1過程裝備控制技術(shù)及應(yīng)用23過程檢測技術(shù)目的：

為了實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制，首先必須對生產(chǎn)過程的個參數(shù)進(jìn)行可靠地測量。要點(diǎn)：

1.學(xué)習(xí)掌握過程測試及應(yīng)用；

2.正確選擇測試原理的各種方法；

3.組成合適的測試系統(tǒng)。33.1測量基本知識3.1.1測量概念1.概念：測量是人類對自然界的客觀事物取得數(shù)量概念的一種認(rèn)識過程。在這一過程中，借助于專門的設(shè)備。通過實(shí)驗(yàn)方法，求出被測未知量的數(shù)值。2.目的：為了準(zhǔn)確地獲取表征被測對象特征的某些參數(shù)的定量信息。3.應(yīng)用：用于自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中所進(jìn)行的一切研究活動。如生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)、日常生活。44.測量的基本方程式：或——被測量值，其單位為u；——被測量的真實(shí)數(shù)值，簡稱真值。若有x近似表示測量值，則測量的基本方程式改寫為：53.1.2測量單位1.概念：數(shù)值為1的某量，稱為該量的測量單位或計(jì)量單位。2.特點(diǎn)：測量單位是人為定的，具有以下特點(diǎn)：

☆任意性

☆地區(qū)性

☆習(xí)慣性3.采用國際單位SI。63.1.2測量方法決定因素：

（1）被測量的種類（2）數(shù)值的大?。?）所需要的測量精度（4）測量速度的快慢分類：

（1）直接測量與間接測量（2）等精度測量和不等精度測量（3）接觸測量和不接觸測量（4）靜態(tài)測量和動態(tài)測量7①直接比較測量法將被測量直接與已知其值的同類量進(jìn)行比較的測量方法。②微差測量法將被測量與其他微小差別的已知量相比較，并測出這兩個量之間的差值以確定被測量的方法。1.直接測量法8長度測量中應(yīng)用微差測量法的例子910③零位比較法定義：通過調(diào)整一個或幾個與被測量有已知平衡關(guān)系（或已知其值）的量，用平衡法確定被測量的測量方法。又稱補(bǔ)償測量法或平衡測量法。

優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)——可以獲得較高的精度。缺點(diǎn)——測量過程比較復(fù)雜，在測量時要進(jìn)行平衡操作。應(yīng)用：天平稱重零位式活塞壓力計(jì)測壓力電位差計(jì)測電壓

112.間接測量法

通過對與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量進(jìn)行測量，才能得到被測量值的測量方法。

不能直接測量時采用，積累誤差大。123.1.3測量儀器與設(shè)備基本組成

傳感器、變化器、顯示器、連接各環(huán)節(jié)的傳輸通道組成框圖

131.感受件（傳感器）①概念檢測儀表與被測量對象直接發(fā)生聯(lián)系的部分。②作用感受被測量的變化，并轉(zhuǎn)換成一一相應(yīng)的輸出信號。③對傳感器要求

準(zhǔn)確性穩(wěn)定性靈敏性其他，如經(jīng)濟(jì)性、耐蝕性、低能耗等14153.2誤差基本知識3.2.1誤差基礎(chǔ)（1）測量誤差及分類

定義：測量結(jié)果與被測變量的真值之差。

分類

系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差17（2）測量的精密度、準(zhǔn)確度和精確度精密度：對同一被測量值進(jìn)行多次測量，測量的重復(fù)性程度稱為精密度。取決于隨機(jī)誤差。準(zhǔn)確度：對同一被測量值進(jìn)行多次測量，測量值偏離被測量真值的程度稱為準(zhǔn)確度。取決于系統(tǒng)誤差。精確度：精密度與準(zhǔn)確度的綜合稱為精確度。18

圖3-4重復(fù)測量的散點(diǎn)圖精密不準(zhǔn)確準(zhǔn)確不精密精密準(zhǔn)確不精密不準(zhǔn)確19（3）不確定度1.概念：測量的不確定度是表示用測量值代替被測量真值的不肯定度。

2.分類：①隨機(jī)不確定度隨機(jī)誤差引起的不確定度。②系統(tǒng)不確定度未定系統(tǒng)誤差引起的不確定度。

在評定測量結(jié)果的不確定度時，應(yīng)先行剔除壞值并對測量值盡可能地進(jìn)行修正。20（4）儀表的基本誤差限

儀表在規(guī)定的參比工作條件下確定的誤差稱為基本誤差。對于工業(yè)自動化儀表，常給出其基本誤差的最大允許值，也就是基本誤差限。

基本誤差限絕對誤差相對誤差引用誤差213.2.2誤差分析與處理（1）隨機(jī)誤差的分析與處理①隨機(jī)過程在測量中，測量值及其隨機(jī)誤差都可以作為隨機(jī)變量，相應(yīng)的過程稱為隨機(jī)過程。理論與實(shí)踐證明，絕大多數(shù)隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布。其概率密度函數(shù)為：22③概率密度函數(shù)曲線④正態(tài)隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性☆單峰性：概率密度峰值只出現(xiàn)在零誤差附近?！顚ΨQ性：絕對值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等?！钣薪缧裕涸谝欢ǖ臏y量條件下，誤差的絕對值一般不超出一定的范圍。☆抵償性：當(dāng)測量次數(shù)n→∞

時，各誤差⊿x

的代數(shù)和趨向于零，即：23（2）系統(tǒng)誤差的分析與處理①系統(tǒng)誤差的分類恒定系統(tǒng)誤差：指誤差大小和符號在測量過程中不變的誤差。變值系統(tǒng)誤差：它是按照一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。根據(jù)變化特點(diǎn)可分為:

累積性系統(tǒng)誤差：在整個測量過程中，隨著時間的增長，誤差逐漸增大或減小德的系統(tǒng)誤差。周期性系統(tǒng)誤差：在整個測量過程中，誤差大小和符號均按一定的周期變化的系統(tǒng)誤差。24校準(zhǔn)法零示法交替法交換法②系統(tǒng)誤差的消除為了進(jìn)行正確的測量，取得可靠的數(shù)據(jù)，在測量前或測量過程中，必須盡力減小或消除系統(tǒng)誤差的來源。首先，要檢查儀器儀表本身的性能是否符合要求；此外，檢查測量系統(tǒng)和測量方法本身是否正確等。

消除系統(tǒng)誤差的常用方法除此之外，還有對稱法、微分法、比較法。25校準(zhǔn)法預(yù)先將儀器儀表的系統(tǒng)誤差鑒定出來，制出誤差表格和曲線，然后取于誤差值大小相等方向相反的值作為修正值，與原值相加，可以基本消除。零示法其測量誤差與讀數(shù)誤差無關(guān)，主要取決于已知的標(biāo)準(zhǔn)量，但需要指示器靈敏度足夠高。替代法對被測對象測量一次后，在不改變測量條件的情況下，用一個已知量代替被測量對象再測一次，改變已知量使兩次測量中測量器處于相同狀態(tài)，則被測量就等于已知量。交換法在測量中將引起系統(tǒng)誤差的某些條件互相交換，如交換被測物的位置等，其他條件不變，使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素對測量結(jié)果起相反作用，并取兩次測量的平均值作為測量結(jié)果，用以消除系統(tǒng)誤差。26（3）粗大誤差的檢驗(yàn)與剔除1.產(chǎn)生原因由于測量人員在測試過程中有可能發(fā)生讀錯、記錯等過失造成粗大誤差，或因測試條件發(fā)生突然地較大變更等偶然原因。2.剔除準(zhǔn)則①拉依達(dá)準(zhǔn)則（3準(zhǔn)則）②肖維納（Chauvenet）準(zhǔn)則③格拉布斯（Grubbs）準(zhǔn)則27（4）綜合誤差1.隨機(jī)誤差的綜合

設(shè)有來自幾個方面的、彼此獨(dú)立的m個隨機(jī)誤差因素，它們的標(biāo)準(zhǔn)差為，則綜合效應(yīng)造成的綜合標(biāo)準(zhǔn)差為：

若它們的不確定度為，則綜合的隨機(jī)不確定度為：282.系統(tǒng)誤差的綜合3.總誤差的綜合

若測量結(jié)果含有n個未定系統(tǒng)誤差，其系統(tǒng)不確定度分別為，其總的系統(tǒng)不確定度為：

一般取隨機(jī)誤差的隨機(jī)不確定度與系統(tǒng)誤差的系統(tǒng)不確定度進(jìn)行合成，得到綜合不確定度。

（1）線性相加法

（2）方和根法

（3）廣義方和根法不確定度大293.2.3儀器儀表的主要性能指標(biāo)

儀表的性能指標(biāo)是評價儀表性能差異、質(zhì)量優(yōu)略的主要依據(jù)。也是正確選擇儀表和使儀表達(dá)到準(zhǔn)確測量目的的所必須具備和了解的知識。儀表的性能指標(biāo)很多，主要有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及使用三方面的指標(biāo)。30（1）量程與精度①量程

儀表量程指儀表測量范圍的上限和下限的代數(shù)差。②精度等級

精度是一個涉及多種指標(biāo)的比較復(fù)雜的概念。目前，尚未有一個系統(tǒng)的說法，一般用引用誤差和絕對誤差來代表精度。引用誤差來衡量儀表精度絕對誤差來衡量儀表精度

國標(biāo)規(guī)定，可以將絕對誤差的百分號去掉，用其數(shù)字來表示儀表精度。并且已經(jīng)系列化。如0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，（2），2.5，5.031（2）靜態(tài)性能指標(biāo)

當(dāng)輸入變量處于穩(wěn)態(tài)時，儀表的輸出與輸入之間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性。

1.靈敏度指儀表或裝置在達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，輸入量變化引起的輸出量變化的比值。或⊿者輸出增量⊿y與輸入增量⊿x之比，即：

K——靈敏度⊿y——輸出變量y的增量⊿x——輸入變量x的增量32定義線性度為：2.線性度儀表的標(biāo)定曲線與擬合直線之間的吻合程度。3.遲滯誤差

在輸入量增加和減少過程中，對于同一輸入量會得出大小不同的輸出量，在全部測量范圍內(nèi)，這個差別的最大值與儀表的滿量程之比值稱為遲滯誤差。

儀表正行程與反行程之差稱為遲滯差值，用表示。

遲滯誤差是由儀表內(nèi)有吸收能量的元件（彈性元件、磁化元件等）、機(jī)械結(jié)構(gòu)中有間隙以及運(yùn)動系統(tǒng)的摩擦等原因造成的。344.漂移（1）定義指輸入量不變時，經(jīng)過一定的時間后輸出量產(chǎn)生多變化。（2）種類

溫飄——由于溫度變化引起的漂移；

零漂——當(dāng)輸入量固定在零點(diǎn)不變時，輸出量的變化值引起的漂移。（3）原因主要是由于電子元件的老化，彈性元件的失效造成的。35（1）定義用全測量范圍內(nèi)的各輸入值所測得的最大重復(fù)性誤差來確定。在同一工作條件下，對同一輸入值安同一方向連續(xù)多次測量時，所得輸出值之間的相互一致程度稱為重復(fù)性。5.重復(fù)性（2）原因穩(wěn)定性較差造成的。363.2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理初步（1）有效數(shù)字及運(yùn)算（2）測試結(jié)果的表示①實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖形表示法②實(shí)驗(yàn)結(jié)果的列表表示法③實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方程表示法理論方程擬合方程

37曲線擬合在科學(xué)實(shí)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)研究中，常常需要從一組測量數(shù)據(jù)中求得自變量和因變量之間的函數(shù)關(guān)系，這個過程稱為曲線擬合。

最小二乘法原理與方法是保證具有最佳擬合方程的常用方法。（a）直線擬合（b）曲線擬合利用最小二乘法原理來擬合曲線，得到的是非線性方程組，求借一般比較困難。目前，多借助一些數(shù)值分析軟件來進(jìn)行，如Origin，Matlab,MathCAD等。

38

設(shè)有一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);假定擬合方程是一條直線，即y=kx+b，其中k、b為待定系數(shù)，它與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差di為：

根據(jù)誤差的平方和為最小的原理，設(shè)以上誤差的平方和為Q，則有：39

要求Q達(dá)到最小，必須滿足條件：聯(lián)立方程求解，可得k，m值，即：將k，m值帶入y=kx+b，即得所擬合的直線方程。40利用軟件對一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的非線性高斯型曲線擬合。413.3壓力測量3.3.1概述壓力的概念（工程技術(shù)上）垂直均勻作用在物體表面上的力，即壓強(qiáng)。工程中常用單位之間的換算關(guān)系

1工程大氣壓（at）=1kgf/=98066.5N/㎡≈98kPa1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）=1.013E51毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa1毫米汞柱（mmHg）=9.80665Pa常用壓力名詞術(shù)語

表壓力：絕對壓力與大氣壓力之差。

真空度：絕對壓力低于大氣壓力時的表壓力。42絕對零壓線大氣壓線表壓力

絕對壓力

絕對壓力

真空度

常用壓力測量儀表介紹液柱式壓力計(jì)：是將被測壓力轉(zhuǎn)化為液柱高度來進(jìn)行的測量的一種儀表。彈性式壓力計(jì)：是利用測量彈性敏感元件在壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形的大小來測量壓力的一種儀表。電測式壓力計(jì)：是將被測壓力轉(zhuǎn)化為電量進(jìn)行測量的儀器，介紹壓阻式壓力計(jì)和壓電式壓力計(jì)兩種。

表壓力、絕對壓力和真空度之間的關(guān)系433.3.2液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)測壓的基本原理是流體靜力學(xué)定理。它是用一定高度的液柱去平衡被測壓力，液柱的高度可以換算成被測壓力的大小。液柱式壓力計(jì)一般用來測量較低的壓力、真空或壓差。常用液柱式壓力計(jì)類型

U型管壓力計(jì)單管壓力計(jì)微壓計(jì)44①基本原理根據(jù)流體靜力學(xué)的原理可得：（1）U型管壓力計(jì)一般情況下比小很多，所以可簡化為：注意事項(xiàng)（2）單管壓力計(jì)①基本原理類似于U型管壓力計(jì)，由流體靜力學(xué)定理得：

②單管壓力計(jì)的使用注意事項(xiàng)使用時保證容器一側(cè)接觸高壓力，肘管一側(cè)接觸低壓力。由于A1<<A2，所以可以忽略h2，即：46①微壓計(jì)原理

②微壓計(jì)的使用

a.使用時，為了提高靈敏度和精度，應(yīng)盡可能增加，（700～1000）。b.管子直徑2～3mm；c.角取20°～30°。（3）微壓差計(jì)473.3.3彈性式壓力計(jì)

它使用各種形式的彈性元件作為感受件，其原理是以彈性元件受壓產(chǎn)生的反用力與被測壓力平衡。此時，彈性元件的變形為被測壓力的函數(shù)，這樣用測量變形的方法就可測得壓力的大小。

類型：彈簧管、膜片、膜盒組和波紋管等。48彈性滯后：指由于彈性元件工作時分子的存在摩擦而導(dǎo)致的加載曲線與卸截曲線不重合的現(xiàn)象。（1）彈性元件特性彈性后效：指彈性元件所受載荷改變后，不是立即完成相應(yīng)的變形，而是在一定的時間間距內(nèi)逐漸完成的一種現(xiàn)象。49（2）彈簧管式壓力計(jì)工作原理：圖中所示為單圈彈簧管，彈簧管是壓力計(jì)的測量元件。它是一跟彎成270度圓弧的橢圓截面的空心金屬管。管子的自由端封閉，管子的另一短固定在接頭上。當(dāng)通入壓力P后，由于橢圓形截面在壓力的P作用下將趨于圓形,使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移,且與輸入壓力的大小成正比。所以只要測得自由端的位移量,就能反映被測壓力P的大小。50513.3.4壓阻式壓力計(jì)

壓阻式壓力計(jì)是根據(jù)半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)來工作的。壓阻效應(yīng)：是指晶體在承受壓力時，產(chǎn)生電阻的特性。壓阻式壓力計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體積小重量輕靈敏度高響應(yīng)速度快52533.3.5壓電式壓力計(jì)原理：壓電式壓力計(jì)是利用某些晶體的壓電效應(yīng)來測量壓力的。壓電效應(yīng)：是指晶體在承受壓力時，表面產(chǎn)生電荷的特性。。特點(diǎn)：壓電式壓力計(jì)尺寸小、重量輕、工作可靠、測量效率范圍寬。它的不足之處是對于振動和電磁場很敏感。54（1）石英的壓電效應(yīng)

（2）壓電式壓力計(jì)

553.3.6壓力計(jì)的選用

1.選用的主要參數(shù)

儀表的類型、量程范圍、精度和靈敏度。2.類型選擇（1）被測對象的性質(zhì)：介質(zhì)是否有腐蝕性、溫度的高低；（2）現(xiàn)場工作環(huán)境：現(xiàn)場振動、電磁場等因素；（3）其他：要求遠(yuǎn)傳、自動記錄、報(bào)警等。3.量程的選擇根據(jù)被測壓力的范圍選擇。4.精度的選擇根據(jù)實(shí)際需要而定，同時注意性能價格比。563.4溫度的測量3.4.1概述57（1）溫標(biāo)：為了表示溫度的數(shù)值，人們用統(tǒng)一的標(biāo)尺來定量表示。①攝氏溫標(biāo)②國際溫標(biāo)③華氏溫標(biāo)5960華氏溫標(biāo)規(guī)定純水的冰點(diǎn)為32度，沸點(diǎn)為212度，兩點(diǎn)間等分為180格，每小格為華氏1度，記為1華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、國際溫標(biāo)三者間的變換公式為：

（2）溫度測量方法

613.4.2熱膨脹式溫度計(jì)測量原理:利用物體熱脹冷縮的性質(zhì)制成。1.液體式膨脹式溫度計(jì)（1）常有儀器玻璃管液體溫度計(jì)（2）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、直觀、使用方便、靈敏度與精度較高，價格便宜，測量范圍較廣。缺點(diǎn)：易碎、不便于自動記錄和信號遠(yuǎn)傳。（3）選擇主要取決于測溫范圍。62①結(jié)構(gòu)它是由兩種線膨脹系數(shù)不同的金屬片疊焊在一起制成。

2.固體膨脹式溫度計(jì)（1）雙金屬溫度計(jì)②原理一端固定，另一端可移動，利用移動的程度測溫。③使用參數(shù)測量范圍（80℃～600℃），精度最高達(dá)0.5級。633壓力式溫度計(jì)

應(yīng)用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫壓力式溫度計(jì)。它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點(diǎn)的液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理制作的，并用壓力來測量這種變化，從而測得溫度。643.4.4熱電偶測溫儀表1.測溫原理它是基于熱電效應(yīng)原理制成的測溫儀器。2.結(jié)構(gòu)由熱電偶、電測儀表和連接導(dǎo)線組成，其核心元件是熱電偶。653.特點(diǎn)（1）測溫精度較高、性能穩(wěn)定；（2）結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、定性產(chǎn)品互換性好；（3）將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，便于信號遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測量；（4）測溫范圍廣，可達(dá)（-200℃～2000℃）；（5）形式多樣，適合于各種測量。661.熱電效應(yīng)兩種不同材料的導(dǎo)體A、B組成一個閉合回路，當(dāng)回路兩端接點(diǎn)t0、t的溫度不相同時（假設(shè)t>t0），回路中就會產(chǎn)生的一定大小的電勢，形成電流。（一）熱電偶溫度儀表工作原理（1）熱電偶：兩種不同材料的組合體。（2）熱電極：構(gòu)成熱電偶的兩種導(dǎo)體。（3）測量端（工作端、熱端）:插入被測介質(zhì)中感受被測溫度的一端。（4）參考端（自由端、冷端）：處于周圍環(huán)境中的一端。672.熱電勢

接觸電勢和溫差電勢共同作用的結(jié)果。（1）接觸電勢由于兩種不同導(dǎo)體的電子密度不同，從而在接點(diǎn)處發(fā)生電子擴(kuò)散而形成的電動勢，它只與A、B導(dǎo)體的性質(zhì)和接點(diǎn)的溫度有關(guān)。（2）溫差電勢由于同一根導(dǎo)體中電子從高溫端向低溫端遷移而引起的電動勢。溫差電勢只與導(dǎo)體材料性質(zhì)和兩端溫度有關(guān)。6869707172（3）熱電勢公式推導(dǎo)令可得熱電勢的公式為：731.對于給定熱電偶，熱電勢是其兩端溫度函數(shù)之差。2.EAB(t，t0)為熱電偶兩點(diǎn)熱電勢的代數(shù)和，當(dāng)A、

B材料固定，t0保持不變即eAB（t0）常數(shù)，則EAB

(t，t0)為單值函數(shù)；熱電偶與其長短無關(guān)，只與材質(zhì)和溫度有關(guān)，材料固定時，根據(jù)熱電勢的大小，可測得溫度。結(jié)論74（2）熱電偶的基本定律①物質(zhì)導(dǎo)體定律均質(zhì)導(dǎo)體的回路不論各處溫度分布如何都不會產(chǎn)生熱電勢?！皠蛸|(zhì)”僅指導(dǎo)體各處的成分、材質(zhì)相同，與其外形無關(guān)。

該定律可得出以下兩個結(jié)論：熱電偶必然由兩個不同質(zhì)的材料組成；同一導(dǎo)體回路是否有熱電勢可用來判定導(dǎo)體是否均勻。

75②中間導(dǎo)體定律由兩種不同導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶回路中，接入第三種導(dǎo)體，只要保持第三種導(dǎo)體兩端溫度相等，則對回路熱電勢沒有影響。76③中間溫度定律兩種勻質(zhì)導(dǎo)體A、B構(gòu)成的熱電偶，兩端溫度為t和t0，如存在一個中間溫度，則熱電偶存在以下關(guān)系：④標(biāo)準(zhǔn)電極定則

A、B導(dǎo)體的熱電勢等于它們對另一參考導(dǎo)體C的熱電勢之和，即：77（3）常用熱電偶測溫系統(tǒng)①典型測溫系統(tǒng)

利用定律2，可得：（1）節(jié)省熱電偶；（2）信號可以遠(yuǎn)傳；（3）冷端溫度的恒定。78（4）熱電偶冷端溫度的影響及處理

又叫冰點(diǎn)法，就是把熱電偶的冷端置于0℃的環(huán)境中，使冷端溫度恒定不變。①冷端恒溫法79熱電偶分度表

0度是0mv，10度是0.055mv，20度是0.113mv，30度是0.173mv，40度是0.235mv。100度是0.645mv，110度是0.719mv，120度是0.795mv，130度是0.872mv，140度是0.950mv。80

若熱電偶與動圈儀表配套使用時，如果冷端溫度比較恒定，測量精度要求不高時，可將動圈儀表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)至熱電偶冷端溫度，這相當(dāng)于在輸入電勢之前就給儀表輸入一個補(bǔ)償熱電勢。②示值修正法81示值修正法實(shí)例82（5）熱電偶的結(jié)構(gòu)形式①標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶8384②非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶無法使用的高溫、低溫、超低溫、真空和特殊介質(zhì)等場合。85③熱電偶的結(jié)構(gòu)普通熱電偶、鎧裝熱電偶、特殊熱電偶。（1）普通熱電偶1——熱電偶熱端2——熱電極3——絕緣管4——保護(hù)套管5——接線盒86（2）鎧裝熱電偶鎧裝熱電偶由金屬套管、絕緣材料和熱電極拉伸加工而成。873.4.5熱電阻測溫儀表1.測溫原理及特性（1）原理利用測量電阻的阻值隨溫度的變化而變化。Rt0，Rt——分別表示溫度為t0、t時的阻值。A、B、C均為常數(shù)。88（2）常用熱電阻1—云母片骨架；2—云母片；3—銀綁帶；4—彈性銅片；5—引線；6—石英骨架；7—石英或玻璃外套管；8—陶瓷骨架；9—保護(hù)釉層；10—鉑絲；11—鉑螺旋絲；12—玻璃U型管；13—雙孔石英管；14—鉑或金絲；15—玻璃套管891—引線；2—塑料骨架；3—內(nèi)保護(hù)套管；4—絲線；5—外保護(hù)套管；903.4.5測溫儀表的選用

選用測溫儀表應(yīng)考慮測量范圍、儀表使用要求、測量環(huán)境、儀表的可維修性及成本等。91（1）流量定義：指單位時間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量的多少。

3.5流量測量3.5.1概述

質(zhì)量流量：

體積流量：兩者的關(guān)系：（2）流量表示方式：（3）常見的流量計(jì)類型：

壓差式流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電磁式流量計(jì)92

原理：當(dāng)充滿管道的流體經(jīng)過節(jié)流裝置時，流束收縮，流速提高，靜壓減小，在節(jié)流裝置的前后就產(chǎn)生了一定的壓差。這個壓差的大小與流量有關(guān)，根據(jù)流量與壓差之間的關(guān)系即可得到流量的大小。

3.5.2壓差式流量計(jì)節(jié)流裝置：壓差式流量計(jì)的核心部件是節(jié)流裝置，包括節(jié)流元件，取壓裝置，前后管段。常用的節(jié)流裝置有孔板，噴嘴，文丘利管等。（1）測量原理及節(jié)流裝置93（2）節(jié)流裝置的流量方程①流量方程的推導(dǎo)

假設(shè)流體為不可壓縮流體，而且忽略勢能，由Bernouli方程得：

根據(jù)連續(xù)方程令94

由于局部渦流和摩擦因素，造成能量損失，為此引進(jìn)壓力修正系數(shù)來加以修正。測得壓力為，則壓力修正系數(shù)為：（3-68）質(zhì)量流量為：

（3-69）體積流量為：

（3-70）95

令流量系數(shù)，則得到不可壓縮流體的流量方程為：

（3-71）

（3-72）

對于可壓縮流體，流束在節(jié)流中由于壓力下降要引起體積膨脹，使得可壓縮流體的流量方程要變的復(fù)雜些。如果將流體通過節(jié)流元件時的狀態(tài)變化過程視為絕熱過程，可以得到可壓縮流體的流量方程：（3-73）

（3-74）

96

其中，為氣體膨脹系數(shù)為流束收縮系數(shù)，為可壓縮氣體修正系數(shù)97②流量公式分析

a.流量系數(shù)從流量系數(shù)定義可以看出，其與有關(guān)，而這三個參數(shù)又取決于雷諾數(shù)，取壓位置，管壁粗糙度等因素有關(guān)。

b.膨脹系數(shù)與節(jié)流前后的壓比，，等因素有關(guān)，在，

mm時，可由下式確定98（3）壓差式流量計(jì)的組成

它是由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、壓差變送器和二次儀表組成。

節(jié)流裝置是將管道中流體的流速轉(zhuǎn)變成壓差信號；

引壓管道是將壓差信號送至壓差變送器；

壓差變送器是將壓差裝置的壓差信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)電流信號；

二次儀表是將接收到的電流信號經(jīng)過轉(zhuǎn)化，運(yùn)算，最終顯示出流量值。其測量系統(tǒng)如圖3-29所示。991-節(jié)流裝置；2-引壓導(dǎo)管；3-三閥組；4-壓差變送器；5-二次儀表圖3-29壓差式流量計(jì)組成101（4）壓差式流量計(jì)的使用差壓式流量計(jì)如果使用不當(dāng)，會造成很大的誤差，為盡量減小測量誤差，必須作到以下幾點(diǎn)：①管道中流體的工作狀態(tài)必須符合設(shè)計(jì)要求。②正確安裝節(jié)流裝置。首先流向要正確，一般地說，節(jié)流裝置露出部分所標(biāo)注的“+”號一側(cè)，應(yīng)當(dāng)是流體的入口方向。③合理使用節(jié)流裝置。在使用過程中要保持節(jié)流裝置的清潔。④正確安裝導(dǎo)管。不要讓導(dǎo)壓管內(nèi)有氣泡產(chǎn)生。（5）壓差式流量計(jì)的發(fā)展

近年來，壓差式流量計(jì)有了新的發(fā)展。在原有的壓差信號的基礎(chǔ)上，又增加了溫度信號和壓力信號，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對流體密度的補(bǔ)償，減少由于密度的變化而引起的流量測量的誤差。特別是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了智能化流量測量儀表。102

轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)。在美國、日本常稱作變面積流量計(jì)（VariableAreaFlowmeter）或面積流量計(jì)。3.5.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)

（1）測量原理被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮