(cè)量誤差。,測(cè)量誤差通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。,絕對(duì)誤差在理論上是指儀表指示值xi和被測(cè)量的真值xt之間的差值,可表示為：,=xixt (31),所謂真值是指被測(cè)物理量客觀存在的真實(shí)數(shù)值，它是無(wú)法得到的理論值。因此所謂測(cè)量?jī)x表在其標(biāo)尺范圍內(nèi)各點(diǎn)讀數(shù)的絕對(duì)誤差，一般是指用被校表(精確度較低)和

3、標(biāo)準(zhǔn)表(精確度較高)同時(shí)對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量所得到的兩個(gè)讀數(shù)之差，可用下式表示：,=xxo (32) 式中 絕對(duì)誤差； x被校表的讀數(shù)值； xo標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值。,測(cè)量誤差還可以用相對(duì)誤差來(lái)表示。相對(duì)誤差等于某一點(diǎn)的絕對(duì)誤差與標(biāo)準(zhǔn)表在這一點(diǎn)的指示值xo之比。可表示為：,,（33）,式中 y儀表在xo處的相對(duì)誤差。,二、儀表的性能指標(biāo),1精確度(簡(jiǎn)稱精度),儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)上是不相同的，因此，常說(shuō)的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。,儀表的精確度不僅與絕對(duì)誤差有關(guān)，而且還與儀表的測(cè)量范圍有關(guān)。因此，工業(yè)上經(jīng)常將絕村誤差折合成儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)

4、表示。稱為相對(duì)百分誤差，即,,儀表的測(cè)量范圍上限值與下限值之差，稱為該儀表的量程。,根據(jù)儀表的使用要求，規(guī)定一個(gè)在正常情況下允許的最大誤差，這個(gè)允許的最大誤差就叫允許誤差。允許誤差一般用相對(duì)百分誤差來(lái)表示，即某一臺(tái)儀表的允許誤差是指在規(guī)定的正常情況下允許的相對(duì)百分誤差的最大值，即,,儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。,國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的儀表精確度(精度)等級(jí)：將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“”號(hào)及“”號(hào)，可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。目前，我國(guó)生產(chǎn)的儀表常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1. 5，2.5

5、，4.0等。,例1,某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200一700校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為十4 oC，試確定該儀表的精度等級(jí)。,解 該儀表的相對(duì)百分誤差為,,如果將該儀表的去掉“十”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了0.5級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。,例2,某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為0一1000 oC。根據(jù)工藝要求,溫度指示值的誤差不允許超過(guò)7 oC,試問(wèn)應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足工藝要求?,解 根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為,,如果將儀表的允許誤差去掉“”號(hào)與“”號(hào)。其數(shù)值介于0.51.0之

6、間、如果選擇精度等級(jí)為1.0級(jí)的儀表其允許的誤差為1.0，超過(guò)了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級(jí)儀表才能滿足工藝要求。,注意：儀表的允許誤差與工藝允許誤差之間的差別。,0.05級(jí)以上的儀表，常用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)表，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其精度大多是0.5級(jí)以下的。,,2變差,變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程(即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小)測(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差，如圖31所示。,,,造成變差的原因：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間存在的間隙和摩擦力、彈性元件的彈性滯后等等。,變差的大小，用在同一被測(cè)參數(shù)值下，正反行程間儀表指示

7、值的最大絕對(duì)差值與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示，即,,必須指出，儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則，否則應(yīng)及時(shí)檢修。,3靈敏度與靈敏限,a) 儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參數(shù)變化量之比值稱為儀表的靈敏度，用公式表示如下：,式中 S儀表的靈敏度； 指針的線位移或角位移； x引起所需的被測(cè)參數(shù)變化量。,(37),所以儀表的靈敏度，在數(shù)值上就等于單位被測(cè)參數(shù)變化量所引起的儀表指針移動(dòng)的距離(或轉(zhuǎn)角)。,b) 儀表的靈敏限，是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。,值得注意的是、上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)值式

8、儀表中，往往用分辨力來(lái)表示儀表靈敏度(或靈敏限)的大小。,4分辨力,對(duì)于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最未位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。如數(shù)字電壓表顯示器末位一個(gè)數(shù)字所代表的輸入電壓值。,顯然，不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表分辨力指標(biāo)。,當(dāng)數(shù)字式儀表的靈敏度用它與量程的相對(duì)值表示時(shí)，便是分辨率。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。如臺(tái)儀表的有效數(shù)字位數(shù)為三位，其分辨率便為千分之一。,5. 線性度,線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻臺(tái)程度，如圖32所示。,線性度通常用實(shí)際測(cè)得的

9、輸入輸出特件曲線(稱為校準(zhǔn)曲線)與理論直線之間的最大偏差與測(cè)量?jī)x表量程之比的百分?jǐn)?shù)表示，即,6. 反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)時(shí)間就是用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。,儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法。當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。儀表的輸出信號(hào)(即指示值)由開(kāi)始變化到新穩(wěn)態(tài)值的632所用的時(shí)間(相當(dāng)于時(shí)間常數(shù)T)，可用來(lái)表示反應(yīng)時(shí)間，也有用變化到新穩(wěn)態(tài)值的95所用的時(shí)間來(lái)表示反應(yīng)時(shí)間的(相當(dāng)于3T）。,三、工業(yè)儀表的分類,1按儀表使用的能源分類,(1)電動(dòng)儀表 電動(dòng)儀表以電為能源，信號(hào)之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用；近年

10、來(lái)，電動(dòng)儀表也可以做到防火、防爆，更有利于電動(dòng)儀表的安全使用。但電動(dòng)儀表一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場(chǎng)、放射性等環(huán)境影響。,(2)氣動(dòng)儀表 氣動(dòng)儀表的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、直觀；工作比較可靠；對(duì)溫度、濕度、電磁場(chǎng)、放射性等環(huán)境影響的抗干擾能力較強(qiáng)；能防火、防爆；價(jià)格比較便宜。但氣動(dòng)儀表信號(hào)傳遞速度慢、傳輸距離短、管線安裝與檢修不便，不宜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的集中顯示與控制；與計(jì)算機(jī)聯(lián)用比較困難。,2按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過(guò)程分類,(1)檢測(cè)儀表 檢測(cè)儀表的主要作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。在生產(chǎn)過(guò)程中，檢測(cè)儀表主要用來(lái)測(cè)量某些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、物位以及物料的成分、物性等，

11、將被測(cè)參數(shù)的大小成比例地轉(zhuǎn)換成電的信號(hào)(電壓、電流、頻率等)或氣壓信號(hào)。,(2)顯示儀表 顯示儀表的作用是將由檢測(cè)儀表獲得的信息顯示出來(lái)，包括各種模擬量、數(shù)字量的電動(dòng)、氣動(dòng)指示儀、記錄儀和積算器、以及工業(yè)電視、圖象顯示器等。,(3)集中控制裝置 包括各種巡回檢測(cè)儀、巡回控制儀、程序控制儀、數(shù)據(jù)處理機(jī)、電子計(jì)算機(jī)以及儀表控制盤和操作臺(tái)等。,(4)控制儀表 控制儀表可以根據(jù)需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算，例如放大、積分、微分等。控制儀表包括各種電動(dòng)、氣動(dòng)的控制器以及用來(lái)代替模擬控制儀表的微處理機(jī)等。,,(5)執(zhí)行器 執(zhí)行器可以接受控制儀表的輸出信號(hào)或直接來(lái)自操作人員的指令，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行操作或控制。執(zhí)

12、行器包括各種氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制閥。,上述各類儀表在信息傳遞過(guò)程中的關(guān)系可以用圖33來(lái)表示。,3按儀表的組成形式分類,(1)基地式儀表 這類儀表的特點(diǎn)是將測(cè)量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里、形成一個(gè)整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場(chǎng)做就地檢測(cè)和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。,(2)單元組合儀表 將對(duì)參數(shù)的測(cè)量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工作的單元儀表(簡(jiǎn)稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等)。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。,化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動(dòng)單元組合

13、儀表和氣動(dòng)單元組合儀表兩種。國(guó)產(chǎn)的電動(dòng)單元組合儀表以“電”、“單”、“組”三字的漢語(yǔ)拼音字頭為代號(hào)，簡(jiǎn)稱DDZ儀表；同樣，氣動(dòng)單元組合儀表簡(jiǎn)稱QDZ儀表。,本章將介紹幾個(gè)主要工藝參數(shù)的檢測(cè)方法及儀表。顯示儀表、控制儀表及執(zhí)行器將分別在第四、五、六章中介紹。,第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表,在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，特別是在化工、煉油等生產(chǎn)過(guò)程中，壓力是重要的操作參數(shù)之一。經(jīng)常會(huì)遇到壓力和真空度的測(cè)量，其中包括比大氣壓力高很多的高壓、超高壓和比大氣壓力低很多的真空度的測(cè)量。,如果壓力不符合要求，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，有時(shí)還會(huì)造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。 此外，壓力測(cè)量的意義還不局限于它自身，有些其他參數(shù)的測(cè)

14、量，如物位、流量等往往是通過(guò)測(cè)量壓力或差壓來(lái)進(jìn)行的，即測(cè)出了壓力或差壓，便可確定物位或流量。,一、壓力單位及測(cè)壓儀表,由于壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力，故可用下式表示：,(39),式中p表示壓力，F(xiàn)表示垂直作用力，S表示受力面積。,根據(jù)國(guó)際單位制(代號(hào)為SI)規(guī)定。壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）, 1帕為1牛頓每平方米，即,1Pa1N/m2 (310),帕所表示的壓力較小。工程上經(jīng)常使用兆帕(MPa)。帕與兆帕之間的關(guān)系為；,1MPal106 Pa (311),過(guò)去使用的壓力單位比較多，根據(jù)1984年2月27日國(guó)務(wù)院“關(guān)于在我國(guó)統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令”

15、的規(guī)定，這些單位將不再使用。國(guó)際單位制中的壓力單位(Pa或MPa)與過(guò)去的單位之間的關(guān)系，參見(jiàn)教材中的各種壓力單位換算表31。,在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分，其關(guān)系見(jiàn)圖34。,工程上所用的壓力指示值，大多為表壓(絕對(duì)壓力計(jì)的指示值除外)。表壓是絕對(duì)壓力和大氣壓力之差，即,,當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來(lái)表示，它是大氣壓力與絕對(duì)壓力之差，即,,因?yàn)楦鞣N工藝設(shè)備和測(cè)量?jī)x表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力。所以，工程上經(jīng)常用表壓或真空度來(lái)表示壓力的大小。以后所提到的壓力，除特別說(shuō)明外，均指表壓或真空度。,測(cè)量壓力或真空度的儀表，按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，可分

16、為四大類。,1液柱式壓力計(jì),根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。 結(jié)構(gòu)形式：U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、斜管壓力計(jì)等。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便。 缺點(diǎn)：精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來(lái)測(cè)量校低壓力、真空度或壓力差。,2彈性式壓力計(jì),它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。例如彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)等。,3電氣式壓力計(jì),它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來(lái)進(jìn)行測(cè)量的儀表，例如各種壓力傳感器和壓力變送器。,4活塞式壓力計(jì),它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所

17、加平衡砝碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。它的測(cè)量精度很高，允許誤差可小到0.05一0.02。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。一般作為標(biāo)難型壓力測(cè)量?jī)x器、來(lái)檢驗(yàn)其他類型的壓力計(jì)。,二、彈性式壓力計(jì),彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈件元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。 這種儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。 若增加附加裝置，如記錄機(jī)構(gòu)、電氣變換裝置、控制元件等，則可以實(shí)現(xiàn)壓力的記錄、遠(yuǎn)傳、信號(hào)報(bào)警、自動(dòng)控制等。 彈性式壓力計(jì)可以用來(lái)測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力，因此在工業(yè)上是應(yīng)用最為廣泛的一種測(cè)壓儀表。

18、,1彈性元件,彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。它不僅是彈性式壓力計(jì)的測(cè)壓元件，也經(jīng)常用來(lái)作為氣動(dòng)單元組合儀表的基本組成元件。常用的幾種彈性元件的結(jié)構(gòu)如圖35所示。,,(1)彈簧管式彈性元件 彈簧管式彈性元件的測(cè)壓范圍較寬，可測(cè)量高達(dá)1000MPa的壓力。單圈彈簧管是彎成圓弧形的金屬管子，它的截面做成扁圓形或橢圓形，如圖35(a)所示。為了增加自由端的位移，可以制成多圈彈簧管，如圖35(b)所示。,(2)薄膜式彈性元件 薄膜式彈性元件根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同還可以分為膜片與膜盒等。它的測(cè)壓范圍較彈簧管式的為低。圖35(c)為膜片式彈性元件，它是由金屬或非金屬材料做成的具有彈性的一張膜片(有平膜片與波

19、紋膜片兩種形式)，在壓力作用下能產(chǎn)生變形。有時(shí)也可以由兩張金屬膜片沿周口對(duì)焊起來(lái)，成一薄壁盒子，內(nèi)充液體(例如硅油)，稱為膜盒，如圖35(d)所示。,(3)波紋管式彈性元件 波紋管式彈性元件是一個(gè)周圍為波紋狀的薄壁金屬筒體，如圖35(e)所示。這種彈性元件易于變形，而且位移很大，常用于微壓與低壓的測(cè)量(般不超過(guò)1Mpa)。,2彈簧管壓力表,彈簧管壓力表的測(cè)量范圍極廣，品種規(guī)格繁多。 按其所使用的測(cè)壓元件不問(wèn)，可有單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 按其用途水同，除普通彈簧管壓力表外還有耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。,彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)原理如圖36所示。,,將普通彈簧管壓力表稍加

20、變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過(guò)中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。,,三、電氣式壓力計(jì),電氣式壓力計(jì)是種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 這種儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè)710-5 Pa至5102 MPa的壓力，允許誤差可至0.2。 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。,電氣式壓力計(jì)一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。圖38是電氣式壓力計(jì)的組成方框圖。,,壓力傳感器的作用是把壓力信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，并

21、轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行輸出，當(dāng)輸出的電信號(hào)能夠被進(jìn)一步變換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，壓力傳感器又稱為壓力變送器。,標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指物理量的形式和數(shù)值范圍都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。例如直流電流420mA DC、空氣壓力0.02一0.1Mpa都是當(dāng)前通用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。我國(guó)還有一些變送器以直流電流0一10mA DC為輸出信號(hào)。,下面簡(jiǎn)單介紹霍爾片式、應(yīng)變片式、壓阻式壓力傳感器和力平衡式電容式壓力變送器。,1霍爾片式壓力傳感器,霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。,霍爾片為一半導(dǎo)體(如鍺)材料制成的薄片。如圖39所示，在霍爾片的Z軸方向加一磁感應(yīng)

22、強(qiáng)度為B的恒定磁場(chǎng)、在Y軸方向加一外電場(chǎng)(接入直流穩(wěn)壓電源)。便有恒定電流沿Y軸方向通過(guò)。電子在霍爾片中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于受電磁力的作用，而使電子的運(yùn)動(dòng)軌道發(fā)生偏移，造成霍爾片的一個(gè)端面上有電子積累，另一個(gè)端面上正電荷過(guò)剩，于是在霍爾片的X軸方向上出現(xiàn)電位差，這一電位差稱為霍爾電勢(shì)，這樣一種物理現(xiàn)象就稱為“霍爾效應(yīng)”。,,霍爾電勢(shì)的大小與半導(dǎo)體材料、所通過(guò)的電流(一般稱為控制電流)、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及霍爾片的幾何尺寸等因素有關(guān)，可用下式表示：,,（312）,式中 UH霍爾電勢(shì)； RH霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)； B磁感應(yīng)強(qiáng)度 I通過(guò)的電流。,由式(312)可知，霍爾電勢(shì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度

23、和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢(shì)UH。但兩者都有一定限度，一般I為320mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢(shì)UH約為幾十毫伏數(shù)量級(jí)。,如果選定了霍爾元件，并使電流保持恒定，則在非均勻磁場(chǎng)中，霍爾元件所處的位置不同，所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度也將不同，這樣就可得到與位移成比例的霍爾電勢(shì)，實(shí)現(xiàn)位移電勢(shì)的線性轉(zhuǎn)換。,,2應(yīng)變片式壓力傳感器,應(yīng)變片式壓力傳感器是利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成的。電阻應(yīng)變片有金屬應(yīng)變片(金屬絲或金屬箔)和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類。被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮應(yīng)變時(shí)，其阻值減??；當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生拉伸應(yīng)變時(shí)，其阻值增加。應(yīng)變片阻值的變化，再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用

24、毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。,,應(yīng)變片r1和r2與兩個(gè)固定電阻r3和r4組成橋式電路，如圖31l(b)所示。由于r1和r2的阻值變化而使橋路失去平衡，從而獲得不平衡電壓U作為傳感器的輸出信號(hào)，在橋路供給直流穩(wěn)壓電源最大為10V時(shí)，可得最大U為5mV的輸出。 傳感器的被測(cè)壓力可達(dá)25Mpa。 由于傳感器的固有頻率在25000Hz以上，故有較好的動(dòng)態(tài)性能適用于快速變化的壓力測(cè)量。傳感器的非線性及滯后誤差小于額定壓力的1。,3壓阻式壓力傳感器,壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成、其工作原理如圖312所示。,,采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成

25、電路的工藝，在單品硅的特定方向擴(kuò)散組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)、單品硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信導(dǎo)。,壓阻式壓力傳感器具有精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以適應(yīng)惡劣的環(huán)境條件下工作，便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化。壓阻式壓力傳感器不僅可以用來(lái)測(cè)量壓力，稍加改變，就可以用來(lái)測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。,4力矩平衡式壓力變送器,力矩平衡式壓力變送器是一種典型的自平衡檢測(cè)儀表，它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的

26、測(cè)量精度(一般為0.5級(jí))、工作穩(wěn)定可靠、線性好、不靈敏區(qū)小等一系列優(yōu)點(diǎn)。,下面以DDZ型電動(dòng)力矩平衡壓力變送器為例加以介紹。,DDZ型系列為直流24V供電,輸出420mA(DC),兩線制，本質(zhì)安全防爆。,,通過(guò)推倒，可以得到輸出電流與被測(cè)壓力之間的關(guān)系：,,（320）,其中，K為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)，當(dāng)變送器的結(jié)構(gòu)及電磁特性確定后，K為一常數(shù)。,上式說(shuō)明，當(dāng)矢量機(jī)構(gòu)的角度確定后，變送器的輸出電流I0與輸入壓力p成對(duì)應(yīng)關(guān)系。,如圖所示，調(diào)節(jié)量程調(diào)整螺釘5，可改變矢量機(jī)構(gòu)的夾角，從而能連續(xù)改變兩杠桿間的傳動(dòng)比，也就是能調(diào)整變送器的量程。通常、矢量角可以在4o一15o之間調(diào)整，tg變化約4倍，因而相應(yīng)的量

27、程也可以改變4倍，調(diào)節(jié)彈黃12的張力，可起到調(diào)整零點(diǎn)的作用。,如果將以上壓力變送器的測(cè)壓彈性元件稍加改變，就可以用來(lái)連續(xù)測(cè)量差壓或絕村壓力，其工作原理基本上是一樣的。,5電容式壓力變送器,20世紀(jì)70午代初由美國(guó)最先投放市場(chǎng)的電容變送器，是一種開(kāi)環(huán)檢測(cè)儀表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過(guò)載能力強(qiáng)、可靠性好、測(cè)量精度高、體積小、重量輕、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)、目前已成為最受歡迎的壓力、差壓變達(dá)器，其輸出信號(hào)也是標(biāo)準(zhǔn)的420mA(DC)電流信號(hào)。,電容式壓力變送器是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量的。,,圖314是電容式差壓變送器的原理圖，將左右對(duì)稱的不銹鋼底座的外側(cè)加工成環(huán)狀波紋溝槽，并焊上波紋隔

28、離膜片。,電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片， 當(dāng)差壓過(guò)大并超過(guò)允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過(guò)載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過(guò)載承受能力。 與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級(jí)。,四、智能型壓力變送器,智能型壓力或差壓變送器就是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表。例如，用帶有溫度補(bǔ)償?shù)碾娙輦鞲衅髋c微處理器相結(jié)合，構(gòu)成精度為0.1級(jí)的壓力或差壓變送器，其量程范圍為100：1時(shí)間常數(shù)在0一36s間可調(diào)，通過(guò)手持通信器，可對(duì)1500m之內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)變送

29、器進(jìn)行工作參數(shù)的設(shè)定、量程調(diào)整以及向變送器加入信息數(shù)據(jù)。,智能型變送器的特點(diǎn)是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。利用手持通信器，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過(guò)編制各種程序，使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能。因而提高了變送器的精確度。簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過(guò)程。促使變送器與計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對(duì)話。,五、壓力計(jì)的選用及安裝,1. 壓力計(jì)的選用,(1)儀表類型的選用 儀表類型的選用必須滿足工藝生產(chǎn)的要求。例如是否需要遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄或報(bào)警；被測(cè)介質(zhì)的物理化學(xué)性能(諸如腐蝕性、溫度高低、粘度大小、臟污程度、易燃易爆性能等）是否對(duì)測(cè)量?jī)x表提出特殊要求

30、；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件(諸如高溫、電磁場(chǎng)、振動(dòng)及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件等)對(duì)儀表類型有否特殊要求等等。,(2) 儀表測(cè)量范圍的確定 儀表的測(cè)量范圍是指該儀表可按規(guī)定的精確度對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量的范圍，它是根據(jù)操作中需要測(cè)量的參數(shù)的大小來(lái)確定的。,在測(cè)量壓力時(shí)，為了延長(zhǎng)儀表使用壽命，避免彈性元件因受力過(guò)大而損懷，壓力計(jì)上限值應(yīng)該高于工藝生產(chǎn)中可能的最大壓力值。 根據(jù)“化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”： 在測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限值的2/3； 在測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限值的1/2； 在測(cè)最高壓壓力時(shí)，最大工作壓力不應(yīng)越過(guò)測(cè)量上限值的35。,為了保證測(cè)量值的準(zhǔn)確度，所側(cè)的壓力值不能太

31、接近于儀表的下限值，亦即儀表的量程不能選得太大，一般被測(cè)壓力的最小值不低于儀表滿量程的1/ 3為宜。,根據(jù)被測(cè)參數(shù)的最大值和最小值計(jì)算出儀表的上、下限后，應(yīng)根據(jù)國(guó)家主管部門的規(guī)程或標(biāo)淮規(guī)定進(jìn)行園整。岡此，選用儀表的標(biāo)尺極限值時(shí)，也只能采用相應(yīng)的規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值(一般可在相應(yīng)的產(chǎn)品目錄中找到)。,(3) 儀表精度級(jí)的選取 儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來(lái)確定的。,例3,某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25一28MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警。試正確選用臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。,解 由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的

32、上限值為,,根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0一60MPa。,由于25/601/3，故被測(cè)壓力的最小值不低干滿量程的13，這是允許的。,另外，根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為,,所以，精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全司以滿足誤差要求。,至此，可以確定，選擇的壓力表為YX150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0一60MPa。精度等級(jí)為1.5級(jí)。,2壓力計(jì)的安裝,壓力計(jì)的安裝正確與否，直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力計(jì)的使用壽命。,(1)測(cè)壓點(diǎn)的選擇 所選擇的測(cè)壓點(diǎn)應(yīng)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)大小。為此，必須注意以下幾點(diǎn)。,要選在被測(cè)介質(zhì)直線

33、流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。,測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。,測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣體；測(cè)量氣體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道上方，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存液體。,(2)導(dǎo)壓管鋪設(shè),管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑力610mm，長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，最長(zhǎng)不得超過(guò)50m，以減少壓力指示的遲緩。,導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1：10一1：20的傾斜度以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。,當(dāng)被洲介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。,取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修

34、壓力計(jì)時(shí)使用。,(3)壓力計(jì)的安裝,壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。,安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。,測(cè)量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測(cè)壓元件接觸見(jiàn)圖3l 7(a)；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測(cè)量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，圖317(b)表示了被測(cè)介質(zhì)密度2大于和小于隔離液密度1的兩種情況。,,壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希鳛槊芊鈮|片，以防泄漏。,當(dāng)被測(cè)壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測(cè)量誤差應(yīng)按Hg進(jìn)行修正。,為安全起見(jiàn)，測(cè)量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無(wú)人通過(guò)之處，以防發(fā)生意外。,

35、作業(yè)：26（p.93）,26現(xiàn)有一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa，精度為1.5級(jí)的普通彈簧管壓力表，校驗(yàn)后，其結(jié)果為：,,試問(wèn)這臺(tái)表合格否?它能否用于某空氣貯罐的壓力測(cè)量(該貯罐工作壓力為0.81.0MPa，測(cè)量的絕對(duì)誤差不允許大于0.05MPa)?,第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表,一、概述,在化工和煉油生產(chǎn)過(guò)程中，為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和控制，經(jīng)常需要測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程個(gè)各種介質(zhì)(液體、氣體和蒸汽等)的流量，以便為生產(chǎn)操作和控制提供依據(jù)。同時(shí)，為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，經(jīng)常需要知道在一段時(shí)間(如一班、一天等)內(nèi)流過(guò)的介質(zhì)總量。所以，介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。,瞬

36、時(shí)流量：指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道某一截面的流體數(shù)量的大小。,總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量 在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。,流量和總量，可以用質(zhì)量表示，也可以用體積表示。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體以質(zhì)量表示的稱為質(zhì)量流量，常用符號(hào)M表示。以體積表示的稱為體積流量，常用符號(hào)Q表示。若流體的密度是，則體積流量與質(zhì)量流最之間的關(guān)系是：,或,（321）,如以t表示時(shí)間，則流量和總量之間的關(guān)系是：,,和,,（322）,測(cè)量流體流量的儀表般叫流量計(jì)；測(cè)量流體總量的儀表常稱為計(jì)量表。然而兩者并不是截然劃分的，在流量計(jì)上配以累積機(jī)構(gòu)，也可以讀出總量。,常用的流量單位有噸每小時(shí)(t/h)、千克每小時(shí)(

37、kg/h)、千克每秒(kg/s)、立方米每小時(shí)(m3/h)、升每小時(shí)(Lh)、升每分(Lmin)等。,目前有許多流量測(cè)量的分類方法，本書(shū)僅舉一種大致的分類法，簡(jiǎn)介如下。,1速度式流量計(jì),一種測(cè)量流體在管道內(nèi)的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表，例如差壓式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁流量汁、渦輪流量計(jì)、堰式流量計(jì)等。,2容積式流量計(jì),一種以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。例如橢圓齒輪流量計(jì)、活塞式流量計(jì)等。,3. 質(zhì)量流量計(jì),一種以測(cè)量流體流過(guò)的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量質(zhì)量流量。間接式質(zhì)量流量計(jì)是用密度與容積流量

38、經(jīng)過(guò)運(yùn)算求得質(zhì)量流量的。質(zhì)量流量計(jì)具有測(cè)量精度不受流體的溫度、壓力、粘度等變化影響的優(yōu)點(diǎn)，是一種發(fā)展中的流量測(cè)量?jī)x表。,二、差壓式流量計(jì),差壓式(也稱節(jié)流式)流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。它是目前生產(chǎn)中測(cè)量流量最成熟，最常用的方法之一。 通常是由能將被測(cè)流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的流量值顯示出來(lái)的差壓計(jì)以及顯示儀表所組成。 在單元組合儀表中，由節(jié)流裝置產(chǎn)生的壓差信號(hào)，經(jīng)常通過(guò)差壓變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(電的或氣的)，以供顯示、記錄或控制用。,1. 節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式,(1)節(jié)流現(xiàn)象 流體在有節(jié)流裝置的管

39、道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。,節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置，節(jié)流件是能使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件，應(yīng)用最廣泛的是孔板、其次是噴嘴、文丘里管等。下面以孔板為例說(shuō)明節(jié)流現(xiàn)象。,流動(dòng)流體的能量有兩種形式，即靜壓能和動(dòng)能。這兩種形式的能量在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化，但是，根據(jù)能量守恒定律，流體所具有的靜壓能和動(dòng)能，再加上克服流動(dòng)阻力的能量損失，在沒(méi)有外加能量的情況下，其總和是不變的。,圖318表示在孔板前后流體的速度和壓力的分布情況。,,節(jié)流裝置前流體壓力較高，稱為正比，常以“十”標(biāo)志；節(jié)流裝置后流體壓力較低，稱為負(fù)壓(注意不要與真空混淆)，常以“

40、一”標(biāo)志。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。管道中流動(dòng)的流體流量越大，在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大，我們只要測(cè)出孔板前后兩側(cè)壓差的大小，即可表示流量的大小，這就是節(jié)流裝置測(cè)量流量的基本原理。,值得注意的是：要準(zhǔn)確地測(cè)量出截面與截面處的壓力是有困難的，這是因?yàn)楫a(chǎn)生最低靜壓力的截面的位置隨著流速的不同會(huì)改變的,事先根本無(wú)法確定。 因此實(shí)際上是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn)，來(lái)測(cè)量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化的。,(2)流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的，即,,(323),,（324）,式中

41、 流量系數(shù)。它與節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)形式、取壓方式、孔 口截面積與管道截面積之比m、雷諾數(shù)Re、孔口邊緣銳度、管壁粗糙度等因素有關(guān)；,膨脹校正系數(shù)，它與孔板前后壓力的相對(duì)變化量、介 質(zhì)的等熵指數(shù)、孔口截面積與管道截面積之比等因素有關(guān)。應(yīng)用時(shí)可查閱有關(guān)手冊(cè)而得。但對(duì)不可壓縮的液體來(lái)說(shuō)，常取=1；,F0節(jié)流裝置的開(kāi)孔截面積；,p節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差；,1節(jié)流裝置前的流體密度。,2. 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,差壓式流量計(jì)，由于使用歷史長(zhǎng)久，已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和完整的實(shí)驗(yàn)資料。因此，國(guó)內(nèi)外已把最常用的節(jié)流裝置、孔板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸

42、、加工要求、取壓方法、使用條件等。例如標(biāo)淮孔板對(duì)尺寸和公差、光潔度等都有詳細(xì)規(guī)定。如圖319所示，其中dD應(yīng)在0.20.8之間；最小孔徑應(yīng)不小于12.5mm；直孔部分的厚度h(0.005一0.02)D；總厚度H0.05D；錐面的斜角=300一450等等，需要時(shí)可參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)。,,我國(guó)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方法為兩種，即角接取壓法和法蘭取壓法。,所謂角接取壓法，就是在孔板(或噴嘴)前后兩端面與管壁的夾角處取壓。,角接取壓方法可以通過(guò)環(huán)室或單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,環(huán)室取壓結(jié)構(gòu)如圖320(a)所示，單獨(dú)鉆孔結(jié)構(gòu)如圖320(b)所示。,,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在1041

43、05以上的流體，而且流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變。此外，為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管段。,節(jié)流裝置將管道中流體流量的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差壓大小，但這個(gè)差壓信號(hào)還必須由導(dǎo)壓管引出，并傳遞到相應(yīng)的差壓計(jì)，以便顯示出流量的數(shù)值。,3差壓式流量計(jì)的測(cè)量誤差,差壓式流量汁的應(yīng)用是非常廣泛的。但是，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往具有比較大的測(cè)量誤差，有的甚至高達(dá)10一20(造成這些誤差是由于使用不當(dāng)引起的，而不是儀表本身的測(cè)量誤差)。,下面列舉一些造成測(cè)量誤差的原因，以便在應(yīng)用中注意。,(1)被測(cè)流體工作狀態(tài)的變動(dòng),(2)節(jié)流裝置安裝不正確,(3)孔

44、板入口邊緣的磨損,(4)導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象,測(cè)量液體的流量時(shí)，應(yīng)該使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿同樣的液體而無(wú)氣泡，以使兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體密度相等。,a取壓點(diǎn)應(yīng)該位于節(jié)流裝置的下半部，與水平線夾角應(yīng)為00450，如圖321所示(如果從底部引出，液體中夾帶的固體雜質(zhì)會(huì)沉積在引壓管內(nèi)引起堵塞，亦屬不宜)。,,b引壓導(dǎo)管最好垂直向下，如條件不許可，導(dǎo)壓管亦應(yīng)下傾一定的坡度(至少1：20一1：10)，使氣泡易于排出。,c在引壓導(dǎo)管的管路中，應(yīng)有排氣的裝置。如果差壓計(jì)只能裝在節(jié)流裝置之上時(shí)，則須加裝貯氣罐，如圖322中的貯氣罐6與放空閥3。這樣，即使有少量氣泡，對(duì)差壓p的測(cè)量仍無(wú)影響。,,測(cè)量氣

45、體流量時(shí)，上述的這些基本原則仍然適用。盡管在引壓導(dǎo)管的連接方式上有些不同，其目的仍是要保持兩根導(dǎo)管內(nèi)流體的密度相等。,a取壓點(diǎn)應(yīng)在節(jié)流裝置的上半部。,b引壓導(dǎo)管最好垂直向上，至少亦應(yīng)向上傾斜一定的坡度，以便引壓導(dǎo)管中不滯留液體。,c如果差壓計(jì)必須裝在節(jié)流裝置之下，則須加裝貯液罐和徘放閥，如圖323所示。,測(cè)量蒸汽的流量時(shí)，要實(shí)現(xiàn)上述的基本原則，必須解決蒸汽冷凝液的等液位問(wèn)題，以消除冷凝液液位的高低對(duì)測(cè)量精度的影響，最常用的接法見(jiàn)圖324所示。取壓點(diǎn)從節(jié)流裝置的水平位置接出，并分別安裝凝液罐2。,這樣、兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿了冷凝液，而且液位一樣高，從而實(shí)現(xiàn)了差壓的準(zhǔn)確測(cè)量。自凝液罐至差壓計(jì)的接法與

46、測(cè)量液體流量時(shí)相同。,(5)差壓計(jì)安裝或使用不正確 差壓計(jì)或差壓變送器安裝或使用不正確也會(huì)引起測(cè)量誤差。,由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組，如圖325所示。當(dāng)切斷閥1、2關(guān)閉時(shí)，打開(kāi)平衡閥3，便可進(jìn)行儀表的零點(diǎn)校驗(yàn)。,測(cè)量腐蝕性(或因易凝固不適宜直接進(jìn)人差壓計(jì))的介質(zhì)流量時(shí)，必須采取隔離措施。最常用的方法是用某種與被測(cè)介質(zhì)不互溶且不起化學(xué)變化的中性液體作為隔離液，同時(shí)起傳遞壓力的作用。當(dāng)隔離液的密度1大于或小于被測(cè)介質(zhì)密度1時(shí)，隔離罐分別采用圖326所示的兩種形式。,,三、轉(zhuǎn)子流量計(jì),節(jié)流裝置對(duì)管徑小于50mm、低雷諾數(shù)的流體的測(cè)量精度是不高的。而轉(zhuǎn)子流

47、量計(jì)則特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。,1. 工作原理,差壓式流量計(jì)，是在節(jié)流面積(如孔板流通面積)不變的條件下，以差壓變化來(lái)反映流量的大小。而轉(zhuǎn)子流量計(jì)，卻是以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來(lái)測(cè)量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測(cè)量方法。,圖327是指示式轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理圖，它基本上由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管(通常用玻璃制成，錐度為40一30)；另一個(gè)是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。,,轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是,由于在測(cè)量過(guò)程中，V、t、f、A、g均為常數(shù)，所以由式(325)可知，(p1p2)也應(yīng)為常數(shù)。這就

48、是說(shuō)，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，流體的壓降是固定不變的。,所以，轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以定壓降變節(jié)流面積法測(cè)量流量的，這正好與差壓法測(cè)量流量的情況相反。,由式(325)可得,在p一定的情況下，流過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量和轉(zhuǎn)子與錐形管間環(huán)隙面積F0有關(guān)。由于錐形管由下往上逐漸擴(kuò)大，所以F0是與轉(zhuǎn)子浮起的高度有關(guān)的。,這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測(cè)介質(zhì)的流量大小，可用下式表示,或,式中 儀表常數(shù) h轉(zhuǎn)子浮起的高度,將式326）代入以上兩式，分別得到,2電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì),電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以將反映流且大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄。,LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由流量變送及電動(dòng)顯

49、示兩部分組成。,(1)流量變送部分 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)是用差動(dòng)變壓器進(jìn)行流量變送的。差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)與原理如圖328所示。,根據(jù)鐵心處在差動(dòng)變壓器線圈中的位置不同，次級(jí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)e1、e2不同。 即u = e1 e2 0, 0,0.等不同情況，據(jù)此可確定鐵心在線圈中的位置。,若將轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子與差動(dòng)變壓器的鐵心連結(jié)起來(lái)，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鐵心起運(yùn)動(dòng)，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢(shì)的大小。這就是電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)換原理。,(2)電動(dòng)顯示部分 圖329是LZD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理圖。,3轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值修正,儀表廠為了便于成批生產(chǎn)，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀

50、態(tài)(20，0.10133MPa)下用水或空氣進(jìn)行刻度的，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)尺上的刻度值，對(duì)用于測(cè)量液體來(lái)講是代表200C時(shí)水的流量值，對(duì)用于測(cè)量氣體來(lái)講則是代表20，0.10133MPa壓力下空氣的流量值。,(1)液體流量測(cè)量時(shí)的修正 測(cè)量液體的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，由于制造廠是在常溫(200C)下用水標(biāo)定的，根據(jù)式(330)可寫(xiě)為,對(duì)一般液體介質(zhì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度和壓力改變時(shí)，對(duì)密度影響不大。如果被測(cè)介質(zhì)的粘度與水的粘度相差不大(不超過(guò)0.03Pa . s)，可近似認(rèn)為是常數(shù)，則有,(2)氣體流量測(cè)定時(shí)的修正 對(duì)于氣體介質(zhì)流量值的修正，除了被測(cè)介質(zhì)的密度不同以外，被測(cè)介質(zhì)的工作壓力和溫度的影響也較顯著，因

51、此對(duì)密度、工作壓力和溫度均需進(jìn)行修正。,轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來(lái)測(cè)量氣體時(shí)，制造廠是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(293K，0.10133MPa絕對(duì)壓力）下用空氣進(jìn)行標(biāo)定的。對(duì)于非空氣介質(zhì)在不同于上述基準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量時(shí)，要進(jìn)行校正。,當(dāng)已知儀表顯示刻度Q0，要計(jì)算實(shí)際的工作介質(zhì)流量時(shí)，可按下式修正。,（339）,式中 Q1被測(cè)介質(zhì)的流量，Nm3/h； 1被測(cè)介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，kg/Nm3； 0被測(cè)介質(zhì)空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（1.293kg/Nm3）；,p1被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)壓力，MPa； p0工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的絕對(duì)壓力（0.10133MPa）； T0工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的絕對(duì)溫度（293K）； T1被測(cè)介質(zhì)的絕對(duì)溫度

52、，K； Q0按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)刻度的顯示流量值，Nm3/h； K密度修正系數(shù)； Kp壓力修正系數(shù)； KT溫度修正系數(shù)。,例5 某廠用轉(zhuǎn)子流量計(jì)來(lái)測(cè)量溫度為270C，表壓為0.16MPa的空氣流量，問(wèn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為38Nm3/h時(shí)，空氣的實(shí)際流量是多少?,(3)蒸汽流量測(cè)量時(shí)的換算 轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來(lái)測(cè)量水蒸氣流量時(shí)，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式335計(jì)算。若轉(zhuǎn)子材料為不銹鋼，t7.9gcm3，則有,由上式可以看出，若已知某飽和蒸汽(溫度不超過(guò)2000C)流量值時(shí)，可從上式換算成相應(yīng)的水流量值，然后按轉(zhuǎn)子流量計(jì)規(guī)格選擇合適口徑的儀表。,四、橢圓齒輪流量計(jì),橢圓齒輪流量計(jì)是屬于容積式流量計(jì)的種。它對(duì)被測(cè)

53、流體的粘度變化不敏感，特別使合干測(cè)量高粘度的流體(例如重油、聚乙烯醇、樹(shù)脂等)、甚至糊狀物的流量。,1. 工作原理 橢圓齒輪流量計(jì)的測(cè)量部分是由兩個(gè)相互嚙合的橢圓形齒輪A和B、軸及殼體組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測(cè)量室，如圖330所示。,,如圖330(a)、(b)、(c)所示，橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)了14周，其所排出的被測(cè)介質(zhì)為一個(gè)半月形容積。所以、橢圓齒輪每轉(zhuǎn)一周所排出的被測(cè)介質(zhì)量為半月形容積的4倍。故通過(guò)橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量Q),Q4nV0 （342）,式中 n 一橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)速度； V0半月形測(cè)量室容積。,橢圓齒輪流量計(jì)的流量信號(hào)(即轉(zhuǎn)速n)的顯示，有就地顯示和遠(yuǎn)傳顯示兩種

54、。,2使用特點(diǎn),由于橢圓齒輪流量計(jì)是基于容積式測(cè)量原理的，與流體的粘度等性質(zhì)無(wú)關(guān)。因此，特別適用于高粘度介質(zhì)的流量測(cè)量。測(cè)量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。但是在使用時(shí)要特別注意被測(cè)介質(zhì)中不能含有固體顆粒，更不能夾雜機(jī)械物，否則會(huì)引起齒輪磨損以至損壞。為此，橢圓齒輪流量計(jì)的入口端必須加裝過(guò)濾器。另外，橢圓齒輪流量計(jì)的使用溫度有一定范圍，溫度過(guò)高，就有使齒輪發(fā)生卡死的可能。,橢圓齒輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較為困難，因而成本較高。如果因使用不當(dāng)或使用時(shí)間過(guò)久，發(fā)生泄漏現(xiàn)象，就會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。,五、渦輪流量計(jì),在流體流動(dòng)的管道內(nèi)，安裝一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，當(dāng)流體通過(guò)葉輪時(shí)，流體

55、的動(dòng)能使葉輪旋轉(zhuǎn)。流體的流速越高，動(dòng)能就越大，葉輪轉(zhuǎn)速也就越高。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系，因此，測(cè)出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過(guò)管道的流體流量或總量。,圖3-31是渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。,,它主要由下列幾部分組成。,渦輪1是用高導(dǎo)磁系數(shù)的不銹鋼材料制成。葉輪芯上裝有螺旋形葉片。流體作用于葉片上使之轉(zhuǎn)動(dòng)。,導(dǎo)流器2是用以穩(wěn)定流體的流向和支承葉輪的。,磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器3是由線圈和滋鋼組成，用以將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，以供給前置放大器5進(jìn)行放大。,整個(gè)渦輪流量計(jì)安裝在外殼4上，外殼4是由非導(dǎo)磁的不銹鋼制成、兩端與流體管道相連接。,交變電信號(hào)的頻率與渦輪的轉(zhuǎn)速

56、成正比，也即與流量成正比。這個(gè)電信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后，送往子計(jì)數(shù)器或電子頻率計(jì)，以累積或指示流量。,特點(diǎn)：渦輪流量計(jì)安裝方便，磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與葉片間不需密封和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而測(cè)量精度高，可耐高壓，靜壓可達(dá)50MPa。由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理故反應(yīng)快，可測(cè)脈動(dòng)流量。輸出信號(hào)為電頻率信號(hào)，便于遠(yuǎn)傳，不受干擾。,缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)：渦輪流量計(jì)的渦輪容易磨損，被測(cè)介質(zhì)中不應(yīng)帶機(jī)械雜質(zhì)、否則會(huì)影響測(cè)量精度和損壞機(jī)件。因此，一般應(yīng)加過(guò)濾器。安裝時(shí)，必須保證前后有一定的直管段，以使流向比較穩(wěn)定。一般入口直管段的長(zhǎng)度取管道內(nèi)徑的10倍以上，出口取5倍以上。,六、電磁流量計(jì),在流量測(cè)量中，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)是具有導(dǎo)電性

57、的液體介質(zhì)時(shí)，可以應(yīng)用電磁感應(yīng)的方法來(lái)測(cè)量流量。電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是能夠測(cè)量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒(例如泥漿)或纖維液體的流量。,電磁流量計(jì)通常由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。被測(cè)介質(zhì)的流量經(jīng)變送器變換成感應(yīng)電勢(shì)后，再經(jīng)轉(zhuǎn)換器把電勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的0一10mA直流信號(hào)作為輸出，以便進(jìn)行指示、記錄或與電動(dòng)單元組合儀表配套使用。,電磁流量計(jì)變送部分的原理圖如圖332所示。,在一段用非導(dǎo)磁材料制成的管道外面，安裝有一對(duì)磁極N和S，用以產(chǎn)生磁場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)電液體流過(guò)管道時(shí)，因流體切割磁力線而產(chǎn)生了感應(yīng)電勢(shì)(根據(jù)發(fā)電機(jī)原理)。,感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判斷，其大小由下式?jīng)Q定；,K稱為儀表常數(shù)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B

58、、管道直徑D確定不變后，K就是一個(gè)常數(shù)，這時(shí)感應(yīng)電勢(shì)的大小與體積流量之間具有線性關(guān)系，因而儀表具有均勻刻度。,特點(diǎn)：電磁流量計(jì)的測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件或突出于管內(nèi)的部件，因而壓力損失很小。在采取防腐襯里的條件下，可以用于測(cè)量各種腐蝕性液體的流量，也可以用來(lái)測(cè)量含有顆粒、懸浮物等液體的流量。此外，其輸出信號(hào)與流量之間的關(guān)系不受液體的物理性質(zhì)(例溫度、壓力、粘度等)變化和流動(dòng)狀態(tài)的影響。對(duì)流量變化反應(yīng)速度快，故可用來(lái)測(cè)量脈動(dòng)流量。,缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)：電磁流量計(jì)只能用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量，其導(dǎo)電率要求不小于10-6一10-5L/(cm)，即不小于水的導(dǎo)電率。不能測(cè)量氣體、蒸汽及石油制品等的流量。由于液體

59、中所感應(yīng)出的電勢(shì)數(shù)值很小，所以要引入高放大倍數(shù)的放大器，由此而造成測(cè)量系統(tǒng)很復(fù)雜、成本高，并且很容易受外界電磁場(chǎng)干擾的影響，在使用不恰當(dāng)時(shí)會(huì)大大地影響儀表的精度。在使用中要注意維護(hù)，防止電極與管道間絕緣的破壞。安裝時(shí)要遠(yuǎn)離一切磁源(例如大功率電機(jī)、變壓器等)。不能有振動(dòng)。,流量計(jì)的種類很多，除了以上介紹的幾種流量計(jì)外，還有許多類型的流量計(jì)，例如靶式流量汁、堰式流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、直接式質(zhì)量流量計(jì)、間接式質(zhì)量流量計(jì)等。 隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高。許多新的流量測(cè)量方法也日益被人們重視和采用，例如超聲波、激光、X射線及核磁共振等逐漸應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，成為目前較新的流量測(cè)量技術(shù)。,作業(yè)：39題（p

60、.93）,用水刻度的流量計(jì)，測(cè)量范圍為010L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kgm3的不銹鋼制成，若用來(lái)測(cè)量密度為0. 831kgL苯的流量，問(wèn)測(cè)量范圍為多少?若這時(shí)轉(zhuǎn)子材料改為由密度為2750kgm3的鋁制成，問(wèn)這時(shí)用來(lái)測(cè)量水的流量及苯的流量，其測(cè)量范圍各為多少,第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表,一、概述,在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位，容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位。,測(cè)量液位的儀表叫液位計(jì); 測(cè)量料位的儀表叫料位計(jì); 測(cè)量?jī)煞N密度不同液體介質(zhì)的分界面的儀表叫界面計(jì)。 上述三種儀表統(tǒng)稱為物位儀表。,一般測(cè)量物位有兩種目的，一種是對(duì)物位測(cè)量的絕對(duì)值要求非常準(zhǔn)確、借以確定容器或儲(chǔ)存庫(kù)中的原料、輔料

61、、半成品或成品的數(shù)量；另一種是對(duì)物位測(cè)量的相對(duì)值要求非常準(zhǔn)確，要能迅速正確反映某一特定水準(zhǔn)面上的物料相對(duì)變化，用以連續(xù)控制生產(chǎn)工藝過(guò)程，即利用物位儀表進(jìn)行監(jiān)視和控制。,工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)物位儀表的要求：主要的有精度、量程、經(jīng)濟(jì)和安全可靠等方面，其中首要的是安全可靠。,測(cè)量物位儀表按其工作原理主要有下列幾種類型。,(1)直讀式物位儀表 這類儀表中主要有玻璃管液位計(jì)、玻璃板液位計(jì)等。,(2)差壓式物位儀表 它又可分為壓力式物位儀表和差壓式物位儀表，利用液柱或物料堆積對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生壓力的原理而工作。,(3)浮力式物位儀表 利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對(duì)浸沉于液體中的浮子(或稱沉筒)的浮力隨液位高度而變

62、化的原理工作。它又可分為浮子帶鋼絲繩或鋼帶的、浮球帶杠桿的和沉筒式的幾種。,(4)電磁式物位儀表 使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化，通過(guò)測(cè)出這些電量的變化來(lái)測(cè)知物位。它可以分為電阻式(即電極式)、電容式和電感式物位儀表等。還有利用壓磁效應(yīng)工作的物位儀表。,（5）核輻射式物位儀表 利用核輻射透過(guò)物料時(shí)，其強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理而工作的。目前應(yīng)用較多的是射線。,(6)聲波式物性儀表 由于物位的變化引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，測(cè)出這些變化就可測(cè)知物位。所以聲波式物位儀表可以根據(jù)它的工作原理分為聲波遮斷式、反射式和阻尼式。,(7)光學(xué)式物仿儀表 利用物位對(duì)光波的遮斷和反射

63、原理工作，它利用的光源可以有普通白熾燈光或激光等。,此外，還有一些其他型式的物位儀表， 下面重點(diǎn)介紹差壓式液位計(jì)，并簡(jiǎn)單介紹幾種其它類型的物位測(cè)量?jī)x表。,二、差壓式液位變送器,1工作原理,差壓式液位變送器，是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液位產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的，如圖34l所示。,將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相。設(shè)容器上部空間為干燥氣體，其壓力為p，則,當(dāng)被測(cè)容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時(shí)，不需要遠(yuǎn)傳信號(hào)，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-42所示，根據(jù)壓力p與液位H成正比的關(guān)系，可直接在壓力表上按液位進(jìn)行刻度。,2 零點(diǎn)遷移問(wèn)題,1）無(wú)遷移,一般來(lái)說(shuō)，差壓p與液位高度H

64、之間有如下關(guān)系,這就屬于一般的“無(wú)遷移”情況。當(dāng)H=0時(shí)，作用在正、負(fù)壓室的壓力是相等的。,2） 負(fù)遷移,在實(shí)際應(yīng)用中，往往H與p之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不那么簡(jiǎn)單。例如圖343所示，為防止容器內(nèi)液體和氣體進(jìn)入變送器而造成管線堵塞或腐蝕，并保持負(fù)壓室的液柱高度恒定，在變送器正、負(fù)壓室與取壓點(diǎn)之間分別裝有隔離罐，并充以隔離液。,若被測(cè)介質(zhì)密度為1，隔離液密度為2(通常21)，這時(shí)正、負(fù)壓室的壓力分別為,正、負(fù)壓室間的壓差為,將式(356)與式(353)相比較，就知道這時(shí)壓差減少了(h2一h1)2g一項(xiàng)，也就是說(shuō),當(dāng)H0時(shí)，p一((h2一h1)2g ，對(duì)比無(wú)遷移情況，相當(dāng)于在負(fù)壓室多了一項(xiàng)壓力，其固定數(shù)值為

65、(h2一h1)2g 。,假定采用的是DDZ型差壓變送器，其輸出范圍為420mA的電流信號(hào)。,在無(wú)遷移時(shí)，H0，p0，這時(shí)變送器的輸出I04mA；HHmax, p =pmax ，這時(shí)變送器的輸出I020mA。,但是有遷移時(shí)，根據(jù)式(356)可知，由于有固定差壓的存在,當(dāng)H0時(shí),變迭器的輸入小于0，其輸出必定小于4mA，當(dāng)HHmax時(shí)，變送器的輸入小于pmax ，其輸出必定小于20mA。,為了使儀表的輸出能正確反映出液位的數(shù)值，也就是使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上、下限值相對(duì)應(yīng)，必須設(shè)法抵消固定壓差(h2一h1)2g 的作用，使得當(dāng)H0時(shí)，變送器的輸出仍然回到4mA，而當(dāng)HHmax時(shí)，、變

66、送器的輸出能為20mA。,采用零點(diǎn)遷移的辦法就能夠達(dá)到此目的，即調(diào)節(jié)儀表上的遷移彈簧，以抵消固定壓差(h2一h1)2g的作用。,這里遷移彈簧的作用，其實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn)。遷移和調(diào)零都是使變送器輸出的起始位與被測(cè)量起始點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，只不過(guò)零點(diǎn)調(diào)整量通常較小，而零點(diǎn)遷移量則比較大。,3）正遷移,由于工作條件的不同，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)正遷移的情況，如圖345所示。,當(dāng)H0時(shí)，正壓室多了一項(xiàng)附加壓力hg，或者說(shuō)H0時(shí)，phg，這時(shí)變送器輸出大于4mA。,遷移同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。,例如，某差壓變送器的測(cè)量范圍為0一5000Pa，當(dāng)壓差由0變化到5000Pa時(shí)，變送器的輸出將由4mA變化到20mA、這是無(wú)遷移的情況，如圖344中曲線a所示。,當(dāng)有遷移時(shí)假定固定壓差為 （h2一h1）2g = 2000Pa，那么H=0時(shí)，根據(jù)式(356)有p（h2一h1）2g = 2000Pa ，這時(shí)變送器的輸出應(yīng)為4mA；H為最大時(shí)，pH1g一（h2一h1）2g 5000一20003000Pa，這時(shí)變送器輸出應(yīng)為20mA如圖344中曲線b所示。,也就是說(shuō)，p從一2000P