過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表

總結(jié)

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過(guò)程參數(shù)檢測(cè)及儀表

小饅頭總結(jié)

一、緒論

測(cè)量過(guò)程有三要素：一是測(cè)量單位；二是測(cè)量方法；三是測(cè)量工具。

測(cè)量的定義：測(cè)量是利用某種工具并以實(shí)驗(yàn)或計(jì)算的方法獲取被測(cè)參數(shù)數(shù)值的

過(guò)程。

絕對(duì)誤差：儀表的測(cè)量值和真實(shí)值之間的代數(shù)差，

相對(duì)誤差：測(cè)量值的絕對(duì)誤差與其真實(shí)值的比值的百分?jǐn)?shù)

引用誤差：測(cè)量值的絕對(duì)誤差與測(cè)量?jī)x表的量程之比的百分?jǐn)?shù)

示值誤差：示值誤差是指儀表的某一個(gè)測(cè)量值（示值）的誤差，它反映在該點(diǎn)

儀表示值的準(zhǔn)確性。

基本誤差：在規(guī)定的正常工作條件下，儀表整個(gè)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)示值誤差中

絕對(duì)值最大的誤差稱為儀表的基本誤差。

允許誤差：按國(guó)家計(jì)量部門的規(guī)定，儀表廠家保證某一類儀表的基本誤差不超

過(guò)某個(gè)規(guī)定的數(shù)值，此數(shù)值就被稱為儀表的允許誤差（容許誤差）［允許誤差

去掉百分?jǐn)?shù)為精度等級(jí)］

注意：允許誤差是一種極限誤差，在儀表刻度范圍內(nèi)各點(diǎn)的示值誤差均應(yīng)保證

小于至多等于允許誤差值。

真值：被測(cè)參數(shù)的真實(shí)數(shù)值。一般無(wú)法準(zhǔn)確已知.

約定真俚：一般將某一物理量的理論值、定義值作為真值使用，稱為約定真值,

用表示。

粗大誤差：明顯歪曲結(jié)果，由粗心大意造成，使測(cè)量值無(wú)效的誤差

原因：測(cè)量者主觀過(guò)失，操作錯(cuò)誤，測(cè)量系統(tǒng)突發(fā)故障

處理方法：剔除壞值

隨機(jī)誤差：在相同條件下對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，誤差的大小和符號(hào)

的變化沒(méi)有一定規(guī)律、且不可預(yù)知。

特點(diǎn)：?jiǎn)未螠y(cè)量值誤差的大小和正負(fù)不確定；但對(duì)一系列重復(fù)測(cè)量，誤差的分

布有規(guī)律：服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差之間即有區(qū)別又有聯(lián)系；二者無(wú)絕對(duì)界限，一定條件可相

互轉(zhuǎn)化。

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系統(tǒng)誤差：同一被測(cè)量多次測(cè)量，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或按某種確

定規(guī)律變化。

特點(diǎn)：增加測(cè)量次數(shù)不能減小該誤差

原因：儀表本身原因，使用不當(dāng)，測(cè)量環(huán)境發(fā)生大的改變

處理方法：校正一一求得與誤差數(shù)值相等、符號(hào)相反的校正值，加上測(cè)量值

隨機(jī)誤差

測(cè)量誤差的來(lái)源有三個(gè)方面：測(cè)量?jī)x器的精度，觀測(cè)者技術(shù)水平，外界條件的

影響。該三個(gè)方面條件相同的觀測(cè)稱為等精度測(cè)量。

精確度等級(jí)：以引用誤差（Ya）的形式表示的允許誤差去掉百分號(hào)剩下的數(shù)值

就稱為儀表的精確度等級(jí)（或準(zhǔn)確度等級(jí)），俗稱精度級(jí)。

誤差的合成：一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)由m個(gè)彼此獨(dú)立的環(huán)節(jié)構(gòu)成，各環(huán)節(jié)的精度等

級(jí)分別為，，…，則該系統(tǒng)的精度等級(jí)為：

7=J片+片+…

儀表的靈敏度：儀表的靈敏度是指其輸出信號(hào)的變化值與對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)變化

值的比值。

線性度反映儀表的輸入一輸出特性曲線與選用的對(duì)比直線之間的偏離程度。線

性度又稱為非線性誤差。用輸入一輸出特性曲線與理想擬合直線之間的最大偏

差與量程之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)衡量。

回差（滯后誤差，變差）：輸入-輸出曲線之間的最大偏差與量程之比的百分

數(shù)稱為儀表的。

產(chǎn)生的原因：它通常是由于儀表運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦、間隙、彈性元件的彈性滯后

等原因造成的。

重復(fù)性：同一工作條件下，按同一方向輸入信號(hào)，并在全量程范圍內(nèi)多次變換

信號(hào)時(shí)，對(duì)應(yīng)同一輸入值，儀表輸出值的一致性成為重復(fù)性。

儀表的可靠性：保險(xiǎn)期：儀表使用后能有效地完成規(guī)定任務(wù)的期限，超過(guò)了這

一期限可靠性就逐漸降低。

有效性：儀表在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能正常工作的概率。概率的大小取決于系統(tǒng)故障率

的高低、發(fā)現(xiàn)故障的快慢和故障修復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短。

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熱電偶測(cè)溫特點(diǎn)：熱電偶具有性能穩(wěn)定、測(cè)溫高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、經(jīng)濟(jì)

耐用、容易維護(hù)和體積小等優(yōu)點(diǎn)，還便于信號(hào)遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。

熱電偶由兩種不同材料的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A和B組成。A.B是熱偶絲，也叫

熱電極。

放在被測(cè)對(duì)象中，感受溫度變化的那端稱為工作端或熱端，另一端稱為自由端

或冷端。

熱電現(xiàn)象：當(dāng)熱端和冷端溫度不同時(shí)回路中有電流流過(guò)，此電流稱為熱電流,

產(chǎn)生熱電流的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為熱電現(xiàn)象。

%(7，")=%(為+0(7，")一加(")一,。，”)

理論和實(shí)踐都證實(shí)，熱電現(xiàn)象中產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩

種電勢(shì)的綜合效果。

接觸電勢(shì)，記為口，其大小為：

rNBT

式中，□:玻爾茲曼常量?！?電子超量?？?、口分別是導(dǎo)

體A.B在絕對(duì)溫標(biāo)T(K)時(shí)的自由電子密度。

(1)熱電偶的熱電勢(shì)是熱電偶兩端溫度的函數(shù)之差，其大小取決于熱電偶兩個(gè)

熱電極材料的性質(zhì)和兩端接點(diǎn)溫度，而與熱電極幾何尺寸無(wú)關(guān)。

(2)如果保持熱電偶冷端溫度tO恒定不變，對(duì)一定材料的熱電偶，其eAB

(tO)亦為常數(shù)，設(shè)為C,則熱電偶的熱電勢(shì)只與熱電偶熱端溫度t有關(guān)，若

測(cè)得EAB(t,tO)值，便可知溫度t值，這就是熱電偶測(cè)溫原理。即

EAB(t,tO)=fAB(t)-C

熱電偶的基本定律：

1、均質(zhì)導(dǎo)體定律：該定律內(nèi)容是：由一種均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路不

論導(dǎo)體或半導(dǎo)體的裁面積、長(zhǎng)度和各處溫度分布如何，都不能產(chǎn)生熱電勢(shì)

2.中間導(dǎo)體定律：該定律內(nèi)容是：由不同材料組成的閉合回路中，若各種材料

接觸點(diǎn)的溫度都相同，則回路中熱電勢(shì)的總和等于冬。

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3.中間溫度定律：熱電偶A.B在接點(diǎn)溫度為tl.t3時(shí)的熱電勢(shì)等于熱電偶

A.B在接點(diǎn)溫度分別為tl,t2和t2,t3時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和，即EAB（tl,

t3）=EAB（tl,t2）4-EAB（t2,t3）

證明：

EAB（:，,2）+E,\B（，2/3）=/八B4）-/人8（/2）+fAB^2）~f3）

二“（4）一￡13（4）

=EABQI，^）

標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是指制造工藝較成熟、應(yīng)用廣泛、能成批生產(chǎn)、性能優(yōu)良而穩(wěn)定

并已列入專業(yè)或國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化文件中的那些熱電偶。

非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶是為適應(yīng)更高或更低的溫度以及特殊的介質(zhì)氣氛而出現(xiàn)的，它們

沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的分度號(hào)。它們是標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的補(bǔ)充。

手動(dòng)電位差計(jì)：

三個(gè)回路：

1.工作電流回路

2.工作電流標(biāo)準(zhǔn)化回路

3.測(cè)量回路

三步調(diào)零：

1.機(jī)械調(diào)零（移動(dòng)觸電B,使檢流計(jì)J指零）

2.工作電流標(biāo)準(zhǔn)化（用標(biāo)準(zhǔn)電池EN和標(biāo)準(zhǔn)電阻RN來(lái)校準(zhǔn)IS）

3.測(cè)量調(diào)零（調(diào)RS使瞼流計(jì)J指零）

回路電壓方程：Ux-IsRab=I￡R

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影響電位差計(jì)準(zhǔn)確性測(cè)量的關(guān)鍵是工作電流值和電阻值Rab的準(zhǔn)確度以及測(cè)差

裝置（檢流計(jì)）的靈敏度

對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行處理的原因：

熱電偶的測(cè)溫原理表明：熱電偶的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)差，只有當(dāng)冷

端溫度不變時(shí)，熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。

但在實(shí)際應(yīng)用中，熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng)，從而使測(cè)量得不到正確

結(jié)果，因此必須對(duì)熱電偶冷端溫度變化的影響采我補(bǔ)償措施，使熱電偶的熱電

勢(shì)只反映熱端溫度（被測(cè)溫度）的變化，而不受冷端溫度變化的影響。

常用的熱電偶冷端溫度處理辦法：

1.計(jì)算修正法

2.儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法

3.恒溫法：恒溫法分為冰點(diǎn)槽法和恒溫箱法

4、補(bǔ)償電橋法（冷端補(bǔ)償器）：補(bǔ)償電橋法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來(lái)補(bǔ)

償熱電偶冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)的變化。

5.補(bǔ)償導(dǎo)線法。

熱電偶測(cè)溫的誤差分析

（1）熱電偶的分度誤差（2）熱電偶冷端溫度補(bǔ)償誤差3）（4）總誤差

熱電偶的校驗(yàn)：

L定點(diǎn)法，就是在國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定的定點(diǎn)溫度下進(jìn)行校驗(yàn)。這種方法的特點(diǎn)是精

確度高，但設(shè)備復(fù)雜、校驗(yàn)點(diǎn)數(shù)少，而且校驗(yàn)操作復(fù)雜。該方法只用于對(duì)高精

確度的的銬一鉗熱電偶的校驗(yàn)。

2.比較法，它是廣泛采用的方法，可用于實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)用熱電偶的校驗(yàn)。

2.2常用8種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶

要求：名稱、分度號(hào)、電極材料、測(cè)溫范圍、適用場(chǎng)合、優(yōu)缺

點(diǎn)、特點(diǎn)

分度號(hào)：SRBKNEJT

貴金屬熱電偶：SRB

廉金屬熱電偶：KNEJT

①柏錢10-銷熱電偶（分度號(hào)S）

測(cè)溫范圍：長(zhǎng)期使用1300℃,短期使用1600℃。

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適用場(chǎng)合：宜在氧化性及中性氣氛中長(zhǎng)期使用，在真空中短期

使用，不能在還原性氣氛及含有金屬或非金屬蒸汽中使用，除非外

面套有非常適合的非金屬保護(hù)套管，防止這些氣氛和它直接接觸。

優(yōu)點(diǎn)：復(fù)現(xiàn)性好，準(zhǔn)確度高。

缺點(diǎn)：熱電勢(shì)率小，靈敏度低，高溫下機(jī)械強(qiáng)度下降，對(duì)污染

敏感，價(jià)格昂貴。

特點(diǎn)：（未介紹）

②銷錢13-銷熱電偶（分度號(hào)R）

國(guó)內(nèi)很少使用。R型熱電偶綜合性能與S型相當(dāng)，在穩(wěn)定性和

復(fù)現(xiàn)性方面均好于S型熱電偶。

③鈾錢30-鉆錢6熱電偶（分度號(hào)B）

測(cè)溫范圍：長(zhǎng)期使用1600℃,短期使用170CTC。

適用場(chǎng)合：宜在氧化性和惰性氣氛中使用，可在真空中短期使

用，不適用于還原性氣氛、金屬或非金屬蒸汽氣氛中。

優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確性高，穩(wěn)定性好，測(cè)溫范國(guó)寬，使用壽命長(zhǎng)，參比

端無(wú)需進(jìn)行冷端補(bǔ)償。

缺點(diǎn)：同S型熱電偶。

特點(diǎn)：（未介紹）

④鑲格-鍥硅熱電偶（分度號(hào)K）

測(cè)溫范圍：-200℃ni300℃o

適用場(chǎng)合：能在氧化性和惰性氣氛中使用，不能在真空中使用,

高溫下不能直接用于硫、還原性或還原、氧化交替的氣氛中。

優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢(shì)率較大，靈敏度較高，穩(wěn)定性好，復(fù)

現(xiàn)性好，抗氧化性強(qiáng)，價(jià)格便宜。

缺點(diǎn)：（未介紹）

特點(diǎn)：使用最多，線性度最好。

⑤媒錨硅-媒硅鎂熱電偶（分度號(hào)N）

測(cè)溫范圍：-200℃ni300℃o

適用場(chǎng)合：

優(yōu)點(diǎn)：同K型熱電偶，綜合性能優(yōu)于K型熱電偶。

缺點(diǎn)：不能用于真空中，高溫下不能直接用于硫、還原性或還

原、氧化交替的氣氛中。

特點(diǎn)：（未介紹）

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⑥鎂格-康銅熱電偶（分度號(hào)E）

測(cè)溫范圍：-200℃Q900℃o

適用場(chǎng)合：可用于濕度較大的環(huán)境。

優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，抗氧化性能高，價(jià)格便宜。

缺點(diǎn)：高溫下不能用于硫、還原性氣氛中。

特點(diǎn)：熱電勢(shì)率最大，靈敏度最高。

⑦鐵-康銅熱電偶（分度號(hào)J）

測(cè)溫范圍：-40℃口750℃,常用范圍0口750℃。

適用場(chǎng)合：可用于真空、氧化、還原、惰性氣氛中。

優(yōu)點(diǎn)：線性度好，熱電勢(shì)率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好，復(fù)現(xiàn)性

好，價(jià)格便宜。

缺點(diǎn)：正極鐵在高溫下氧化較快，測(cè)溫上限收到限制。

特點(diǎn)：適用場(chǎng)合廣（可用于真空、氧化、還原、惰性氣氛中）

⑧銅-康銅熱電偶（分度號(hào)T）

測(cè)溫范圍：-200℃Q350℃o

適用場(chǎng)合：（未介紹）

優(yōu)點(diǎn)：同J型熱電偶。

缺點(diǎn)：正極銅在高溫下氧化較快，測(cè)溫上限收到限制。

特點(diǎn)：最好用來(lái)測(cè)量低溫

標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻：是指具有統(tǒng)一分度號(hào)、互換性強(qiáng)的工業(yè)熱電阻,

主要有鈾電阻、銅電阻、鍥電阻。

標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻測(cè)溫材料有3種:銷（Pt）,銅（Cu）,鍥（Ni）。

（1）鈾電阻

分度號(hào)：口，匚

用途：測(cè)量給水溫度，排煙溫度。

特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，可作基準(zhǔn)內(nèi)插儀。

（2）銅電阻

分度號(hào)：口，口

用途：測(cè)量油溫。

特點(diǎn)：線性度好。

（3）鍥電阻

分度號(hào)：匚］,匚］,口

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用途：測(cè)量電機(jī)定子線圈溫度。

特點(diǎn)：靈敏度高。

熱電阻測(cè)溫特點(diǎn)：

1.準(zhǔn)確度高；

2.在中低溫下（500C。以下）測(cè)溫，它的輸出信號(hào)比熱電偶的要大得多，故靈敏

度高；

3.電阻溫度計(jì)的輸出是電信號(hào)，因此便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。

組成：由熱電阻、顯示儀表和連接導(dǎo)線組成，熱電阻由電阻體、絕緣套管和保

護(hù)套管等主要部件組成。

原理：根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而改變的性質(zhì)而工作的。

三線制接法（平衡）熱電阻引線的三線制

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(1)動(dòng)態(tài)誤差

(2)連線電阻變化引起測(cè)量誤差

(3)熱電阻通電發(fā)熱引起誤差

(4)機(jī)械力帶來(lái)的誤差

(5)氧化帶來(lái)的誤差

(6)淬火效應(yīng)的誤差

三、非接觸式測(cè)溫

特點(diǎn)：

1.不存在因接觸傳熱而產(chǎn)生的測(cè)溫傳熱誤差；

2.理論上講，測(cè)溫上限不受測(cè)溫傳感器材料的限制，可高達(dá)2000℃以上；

3.動(dòng)態(tài)性能好，反應(yīng)快等，可測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的溫度。

因低溫下物體的輻射能力很弱，因此輻射式儀表多用來(lái)測(cè)700℃以上的高溫。

但用紅外測(cè)量?jī)x表，也可測(cè)低100C左右的溫度。

非接觸式測(cè)溫儀表是利用物體的輻射能隨其溫度變化的原理而制成的。

光學(xué)高溫計(jì)：由光學(xué)系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)兩部分組成

理論依據(jù)：普朗克定律

光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡、巨鏡、燈泡、紅色濾光片、灰色吸收玻璃等。

電氣系統(tǒng)包括燈泡、電源、調(diào)整電阻及測(cè)量線路。

如全輻射體的單色亮度與溫度為T的實(shí)際物體的單色亮度相等，則全輻射體的

溫度稱為該實(shí)際物體的亮度溫度，并以Ts表示。

光學(xué)高溫計(jì)基本原理：由普朗克定律知道，物體的光譜輻射出射率M(與溫度有

關(guān)，而物體在高溫下會(huì)發(fā)光，稱亮度，因亮度L(與光譜輻射出射率M(成正比，

故通過(guò)測(cè)物體亮度L(可求物體的溫度。

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L（=cM（=c￡入MO（亮度溫度Ts:

當(dāng)物體在輻射波長(zhǎng)為（，溫度為時(shí)T,其光譜輻射亮度L（和黑體在輻射波長(zhǎng)為

（,溫度為Ts時(shí)的光譜輻射亮度L0（相等，則把Ts稱為這個(gè)物體在波長(zhǎng)（下的

亮度溫度。

灰色吸收玻璃的作用：減弱進(jìn)入光學(xué)高溫計(jì)的輻射強(qiáng)度，在保證標(biāo)準(zhǔn)燈泡鋁絲

不過(guò)熱的情況下，加大光學(xué)高溫計(jì)的測(cè)量范圍。

紅色濾光片的作用：造成單色光，造成窄的光譜段，使其在波長(zhǎng)范圍0.6-0.7

um內(nèi)進(jìn)行亮度比較。

影響光學(xué)高溫計(jì)測(cè)量精確度的因素（1）發(fā)射率以的影響（2）中間介質(zhì)的影響

光電高溫計(jì)由光學(xué)系統(tǒng)與測(cè)量、放大顯示兩大部分組成。

原理：光電原件感受輻射源亮度的變化，并根據(jù)被測(cè)物體亮度與溫度的關(guān)系確

定溫度的高低。

輻射高溫計(jì)原理：物體的輻射出射度與其溫度的關(guān)系為M=E。丁4對(duì)確定的物

體，可為其發(fā)射率￡為定值近似認(rèn)，那么M與T將呈單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)出輻射

出射度M與其發(fā)射率￡即可知其溫度。輻射高溫計(jì)能連續(xù)自動(dòng)測(cè)溫。

組成：輻射高溫計(jì)由輻射傳感器和顯示儀表組成，輻射傳感器又由光學(xué)系統(tǒng)與

輻射變換器兩部分構(gòu)成。

若溫度為T的物體的輻射出射度與全輻射體在溫度TO下的輻射出射度相等，則

把全輻射體的溫度Tp禰為該物體的輻射溫度（輻射溫度低于被測(cè)物體的實(shí)際

溫度）

影響輻射高溫計(jì)測(cè)量精確度的主要因素如下：

1）發(fā)射率￡的影響

2）熱電堆冷端溫度的影響

3）距離系數(shù)L/D的影響

比色高溫計(jì)原理：根據(jù)被測(cè)物體在兩個(gè)不同波長(zhǎng)下的光譜輻射出射度的相互比

值與被測(cè)溫度的關(guān)系，通過(guò)測(cè)二者的比值進(jìn)而測(cè)知被測(cè)溫度。

溫度為T的物體在波長(zhǎng)入1和入2下的光譜輻射出射度的比值，與溫度為Tc的

全輻射體在同樣的波長(zhǎng)入1和入2下的光譜輻射加射度的比值如果相等，則壬全

輻射體的溫度稱為該物體的比色溫度。

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特點(diǎn):它的測(cè)量準(zhǔn)確度高，中間介質(zhì)的影響小，可在惡劣環(huán)境下工作。

紅外測(cè)溫儀依據(jù)的是光譜輻射原理，以被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量與溫度成一定

函數(shù)關(guān)系而制成的儀器。

組成：由光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器、信號(hào)處理放大部分及顯示儀表和其他附屬部

分（包括目標(biāo)瞄準(zhǔn)器、供電電源與整體機(jī)械結(jié)構(gòu)）等部分組成。

!1!、壓力測(cè)量

絕對(duì)壓力：以參考零點(diǎn)o所表示的壓力稱為絕對(duì)壓力。

表壓力：以大氣壓力為參考零點(diǎn)所表示壓力稱為表壓力。

按壓力表的工作原理可分為：液柱式壓力計(jì)、彈性式壓力計(jì)、物性式壓力計(jì)、

活塞式壓力計(jì)等。

按壓力表的功能可分為；指示式壓力表、壓力變送器。

液柱式壓力計(jì)工作原理：液柱式壓力計(jì)是利用一定高度的液柱所產(chǎn)生的壓力平

衡被測(cè)壓力，而用相應(yīng)的液柱高度去顯示被測(cè)壓力的。

分類：有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、多管壓力計(jì)、斜管微壓計(jì)、補(bǔ)償式微壓

計(jì)、差動(dòng)式微壓計(jì)、鐘罩式壓力計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。

U形管壓力計(jì)組成有三部分：U形的玻璃管、標(biāo)尺及管內(nèi)的工作液體（稱為封

液）。

單管壓力計(jì)是由一個(gè)寬容器（杯形容器）、一支肘管、標(biāo)尺、封液等構(gòu)成的。

液體壓力計(jì)的測(cè)量誤差分析及其修正：

1.毛細(xì)現(xiàn).

2.溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響與修正

3.重力加速度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響與修正

4.讀數(shù)誤差

彈性式壓力計(jì)

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特點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便，性能可靠，價(jià)格便宜，可以直接測(cè)量氣

體、油、水、蒸汽等介質(zhì)的壓力。其測(cè)量范圍很寬，可以從幾十帕到數(shù)吉帕。

它可以測(cè)量正壓、負(fù)壓和差壓。

分類：可分為機(jī)械彈性式壓力計(jì)和彈性式壓力變送器兩類。

彈性式壓力計(jì)：主要由彈性元件、旃峰標(biāo)大機(jī)翁指示機(jī)構(gòu)、外殼、機(jī)座

等部分構(gòu)成。'2°

彈性式壓力計(jì)中的彈性元件：主要有膜片、膜盒、彈簧管、波紋管等。

彈性元件的特性

（1）蠕變和疲勞形變：彈性元件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的負(fù)荷作用，當(dāng)負(fù)荷取消后，不能

恢復(fù)原來(lái)的形態(tài)，這種特性稱為彈性元件的蠕變，

（2）彈性遲滯：彈性元件在彈性范圍內(nèi)加負(fù)荷與減負(fù)荷時(shí)其彈性形變輸出特性曲

線不重合，這種特性稱為彈性遲滯。

（3）彈性后效：當(dāng)加在彈性元件上的負(fù)荷停止變化或被取消時(shí)，彈性元件的形變

并不是立即就完成，而是要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才完成相應(yīng)的形變，這種特性稱為

彈性后效。

（4）彈性特性（5）剛度和靈敏度（6）溫度特性

1151系列電容式壓力（壓差）變送器基本工作原理：將激勵(lì)電壓加于電容器，產(chǎn)

生的交變電流經(jīng)整流、控制、放大，輸出4—20M直流電流

特點(diǎn)：它具有精確度高，性能穩(wěn)定，單向過(guò)載保護(hù)性能好，調(diào)整方便，體積小,

重量輕等一系列優(yōu)點(diǎn)。

應(yīng)用：使用在電力、石油、化工等各領(lǐng)域的生產(chǎn)過(guò)程中。在火力發(fā)電廠使用

1151電容式壓力（差壓）變送器幾乎有一種替代其他種類壓力（差壓）變送器的趨

勢(shì)。

組成：變送器由兩部分組成：差動(dòng)式壓力（差壓）一電容轉(zhuǎn)換和測(cè)量電路。

差動(dòng)式壓力（差壓）一電容轉(zhuǎn)換關(guān)系

測(cè)量膜片預(yù)張力很大，輸入差壓□與測(cè)量膜片位移口的關(guān)系為

□,其中口，□為常系數(shù)。未通入差壓之前，測(cè)量膜片與兩邊電極

距離相等，均為口，初始電容口。通入差壓之后，不妨設(shè)口，則測(cè)

量膜片產(chǎn)生微小位移□，兩邊電容分別為口，□。注意到口，可見(jiàn)

差動(dòng)電容的相對(duì)變化值與□成線性關(guān)系。設(shè)計(jì)一個(gè)電路處理口信號(hào),

可得口。

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處理□信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)：

①與差壓成正比，不存在非線性誤差。

②與充液的介電常數(shù)無(wú)關(guān)。

③正壓室與負(fù)壓室對(duì)稱，消除靜壓誤差。

測(cè)量電路的作用：

一完成電容一電流的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的電流為直流并與，d成正比。這由解調(diào)

心、振蕩器、振蕩控制放大器完成。

二對(duì)轉(zhuǎn)換成的直流電流信號(hào)進(jìn)行控制放大使之成為4?20mA,DC輸出，并能

實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)、量程、阻尼調(diào)整等功能。這由調(diào)零電路、量程調(diào)整電路、電流控制

放大器、電流轉(zhuǎn)換電路（功率放大）、阻尼調(diào)整電路等完成。

三輸出電流限制和外接電壓保護(hù)功能，這由電流限制電路和反極性保護(hù)電路

完成。

四線性調(diào)整功能，這由線性調(diào)整電路完成。

工業(yè)彈簧管壓力表的槍定與調(diào)整

（1）檢定方法：比較法

（2）主要檢定項(xiàng)目：基本誤差、變差、零位、指針移動(dòng)的平穩(wěn)性、輕敲表示值的

變動(dòng)量、外觀檢查等.

（3）調(diào)整可調(diào)整的部位：指針的定位、曲柄長(zhǎng)度（0B=r）、拉桿與曲柄之間的初

始夾角以及游絲的松緊等。

為什么采用差動(dòng)平板電容：為提高靈敏度和改善非線性，采用差動(dòng)形式

應(yīng)變式壓力變送器原理：利用金屬應(yīng)變片或半導(dǎo)體應(yīng)變片將測(cè)壓彈性元件的應(yīng)

變轉(zhuǎn)換成電阻變化。

應(yīng)變式壓力變送器的型式組成：感壓彈性元件和應(yīng)變片。也可將二者結(jié)合成

一體。

測(cè)量電路的工作：將應(yīng)變片電阻的變化轉(zhuǎn)換成電流或電壓輸出是由測(cè)量電路完

成的。

常用壓力儀表的準(zhǔn)確度有1?0級(jí)、L6級(jí)、2.5級(jí)、4.0級(jí)等四個(gè)級(jí)別。

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五、流量測(cè)量

按不同的測(cè)量原理：流量?jī)x表可分為容積式、速度式和質(zhì)量式三類

按測(cè)量對(duì)象：分為封閉管道流量計(jì)和明渠流量計(jì)兩類。

按測(cè)量方法和結(jié)構(gòu)：分為差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、葉輪式

流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、插入式

流量計(jì)、明渠流量計(jì)和其它流量計(jì)（包括激光流量計(jì)，靶式流量計(jì)、沖量流量

計(jì)和標(biāo)記法流量計(jì)等）11大類。

流量計(jì)特性曲線是描述隨流量變化流量計(jì)性能變化的曲線，主要有兩種不同的

表示形式：

1.表示流量計(jì)的某種特性（通常是流量系數(shù)或儀表系數(shù)，也有的是某一與流量

有關(guān)的輸出量）與流量q或雷諾數(shù)Re的關(guān)系；

2.表示流量計(jì)測(cè)量誤差隨流量q或雷諾數(shù)Re變化的關(guān)系，這種特性曲線一般稱

為流量計(jì)的誤差特性岫線。

量程比：在保證儀器準(zhǔn)確度的條件下可測(cè)的最大流量與最小流量的比值

流量系數(shù)表示通過(guò)流量計(jì)的實(shí)際流量與理論流量的比值，一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)確

定。

儀表系數(shù)表示通過(guò)流量計(jì)的單位體積流量所對(duì)應(yīng)的信號(hào)脈沖數(shù)。

重復(fù)性表示用該流量計(jì)連續(xù)多次測(cè)量同一流量時(shí)給出相同結(jié)果的能力

線性度是表示在整個(gè)流量范圍上的特性曲線偏離最佳擬合直線的程度。流體流

經(jīng)節(jié)流元件時(shí)，因?yàn)楣?jié)流元件很短，其與外界的熱交換及摩擦生熱均可忽略，

所以該過(guò)程可近似認(rèn)為是等埔的。在此過(guò)程中，流體的壓力p與比容v的k次

方的乘積為常數(shù)，即常數(shù)k稱為等燧指數(shù)。

轉(zhuǎn)子流量計(jì)按錐形管材料的不同，分為玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)和金屬管轉(zhuǎn)子流量

計(jì)。

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玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)耐壓能力低，一般為就地直讀式。

金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)耐壓能力高，一般有就地指示型和信號(hào)遠(yuǎn)傳型。

特點(diǎn)：

1.適用于小管徑和低雷諾數(shù)的中小流量測(cè)量；

2.壓力損失較低；3、上游直管段的要求較低；4、測(cè)量范圍寬。

容積式流量計(jì)工作原理：如果使流體以固定的、已知大小的體積V逐次從流量

計(jì)中排放流出，則計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)排放次數(shù)就可以求得通過(guò)儀器的體積流量。

這就是容積法的工作原理：qv=nV

測(cè)量特點(diǎn)

1適用于小口徑流量和高粘度流體流量的測(cè)量。

2慣性較大，動(dòng)態(tài)特性不好（儀表有可動(dòng)部分）

3存在漏油量，有測(cè)量誤差，小流量不精確。

速度式流量計(jì)分類：渦輪式，電磁式，超聲波式，熱式和差壓式。

渦輪流量計(jì)工作原理：

（1）在儀表中裝一旋轉(zhuǎn)葉輪，流體流過(guò)時(shí)，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流速

成正比。

（2）渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上導(dǎo)磁的葉片順次接近管壁上的線圈，改變線圈磁回路

的磁阻，使線圈磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生與流量成正比的脈沖信號(hào)。

（3）將此脈沖轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)給出瞬時(shí)流量信號(hào)，同時(shí)累積得到累計(jì)流量。這

種將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)的方法叫磁阻法。

渦街流量計(jì)工作原理：漩渦流量計(jì)是利用流體流過(guò)阻礙物時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦，

通過(guò)測(cè)量其漩渦產(chǎn)生頻率而實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的。

卡門渦街：在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線與流向垂直的非流線性柱形體（加

三角柱、圓柱等），稱之為漩渦發(fā)生體。當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩

渦發(fā)生體下游產(chǎn)生不對(duì)稱但有規(guī)律的交替漩渦列，這就是所謂的卡門渦街。

檢測(cè)方法：熱檢法、差壓法

特點(diǎn)：頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，不受流體性質(zhì)（壓力、溫

度、粘度和密度等）的影響，故可不需單獨(dú)標(biāo)定，（2）測(cè)量精度高，誤差約

為1級(jí)，重復(fù)性約士0.5級(jí)，不存在零點(diǎn)漂移的問(wèn)題。（3）壓力損失小，流量

測(cè)量范圍寬。渦街流量計(jì)特別適于大口徑管道的流量測(cè)量。

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超聲波流量計(jì)工作原理：超聲波脈沖在流體中向上游流和向下游的傳播速度不

同（疊加了流體流速），故可根據(jù)超生波向上、下游傳播速度之差測(cè)得流體的

流速。

測(cè)速度之差法：時(shí)差法（測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起

的時(shí)間差）、相差法（測(cè)量超聲波在順、逆流中傳播的相位差）頻差法（是目前

常用的測(cè)量方法）。

差壓式流量測(cè)量工作原理：伯努利定律，通過(guò)測(cè)量流休流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的差壓

來(lái)測(cè)量流速或流量。

種類：畢托管、均速管、節(jié)流變壓降流量計(jì)

畢托管：1）對(duì)畢托管部件尺寸有要求；2）測(cè)量時(shí)必須將畢托管固定，3）畢

托管探頭的軸線必須與管道中心軸線平行，4）前后要有足夠長(zhǎng)的直管段

特點(diǎn)怎樣測(cè)平均流速⑴畢托管只能測(cè)管道某一點(diǎn)的流速，并不是平均流速。

（2）在層流中，平均流速?gòu)墓鼙谒闫馂閥=0.2929R處（3）紊流由于截面的流速與

雷諾數(shù)有關(guān)，故用實(shí)驗(yàn)法在截面上取若干個(gè)測(cè)點(diǎn)處,確定平均流速.

六、節(jié)流裝置

節(jié)流式流量計(jì)工作原理：在管道中放置一節(jié)流元件，流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)發(fā)生

節(jié)流，在節(jié)流元件的前后兩側(cè)產(chǎn)生壓力差（差壓）。當(dāng)流體、工況、管道、節(jié)

流件、差壓取出方式一定時(shí)，管道流量與差壓有確定的關(guān)系。因此可通過(guò)測(cè)量

差壓來(lái)測(cè)量流量。節(jié)流式流量計(jì)也稱為變壓降式流量計(jì)。

分類：節(jié)流式流量計(jì)有標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化兩類。

非標(biāo)準(zhǔn)化流量計(jì)是非通用儀表，即安裝在生產(chǎn)過(guò)程中使用著的節(jié)流式流量計(jì)僅

適用于該地的情況和工況。因此節(jié)流式流量計(jì)是根據(jù)要求具體設(shè)計(jì)、安裝、使

用的。

節(jié)流式流量計(jì)的測(cè)量系統(tǒng)由節(jié)流裝置、差壓計(jì)或差壓變送器、一次顯示儀表

（動(dòng)圈表、自動(dòng)電位差計(jì)）等組成。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置由三部分組成：節(jié)流件、取壓裝置、測(cè)量直管段（節(jié)流件前10D,

后5D）。

定義：按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)條件設(shè)計(jì)定制使用的節(jié)流裝置

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取壓裝置：

角接取壓分為環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓，上、下側(cè)壓力在節(jié)流件前后端面處取

出。

法蘭取壓裝置上、下側(cè)壓力在連接法蘭上距節(jié)流件前后端面25.4mm處取出。

徑距取壓上、下側(cè)壓力在測(cè)量管段上距節(jié)流件前端面D和后D處取出。

節(jié)流變壓降流量計(jì)作原理：

1）在管道內(nèi)裝入節(jié)流件，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，使流速增大，靜壓

力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓力差.

*_在時(shí)、沐〃卜一身太'少太一用.短道工況

夕/。。？萬(wàn)萬(wàn)確定白

1T

AO44

常用的節(jié)流裝置：標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、文丘里管，1/4圓噴嘴等。。3節(jié)流變壓

降流量計(jì)的顯示：顯示儀表為差壓計(jì)，不過(guò)按流量刻度

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件：要求在節(jié)流件前2~4D處的管道截面上已基本形成

典型的紊流速度分布，節(jié)流件下游的阻力件不影響流速的正?；謴?fù)。

我國(guó)GB/T2624-93標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有：

角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、D和1/2D取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板、角接取壓標(biāo)

準(zhǔn)噴嘴（ISA1932噴嘴）、長(zhǎng)徑噴嘴（D和1/2D取壓）、經(jīng)典文丘里管（入口

圓筒段上取壓和喉部取壓）、文丘里噴嘴（上游角接取壓和喉部取壓）

角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的適用范圍：d^l2.5mm,50mlliWDWIOOOimn,0.

0.75,ReD25X103（0.24B40.45）,ReD>104（P>0.45）。

法蘭取壓和徑距取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的適用范圍：d^l2.5mm,50mmWDW1000mm,

0.2W6W0.75,ReD^1260P2D（D：m）。

流量公式

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流量公式中各量的單位為：體積流量qV—m3/s；質(zhì)量流量qm——Kg/s；直經(jīng)d

或D—m；密度P1—kg/m3；差壓Ap—Pa。

對(duì)于一定形式的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其流量系數(shù)a和流出系數(shù)C僅與B和雷諾數(shù)

ReD有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)大到一定值后，。和C就與雷諾數(shù)值無(wú)關(guān)，趨于一定值

獷

七、液位測(cè)量

測(cè)量液位的方法1.浮力式2.靜壓式3.電氣式4.聲波式

根據(jù)鍋爐汽包水位測(cè)量的重要性和測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)，鍋爐汽包水位測(cè)量系統(tǒng)至

少應(yīng)滿足下列基本要求：（1）準(zhǔn)確性好。（2）可靠性高（3）維護(hù)性好

汽包水位沿其長(zhǎng)度方向常常是不一致的，甚至?xí)泻艽笃?，其原因有以下?/p>

方面：

L汽包安裝條件的影響2、下降管的影響3、燃燒偏差的影響

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鍋爐汽包水位測(cè)量對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是指鍋爐給水流量、蒸汽流量或燃燒率擾動(dòng)

時(shí)汽包水位變化的特性。

1.給水流量擾動(dòng)造成給水流量與蒸汽流量不平衡時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性

2.蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)，汽包水位響應(yīng)特性

當(dāng)鍋爐負(fù)荷急劇變化時(shí)，例如蒸汽流量快速增加，此時(shí)，汽包壓力將隨之快速

降低，對(duì)應(yīng)的飽和水溫度降低，于是汽包水平面以下的水容積中的一部分水會(huì)

汽化而生成汽泡，造成汽包水位抬高，由于爐水汽化造成的水位抬高速度快于

汽水不平衡造成的水位下降速度，因而出現(xiàn)“假水位”現(xiàn)象。反之，當(dāng)蒸汽流

量快速減少時(shí)，汽包壓力增加，由于對(duì)應(yīng)的飽和水溫度升高，使汽包水平面以

下水容積中的一部分汽泡變成水，汽泡含量減少，造成水位先行降低的“假水

位”現(xiàn)象。

危害：當(dāng)“假水位”超過(guò)汽包水位緊急停爐水位值時(shí)，同樣也會(huì)造成爐水被帶

入過(guò)熱器，甚至汽輪機(jī)中，輕則造成蒸汽品質(zhì)惡化、含鹽量增加，重則進(jìn)入主

蒸汽管道和汽輪機(jī)的蒸汽中含水造成水沖擊。

汽包正常水位(NormalWaterLevel,NWL)是指鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程中汽包中的

水位應(yīng)該保持的高度，一般稱為汽包的零水位。#

推薦新建鍋爐應(yīng)配置

1套就地水位計(jì)、3套差壓式水位測(cè)量裝置和3套電極式水位測(cè)量裝置，這三

種工作原理共存的配置方式較為理想。

3套差壓式水位測(cè)量裝置用于汽包水位控制系統(tǒng)，

3套電極式水位測(cè)量裝置用于汽包水位保護(hù)系統(tǒng)，

1套就地水位表因是無(wú)電源的，可以作為電源消失時(shí)的最后監(jiān)視保證。

建議鍋爐啟動(dòng)時(shí)應(yīng)以電極式汽包水位測(cè)量裝置為主要監(jiān)視儀表，這種配置也能

滿足這種要求。

云母水位計(jì)：由于汽包內(nèi)汽水界面不像一般儲(chǔ)水容器中那樣分明，所以汽包水

位的測(cè)量目前都是測(cè)量汽包內(nèi)的重量水位。

工作原理：此時(shí)，在汽包水位測(cè)量基準(zhǔn)線開(kāi)一導(dǎo)壓口所引出的壓力與假想運(yùn)行

狀態(tài)時(shí)在該導(dǎo)壓口處引出的壓力是相同的，所引出壓力的變化代表了水位的變

化。

重量水位，即假想某一瞬時(shí)汽包出口與入口都封閉起來(lái)，汽側(cè)中的水回到水一

側(cè)，水側(cè)中的汽回到汽一側(cè)，而且汽、水平靜下來(lái)時(shí)的水位。

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精品文檔

由于云母水位計(jì)溫度低于汽包內(nèi)溫度，因此云母水位計(jì)的示值水柱高度低于汽

包重量水位高度

誤差原因：云母水位計(jì)中的水的平均密度Pav不等于汽包內(nèi)飽和水的密度時(shí)

Pw,使得液位計(jì)顯示的液位不同于容器中的液位，影響因素主要在于：由于

液位計(jì)中與被測(cè)容器中的液溫有差別，另外與鍋爐汽包壓力的變化有關(guān).

減小誤差措施：常采用保溫、加熱、校正等手段.

云母水位計(jì)的特點(diǎn)：最大優(yōu)點(diǎn)：直接反映汽包水位，直觀，可靠，缺點(diǎn)：但只

能就地監(jiān)視，并且液位顯示不夠清晰

雙色水位計(jì)工作原理：改進(jìn)了云母水位計(jì)結(jié)構(gòu)，輔以光學(xué)系統(tǒng)，利用光從空

氣進(jìn)入蒸汽或水產(chǎn)生不同的折射，使汽水分界面顯示成紅、綠兩色的分界面，

顯示清晰，并有利于用工業(yè)電視等方式遠(yuǎn)傳顯示。

具體方法：當(dāng)紅綠光以不同的角度進(jìn)入到蒸汽空間，由于蒸汽與空氣的光學(xué)性

質(zhì)相近，所以折射小，紅光通過(guò)到影屏上顯示，綠光不被顯示。當(dāng)紅綠光以不

同的角度進(jìn)入到水空間，由于水棱鏡的折射作用，綠光通過(guò)到影屏上顯示，紅

光不被顯示。結(jié)論：水位計(jì)中汽柱呈紅色，水柱呈綠色。

電接點(diǎn)水位計(jì)工作原理：電接點(diǎn)水位計(jì)使利用汽包內(nèi)汽、水介質(zhì)的電阻率相差

極大的性質(zhì)來(lái)測(cè)量汽包水位。

電接點(diǎn)水位計(jì)由水位傳感器和電氣顯示儀表組成。水位傳感器就是一個(gè)帶有若

干個(gè)電接點(diǎn)的連通容器，利用其中汽、水導(dǎo)電性能的差別：被水淹沒(méi)的電接點(diǎn)

所在電路處于低電阻（相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合），因此被水接通的電接