第二章初級傳感器（Primarysensor）

本章目的：掌握溫度測量有關(guān)概念及初級溫度傳感器一般原理；掌握壓力有關(guān)概念及初級壓力傳感器一般原理；掌握流體有關(guān)概念及流量傳感器一般原理。本章重點：有關(guān)溫度、壓力、流量的基本概念。11/26/20221第二章初級傳感器（Primarysensor）本章1.溫度2.1.1溫度及溫標(biāo)（Temperatureandscale）2.溫標(biāo)：華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)（Fahrenheit）：單位為“oF”。攝氏溫標(biāo)（Celsius）：單位為“oC”2.1溫度傳感器（Temperature）華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系：熱力學(xué)溫標(biāo)（Kelvin）：絕對溫標(biāo)，單位為“K”

規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度；水的三相點，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時存在的溫度，為273.16K；11/26/202221.溫度2.1.1溫度及溫標(biāo)（Temperatureand定義國際開爾文溫度（T90）和國際攝氏溫度（t90）水的三相點熱力學(xué)溫度為273.16K；攝氏溫標(biāo)與開氏溫標(biāo)之間簡單關(guān)系式為：國際計量委員會在1989年7月批準(zhǔn)新的國際溫標(biāo)——ITS-90，我國1994年開始全面推行ITS-90新溫標(biāo)。內(nèi)容：國際溫標(biāo)：指導(dǎo)思想：盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度要高，制作較容易，性能穩(wěn)定，使用方便。整個溫標(biāo)分成四個溫區(qū)，都有其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。1)0.65-5.0K，用3He和4He蒸汽溫度計；2)3.0-24.5561K（氦三相點），用氦氣體溫度計；3)13.803K-961.78℃，用基準(zhǔn)鉑電阻溫度計；4)961.78℃以上，用單色輻射或光電高溫計。11/26/20223定義國際開爾文溫度（T90）和國際攝氏溫度（t90）國作業(yè)1：常用溫度單位換算：人體溫度36.5攝氏度，相當(dāng)于多少華氏度？相當(dāng)于多少開式溫度？11/26/20224作業(yè)1：常用溫度單位換算：人體溫度36.5攝氏度，相當(dāng)于多少2.1.2測溫方法及測溫儀表(Temperaturemeasurementmethodandinstrument)測溫方式溫度計種類常用測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點非接觸式測溫儀表輻射式輻射式400-2000測溫時，不破壞被測溫度場

低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會影響測溫準(zhǔn)確度光學(xué)式700-3200比色式900-1700紅外線熱敏探測-50-3200測溫時，不能破壞被測溫度場，響應(yīng)快，測溫范圍大，適于測溫度分布易受外界干擾，標(biāo)定困難光電探測0-3500熱電探測200-200011/26/202252.1.2測溫方法及測溫儀表(Temperatureme測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表膨脹式玻璃液體-50-600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準(zhǔn)確，價格低廉量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄和遠(yuǎn)傳雙金屬

-80-600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固精度低，量程和使用有限壓力式液體-30-600耐震，堅固，防爆，價格低廉精度低，測溫距離短，滯后大氣體-20-350蒸汽0-250

11/26/20226測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表膨脹式測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表熱電偶鉑銠-鉑0-1600測溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償,在低溫段測量精度較低鎳鉻-鎳鋁0-900鎳鉻-考銅0-600

熱電阻鉑-200-500測溫精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點、集中測量和自動控制不能測高溫,須注意環(huán)境溫度的影響銅-50-150熱敏-50-30011/26/20227測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表熱電偶溫度測量儀表的精度等級

儀表名稱精度等級雙金屬溫度計1，1.5，2.5壓力式溫度計1，1.5，2.5玻璃液體溫度計0.5-2.5熱電阻0.5-3熱電偶0.5-1光學(xué)高溫計1-1.5輻射溫度計（熱電堆）1.5部分輻射溫度計1-1.5比色溫度計1-1.511/26/20228溫度測量儀表的精度等級

儀表名稱精度等級雙金屬溫度計1，1.2.1.4膨脹式溫度計（Dilator-thermometer）

氣體膨脹式、液體膨脹式和固體膨脹式三類固體膨脹式溫度計（雙金屬溫度計）:熱膨脹系數(shù)大的材料為主動層，熱膨脹系數(shù)小的為被動層。一原理:固體受熱膨脹原理金屬片的曲率半徑t是雙金屬片的總厚度11/26/202292.1.4膨脹式溫度計（Dilator-thermomet二材料:膨脹系數(shù)不同的金屬材料雙金屬敏感元件材料(1)高錳合金錳、鎳、銅的合金(含Mn72％，Ni10％，Cu18％)，材料受熱膨脹十分明顯，在25～150℃間,線膨脹系數(shù)約為27.5×10-6/℃，即溫度每上升1℃將伸長原尺寸的百萬分之27.5?！?2)殷鋼鐵和鎳的合金(含F(xiàn)e64％，Ni36%)，合金線膨脹系數(shù)極小，在0～100℃間約為(1～3)×10-6/℃，在同樣溫度變化幅度之下其膨脹程度僅為高錳合金的二十分之一左右。11/26/202210二材料:膨脹系數(shù)不同的金屬材料雙金屬敏感元件材料11為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。螺旋卷的一端固定而另一端與自由轉(zhuǎn)動的指針相連，指針可在一圓形分度標(biāo)尺上指示溫度。三結(jié)構(gòu)特點:11/26/202211為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。螺旋卷的一端固使用特點：普通雙金屬的厚度范圍從10微米到3毫米，測溫范圍零下75攝氏度至零上540度，大多數(shù)用于零至300度溫度范圍?？拐鹦院?，牢固，讀數(shù)方便，軸向型、徑向型、135o型、萬向型等品種齊全，適應(yīng)于各種現(xiàn)場安裝的需要。但精度不高（精度級），測溫范圍小。形狀可以制成螺旋線、膜片等。用途：廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品等工業(yè)。溫度指示，也可用于直接斷開或閉合觸點（恒溫器、熒光燈啟動器），電路中過流保護(hù)的執(zhí)行器等。四應(yīng)用特點:11/26/202212使用特點：普通雙金屬的厚度范圍從10微米到3毫米，測溫范圍零電熨斗原理圖五雙金屬溫度傳感器的典型應(yīng)用:11/26/202213電熨斗原理圖五雙金屬溫度傳感器的典型應(yīng)用:11/22/202.2壓力傳感器（Pressuresensor）2.2.1基本概念壓力(pressure):單位面積上的力（壓強）壓差絕對壓力大氣壓力負(fù)壓力表壓力真空度大氣壓力線絕對壓力線壓力關(guān)系示意圖（Differentialpressure）（Absolutepressure）（Atmosphericpressure）（gaugepressure）（Negativepressure）（vacuum）11/26/2022142.2壓力傳感器（Pressuresensor）2.2各種壓力單位換算表單位牛頓/米2(帕斯卡)巴毫米水柱

4oC公斤力/米2

牛頓/米2(帕斯卡)11×10-50.1019720.101972巴1×105110.1972×10310197.2毫米水柱4oC0.1019729.80665×10-511×10-8公斤力/米29.806659.80665×10-51×10-81公斤力/厘米298.0665×1030.98066510×1031×104標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325×1051.0132510.3323×10310332.3毫米水銀柱0oC133.3220.0013332213.595113.5951磅/英寸6.89476×1030.0689476703.072703.07211/26/202215各種壓力單位換算表單位牛頓/米2巴毫米水柱

4oC公斤作業(yè)2：常用壓力單位換算：1工程大氣壓=千克力/平方厘米=帕1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=毫米水銀柱=帕1毫米水銀柱=毫米水柱=帕1毫米水柱=千克力/平方米=帕11/26/202216作業(yè)2：常用壓力單位換算：1工程大氣壓=千克力/平方一壓力測量范圍超高壓(super-highpressure)：壓力高于6×108Pa；高壓(high-pressure)：壓力在107至6×108Pa；低壓(low-pressure)：壓力在105至107Pa；微壓(micro-pressure)：壓力在0至105Pa；真空(vacuum)：760托(1托=1毫米汞柱=133.32帕斯卡)以下。2.2.2壓力測量儀表（Pressuregauge）11/26/202217一壓力測量范圍2.2.2壓力測量儀表（Pressure二壓力測量儀表

類別子類別工作原理用途

液柱式壓力計U型管壓力計

流體靜力學(xué)(hydrostatics

)原理低微壓測量，高精度者可用作壓力基準(zhǔn)器。常用于靜態(tài)壓力測量。單管壓力計斜管微壓計補償微壓計自動液柱式壓力計

彈性壓力表彈簧管壓力表胡克定律(Hookelaw)（彈性元件受力變形）測量范圍寬、精度差別大、品種多、是最常見的工業(yè)用壓力儀表膜片壓力表膜盒壓力表波紋管壓力表

負(fù)荷式壓力計活塞式壓力計單活塞式靜力平衡（staticequilibrium

）原理（壓力轉(zhuǎn)換成砝碼重量）用于靜壓測量，是精密壓力測量基準(zhǔn)器。雙活塞式浮球式壓力計鐘罩式微壓計11/26/202218二壓力測量儀表

類別子類別工作原理用途

U型管壓力計

低

類別子類別工作原理用途

壓力傳感器電阻應(yīng)變片壓力傳感器應(yīng)變式應(yīng)變效應(yīng)

用于將壓力轉(zhuǎn)換成電號實現(xiàn)距離監(jiān)測、控制。壓阻式壓阻效應(yīng)壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)電感式壓力傳感器壓力引起磁路磁阻變化造成鐵心線圈等效電感變化電容式壓力傳感受器極距變化式壓力引起電容變化面積變化式介質(zhì)變化式電位器式壓力傳感受器壓力推動電位器滑頭位移霍爾壓力傳感受器霍爾較應(yīng)光纖壓力傳感器用光纖測量由壓力引起的位移變化諧振式壓力傳感受器振弦式壓力改變振體的固有頻率振筒式振膜式

壓力開關(guān)位移式壓力開關(guān)壓力改變彈性元件位移，引起開動作位式報警力平衡式壓力開關(guān)11/26/202219

類別子類別工作原理用途

電阻應(yīng)變片壓力傳感器應(yīng)變式應(yīng)變效2.2.3彈性式壓力計（spring-tubepressuregauge）一壓力敏感元件1.壓力彈簧管（Pressurebourdonspring）壓力彈簧管又稱為布爾頓管。它是一種管體呈圓弧形，螺旋形，渦線形，麻花形，且截面為橢圓形或扁圓形，用來測量流體壓力的中空管。

測量范圍：0-109Pa

優(yōu)點：靈敏度高、剛度大、過載能力強11/26/2022202.2.3彈性式壓力計（spring-tubepress基本原理：

均勻壁厚的圓形彈簧管不能作為測壓元件。11/26/202221基本原理：均勻壁厚的圓形彈簧管不能作為測壓元件。11/2C型壓力彈簧管扭絞型壓力彈簧管壓力彈簧管的實物圖壓力彈簧管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼結(jié)構(gòu)形式橢圓管、圓管直徑系列φ20～φ80mm遲滯＜1%非線性＜2%11/26/202222C型壓力彈簧管扭絞型壓力彈簧管壓力彈簧管的實物圖2.膜片和膜盒（Diaphragmandbellows）

膜片是一種可以在垂直于它的撓性面方向移動的力敏元件。它在儀表中的作用是將壓力或壓差轉(zhuǎn)換成膜片的中心位移或中心集中力輸出，傳給指示器或執(zhí)行機構(gòu)。

優(yōu)點：具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、輸出位移范圍大、價格低廉。測量范圍：10-2-108Pa膜片膜盒11/26/2022232.膜片和膜盒（Diaphragmandbellows金屬膜片技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式平面形、斜面形、圓弧形、梯形直徑系列φ15～φ80mm壓力膜盒技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式平面形、斜面形、圓弧形、梯形工作壓力2mmHg-16.0MPa直徑系列φ18～φ80mm遲滯＜1%非線性＜2%金屬膜片和膜盒實物圖11/26/202224金屬膜片技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)3.波紋管（Corrugatedpipe）

是一種具有一定波紋形狀的薄壁彈性元件。它具有受軸向力、徑向力（或彎矩）作用下，產(chǎn)生相應(yīng)位移的特點。

優(yōu)點：線性好而且彈性位移大。

測量范圍：0-106Pa波紋管的縱斷面11/26/2022253.波紋管（Corrugatedpipe）波紋管的縱斷面波紋管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、高彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式環(huán)形、螺旋形直徑系列φ8～φ80mm遲滯＜1%非線性＜1.5%金屬波紋管實物圖11/26/202226波紋管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、高彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式1.彈簧管式壓力計：

彈簧管拉桿扇形齒輪游絲指針壓力接頭面板支座小齒輪二彈性式壓力計11/26/2022271.彈簧管式壓力計：彈簧管拉桿扇形齒輪游絲指針壓力接頭面板2.膜盒、膜片式壓力計：

11/26/2022282.膜盒、膜片式壓力計：11/22/202228作業(yè)3：

分析彈簧管式壓力計的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。11/26/202229作業(yè)3：

分析彈簧管式壓力計的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。11/222.4流量傳感器（flowsensor）2.4.1基本概念

一流體與流體計量（fluidandfluidmeasurement

）1.流體的類型液體和氣體；固體流體；氣體和固體的混合流體2.流體的流動性特征受任何微小的剪切力后，連續(xù)變形直到外力消失3.流量在單位時間內(nèi)通過管道或設(shè)備中某一截面的流動介質(zhì)的數(shù)量11/26/2022302.4流量傳感器（flowsensor）2.4.1基本4.流量的計量方式體積（容積）流量：（單位：）質(zhì)量流量：（單位）重量流量：（單位）累計流量：一段時間內(nèi)，通過通道橫截面的流體的總量。標(biāo)準(zhǔn)容積流量：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（）下的容積流量的數(shù)值，單位：標(biāo)準(zhǔn)11/26/202231體積（容積）流量：（單位：二流體測量中常用的物理參數(shù)

1.粘性（viscosity

）在流體的內(nèi)部流速快的部分要加速與其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。

粘度（degreeofviscosity

）用來衡量流體粘性大小的物理量。是溫度和壓力的函數(shù)。溫度升高，液體粘度下降，氣體粘度上升。工程上除水蒸氣及氣體的粘度與壓力關(guān)系密切外，除非在高壓下，一般只考慮溫度對粘度的影響。11/26/202232二流體測量中常用的物理參數(shù)1.粘性（viscosity2.流體的壓縮性（Compressibilityoffluid

）：

流體在流場中相對密度的變化。一般液體視為不可壓縮流體，氣體是可壓縮的。3.雷諾數(shù)（Reynoldsnumber）Re：

是表征流體流動特性的一個重要參數(shù)，表示為：流體的平均速度流速的定型尺寸流體的運動粘度流體密度(fluiddensity)慣性力（inertiaforce

）粘性力（viscosityforce）11/26/2022332.流體的壓縮性（Compressibilityoff在層流流動狀態(tài)下，流束分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布。在紊流流動狀態(tài)下，管內(nèi)流束同樣是以管中心線軸對稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。Re小：流體流動時各質(zhì)點間粘性力占主要地位，流體各支點平行于管道內(nèi)壁有規(guī)則流動，呈層流(laminarflow

)流動狀態(tài)；Re大：流體流動時各質(zhì)點間慣性力占主要地位，流體呈絮狀(floccusflow)流動狀態(tài)；11/26/202234在層流流動狀態(tài)下，流束分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布2.4.2流量計(flowmeter)分類一按測量原理分類(1)力學(xué)原理：伯努利定理——差壓式、轉(zhuǎn)子式；動量定理——沖量式、可動管式；牛頓第二定律——直接質(zhì)量式；流體動量原理——靶式；角動量定理——渦輪式等等。

(2)電學(xué)原理：電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

(3)聲學(xué)原理：超聲波式、聲學(xué)式(沖擊波式)等。

(4)熱學(xué)原理：熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

(5)光學(xué)原理：激光式、光電式等。

(6)物理原理：核磁共振式、核幅射式。11/26/2022352.4.2流量計(flowmeter)分類一按測量原理分二按流量計結(jié)構(gòu)原理分類

1．容積式流量計(positivedisplacementflowmeter

)：相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，接連不斷地流動介質(zhì)進(jìn)行度量。適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。2．葉輪式流量計（vane-wheelflowmeter）：將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的快慢來反映流量大小。代表：水表。

3．差壓式流量計（differentialpressureflowmeter

）：方法歷史悠久，比較成熟，世界各國一般都用在比較重要的場合，約占各種流量測量方式的70％。

4．變面積式流量計（variableareaflowmeter）：放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當(dāng)此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時，浮子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。11/26/202236二按流量計結(jié)構(gòu)原理分類

1．容積式流量計(positive5．動量式流量計（momentumflowmeter

）：利用測量流體的動量來反映流量大小。

6．沖量式流量計（impulseflowmeter

）：利用沖量定理測量流量，多用于測量顆粒狀固體介質(zhì)流量。

7．電磁流量計（electromagneticflowmeter

）：是應(yīng)用導(dǎo)電體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而感應(yīng)電動勢又和流量大小成正比，通過測電動勢來反映管道流量。其測量精度和靈敏度都較高。8．超聲波流量計（ultrasonicflowmeter）：是基于超聲波在流動介質(zhì)中傳播的速度等于被測介質(zhì)的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設(shè)計的。是一種很有發(fā)展前途的流量計。11/26/2022375．動量式流量計（momentumflowmeter）：9．質(zhì)量流量計（massflowmeter）：分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量。間接式質(zhì)量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質(zhì)量流量的。11/26/2022389．質(zhì)量流量計（massflowmeter）：分直接式和間11/26/20223911/22/20223911/26/20224011/22/202240文丘里管孔板

噴嘴2.4.3節(jié)流式流量計（差壓式流量計）一基本構(gòu)成一般由：節(jié)流件，取壓裝置，測量管組成。常用節(jié)流件有三種：孔板式，噴嘴式，文丘里管。節(jié)流元件2-引壓管路3-三閥組4-差壓計VenturitubeNozzletype,Holeplate,11/26/202241文丘里管孔板噴嘴2.4.3節(jié)流式流量計（二節(jié)流裝置測流原理：利用伯努利定理1.伯努利方程（Bernoulli’sequation

）

c為常量。伯努利方程的含義:1.方程表述理想流體作定常流動時，流體中壓強和流速的規(guī)律。2.在流動的流體中，流速大的地方壓強小；流速小的地方壓強大。11/26/202242二節(jié)流裝置測流原理：利用伯努利定理1.伯努利方程（Bern2.流體連續(xù)性方程（Fluidcontinuityequation）設(shè)流體從截面1-1流入，從截面2-2流出。若在管道兩截面之間無流體漏損，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，從截面1-1進(jìn)入的流體質(zhì)量流量應(yīng)等于從截面2-2流出的流體質(zhì)量流量，即ρ1A1v1＝ρ2A2v2

結(jié)論：在連續(xù)穩(wěn)定的不可壓縮流體的流動中，流體流速與管道的截面積成反比。截面積愈大之處流速愈小，反之亦然。若液體不可壓縮，ρ＝常數(shù)，則上式可簡化為Av＝常數(shù)11/26/2022432.流體連續(xù)性方程（Fluidcontinuityeq3.孔板式節(jié)流裝置的工作原理11/26/2022443.孔板式節(jié)流裝置的工作原理11/22/2022444.取壓裝置根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓等五種：

11/26/2022454.取壓裝置根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓作業(yè)4：

1.舉例說明伯努利方程的應(yīng)用。

2.為什么高樓拐角處風(fēng)力特別大？

3.分析孔板型節(jié)流式流量計工作原理。11/26/202246作業(yè)4：

1.舉例說明伯努利方程的應(yīng)用。

2.為什么高樓拐角PPT作業(yè)1：查詢資料和書籍，分析超聲波式流量計工作原理和過程,重點在超聲波測量原理講解上。要求：中英文ppt至少5頁，有原理圖，有簡單推導(dǎo)說明。中英文講解，給出關(guān)鍵專業(yè)詞匯英語。講解時間10分鐘以內(nèi)。11/26/202247PPT作業(yè)1：查詢資料和書籍，分析超聲波式流量計工作原理和過本章結(jié)束了！

你學(xué)會什么了？11/26/202248本章結(jié)束了！

你學(xué)會什么了？11/22/202248第二章初級傳感器（Primarysensor）

本章目的：掌握溫度測量有關(guān)概念及初級溫度傳感器一般原理；掌握壓力有關(guān)概念及初級壓力傳感器一般原理；掌握流體有關(guān)概念及流量傳感器一般原理。本章重點：有關(guān)溫度、壓力、流量的基本概念。11/26/202249第二章初級傳感器（Primarysensor）本章1.溫度2.1.1溫度及溫標(biāo)（Temperatureandscale）2.溫標(biāo)：華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)、國際溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)（Fahrenheit）：單位為“oF”。攝氏溫標(biāo)（Celsius）：單位為“oC”2.1溫度傳感器（Temperature）華氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系：熱力學(xué)溫標(biāo)（Kelvin）：絕對溫標(biāo)，單位為“K”

規(guī)定分子運動停止時的溫度為絕對零度；水的三相點，即液體、固體、氣體狀態(tài)的水同時存在的溫度，為273.16K；11/26/2022501.溫度2.1.1溫度及溫標(biāo)（Temperatureand定義國際開爾文溫度（T90）和國際攝氏溫度（t90）水的三相點熱力學(xué)溫度為273.16K；攝氏溫標(biāo)與開氏溫標(biāo)之間簡單關(guān)系式為：國際計量委員會在1989年7月批準(zhǔn)新的國際溫標(biāo)——ITS-90，我國1994年開始全面推行ITS-90新溫標(biāo)。內(nèi)容：國際溫標(biāo)：指導(dǎo)思想：盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，復(fù)現(xiàn)精度要高，制作較容易，性能穩(wěn)定，使用方便。整個溫標(biāo)分成四個溫區(qū)，都有其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。1)0.65-5.0K，用3He和4He蒸汽溫度計；2)3.0-24.5561K（氦三相點），用氦氣體溫度計；3)13.803K-961.78℃，用基準(zhǔn)鉑電阻溫度計；4)961.78℃以上，用單色輻射或光電高溫計。11/26/202251定義國際開爾文溫度（T90）和國際攝氏溫度（t90）國作業(yè)1：常用溫度單位換算：人體溫度36.5攝氏度，相當(dāng)于多少華氏度？相當(dāng)于多少開式溫度？11/26/202252作業(yè)1：常用溫度單位換算：人體溫度36.5攝氏度，相當(dāng)于多少2.1.2測溫方法及測溫儀表(Temperaturemeasurementmethodandinstrument)測溫方式溫度計種類常用測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點非接觸式測溫儀表輻射式輻射式400-2000測溫時，不破壞被測溫度場

低溫段測量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會影響測溫準(zhǔn)確度光學(xué)式700-3200比色式900-1700紅外線熱敏探測-50-3200測溫時，不能破壞被測溫度場，響應(yīng)快，測溫范圍大，適于測溫度分布易受外界干擾，標(biāo)定困難光電探測0-3500熱電探測200-200011/26/2022532.1.2測溫方法及測溫儀表(Temperatureme測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表膨脹式玻璃液體-50-600結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測量準(zhǔn)確，價格低廉量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄和遠(yuǎn)傳雙金屬

-80-600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固精度低，量程和使用有限壓力式液體-30-600耐震，堅固，防爆，價格低廉精度低，測溫距離短，滯后大氣體-20-350蒸汽0-250

11/26/202254測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表膨脹式測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表熱電偶鉑銠-鉑0-1600測溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點、集中測量和自動控制需冷端溫度補償,在低溫段測量精度較低鎳鉻-鎳鋁0-900鎳鉻-考銅0-600

熱電阻鉑-200-500測溫精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點、集中測量和自動控制不能測高溫,須注意環(huán)境溫度的影響銅-50-150熱敏-50-30011/26/202255測溫方式溫度計種類測溫范圍（℃）優(yōu)點缺點接觸式測溫儀表熱電偶溫度測量儀表的精度等級

儀表名稱精度等級雙金屬溫度計1，1.5，2.5壓力式溫度計1，1.5，2.5玻璃液體溫度計0.5-2.5熱電阻0.5-3熱電偶0.5-1光學(xué)高溫計1-1.5輻射溫度計（熱電堆）1.5部分輻射溫度計1-1.5比色溫度計1-1.511/26/202256溫度測量儀表的精度等級

儀表名稱精度等級雙金屬溫度計1，1.2.1.4膨脹式溫度計（Dilator-thermometer）

氣體膨脹式、液體膨脹式和固體膨脹式三類固體膨脹式溫度計（雙金屬溫度計）:熱膨脹系數(shù)大的材料為主動層，熱膨脹系數(shù)小的為被動層。一原理:固體受熱膨脹原理金屬片的曲率半徑t是雙金屬片的總厚度11/26/2022572.1.4膨脹式溫度計（Dilator-thermomet二材料:膨脹系數(shù)不同的金屬材料雙金屬敏感元件材料(1)高錳合金錳、鎳、銅的合金(含Mn72％，Ni10％，Cu18％)，材料受熱膨脹十分明顯，在25～150℃間,線膨脹系數(shù)約為27.5×10-6/℃，即溫度每上升1℃將伸長原尺寸的百萬分之27.5?！?2)殷鋼鐵和鎳的合金(含F(xiàn)e64％，Ni36%)，合金線膨脹系數(shù)極小，在0～100℃間約為(1～3)×10-6/℃，在同樣溫度變化幅度之下其膨脹程度僅為高錳合金的二十分之一左右。11/26/202258二材料:膨脹系數(shù)不同的金屬材料雙金屬敏感元件材料11為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。螺旋卷的一端固定而另一端與自由轉(zhuǎn)動的指針相連，指針可在一圓形分度標(biāo)尺上指示溫度。三結(jié)構(gòu)特點:11/26/202259為提高測溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。螺旋卷的一端固使用特點：普通雙金屬的厚度范圍從10微米到3毫米，測溫范圍零下75攝氏度至零上540度，大多數(shù)用于零至300度溫度范圍?？拐鹦院?，牢固，讀數(shù)方便，軸向型、徑向型、135o型、萬向型等品種齊全，適應(yīng)于各種現(xiàn)場安裝的需要。但精度不高（精度級），測溫范圍小。形狀可以制成螺旋線、膜片等。用途：廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品等工業(yè)。溫度指示，也可用于直接斷開或閉合觸點（恒溫器、熒光燈啟動器），電路中過流保護(hù)的執(zhí)行器等。四應(yīng)用特點:11/26/202260使用特點：普通雙金屬的厚度范圍從10微米到3毫米，測溫范圍零電熨斗原理圖五雙金屬溫度傳感器的典型應(yīng)用:11/26/202261電熨斗原理圖五雙金屬溫度傳感器的典型應(yīng)用:11/22/202.2壓力傳感器（Pressuresensor）2.2.1基本概念壓力(pressure):單位面積上的力（壓強）壓差絕對壓力大氣壓力負(fù)壓力表壓力真空度大氣壓力線絕對壓力線壓力關(guān)系示意圖（Differentialpressure）（Absolutepressure）（Atmosphericpressure）（gaugepressure）（Negativepressure）（vacuum）11/26/2022622.2壓力傳感器（Pressuresensor）2.2各種壓力單位換算表單位牛頓/米2(帕斯卡)巴毫米水柱

4oC公斤力/米2

牛頓/米2(帕斯卡)11×10-50.1019720.101972巴1×105110.1972×10310197.2毫米水柱4oC0.1019729.80665×10-511×10-8公斤力/米29.806659.80665×10-51×10-81公斤力/厘米298.0665×1030.98066510×1031×104標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1.01325×1051.0132510.3323×10310332.3毫米水銀柱0oC133.3220.0013332213.595113.5951磅/英寸6.89476×1030.0689476703.072703.07211/26/202263各種壓力單位換算表單位牛頓/米2巴毫米水柱

4oC公斤作業(yè)2：常用壓力單位換算：1工程大氣壓=千克力/平方厘米=帕1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=毫米水銀柱=帕1毫米水銀柱=毫米水柱=帕1毫米水柱=千克力/平方米=帕11/26/202264作業(yè)2：常用壓力單位換算：1工程大氣壓=千克力/平方一壓力測量范圍超高壓(super-highpressure)：壓力高于6×108Pa；高壓(high-pressure)：壓力在107至6×108Pa；低壓(low-pressure)：壓力在105至107Pa；微壓(micro-pressure)：壓力在0至105Pa；真空(vacuum)：760托(1托=1毫米汞柱=133.32帕斯卡)以下。2.2.2壓力測量儀表（Pressuregauge）11/26/202265一壓力測量范圍2.2.2壓力測量儀表（Pressure二壓力測量儀表

類別子類別工作原理用途

液柱式壓力計U型管壓力計

流體靜力學(xué)(hydrostatics

)原理低微壓測量，高精度者可用作壓力基準(zhǔn)器。常用于靜態(tài)壓力測量。單管壓力計斜管微壓計補償微壓計自動液柱式壓力計

彈性壓力表彈簧管壓力表胡克定律(Hookelaw)（彈性元件受力變形）測量范圍寬、精度差別大、品種多、是最常見的工業(yè)用壓力儀表膜片壓力表膜盒壓力表波紋管壓力表

負(fù)荷式壓力計活塞式壓力計單活塞式靜力平衡（staticequilibrium

）原理（壓力轉(zhuǎn)換成砝碼重量）用于靜壓測量，是精密壓力測量基準(zhǔn)器。雙活塞式浮球式壓力計鐘罩式微壓計11/26/202266二壓力測量儀表

類別子類別工作原理用途

U型管壓力計

低

類別子類別工作原理用途

壓力傳感器電阻應(yīng)變片壓力傳感器應(yīng)變式應(yīng)變效應(yīng)

用于將壓力轉(zhuǎn)換成電號實現(xiàn)距離監(jiān)測、控制。壓阻式壓阻效應(yīng)壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)電感式壓力傳感器壓力引起磁路磁阻變化造成鐵心線圈等效電感變化電容式壓力傳感受器極距變化式壓力引起電容變化面積變化式介質(zhì)變化式電位器式壓力傳感受器壓力推動電位器滑頭位移霍爾壓力傳感受器霍爾較應(yīng)光纖壓力傳感器用光纖測量由壓力引起的位移變化諧振式壓力傳感受器振弦式壓力改變振體的固有頻率振筒式振膜式

壓力開關(guān)位移式壓力開關(guān)壓力改變彈性元件位移，引起開動作位式報警力平衡式壓力開關(guān)11/26/202267

類別子類別工作原理用途

電阻應(yīng)變片壓力傳感器應(yīng)變式應(yīng)變效2.2.3彈性式壓力計（spring-tubepressuregauge）一壓力敏感元件1.壓力彈簧管（Pressurebourdonspring）壓力彈簧管又稱為布爾頓管。它是一種管體呈圓弧形，螺旋形，渦線形，麻花形，且截面為橢圓形或扁圓形，用來測量流體壓力的中空管。

測量范圍：0-109Pa

優(yōu)點：靈敏度高、剛度大、過載能力強11/26/2022682.2.3彈性式壓力計（spring-tubepress基本原理：

均勻壁厚的圓形彈簧管不能作為測壓元件。11/26/202269基本原理：均勻壁厚的圓形彈簧管不能作為測壓元件。11/2C型壓力彈簧管扭絞型壓力彈簧管壓力彈簧管的實物圖壓力彈簧管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼結(jié)構(gòu)形式橢圓管、圓管直徑系列φ20～φ80mm遲滯＜1%非線性＜2%11/26/202270C型壓力彈簧管扭絞型壓力彈簧管壓力彈簧管的實物圖2.膜片和膜盒（Diaphragmandbellows）

膜片是一種可以在垂直于它的撓性面方向移動的力敏元件。它在儀表中的作用是將壓力或壓差轉(zhuǎn)換成膜片的中心位移或中心集中力輸出，傳給指示器或執(zhí)行機構(gòu)。

優(yōu)點：具有重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、輸出位移范圍大、價格低廉。測量范圍：10-2-108Pa膜片膜盒11/26/2022712.膜片和膜盒（Diaphragmandbellows金屬膜片技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式平面形、斜面形、圓弧形、梯形直徑系列φ15～φ80mm壓力膜盒技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式平面形、斜面形、圓弧形、梯形工作壓力2mmHg-16.0MPa直徑系列φ18～φ80mm遲滯＜1%非線性＜2%金屬膜片和膜盒實物圖11/26/202272金屬膜片技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、恒彈合金、精密合金結(jié)3.波紋管（Corrugatedpipe）

是一種具有一定波紋形狀的薄壁彈性元件。它具有受軸向力、徑向力（或彎矩）作用下，產(chǎn)生相應(yīng)位移的特點。

優(yōu)點：線性好而且彈性位移大。

測量范圍：0-106Pa波紋管的縱斷面11/26/2022733.波紋管（Corrugatedpipe）波紋管的縱斷面波紋管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、高彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式環(huán)形、螺旋形直徑系列φ8～φ80mm遲滯＜1%非線性＜1.5%金屬波紋管實物圖11/26/202274波紋管技術(shù)指標(biāo)材質(zhì)銅合金、不銹鋼、高彈合金、精密合金結(jié)構(gòu)形式1.彈簧管式壓力計：

彈簧管拉桿扇形齒輪游絲指針壓力接頭面板支座小齒輪二彈性式壓力計11/26/2022751.彈簧管式壓力計：彈簧管拉桿扇形齒輪游絲指針壓力接頭面板2.膜盒、膜片式壓力計：

11/26/2022762.膜盒、膜片式壓力計：11/22/202228作業(yè)3：

分析彈簧管式壓力計的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。11/26/202277作業(yè)3：

分析彈簧管式壓力計的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。11/222.4流量傳感器（flowsensor）2.4.1基本概念

一流體與流體計量（fluidandfluidmeasurement

）1.流體的類型液體和氣體；固體流體；氣體和固體的混合流體2.流體的流動性特征受任何微小的剪切力后，連續(xù)變形直到外力消失3.流量在單位時間內(nèi)通過管道或設(shè)備中某一截面的流動介質(zhì)的數(shù)量11/26/2022782.4流量傳感器（flowsensor）2.4.1基本4.流量的計量方式體積（容積）流量：（單位：）質(zhì)量流量：（單位）重量流量：（單位）累計流量：一段時間內(nèi)，通過通道橫截面的流體的總量。標(biāo)準(zhǔn)容積流量：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（）下的容積流量的數(shù)值，單位：標(biāo)準(zhǔn)11/26/202279體積（容積）流量：（單位：二流體測量中常用的物理參數(shù)

1.粘性（viscosity

）在流體的內(nèi)部流速快的部分要加速與其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。

粘度（degreeofviscosity

）用來衡量流體粘性大小的物理量。是溫度和壓力的函數(shù)。溫度升高，液體粘度下降，氣體粘度上升。工程上除水蒸氣及氣體的粘度與壓力關(guān)系密切外，除非在高壓下，一般只考慮溫度對粘度的影響。11/26/202280二流體測量中常用的物理參數(shù)1.粘性（viscosity2.流體的壓縮性（Compressibilityoffluid

）：

流體在流場中相對密度的變化。一般液體視為不可壓縮流體，氣體是可壓縮的。3.雷諾數(shù)（Reynoldsnumber）Re：

是表征流體流動特性的一個重要參數(shù)，表示為：流體的平均速度流速的定型尺寸流體的運動粘度流體密度(fluiddensity)慣性力（inertiaforce

）粘性力（viscosityforce）11/26/2022812.流體的壓縮性（Compressibilityoff在層流流動狀態(tài)下，流束分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布。在紊流流動狀態(tài)下，管內(nèi)流束同樣是以管中心線軸對稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。Re?。毫黧w流動時各質(zhì)點間粘性力占主要地位，流體各支點平行于管道內(nèi)壁有規(guī)則流動，呈層流(laminarflow

)流動狀態(tài)；Re大：流體流動時各質(zhì)點間慣性力占主要地位，流體呈絮狀(floccusflow)流動狀態(tài)；11/26/202282在層流流動狀態(tài)下，流束分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布2.4.2流量計(flowmeter)分類一按測量原理分類(1)力學(xué)原理：伯努利定理——差壓式、轉(zhuǎn)子式；動量定理——沖量式、可動管式；牛頓第二定律——直接質(zhì)量式；流體動量原理——靶式；角動量定理——渦輪式等等。

(2)電學(xué)原理：電磁式、差動電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

(3)聲學(xué)原理：超聲波式、聲學(xué)式(沖擊波式)等。

(4)熱學(xué)原理：熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

(5)光學(xué)原理：激光式、光電式等。

(6)物理原理：核磁共振式、核幅射式。11/26/2022832.4.2流量計(flowmeter)分類一按測量原理分二按流量計結(jié)構(gòu)原理分類

1．容積式流量計(positivedisplacementflowmeter

)：相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn)容積的容器，接連不斷地流動介質(zhì)進(jìn)行度量。適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。2．葉輪式流量計（vane-wheelflowmeter）：將葉輪置于被測流體中，受流體流動的沖擊而旋轉(zhuǎn)，以葉輪旋轉(zhuǎn)的