第三章第三章第三章第三章 检测变检测变检测变检测变送送送送华东理工大学信息学院自动化系华东理工大学信息学院自动化系华东理工大学信息学院自动化系华东理工大学信息学院自动化系简单控制系统构成回顾：简单控制系统构成回顾：简单控制系统的方块图简单控制系统的方块图本章主要内容：本章主要内容：3.1概述概述3.2温度检测温度检测3.3流量检测流量检测3.4压力检测压力检测3.5物位检测物位检测3.8变送器变送器3.9现代传感器技术的发展现代传感器技术的发展3.1 3.1 概概 述述3.1.0检测变送的重要性检测变送的重要性3.1.1测量误差测量误差3.1.2仪表性能指标仪表性能指标 在过程自动化中要通过检测元件获取在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是生产工艺变量，最常见变量是温度、压温度、压力、流量、物位（四大参数）力、流量、物位（四大参数）。 检测元件又称为敏感元件、传感器，检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。这些输出信之成对应关系的输出信号。这些输出信号包括号包括位移、电压、电流、电阻、频率、位移、电压、电流、电阻、频率、气压气压等。等。 3.1.0 3.1.0 检测变送的重要性检测变送的重要性 由于检测元件的输出信号种类繁多，且由于检测元件的输出信号种类繁多，且信号较弱不易察觉，一般都需要将其经过信号较弱不易察觉，一般都需要将其经过变变送器送器处理，处理，转换成标准统一的电气信号送往转换成标准统一的电气信号送往显示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送显示仪表，指示或记录工艺变量，或同时送往控制器对被控变量进行控制。往控制器对被控变量进行控制。（如（如4 42020mA mA 或或 0 01010mAmA直流电流直流电流信号信号 ,20 ,20100100KPaKPa气压信号）气压信号） 一般将检测元件称为一般将检测元件称为一次仪表一次仪表，将变送，将变送器和显示装置称为器和显示装置称为二次仪表二次仪表。 有时将检测元件、变送器及显示装置统有时将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。称为检测仪表。检测检测实施正确控制的第一步实施正确控制的第一步变送变送将检测元件输出的各种信号、微弱信号转化将检测元件输出的各种信号、微弱信号转化成成统一统一(标准标准)的电气信号的电气信号。静态：静态：正确正确y(t)正确反映正确反映c(t)的值的值可靠可靠长期工作长期工作动态：动态：迅速迅速y(t)迅速反映迅速反映c(t)的变化的变化过程控制对检测仪表要求过程控制对检测仪表要求： 测量误差测量误差(1)绝对误差：绝对误差：仪表的仪表的指示值指示值与与被测量的真值被测量的真值之间之间的的差值。差值。测量误差测量误差：检测仪表获得的：检测仪表获得的被测值与实际被测变量被测值与实际被测变量真实值之间的差距真实值之间的差距。理论上：理论上：实际上：实际上： 测量误差测量误差(2)相对误差相对误差（仪表（仪表引用误差引用误差）绝对误差绝对误差与仪表的与仪表的量程之比。量程之比。(3)允许误差允许误差(4)附加误差附加误差由于外界环境条件变化以及仪表波动等外由于外界环境条件变化以及仪表波动等外界因素引起的误差。界因素引起的误差。 仪表性能指标仪表性能指标(1)精确度（精度）精确度（精度）仪表的仪表的精度等级精度等级是按国家统一规定的是按国家统一规定的允许误差允许误差大大小来划分成若干等级的。小来划分成若干等级的。表示仪表测量结果的可靠程度。表示仪表测量结果的可靠程度。精度等级：精度等级：允许误差去掉允许误差去掉“”号及号及“%”后，后，系列化圆整后系列化圆整后的数值。的数值。精度等级精度等级目前我国生产的仪表的精度等级有：目前我国生产的仪表的精度等级有：注：仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度注：仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。越高。精度等级：精度等级：允许误差去掉允许误差去掉“”号及号及“%”后，后，系列化圆整后系列化圆整后的数值。的数值。问题：问题：仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越度越？。 仪仪表表的的精精度度等等级级以以一一定定的的符符号号形形式式表表示示在在仪仪表表标标尺尺板板上上，如如1.01.0外外加加一一个个圆圆圈圈或或三三角角形形。精精度度等等级级1.01.0，说说明明该该仪仪表表允允许许误误差为差为1.0%1.0%。1.01.0 例例1 1 某台测温仪表的量程是某台测温仪表的量程是600600-11001100，其最，其最大绝对误差为大绝对误差为4，试确定该仪表的精度等级。，试确定该仪表的精度等级。 由于国家规定的精度等级中没有由于国家规定的精度等级中没有0.80.8级仪表，级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了而该仪表的最大引用误差超过了0.50.5级仪表的允许级仪表的允许误差，误差，所以这台仪表的精度等级应定为所以这台仪表的精度等级应定为1.01.0级。级。解解 仪表的允许误差为仪表的允许误差为目前我国生产的仪表的精度等级有：目前我国生产的仪表的精度等级有： 例例2 2 某台测温仪表的量程是某台测温仪表的量程是600600-11001100，工艺要工艺要求求该仪表指示值的误差不得超过该仪表指示值的误差不得超过4，应选，应选精度等精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。级为多少的仪表才能满足工艺要求。所所以以只只能能选选择择一一台台允允许许误误差差为为0.5%，即即精精确确度度等等级级为为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。级的仪表，才能满足工艺要求。解解 根据工艺要求，仪表的最大允许误差为根据工艺要求，仪表的最大允许误差为结论：结论：校表：校表：选表：选表：仪表量程的上限：仪表量程的上限：Ymax:4/33/2倍（被测变量）倍（被测变量）波动较大时：波动较大时：3/22倍（被测变量）倍（被测变量）下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的下限：一般地，被测变量的值不低于全量程的1/3。 仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。(2) (2) 变差变差( (回差回差) ) 在外界条件不变的情况下，使用同一台仪表在外界条件不变的情况下，使用同一台仪表对某一变量进行对某一变量进行正反行程测量正反行程测量时对应于同一测量值时对应于同一测量值所得的仪表读数之间的差异。所得的仪表读数之间的差异。注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。例：在例：在11511151系列电容式差压变送器调校实验中，得到如下一组数系列电容式差压变送器调校实验中，得到如下一组数据：据： 插入点插入点 正行程实测（正行程实测（mAmA） 反行程实测（反行程实测（mAmA） 0 % 0 % 4.00 4.00 100% 20.00 100% 20.00 （1 1）最大绝对误差是多少？）最大绝对误差是多少？（2 2）最大回差是多少）最大回差是多少? ?(3) (3) 线性度线性度衡量仪表实际特性偏离线性程度的指标。衡量仪表实际特性偏离线性程度的指标。线性度差就要降低仪表精度。线性度差就要降低仪表精度。图图3.1线性度线性度(4) (4) 灵敏度和分辨率灵敏度和分辨率灵敏度：灵敏度：仪表的输出变化量与引起此变化的输入变仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量的比值，即化量的比值，即 灵敏度灵敏度= =Y/X对于模拟式仪表而言，对于模拟式仪表而言，Y是仪表指针的角位移或线是仪表指针的角位移或线位移。位移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。分辨率分辨率（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨（仪表灵敏限）：仪表输出能分辨和响应的最小输入变化量。和响应的最小输入变化量。分辨率是灵敏度的一种反映。分辨率是灵敏度的一种反映。对于数字式仪表而言，分辨率就是数字显对于数字式仪表而言，分辨率就是数字显示器最末位数字间隔代表被测量的变化量。示器最末位数字间隔代表被测量的变化量。(5) (5) 动态误差动态误差由于仪表动作的惯性延迟和测量传递滞后，当被测由于仪表动作的惯性延迟和测量传递滞后，当被测量突然变化后必须经过一段时间才能准确显示出来，量突然变化后必须经过一段时间才能准确显示出来，这样造成的误差。这样造成的误差。注：注：在工业生产中被测量变化较快时，不能忽略动在工业生产中被测量变化较快时，不能忽略动态误差。态误差。课堂作业课堂作业1 1：检定一块级刻度为检定一块级刻度为0 0100Pa100Pa的的压力表，发现在压力表，发现在50Pa50Pa处的误差最大，为，其处的误差最大，为，其他刻度处的误差均小于，问这块压力表是否他刻度处的误差均小于，问这块压力表是否合格？合格？例例1 1： 某一标尺为某一标尺为0 0500500的温度计出厂前经过校的温度计出厂前经过校验，其刻度标尺各点的测量结果值为：验，其刻度标尺各点的测量结果值为：被校表读数（被校表读数（） 0 100 200 300 400 5000 100 200 300 400 500标准表读数（标准表读数（） 0 103 198 303 406 4950 103 198 303 406 495（1 1）求出仪表最大绝对误差值；）求出仪表最大绝对误差值；（2 2）确定仪表的允许误差及精度等级；）确定仪表的允许误差及精度等级；（3 3）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表）仪表经过一段时间使用后，重新校验时，仪表最大绝对误差为最大绝对误差为88，问该仪表是否还符合出，问该仪表是否还符合出厂时的精度等级？厂时的精度等级？例例2 2： 现欲测往复泵出口压力（约），工艺要现欲测往复泵出口压力（约），工艺要求求0.05 Mpa0.05 Mpa，就地指示。可供选择的弹簧管，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：级，量程为压力表的精度为：级，量程为0 01.6, 01.6, 02.5, 2.5, 0 04.0 Mpa 4.0 Mpa 。试选择压力表的精度和量程。试选择压力表的精度和量程。3.2 3.2 温度检测温度检测3.2.1 3.2.1 温度检测方法温度检测方法3.2.2 3.2.2 热电偶热电偶3.2.3 3.2.3 热电阻热电阻3.2.4 3.2.4 热电偶、热电阻的选用热电偶、热电阻的选用3.2.1 3.2.1 温度检测方法温度检测方法按测温元件是否与被测对象接触分为：按测温元件是否与被测对象接触分为：接触式：接触式：非接触式：非接触式：接触式：接触式：测温元件与被测对象接触，依靠传热和测温元件与被测对象接触，依靠传热和对流进行热交换。对流进行热交换。优点：优点：结构简单、可靠，测温精度较高。结构简单、可靠，测温精度较高。缺点：缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换且达到平衡后才能测量，这样热交换且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被容易破坏被测对象的温度场，测对象的温度场，同时带来测温过程的同时带来测温过程的延迟延迟现象，现象，不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处不适于测量热容量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。于运动中的对象。不适于直接对不适于直接对腐蚀性腐蚀性介质测量。介质测量。非接触式：非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部热辐射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。分热辐射能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。优点：优点：从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不从原理上讲测量范围从超低温到极高温，不破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对被破坏被测对象温度场。非接触式测温响应快，对被测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有强测对象干扰小，可用于测量运动的被测对象和有强电磁干扰、强腐蚀的场合。电磁干扰、强腐蚀的场合。缺点：缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。且结构复杂，价格比较昂贵。 3.2.2 3.2.2 热电偶热电偶(1)(1) 测温原理测温原理热电效应热电效应图图3.2热电偶的热电效应热电偶的热电效应（参比端、冷端、固定端）（参比端、冷端、固定端）（工作端、热端、自由端）（工作端、热端、自由端）将两种不同材料的导体或半导体将两种不同材料的导体或半导体A和和B连在一起组成连在一起组成一个闭合回路，而且两个接点的温度一个闭合回路，而且两个接点的温度o,则回路内则回路内将有电流产生，电流大小正比于接点温度将有电流产生，电流大小正比于接点温度和和o的函的函数之差，而其极性则取决于数之差，而其极性则取决于A和和B的材料。的材料。根据根据热电偶的热电偶的“中间导体定律中间导体定律”可知：热电偶回路中接入第可知：热电偶回路中接入第三种导体后，只要该导体两端三种导体后，只要该导体两端温度相同，热电偶回路中所产温度相同，热电偶回路中所产生的总热电势与没有接入第三生的总热电势与没有接入第三种导体时热电偶所产生的总热种导体时热电偶所产生的总热电势相同；同理，如果回路中电势相同；同理，如果回路中接入更多种导体时，只要同一接入更多种导体时，只要同一导体两端温度相同，也不影响导体两端温度相同，也不影响热电偶所产生的热电势值。因热电偶所产生的热电势值。因此热电偶回路可以接入各种显此热电偶回路可以接入各种显示仪表、变送器、连接导线等。示仪表、变送器、连接导线等。热电偶的热电偶的“中间导体定律中间导体定律”分度表：分度表：当当0 0= =00时，时， 与温度与温度对对应的数值表。（应的数值表。（非线性非线性）分度号：分度号：与分度表所对应的热电偶的代号。与分度表所对应的热电偶的代号。常用工业热电偶比较常用工业热电偶比较常用热电偶类型：常用热电偶类型：普通型热电偶：普通型热电偶：( (热电偶结构类型见热电偶结构类型见P27)P27) 热电极、绝缘管、接线盒等热电极、绝缘管、接线盒等铠装热电偶铠装热电偶多点式热点偶多点式热点偶防爆型热点偶防爆型热点偶表面型热点偶表面型热点偶铠装热电偶铠装热电偶的特点的特点 热响应时间少，减小动态误差；热响应时间少，减小动态误差；可弯曲安装使用；可弯曲安装使用；测量范围大；测量范围大；机械强度高，耐压性能好；机械强度高，耐压性能好；扁接插式铠装热电偶扁接插式铠装热电偶补偿导线式铠装热电偶补偿导线式铠装热电偶防喷式铠装热电偶防喷式铠装热电偶防水式铠装热电偶防水式铠装热电偶手柄式铠装热电偶手柄式铠装热电偶圆接插式铠装热电偶圆接插式铠装热电偶多点热电偶多点热电偶 适用于生产现场存在温度梯度不显著，须同时测适用于生产现场存在温度梯度不显著，须同时测量多个位置或位置的多处测量。广泛应用于大化肥合量多个位置或位置的多处测量。广泛应用于大化肥合成塔、存储罐等装置中。成塔、存储罐等装置中。图图3.4多点热电偶多点热电偶防爆型热电偶的原理防爆型热电偶的原理 防爆热电偶是利用防爆热电偶是利用间隙隔爆间隙隔爆原理，设计具有足原理，设计具有足够强度的接线盒等部件，够强度的接线盒等部件，将所有会产生火花，电弧和将所有会产生火花，电弧和危险温度的零部件都密封在接线盒腔内，危险温度的零部件都密封在接线盒腔内，当腔内发生当腔内发生爆炸时，能通过接合面间隙熄火和冷却，使爆炸后的爆炸时，能通过接合面间隙熄火和冷却，使爆炸后的火焰和温度传不到腔外，从而进行隔爆。火焰和温度传不到腔外，从而进行隔爆。防爆型热电偶的特点防爆型热电偶的特点多种防爆形式，防爆性能好；多种防爆形式，防爆性能好；压簧式感温元件，抗振性能好；压簧式感温元件，抗振性能好；测温范围大；测温范围大；机械强度高，耐压性能好；机械强度高，耐压性能好；无固定装置无固定装置固定法兰式固定法兰式固定螺纹式固定螺纹式活络管接头式活络管接头式直型管接头式直型管接头式图图3.5防爆型热防爆型热电偶电偶一览图一览图吹气型热电偶吹气型热电偶 通过吹进氮气或其它气体，将有害气体送出通过吹进氮气或其它气体，将有害气体送出保护管外，从而提高热电偶寿命。是保护管外，从而提高热电偶寿命。是3030万吨合成万吨合成氨装置中不可缺少的测温装置。氨装置中不可缺少的测温装置。另外，压簧固定热电偶、直另外，压簧固定热电偶、直角弯头热电偶、耐磨阻漏热角弯头热电偶、耐磨阻漏热电偶等等电偶等等图图3.6吹气型热电偶吹气型热电偶(2)补偿导线补偿导线图图3.7补偿导线连接图补偿导线连接图作用：解决参比端温度的恒定问题。作用：解决参比端温度的恒定问题。要求：价格便宜，要求：价格便宜，0100范围内的热电性质与要补范围内的热电性质与要补偿的热电偶的热电性质几乎完全一样偿的热电偶的热电性质几乎完全一样(3)热电偶参比端温度补偿（测量的准确性）热电偶参比端温度补偿（测量的准确性）补偿原理补偿原理：工作端温度：工作端温度，参比端参比端0，热电势为热电势为因此因此参比端温度补偿方法：参比端温度补偿方法：计算法计算法冰浴法冰浴法机械调零法机械调零法补偿电桥法：补偿电桥法：利用参比端温度补偿器利用参比端温度补偿器例如：用镍铬例如：用镍铬-镍硅（镍硅（K）热电偶测温，热电偶热电偶测温，热电偶参比端温度参比端温度o=20，测得的热电势测得的热电势E（，o）=32.479mV。由由K分度表中查得分度表中查得E（20，0）=0.798mV,则则E（，0）= E（，20）+ E（20，0） =32.479+0.798=33.277mV再反查再反查K分度表，得实际温度是分度表，得实际温度是800。计算法举例：计算法举例：3.2.3 3.2.3 热电阻热电阻金属热电阻金属热电阻测温原理是基于导体的电阻会随温测温原理是基于导体的电阻会随温度的变化而变化的特性。度的变化而变化的特性。热电阻热电阻通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配通常和显示仪表、记录仪表、电子计算机等配套使用。直接测量各种生产过程中的套使用。直接测量各种生产过程中的-200-200C C500C500C范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温范围内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。度。 热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。作仪表便显示出阻值所对应的温度值。 常用热电阻：常用热电阻： 铜电阻和铂电阻铜电阻和铂电阻热电阻的结构形式：热电阻的结构形式：普通型、铠装型、专用型普通型、铠装型、专用型无固定装置热电无固定装置热电阻阻固定螺纹式热电固定螺纹式热电阻阻活动法兰式热活动法兰式热电电阻阻固定螺纹固定螺纹锥锥式热式热电电阻阻固定螺纹固定螺纹管接头管接头式热电式热电阻阻活络管接头式热活络管接头式热电阻电阻图图3.9 3.9 装配式热电阻装配式热电阻装配式热电阻是由感温元件、不锈钢保护管、接装配式热电阻是由感温元件、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。线盒以及各种用途的固定装置组成。防喷式铠装热电阻防喷式铠装热电阻扁接插式扁接插式铠装热电阻铠装热电阻防水式铠装热电阻防水式铠装热电阻圆接插式圆接插式铠装热电阻铠装热电阻补偿导线式铠装热电阻补偿导线式铠装热电阻铠装式热电阻比装配式热电阻铠装式热电阻比装配式热电阻直径小、易弯曲、适宜安装在直径小、易弯曲、适宜安装在装配式无法安装的场合，它的装配式无法安装的场合，它的外保护管采用不锈钢，内充满外保护管采用不锈钢，内充满高密度氧化物质绝缘体，因此高密度氧化物质绝缘体，因此它具有很强的抗污染和优良的它具有很强的抗污染和优良的机械强度，能在环境较为恶劣机械强度，能在环境较为恶劣的场合使用。的场合使用。 端面热电阻端面热电阻适合于测量电厂汽轮机及电机轴瓦或其适合于测量电厂汽轮机及电机轴瓦或其它机体表面温度。它机体表面温度。防腐防腐热电阻热电阻采用新型防腐材料，采用新型防腐材料，外包覆聚四氟乙烯外包覆聚四氟乙烯F46F46，适合于石适合于石油化工各种腐蚀性介质中测温。是油化工各种腐蚀性介质中测温。是氯碱行业的专用测温仪表。氯碱行业的专用测温仪表。端面热电阻端面热电阻图图3.12防腐热电阻防腐热电阻微型热电偶微型热电偶/ /热电阻热电阻适用于狭小场所适用于狭小场所的温度测量与控制。的温度测量与控制。是纺织、绦纶等行业是纺织、绦纶等行业业不可缺少的温度测业不可缺少的温度测量装置。量装置。微型热电偶微型热电偶/ /热电阻热电阻特殊热电偶特殊热电偶/ /热电阻热电阻炉壁炉壁热电偶热电偶/ /热电阻热电阻炉壁热电偶炉壁热电偶/ /热电阻热电阻 适合于电厂锅炉炉壁，适合于电厂锅炉炉壁，管壁及其它圆柱体表管壁及其它圆柱体表面测量。面测量。半导体热敏电阻半导体热敏电阻测温原理是基于某些半导体测温原理是基于某些半导体材料的电阻值随温度的变化而变化的特性。材料的电阻值随温度的变化而变化的特性。NTCNTC型：负温度系数热敏电阻，多数是此类型：负温度系数热敏电阻，多数是此类 PTCPTC型：正温度系数热敏电阻，用于位式温度检测型：正温度系数热敏电阻，用于位式温度检测 特点：特点：结构简单、灵敏度高、体积小、热惯性小。结构简单、灵敏度高、体积小、热惯性小。缺点：缺点：非线性严重、互换性差、测温范围窄非线性严重、互换性差、测温范围窄3.2.4热电偶、热电阻的选用热电偶、热电阻的选用(1)(1)选用原则：较高温度选用原则：较高温度热电偶热电偶 中低温区中低温区热电阻热电阻一般以一般以500500为分界，但不绝对为分界，但不绝对原因有两点：原因有两点：(2)(2)由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差就很突出。度区内引起的相对误差就很突出。另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套管、连接导线等。管、连接导线等。(1)(1)在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。表放大器和抗干扰要求很高。(2)(2)安装安装(1)(1)选择有代表性的测温点位置，测温元件有足够的选择有代表性的测温点位置，测温元件有足够的插入深度插入深度(2)(2)热电偶或热电阻的接线盒的出线孔应朝下，以免热电偶或热电阻的接线盒的出线孔应朝下，以免积水及灰尘等造成接触不良，防止引入干扰信号。积水及灰尘等造成接触不良，防止引入干扰信号。(3)(3)检测元件应避开热辐射强烈影响处。要密封安装检测元件应避开热辐射强烈影响处。要密封安装孔，避免被测介质溢出或冷空气吸入而引入误差。孔，避免被测介质溢出或冷空气吸入而引入误差。图3.14热电偶安装热电偶安装(3)(3)使用使用热电偶：热电偶：参比端温度补偿参比端温度补偿补偿导线的极性不能接反补偿导线的极性不能接反分度号应与配接的变送、显示仪表分度号一致分度号应与配接的变送、显示仪表分度号一致在与采用补偿电桥法进行参比端温度补偿的仪表在与采用补偿电桥法进行参比端温度补偿的仪表（如电子电位差计、温度变送器等）配套测温时，热（如电子电位差计、温度变送器等）配套测温时，热电偶的参比端要与补偿电阻感受相同温度。电偶的参比端要与补偿电阻感受相同温度。 热电阻：热电阻：分度号应与配接的变送、显示仪表分度号一致分度号应与配接的变送、显示仪表分度号一致采用三线制接法采用三线制接法所谓三线制接法，就是从现场的金属热所谓三线制接法，就是从现场的金属热电阻两端引出三根材质、长短、粗细均电阻两端引出三根材质、长短、粗细均相同的连接导线，其中两根导线被接入相同的连接导线，其中两根导线被接入相邻两对抗桥臂中，另一根与测量桥路相邻两对抗桥臂中，另一根与测量桥路电源负极相连电源负极相连。见右图。见右图。由于流过两桥由于流过两桥臂的电流相等，因此当环境温度变化时，臂的电流相等，因此当环境温度变化时，两根连接导线因阻值变化而引起的压降两根连接导线因阻值变化而引起的压降变化相互抵消，不影响测量桥路输出电变化相互抵消，不影响测量桥路输出电压的大小。压的大小。3.3流量检测流量检测3.3.0基本概念基本概念主要研究内容：主要研究内容：3.3.1流量检测的主要方法流量检测的主要方法3.3.2速度式流量计（差压式流量传感器速度式流量计（差压式流量传感器）3.3.3容积式流量计容积式流量计3.3.4质质量流量计量流量计3.3.5流量仪表的选用流量仪表的选用3.3.0基本概念基本概念流量（瞬时流量）流量（瞬时流量）：单位时间内流过管道某一截：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量。面的流体的数量。累积流量（总流量）累积流量（总流量）：某一时段内流过的流体的：某一时段内流过的流体的总合。瞬时流量在某一时段的累积量。总合。瞬时流量在某一时段的累积量。流量的表示方法：流量的表示方法：质量流量质量流量(qm)：单位时间内流过某截面的流体的质量。单位时间内流过某截面的流体的质量。单位：单位：(kg/s)体积流量体积流量(qv)：单位时间内流过某截面的流体的体积。单位时间内流过某截面的流体的体积。(工作状态下工作状态下)单位单位:(m3/s)qm=qv体积流量体积流量(qvn)：折算到标准的压力和温度下的体积流折算到标准的压力和温度下的体积流量。（量。（标准状态下标准状态下）qvn=qm/nqvn=qv/n流流体体的的密密度度受受流流体体的的工工作作状状态态（如如温温度度、压压力力）影影响响: :对对于于液液体体，压压力力变变化化对对密密度度的的影影响响非非常常小小，一一般般可可以以忽忽略略不不计计。 温温度度对对密密度度的的影影响响要要大大一一些些，一一般般温温度度每每变变化化1010时时，液液体体密密度度的的变变化化约约在在1%1%以以内内，所所以以当当温温度度变变化化不不是是很很大大，测测量量准准确确度度要要求求不不是是很很高高的的情情况况下，往往也可以忽略不计。下，往往也可以忽略不计。 对于气体对于气体，密度受，密度受温度、压力变化影响较大温度、压力变化影响较大。在在常常温温常常压压附附近近，温温度度每每变变化化1010，密密度度变变化化约约为为3%3%； 因因此此，在在测测量量气气体体流流量量时时，必必须须同同时时测测量量流流体体的的温温度度和和压压力力。为为了了便便于于比比较较，常常将将在在工工作作状状态态下下测测得得的的体体积积流流量量换换算算成成标标准准状状态态下下（温温度度为为2020，压压力力为为101 101 325 325 PaPa）的的体体积积流流量量，用用符符号号q qVNVN表表示示，单单位位符符号号为为NmNm3 3/s/s。 压力每变化压力每变化1010kPakPa，密度约变化密度约变化3%3%。生生产产过过程程中中各各种种流流体体的的性性质质各各不不相相同同，流流体体的的工工作作状状态态及及流流体体的的粘粘度度、腐腐蚀蚀性性、导导电电性性也也不不同同，很很难难用用一一种种原原理理或或方方法法测测量量不不同同流流体体的的流流量量。尤尤其其工工业业生生产产过过程程，其其情情况况复复杂杂，某某些些场场合合的的流流体体是是高高温温、高高压压，有有时时是是气气液液两两相相或或液液固固两两相相的的混混合合流流体体。所所以以目目前前流流量量测测量量的的方方法法很很多多，测测量量原原理理和和流流量量传传感感器器（或或称称流流量量计计）也也各各不不相相同同，从从测测量量方方法法上上一一般般可可分分为为以以下下几几大类。大类。 3.3.1流量检测的主要方法流量检测的主要方法(1)测体积流量测体积流量容积法容积法：在单位时间内以标准固定体积对流动介：在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体的固定容积质连续不断地进行度量，以排出流体的固定容积数来计算流量。数来计算流量。容积法受流体流动状态影响较小，适容积法受流体流动状态影响较小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。用于测量高粘度、低雷诺数的流体。雷诺数是流体流动中雷诺数是流体流动中惯性力与粘性力比值的量度惯性力与粘性力比值的量度, ,依据雷诺数的大小可以判别依据雷诺数的大小可以判别流动特征流动特征 如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量如：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、皮膜式流量计等计等图图3.16LC椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计速度法速度法：平均流速乘以管道截面积求得流体：平均流速乘以管道截面积求得流体的体积流量。的体积流量。测量平均流速的方法有：差压式、电磁式、漩涡式、测量平均流速的方法有：差压式、电磁式、漩涡式、声学式、热学式、涡轮式声学式、热学式、涡轮式差差压压式式 又又称称节节流流式式，利利用用节节流流件件前前后后的的差差压压和和流流速速关系，通过差压值获得流体的流速；关系，通过差压值获得流体的流速；电电磁磁式式 导导电电流流体体在在磁磁场场中中运运动动产产生生感感应应电电势势，感感应电势应电势大小与流体的大小与流体的平均流速平均流速成正比；成正比；旋涡式旋涡式 流体在流动中遇到一定形状的物体会在其流体在流动中遇到一定形状的物体会在其周围产生有规则的旋涡，周围产生有规则的旋涡，旋涡释放的频率旋涡释放的频率与与流速流速成成正比；正比； 声学式声学式 根据声波在流体中传播速度的变化得到根据声波在流体中传播速度的变化得到流体的流速；流体的流速；涡轮式涡轮式 流体作用在置于管道内部的涡轮上使涡轮流体作用在置于管道内部的涡轮上使涡轮转动，其转动，其转动速度转动速度在一定流速范围内与管道内流体在一定流速范围内与管道内流体的的流速流速成正比成正比； 热学式热学式 利用加热体被流体的冷却程度与流速的利用加热体被流体的冷却程度与流速的关系来检测流速。关系来检测流速。基于速度法的流量检测仪表有基于速度法的流量检测仪表有: :节流式流量计、靶式流量计、弯管流量计、节流式流量计、靶式流量计、弯管流量计、转子流量计、电磁流量计、旋涡流量计、转子流量计、电磁流量计、旋涡流量计、涡轮流量计、超声流量计等。涡轮流量计、超声流量计等。YJLB型一体化节流式流量型一体化节流式流量计计YJLBYJLB型一体化节流式流量型一体化节流式流量计将节流装置和差压变送计将节流装置和差压变送器做成一体，继承了节流器做成一体，继承了节流装置的优点，结构紧凑，装置的优点，结构紧凑，成套性好，故障率低，使成套性好，故障率低，使用安装方便，动态特性好，用安装方便，动态特性好，提高了测量精度，可满足提高了测量精度，可满足各种流量测量的需要各种流量测量的需要图图3.18靶式流量计靶式流量计图图3.19 903.19 90度度弯管流量计弯管流量计(2)测质量流量测质量流量间接法：间接法：测出体积流量和密度，经过计算得到。测出体积流量和密度，经过计算得到。主要有压力温度补偿式质量流量计。主要有压力温度补偿式质量流量计。直接法：直接法：直接测量质量流量。科里奥利力式流量直接测量质量流量。科里奥利力式流量计、计、量热式流量计、角动量式流量计量热式流量计、角动量式流量计等。等。质量流量计是直接测量流体流过的质量。质量流量计是直接测量流体流过的质量。具有精度不受流体的温度、压力、密度、具有精度不受流体的温度、压力、密度、粘度等变化影响的优点粘度等变化影响的优点 SITRANS F C SITRANS F C 科里奥利力质量流量计科里奥利力质量流量计3.3.2速度式流量计（差压式流量传感器）速度式流量计（差压式流量传感器）差差压压式式流流量量传传感感器器又又称称节节流流式式流流量量传传感感器器，它它是是利利用用管管路路内内的的节节流流装装置置，将将管管道道中中流流体体的的瞬瞬时时流流量量转转换换成成节节流流装装置置前前后后的的压压力力差差的的原原理理来来实现的。实现的。图图3.21 3.21 差压式流量传感器流量测量系统差压式流量传感器流量测量系统差压式流量传感器流量测量系统主要由差压式流量传感器流量测量系统主要由节流装置节流装置和和差压计差压计（或差压变送器）组成，如下图所示。（或差压变送器）组成，如下图所示。节节流流装装置置的的作作用用是是把把被被测测流流体体的的流流量量转转换换成成压压差差信信号号，差差压压计计则则对对压压差差信信号号进进行行测测量量并并显显示示测测量量值值，差差压压变变送送器器是是把把差差压压信信号号转转换换为为与与流流量量对对应应的的标标准准电信号或气信号，以供显示、记录或控制。电信号或气信号，以供显示、记录或控制。 差差压压式式流流量量传传感感器器发发展展较较早早，技技术术成成熟熟而而较较完完善善，而而且且结结构构简简单单，对对流流体体的的种种类类、温温度度、压压力力限限制较少，因而应用广泛。制较少，因而应用广泛。(1) (1) 节流装置节流装置节流装置节流装置是差压式流量传感器的流量敏感检测是差压式流量传感器的流量敏感检测元件，是安装在流体流动的管道中的阻力元件。元件，是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。常用的节流元件有孔板、喷嘴、文丘里管。它们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道它们的结构形式、相对尺寸、技术要求、管道条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节条件和安装要求等均已标准化，故又称标准节流元件，如下页图所示。流元件，如下页图所示。图图3-22 3-22 标准节流元件标准节流元件( (a) a) 孔板；孔板； ( (b) b) 喷嘴；喷嘴； ( (c) c) 文丘里管文丘里管 其中孔板最简单又最为典型，加工制造方便，在其中孔板最简单又最为典型，加工制造方便，在工业生产过程中常被采用。工业生产过程中常被采用。 标准节流装置按照规定的技术要求和试验数标准节流装置按照规定的技术要求和试验数据来设计、加工、安装，无需检测和标定，可以据来设计、加工、安装，无需检测和标定，可以直接投产使用，并可保证流量测量的精度。直接投产使用，并可保证流量测量的精度。 (2) (2) 测量原理测量原理测测量量原原理理 在在管管道道中中流流动动的的流流体体具具有有动动压压能能和和静静压压能能，在在一一定定条条件件下下这这两两种种形形式式的的能能量量可可以以相相互互转转换换，但但参参加加转转换换的的能能量量总总和和不不变变。用用节节流流元元件件测测量量流流量量时时，流流体体流流过过节节流流装装置置前前后后产产生生压压力力差差p p(p p= =p p1 1- -p p2 2) )，且且流流过过的的流流量量越越大大，节节流流装装置置前前后后的的压压差差也也越越大大，流流量量与与压压差差之之间间存存在在一一定定关关系系，这这就就是是差差压压式式流流量量传传感感器器测量原理。测量原理。图图3 3- -2 23 3 节节流流件件前前后后流流速速和和压压力力分分布布情情况况图图3-233-23为为节节流流件件前前后后流流速速和和压压力力分分布布情情况况，图图中中充充分分地地反反映映了了能能量量形形式式的的转转换换。由由于于流流动动是是稳稳定定不不变变的的，即即流流体体在在同同一一时时间间内内通通过过管管道道截截面面I I和和节节流流件件开开孔孔截截面面IIII的的流流体体量量应应相相同同，这这样样通通过过截截面面IIII的的流流速速必必然然比比通通过过截截面面I I时时快快。在在流流速速变变化化的的同同时时，流流体体的的动动压压能能和和静静压压能能也也发发生生变变化化，根根据据能能量量守守恒恒定定律律，因因而而在在孔孔板板前前后后出出现现了了静静压压差差。通通过过测测量量此此静静压压差差便便可可以以求求出出流速和流量。流速和流量。流量方程式为流量方程式为( (差压与流量的关系差压与流量的关系) )对对于于可可压压缩缩流流体体，例例如如各各种种气气体体及及蒸蒸气气通通过过节节流流元元件件时时，由由于于压压力力变变化化必必然然会会引引起起密密度度的的改改变变，即即1 12 2，这这时时在在公公式式中中应应引引入入体体积积膨膨胀胀系系数数，可可压压缩缩性性流流体体体体积积膨膨胀胀系系数数小小于于1 1，如如果果是是不不可可压压缩缩性流体，则性流体，则=1=1。m m为孔口面积与管道内截面积之比。为孔口面积与管道内截面积之比。流流量量公公式式中中的的流流量量系系数数与与节节流流装装置置的的结结构构形形式式、取取压压方方式式、节节流流装装置置开开孔孔直直径径、流流体体流流动动状状态态（雷雷诺诺数数）及及管管道道条条件件等等因因素素有有关关。对对于于标标准准节节流流装装置置，值值可可直直接接从从有有关关手手册册中中查查出。出。 (3) (3) 差压式流量检测系统差压式流量检测系统图图3-24 3-24 差压式流量检测系统结构示意图差压式流量检测系统结构示意图 要达到准确测量流量，还要注意以下几点：要达到准确测量流量，还要注意以下几点：（1 1）差差压压变变送送器器的的压压差差和和显显示示仪仪表表的的流流量量标标尺尺有有若若干干种种规规格格，选选择择时时应应与与节节流流装装置置孔孔径径匹匹配。配。 （2 2）在在测测量量蒸蒸汽汽和和气气体体流流量量时时，常常遇遇到到工工作作条条件件的的密密度度与与设设计计时时的的密密度度c c不不相相同同，这这时时必须对示数进行修正。必须对示数进行修正。（3 3）显示仪表刻度通常是线性的，测量值）显示仪表刻度通常是线性的，测量值（差压信号）要经过开方运算进行线性化处（差压信号）要经过开方运算进行线性化处理后再送显示仪表。理后再送显示仪表。 （4 4）节流装置应正确安装。）节流装置应正确安装。 （5 5）接至差压变送器的压差应该与节流装）接至差压变送器的压差应该与节流装置前后压差相一致，这就需要正确安装差压置前后压差相一致，这就需要正确安装差压信号管路。信号管路。 介质为液体时：介质为液体时： 差差压压变变送送器器应应装装在在节节流流装装置置下下面面，取取压压点点应应在在工工艺艺管管道道的的中中心心线线以以下下引引出出（下下倾倾4545左左右右），导导压压管管最最好好垂垂直直安安装装，否否则则也也应应有有一一定定斜斜度度。当当差差压压变变送送器器放在节流装置之上时，要装置贮气罐。放在节流装置之上时，要装置贮气罐。 图3.25介质为气体时：介质为气体时：差差压压变变送送器器应应装装在在节节流流装装置置的的上上面面, , 防防止止导导压压管管内内积积聚液滴，取压点应在工艺管道的上半部引出。聚液滴，取压点应在工艺管道的上半部引出。图3.26介质为蒸汽时：介质为蒸汽时： 应应使使导导压压管管内内充充满满冷冷凝凝液液，因因此此在在取取压压点点的的出出口口处要装设凝液罐处要装设凝液罐，其它安装同液体。，其它安装同液体。图3.27介质具有腐蚀性时：介质具有腐蚀性时： 可可在在节节流流装装置置和和差差压压变变送送器器之之间间装装设设隔隔离离罐罐，内内放放不不与与介介质质有有互互溶溶的的隔隔离离液液来来传传递递压压力力，或或采采用用喷喷吹吹法等。法等。图3.28（2 2）靶式流量计）靶式流量计 在在流流体体通通过过的的管管道道中中，垂垂直直于于流流动动方方向向插插上上一一块块圆圆盘盘形形的的靶靶。流流体体通通过过时时对对靶靶片片产产生生推推力力，经经杠杠杆杆系系统统产产生生力力矩矩。力力矩矩与与流流量量的的平平方方近近似似成成正正比比。靶靶式式流流量计适用于测量粘稠性及含少量悬浮固体的液体。量计适用于测量粘稠性及含少量悬浮固体的液体。 图3.29（3 3）旋涡流量计）旋涡流量计 旋旋涡涡流流量量计计又又称称涡涡街街流流量量计计，其其测测量量方方法法基基于于流流体体力力学学中中的的卡卡门门涡涡街街原原理理。把把一一个个旋旋涡涡发发生生体体（如如圆圆柱柱体体、三三角角柱柱体体等等非非流流线线型型对对称称物物体体）垂垂直直插插在在管管道道中中，当当流流体体绕绕过过旋旋涡涡发发生生体体时时会会在在其其左左右右两两侧侧后后方方交交替替产产生生旋旋涡涡，形形成成涡涡列列，且且左左右右两两侧侧旋旋涡涡的的旋旋转转方方向向相反。这种涡列就称为卡门涡街。相反。这种涡列就称为卡门涡街。在在一一定定的的雷雷诺诺数数Re范范围围内内，体体积积流流量量qv与与旋旋涡涡的的频频率率f成成线线性性关关系系。只只要要测测出出旋旋涡涡的的频频率率f就就能能求求得得流流过过流流量量计计管管道流体的体积流量道流体的体积流量qv 。 旋旋涡涡流流量量计计的的输输出出信信号号是是与与流流量量成成正正比比的的脉脉冲冲频频率率信信号号或或标标准准电电流流信信号号，可可以以远远距距离离传传输输，而而且且输输出出信信号号与与流流体体的的温温度度、压压力力、密密度度、成成分分、粘粘度度等等参参数数无无关关。该该流流量量计计量量程程比比宽宽，结结构构简简单单，无无运运动动件件，具具有有测测量量精精度度高高、应应用用范范围围广广、使使用用寿命长等特点。寿命长等特点。 转子流量计转子流量计 根根据据转转子子在在锥锥形形管管内内的的高高度度来来测测量量流流量量。利利用用流流体体通通过过转转子子和和管管壁壁之之间间的的间间隙隙时时产产生生的的压压差差来来平平衡衡转转子子的的重重量量，流流量量越越大大，转转子子被被托托得得越越高高，使使其其具具有有更更大大的的环环隙隙面面积积，也也即即环环隙隙面面积积随随流流量量变变化化，所所以以一一般称为面积法。般称为面积法。 它它较较多多地地用用于于中中、小小流流量量的的测测量量，有有配配以以电电远远传传或或气气远远传传发发信信器器的类型。的类型。 涡轮流量计涡轮流量计 根据涡轮的旋转速度随流量变化来测量流量根据涡轮的旋转速度随流量变化来测量流量。 涡轮安装在非导磁材料制成的水平管段内，当涡轮安装在非导磁材料制成的水平管段内，当涡轮受到流体冲击而旋转时，由导磁性材料制成的涡轮受到流体冲击而旋转时，由导磁性材料制成的涡轮叶片通过磁电感应转换器中的永久磁钢时，由涡轮叶片通过磁电感应转换器中的永久磁钢时，由于磁路中的磁阻发生周期性变化，从而在感应线圈于磁路中的磁阻发生周期性变化，从而在感应线圈内产生脉动电势，经放大和整形后，获得与流量成内产生脉动电势，经放大和整形后，获得与流量成正比的脉冲频率信号作为流量测量信息，再根据脉正比的脉冲频率信号作为流量测量信息，再根据脉冲累计数可得知总量。冲累计数可得知总量。 优点是精度高，动态响应好，压力损失优点是精度高，动态响应好，压力损失较小，但是流体必须不含污物及固体杂质，较小，但是流体必须不含污物及固体杂质，以减少磨损和防止涡轮被卡。以减少磨损和防止涡轮被卡。 适宜于测量比较洁净而粘度又低的液体适宜于测量比较洁净而粘度又低的液体流量。流量。 另外，电磁流量计、超声波流量计另外，电磁流量计、超声波流量计3.3.3 3.3.3 容积式流量计容积式流量计该流量计系直读累积式流体流量计，是由装该流量计系直读累积式流体流量计，是由装有一对椭圆齿轮转子的计量室、密封联轴器有一对椭圆齿轮转子的计量室、密封联轴器（小口径流量计采用灵敏度高的磁性联轴器）（小口径流量计采用灵敏度高的磁性联轴器）和计数机构组成。和计数机构组成。测得旋转频率就可求得体积流量。测得旋转频率就可求得体积流量。图图3.30椭圆齿轮流量测量示意图椭圆齿轮流量测量示意图3.3.4 3.3.4 质量流量计质量流量计(1)(1)直直接接式式质质量量流流量量传传感感器器科科里里奥奥利利质质量量流流量传感器量传感器 科科里里奥奥利利质质量量流流量量传传感感器器是是利利用用流流体体在在直直线线运运动动的的同同时时， 处处于于一一个个旋旋转转系系中中，产产生生与与质质量量流流量量成成正正比比的的科科里里奥奥利利力力而而制制成成的的一一种种直直接接式式质质量量流量传感器。流量传感器。 图图3-31 3-31 科里奥利力分析图科里奥利力分析图 当当质质量量为为m m的的质质点点在在对对P P轴轴作作角角速速度度为为旋旋转转的的管管道道内内移移动动时时，如如图图3-313-31所所示示，质质点点具具有有两两个个分分量量的的加加速度及相应的加速度力：速度及相应的加速度力： 法法向向加加速速度度: : 即即向向心心加加速速度度a ar r， 其其量量值值为为2 2r r， 方向朝向方向朝向P P轴。轴。 切切向向加加速速度度: : 即即科科里里奥奥利利加加速速度度a at t, , 其其量量值值为为2 2vv，方方向向与与a ar r垂垂直直。由由于于复复合合运运动动，在在质质点点的的a at t方方向向上上作作用用着着科科里里奥奥利利力力为为2 2vmvm，而而管管道道对对质质点点作用着一个反向力，其值为作用着一个反向力，其值为-2-2vmvm。 当当密密度度为为的的流流体体以以恒恒定定速速度度v v在在管管道道内内流流动动时时，任任何何一一段段长长度度为为x x的的管管道道都都受受到到一一个大小为个大小为F Fc c的切向科里奥利力，的切向科里奥利力， 即即 Fc=2vAx式中式中, , A A为管道的流通内截面积。为管道的流通内截面积。 2vm因为质量流量因为质量流量q qm m= =vAvA，所以所以 Fc=2qmx基基于于上上式式，如如直直接接或或间间接接测测量量在在旋旋转转管管道道中中流流动动流流体体所所产产生生的的科科里里奥奥利利力力就就可可以以测测得得质质量量流流量量，这就是科里奥利质量流量传感器的工作原理。这就是科里奥利质量流量传感器的工作原理。 Fc=2vAx图图3-32 3-32 科里奥利质量流量传感器结构原理图科里奥利质量流量传感器结构原理图然然而而，通通过过旋旋转转运运动动产产生生科科里里奥奥利利力力实实现现起起来来比比较较困困难难，目目前前的的传传感感器器均均采采用用振振动动的的方方式式来来产产生生，图图3-323-32是科里奥利质量流量传感器结构原理图。是科里奥利质量流量传感器结构原理图。流流量量传传感感器器的的测测量量管管道道是是两两根根两两端端固固定定平平行行的的U U形形管管，在在两两个个固固定定点点的的中中间间位位置置由由驱驱动动器器施施加加产产生生振振动动的的激激励励能能量量，在在管管内内流流动动的的流流体体产产生生科科里里奥奥利利力力，使使测测量量管管两两侧侧产产生生方方向向相相反反的的扭扭曲曲。位位于于U U形形管管的的两两个个直直管管管管端端的的两两个个检检测测器器用用光光学学或或电电磁磁学学方法检测扭曲量以求得质量流量。方法检测扭曲量以求得质量流量。当当管管道道充充满满流流体体时时，流流体体也也成成为为转转动动系系的的组组成成部部分分，流流体体密密度度不不同同，管管道道的的振振动动频频率率会会因因此此而而有有所所改改变变，而而密密度度与与频频率率有有一一个个固固定定的的非非线线性性关关系系，因因此此科科里奥利质量流量传感器也可测量流体密度。里奥利质量流量传感器也可测量流体密度。 2.2.推导式质量流量传感器推导式质量流量传感器 推推导导式式质质量量流流量量传传感感器器实实际际上上是是由由多多个个传传感感器器组组合合而而成成的的质质量量流流量量测测量量系系统统，根根据据传传感感器器的的输输出出信号信号间接推导出流体的质量流量。间接推导出流体的质量流量。 组合方式主要有以下几种。组合方式主要有以下几种。 （1 1）体积传感器与密度传感器组合方式体积传感器与密度传感器组合方式 ，即，即（2 2） 差差压压式式等等体体积积流流量量传传感感器器与与线线性性体体积积流流量量传传感器组合方式感器组合方式 即即 （3 3）压力计、温度计和体积流量计相结合压力计、温度计和体积流量计相结合 即即3.3.5流量仪表的选用流量仪表的选用选择流量仪表要考虑的主要因素：选择流量仪表要考虑的主要因素：流体特性（物性参数和流动参数）、化学性质、流体特性（物性参数和流动参数）、化学性质、脏污结垢脏污结垢影响最大的是：密度和粘度影响最大的是：密度和粘度使用环境：是否会腐蚀使用环境：是否会腐蚀安装条件：安装条件：直管段，差压式、旋涡式直管段要求直管段，差压式、旋涡式直管段要求较长，容积是无此要求。质量流量计也要求。较长，容积是无此要求。质量流量计也要求。3.4 3.4 压力检测压力检测压压力力是是重重要要的的工工业业参参数数之之一一，正正确确测测量量和和控控制制压压力力对对保保证证生生产产工工艺艺过过程程的的安安全全性性和和经经济济性性有有重重要要意意义义。压压力力及及差差压压的的测测量量还还广广泛泛地地应应用用在在流流量和液位的测量中。量和液位的测量中。 3.4 3.4 压力检测压力检测3.4.1压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法主要研究内容：主要研究内容：3.4.2常用压力常用压力检测仪表检测仪表3.4.3压力表压力表的选用的选用3.4.1 3.4.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法(1) (1) 压力单位压力单位工工程程技技术术上上所所称称的的“压压力力”实实质质上上就就是是物物理理学学里里的的“压压强强”，定定义义为为均均匀匀而而垂垂直直作作用用于于单单位位面面积积上上的的力力。其表达式为。其表达式为式中式中: : P P压力；压力； F F作用力；作用力； A A作用面积。作用面积。国国际际单单位位制制（SISI）中中定定义义：1 1牛牛顿顿力力垂垂直直均均匀匀地地作作用用在在1 1平平方方米米面面积积上上形形成成的的压压力力为为1“1“帕帕斯斯卡卡”。帕斯卡简称帕斯卡简称“帕帕”，单位符号为，单位符号为PaPa。 其其 他他 的的 压压 力力 单单 位位 “工工 程程 大大 气气 压压 ”（ 即即kgf/cm2kgf/cm2）、 “毫毫米米汞汞柱柱”（即即mmHgmmHg）、 “毫毫米米水水柱柱”（即即mmHmmH2 2O O）、物物理理大大气气压压（即即atmatm）等等还还在应用，在应用，换算关系见换算关系见p40p40表表3-63-6。(2) (2) 压力的表示方法压力的表示方法绝绝对对压压力力 指指作作用用于于物物体体表表面面积积上上的的全全部部压压力力，其其零零点点以以绝绝对对真真空空为为基基准准，又又称称总总压压力力或或全全压压力力，一般用大写符号一般用大写符号P P表示表示大大气气压压力力 是是指指地地球球表表面面上上的的空空气气柱柱重重量量所所产产生生的压力，以的压力，以P P0 0表示。表示。 图图3.33绝对压力、表压力、负压之间的关系绝对压力、表压力、负压之间的关系表表压压力力 这这是是指指绝绝对对压压力力与与大大气气压压力力之之差差，一一般般用用p p表表示示。测测压压仪表一般指示的压力都是表压力，表压力又称相对压力。仪表一般指示的压力都是表压力，表压力又称相对压力。 当当绝绝对对压压力力小小于于大大气气压压力力时时，则则表表压压力力为为负负压压，负负压压又又可可用用真真空空度度表表示示，负负压压的的绝绝对对值值称称为为真真空空度度。如如测测炉炉膛膛和和烟烟道道气气的的压压力均是负压。力均是负压。 差差压压 任任意意两两个个压压力力之之差差称称为为差差压压。如如静静压压式式液液位位计计和和差差压压式式流流量计就是利用测量差压的大小来测得液位和流体流量的大小的。量计就是利用测量差压的大小来测得液位和流体流量的大小的。 (3) (3) 压力的检测方法压力的检测方法弹性力平衡方法：基于弹性元件的弹性变形特性。弹性力平衡方法：基于弹性元件的弹性变形特性。弹性元件受到被测压力作用而产生变形，而因弹性弹性元件受到被测压力作用而产生变形，而因弹性变形产生的弹性力与被测压力相平衡。测出弹性元变形产生的弹性力与被测压力相平衡。测出弹性元件变形的位移就可测出弹性力。此类压力计有弹簧件变形的位移就可测出弹性力。此类压力计有弹簧管压力计、波纹管压力计、膜式压力计等。管压力计、波纹管压力计、膜式压力计等。 重力平衡方法：重力平衡方法：主要主要有活塞式和液柱式。有活塞式和液柱式。活塞式压力计活塞式压力计将被测压力转换成活塞上所加平衡砝将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的，码的质量来进行测量的，测量精度高，测量范围宽，测量精度高，测量范围宽，性能稳定可靠性能稳定可靠，一般作为标准型压力检测仪表来校，一般作为标准型压力检测仪表来校验其他类型的测压仪表。验其他类型的测压仪表。液柱式压力计液柱式压力计是根据流体静力学原理，将被测压力是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量的，最典型的是转换成液柱高度进行测量的，最典型的是U型管压型管压力计，结构简单且读数直观。力计，结构简单且读数直观。机械力平衡方法：机械力平衡方法：其原理是将被测压力变换成一其原理是将被测压力变换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力来得到被测压力。外力来得到被测压力。机械力平衡方法较多用于压力或差压变送器中，机械力平衡方法较多用于压力或差压变送器中，精度较高，但结构复杂。精度较高，但结构复杂。物性平衡方法：物性平衡方法：基于在压力作用下测压元件的某些基于在压力作用下测压元件的某些物性发生变化的原理。物性发生变化的原理。如电气式压力计、振频式压力计、光纤压力计、集如电气式压力计、振频式压力计、光纤压力计、集成式压力计等。成式压力计等。(1)(1)弹性式压力表弹性式压力表 弹弹性性式式压压力力表表是是以以弹弹性性元元件件受受压压后后所所产产生生的的弹弹性性变变形形作作为为测测量量基基础础的的。它它结结构构简简单单，价价格格低低廉廉，现现场场使使用用和和维维修修都都很很方方便便，又又有有较较宽宽的的压压力力测测量量范范围，因此在工程中获得了非常广泛的应用。围，因此在工程中获得了非常广泛的应用。 3.4.2 3.4.2 常用压力检测仪表常用压力检测仪表弹性元件弹性元件 采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压元件，可以适用于不同场合、不同范围的压力压元件，可以适用于不同场合、不同范围的压力测量。目前广泛使用的弹性元件测量。目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹有弹簧管、波纹管和膜片等。管和膜片等。图图3-34 3-34 弹性元件示意图弹性元件示意图图图3-343-34给出了一些常用弹性元件的示意图。其中波纹给出了一些常用弹性元件的示意图。其中波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量；单圈和多圈弹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。簧管可用于高、中、低压和真空度的测量。 弹簧管压力表弹簧管压力表 弹弹簧簧管管压压力力表表在在弹弹性性式式压压力力表表中中历历史史悠悠久久，应应用用广广泛泛。 弹弹簧簧管管压压力力表表中中压压力力敏敏感感元元件件是是弹弹簧簧管管。弹弹簧簧管管的的横横截截面面呈呈非非圆圆形形（椭椭圆圆形形或或扁扁形形），弯弯成成圆圆弧弧形形的的空空心心管管子子，如如图图15-3515-35所所示示。 管管子子的的一一端端为为封封闭闭，作作为为位位移移输输出出端端，另另一一端端为为开开口口，为为被被测测压压力力输输入入端端。当当开开口口端端通通入入被被测测压压力力后后，非非圆圆横横截截面面在在压压力力p p作作用用下下将将趋趋向向圆圆形形，并并使使弹弹簧簧管管有有伸伸直直的的趋趋势势而而产产生生力力矩矩，其其结结果果使使弹弹簧簧管管的的自自由由端端由由B B移移至至B B而产生位移，而产生位移，图图3-35 3-35 单圈弹簧管结构单圈弹簧管结构图图3-36 3-36 弹簧管压力表弹簧管压力表(2)(2)压力传感器压力传感器是能够检测压力并提供远传信号的装置。是能够检测压力并提供远传信号的装置。能够满能够满足自动化系统集中检测显示和控制的要求。足自动化系统集中检测显示和控制的要求。当压力传当压力传感器输出的电信号进一步变换成标准统一信号时，又感器输出的电信号进一步变换成标准统一信号时，又将它称为将它称为压力变送器压力变送器。应变片式：应变片式：压电式：压电式：压阻式：压阻式：电容式：电容式：集成式：集成式：应变片式压力传感器应变片式压力传感器基于金属导体或半导体材料的应变效应而工作。基于金属导体或半导体材料的应变效应而工作。将应变片粘贴在弹性元件上，在弹性元件受压变将应变片粘贴在弹性元件上，在弹性元件受压变形的同时应变片也发生应变，即电阻值发生变化形的同时应变片也发生应变，即电阻值发生变化当当某某些些材材料料受受到到某某一一方方向向的的压压力力作作用用而而发发生生变变形形时时，内内部部就就产产生生极极化化现现象象，同同时时在在它它的的两两个个表表面面上上就就产产生生符符号号相相反反的的电电荷荷；当当压压力力去去掉掉后后，又又重重新新恢恢复复不不带带电电状状态态。这这种种现现象象称称为为压压电电效效应应。具具有有压压电电效效应应的的材材料料称称为为压压电电材材料料。压压电电材材料料种种类类较较多多，有石英晶体、人工制造的压电陶瓷，还有高分子压电薄膜等。有石英晶体、人工制造的压电陶瓷，还有高分子压电薄膜等。 压电式压力传感器压电式压力传感器1-绝缘体绝缘体2-压电元件压电元件3-壳体壳体4-膜片膜片 压压阻阻元元件件是是指指在在半半导导体体材材料料的的基基片片上上用用集集成成电电路路工工艺艺制制成成的的扩扩散散电电阻阻。它它是是基基于于压压阻阻效效应应工工作作的的，即即当当它它受受压压时时，其其电电阻阻值值随随电电阻阻率率的的改改变变而而变变化化。常常用用的的压压阻阻元元件件有有单单晶晶硅硅膜膜片片以以及及在在N N型型单单晶晶硅硅膜膜片片上上扩扩散散P P型型杂杂质质的的扩扩散散硅硅等等，也也是是依依附附于于弹弹性元件而工作。性元件而工作。 压阻式压力传感器压阻式压力传感器其其测测量量原原理理是是将将弹弹性性元元件件的的位位移移转转换换为为电电容容量量的的变变化化。将将测测压压膜膜片片作作为为电电容容器器的的可可动动极极板板，它它与与固固定定极极板板组组成成可可变变电电容容器器。当当被被测测压压力力变变化化时时，由由于于测测压压膜膜片片的的弹弹性性变变形形产产生生位位移移改改变变了两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。了两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。 电容式压力传感器电容式压力传感器单电容式压力传感器单电容式压力传感器 它由圆形薄膜与固定电极构成。它由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器的容量，其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的其灵敏度大致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反比。张力和薄膜到固定电极的距离成反比。另一种型式的另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属层的方法制成（图膜片可用塑料镀金属层的方法制成（图1 1）。）。 差动电容式压力传感器差动电容式压力传感器 它的受压膜片电极位于两个固定电它的受压膜片电极位于两个固定电极之间极之间, ,构成两个电容器（图构成两个电容器（图2 2）。在压力的作用下一个电）。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加但加工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被工较困难（特别是难以保证对称性），而且不能实现对被测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质测气体或液体的隔离，因此不宜于工作在有腐蚀性或杂质的流体中。的流体中。 它它是是将将微微机机械械加加工工技技术术和和微微电电子子集集成成工工艺艺相相结结合合的的一一类类新新型型传传感感器器，有有压压阻阻式式、微微电电容容式式、微微谐谐振振式式等等形形式。式。 将将差差压压、静静压压和和温温度度同同时时测测出出，再再送送入入微微机机系系统统经经过过运运算算处处理理后后就就可可以以得得到到修修正正后后的的被被测测差差压压值值、静静压压值值和温度值。和温度值。 集成式压力传感器集成式压力传感器压压力力表表的的选选用用主主要要包包括括仪仪表表型型式式、量量程程范范围围、精精度度和和灵灵敏敏度度、外外形形尺尺寸寸以以及及是是否否还还需需要要远远传传和和其其他他功功能能，如指示、记录、报警、控制等。如指示、记录、报警、控制等。选用的依据如下：选用的依据如下：(1) (1) 必须满足工艺生产过程的要求，包括量程和精度；必须满足工艺生产过程的要求，包括量程和精度；(2) (2) 考考虑虑被被测测介介质质的的性性质质，如如温温度度、压压力力、粘粘度度、腐腐蚀性、易燃易爆程度等；蚀性、易燃易爆程度等；(3) (3) 注注意意仪仪表表安安装装使使用用时时所所处处的的现现场场环环境境条条件件，如如环环境温度、电磁场、振动等。境温度、电磁场、振动等。 3.4.3 3.4.3 压力表的选用压力表的选用例：例：某装置出口压力（约），工艺要求某装置出口压力（约），工艺要求0.05 0.05 MpaMpa，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的，就地指示。可供选择的弹簧管压力表的精度为：级，量程为精度为：级，量程为0 01.6, 01.6, 02.5, 02.5, 04.0 4.0 Mpa Mpa 。试选择压力表的精度等级和量程。试选择压力表的精度等级和量程。3.5 3.5 物位检测物位检测3.5.0基本概念基本概念研究内容：研究内容：3.5.1物位检测的主要方法和分类物位检测的主要方法和分类3.5.2常用物位检测仪表常用物位检测仪表差压式液位计差压式液位计3.5.3物位检测仪表的选用物位检测仪表的选用3.5.0 3.5.0 基本概念基本概念物位：物位：在容器中液体介质的高低叫在容器中液体介质的高低叫液位液位，容器中固，容器中固体或颗粒状物质的堆积高度叫体或颗粒状物质的堆积高度叫料位料位。测量液位的仪表叫测量液位的仪表叫液位计液位计；测量料位的仪表叫测量料位的仪表叫料位计料位计；测量两种密度不同的液体介质分界面的高低（界位）测量两种密度不同的液体介质分界面的高低（界位）的仪表叫的仪表叫界面计界面计。上述三种仪表统称为上述三种仪表统称为物位计。物位计。3.5.0 3.5.0 基本概念基本概念物位开关：物位开关：在物位检测中，有时不需要对物位进行在物位检测中，有时不需要对物位进行连续测量，只需要测量物位是否达到连续测量，只需要测量物位是否达到上线、下限或上线、下限或某个特定的位置某个特定的位置，这种定点测量用的仪表被称为物，这种定点测量用的仪表被称为物位开关。位开关。一般用来监视、报警、输出控制信号。一般用来监视、报警、输出控制信号。3.5.1 3.5.1 物位检测的主要方法和分类物位检测的主要方法和分类按工作原理主要有以下几种类型：按工作原理主要有以下几种类型：直读式：直读式：根据流体的连通性原理来测量液位。根据流体的连通性原理来测量液位。静压式：静压式：压力式和差压式。根据液柱或物料堆积高度压力式和差压式。根据液柱或物料堆积高度变化对某点上产生的静（差）压力的变化的原理测量变化对某点上产生的静（差）压力的变化的原理测量物位。物位。浮力式：浮力式：它根据浮子高度随液位高低而改变或液体对它根据浮子高度随液位高低而改变或液体对浸沉在液体中的浮筒（或称沉筒）的浮力随液位高度浸沉在液体中的浮筒（或称沉筒）的浮力随液位高度变化而变化的原理来测量液位。前者称为恒浮力式，变化而变化的原理来测量液位。前者称为恒浮力式，后者称为变浮力式。后者称为变浮力式。3.5.1 3.5.1 物位检测的主要方法和分类物位检测的主要方法和分类电气式：电气式：根据把物位变化转换成各种电量变化的原理根据把物位变化转换成各种电量变化的原理来测量物位。来测量物位。 辐射式：辐射式：根据同位素射线的核辐射透过物料时，其强根据同位素射线的核辐射透过物料时，其强度随物质层的厚度变化而变化的原理来测量液位。度随物质层的厚度变化而变化的原理来测量液位。 另外还有：另外还有：声学式、光学式、射线式、声学式、光学式、射线式、微波式、微波式、 激激光式、光式、 射流式、射流式、 光纤维式光纤维式等等等等3.5.2 3.5.2 常用物位检测仪表常用物位检测仪表差压式液位计差压式液位计图图3-41 3-41 差压传感差压传感器测量液位原理图器测量液位原理图设被测介质的密度为设被测介质的密度为，容器顶部为容器顶部为气相介质，气相压力为气相介质，气相压力为pA，pB是液位是液位零面的压力，零面的压力，p1是取压口的压力，根是取压口的压力，根据静力学原理可得据静力学原理可得因此，差压变送器正负压室的压因此，差压变送器正负压室的压力差为力差为液位测量问题就转化为差压测量液位测量问题就转化为差压测量问题了。问题了。(1)(1)取压点与液位零面在同一水平面取压点与液位零面在同一水平面3.5.2 3.5.2 常用物位检测仪表常用物位检测仪表差压式液位计差压式液位计但是，当液位零面与检测仪表的取压口不在同一水平但是，当液位零面与检测仪表的取压口不在同一水平高度时，会产生附加的静压误差。就需要进行高度时，会产生附加的静压误差。就需要进行量程迁量程迁移和零点迁移。移和零点迁移。图图3.42液位测液位测量的正迁移量的正迁移如图所示，当差压变送器的取压如图所示，当差压变送器的取压口低于容器底部的时候，差压变口低于容器底部的时候，差压变送器上测得的差压为送器上测得的差压为为了使液位的满量程和起始值为了使液位的满量程和起始值仍能与差压变送器的输出上限仍能与差压变送器的输出上限和下限相对应，就必须克服固和下限相对应，就必须克服固定差压定差压gh0的影响，采用零点的影响，采用零点迁移就可实现。迁移就可实现。(2)取压口低于容器底部取压口低于容器底部因为：因为：所以：所以：在在无无迁迁移移情情况况下下，实实际际测测量量范范围围是是0（h0g +hmaxg），原原因因是是这这种种安安装装方方法法使使P多多出出一一项项h0g。当当h=0时时，P= h0g，因因此此P020KPa。为为了了迁迁移移掉掉h0g，即即在在h=0时时仍仍然然使使P0=20KPa，可可以以调调整整仪仪表表的的迁迁移移弹弹簧簧张张力力。由由于于h0g作作用用在在正正压压室室上上，称称之之为为正正迁迁移移量量。迁迁移移弹弹簧簧张张力力抵抵消消了了h0g在在正压室内产生的力，达到正压室内产生的力，达到正迁移正迁移的目的。的目的。由于由于gh00，所以称为正迁移。所以称为正迁移。量量程程迁迁移移后后，测测量量范范围围为为0hmaxg，再再通通过过零零点点迁迁移移，使使差差压压式式液液位位计计的的测测量量范范围围调调整整为为h0g（h0g +hmaxg）。）。图图3.43液位测量液位测量的负迁移的负迁移当被测介质有腐蚀性时，差当被测介质有腐蚀性时，差压变送器的正、负压室之间压变送器的正、负压室之间就需要装隔离罐，如果隔离就需要装隔离罐，如果隔离液的密度为液的密度为1(1)，则则(3)介质有腐蚀性时介质有腐蚀性时因为：因为：所以：所以：对对比比无无迁迁移移情情况况，P多多了了一一项项压压力力-（h1- h0）1g，它它作作用用在在负负压压室室上上，称称之之为为负负迁迁移移量量。当当h=0时时，P= -(h1- h0)1g，因因此此P01时，时，3.8.1变送器的量程、零点迁移变送器的量程、零点迁移量程迁移：量程迁移：目的是使变送器输出信号的上限值与测目的是使变送器输出信号的上限值与测量范围的上限值相对应。量范围的上限值相对应。图图3.46变送器量程调整变送器量程调整前后的输入输出特性前后的输入输出特性改变反馈系数改变反馈系数F的大小可以实的大小可以实现量程调整。现量程调整。F大则量程大；大则量程大；F小则量程小。小则量程小。零点迁移零点迁移：目的是使变送器输出信号的下限值与测目的是使变送器输出信号的下限值与测量范围的下限值相对应。量范围的下限值相对应。零点调整零点调整： xmin=0零点迁移零点迁移：xmin0xmin0正迁移正迁移xmin0负迁移负迁移图图3.47变送器零点迁变送器零点迁移前后的输入输出特移前后的输入输出特性性将仪表的量程迁移和零点迁移相结合可以提高仪表的将仪表的量程迁移和零点迁移相结合可以提高仪表的测量精度和灵敏度，扩大仪表的适用范围，增加其通测量精度和灵敏度，扩大仪表的适用范围，增加其通用性和灵活性。用性和灵活性。例例：利用差压法测量液位，理想：利用差压法测量液位，理想：0500mm，实际：实际：25050mm调整方法：先量程迁移，再零点迁移调整方法：先量程迁移，再零点迁移3.8.2温度变送器温度变送器作用作用：是将热电偶、热电阻的检测信号转换成：是将热电偶、热电阻的检测信号转换成标准标准统一信号统一信号输出给显示仪表或控制器输出给显示仪表或控制器,实现对温度的实现对温度的显示、记录或自动控制。显示、记录或自动控制。分类：分类：连接方式：连接方式：（见见P64）四线制四线制：供电电源和输出信号分别用两根导线传输：供电电源和输出信号分别用两根导线传输(被广泛采用被广泛采用)。电源与信号分离，对电流信号的零点。电源与信号分离，对电流信号的零点和元器件的功耗无严格要求和元器件的功耗无严格要求两线制两线制：变送器与控制室之间只用两根导线连接。既：变送器与控制室之间只用两根导线连接。既是电源线又是信号线，节省电缆，且利于安全防爆。是电源线又是信号线，节省电缆，且利于安全防爆。功能：功能：热电偶温度变送器、热电阻温度变送器、热电偶温度变送器、热电阻温度变送器、直流毫伏变送器直流毫伏变送器热电偶温度变送器量程单元热电偶温度变送器量程单元(1)具有热电偶参比端温度补偿功能具有热电偶参比端温度补偿功能(2)具有零点迁移、调整及量程迁移功能具有零点迁移、调整及量程迁移功能(3)具有线性化功能具有线性化功能热电阻温度变送器量程单元热电阻温度变送器量程单元(1)三线制接法三线制接法(2)线性化功能线性化功能直流毫伏变送器量程单元直流毫伏变送器量程单元输入信号为直流毫伏输入信号为直流毫伏使用温度变送器时应注意的问题：使用温度变送器时应注意的问题：(1)使用前都要进行量程迁移和零点迁移使用前都要进行量程迁移和零点迁移(2)温度变送器要与输入信号类型相符，分度号的匹温度变送器要与输入信号类型相符，分度号的匹配、接线等配、接线等热电偶温度变送器：热电偶温度变送器：(1)分度号一致分度号一致(2)热电偶的参比端要与变送器上的补偿电阻感受相热电偶的参比端要与变送器上的补偿电阻感受相同温度同温度热电阻温度变送器：热电阻温度变送器：(1)分度号一致；分度号一致；(2)金属热电阻采用三线制接法，半导体热敏电阻不金属热电阻采用三线制接法，半导体热敏电阻不用用3.8.3差压变送器差压变送器作用：作用：将测量得到的将测量得到的差压、正压、负压、液位、密度差压、正压、负压、液位、密度等信号转换成标准统一信号等信号转换成标准统一信号，作为显示仪表、控制器，作为显示仪表、控制器或运算器的输入信号，以实现对上述参数的显示、记或运算器的输入信号，以实现对上述参数的显示、记录或自动控制。录或自动控制。类型：力矩平衡式差压变送器、电容式差压变送器、类型：力矩平衡式差压变送器、电容式差压变送器、扩散硅式差压变送器扩散硅式差压变送器力矩平衡式差压变送器：力矩平衡式差压变送器：工作原理：力矩平衡原理工作原理：力矩平衡原理3.8.4智能变送器智能变送器现场总线控制系统的发展，计算机技术、网络技现场总线控制系统的发展，计算机技术、网络技术等术等智能智能变送器变送器=微处理器微处理器+先进传感器技术先进传感器技术输出信号：输出信号：模拟模拟和和数字数字两种信号两种信号类型：智能温度变送器、智能压力变送器、智能类型：智能温度变送器、智能压力变送器、智能差压变送器等。差压变送器等。特点：特点：(1)基本误差仅为基本误差仅为0.1%，测量精度高，性能稳定、测量精度高，性能稳定、可靠。可靠。(2)零点迁移范围较宽，量程比较大。零点迁移范围较宽，量程比较大。(3)具有温度（热电偶变送器）、静压补偿功能（差具有温度（热电偶变送器）、静压补偿功能（差压变送器）和非线性校正能力（温度变送器），以保压变送器）和非线性校正能力（温度变送器），以保证仪表精度。证仪表精度。(4)输出方式有模拟、数字两种，能够实现双向数据输出方式有模拟、数字两种，能够实现双向数据通讯。通讯。(5)能对变送器进行远程组态调零、调量程和自诊断，能对变送器进行远程组态调零、调量程和自诊断，以便使用和维护。以便使用和维护。发展特征：发展特征：研究新材料、开发利用新功能，使传感器研究新材料、开发利用新功能，使传感器多功能化、微型化、集成化、数字化、智能化。多功能化、微型化、集成化、数字化、智能化。新材料、新功能的开发，新加工技术的使用新材料、新功能的开发，新加工技术的使用多维、多功能化的传感器多维、多功能化的传感器微型化、集成化、数字化和智能化微型化、集成化、数字化和智能化3.9现代传感器技术的发展现代传感器技术的发展例一、热电偶配接温度变送器测温时，为什例一、热电偶配接温度变送器测温时，为什么除了要确定测量温度的范围外，还需确定么除了要确定测量温度的范围外，还需确定分度号？分度号？（1 1）若电动）若电动IIII型温度变送器量程为型温度变送器量程为0-1500-150，当介质为，当介质为90 90 时，该变送器的输出为多少时，该变送器的输出为多少mA?mA?（2 2）若采用电动）若采用电动IIIIII型温度变送器，量程和型温度变送器，量程和介质温度同上，则变送器的输出又为多少介质温度同上，则变送器的输出又为多少mA?mA?例三、用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位。例三、用差压变送器测量如图所示敞口储槽液位。已知被测介质密度已知被测介质密度=900kg/m3=900kg/m3，液位高度量程为，液位高度量程为0 01m1m，静液柱高度。，静液柱高度。（1 1）应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少）应该采用正迁移还是负迁移？迁移量是多少？（2 2）确定变送器量程及应调整的量程范围。）确定变送器量程及应调整的量程范围。（3 3）当储槽液位）当储槽液位h h是时，变送器（气动）的输出是时，变送器（气动）的输出为多少？为多少？