1、化工校正器和自動化，第3章校正器和傳感器(2)，1目錄第4節(jié)物位檢測和校正器1，概要2，差壓式液位變送器3，靜電電容式物位傳感器4，核輻射水平校正5，稱量式液罐校正器第5節(jié)溫度檢測和校正器1，溫度檢測方法2，熱電偶溫度校正3，熱阻溫度校正4，電動溫度變送器5，一體化智能式溫度變送器7、測溫元件的安裝第六節(jié)現(xiàn)代檢測技術(shù)和傳感器的發(fā)展一、軟測量技術(shù)的發(fā)展二、現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展、第四節(jié)物位檢測和校正器、一、概論、三、一些概念、液位水平校正界位校正、一般測量物位有兩個目的p65， 根據(jù)其工作原理，將直讀式物位修正、差壓式物位修正、浮力式物位修正、核輻射式物位修正、聲波式物位修正、光學(xué)式物位修正、二、

2、差壓式液位變送器、4、1 .工作原理、圖3-39差壓液位變送器原理圖、圖3-40壓力修正式液位修正、差壓變送器的一端與液相連接，將另一端接觸遠離、5、6、2 .零位移問題，圖3-41的負位移圖像，在使用差壓變送器測定液位的情況下，一般來說，在實用上，如果正、負室壓力p1、p2分別為正，則由于位移彈簧的作用，變送器的零位移發(fā)生變化。 過渡和調(diào)零均使發(fā)射器輸出的開始值與被測量開始點對應(yīng)，但零點調(diào)整量通常較小，零點移動量變大。 過渡同時改變測量范圍的上下限，相當(dāng)于測量范圍的平移，不改變范圍的大小。 7、圖3-42正負遷移示意圖、圖3-43正遷移示意圖，例如，某個差壓變送器的測量范圍為05000Pa，

3、當(dāng)差壓從0變化到5000Pa時，變送器的輸出從4mA變化到20mA。 這是如左圖曲線a所示沒有遷移的情況。 負遷移由曲線b表示，正遷移由曲線c表示。 8、3 .用法蘭式差壓變送器測定液位，用圖3-44法蘭式差壓變送器測定液位的示意圖，1法蘭式測定頭2毛細管3變送器，9在測定含有腐蝕性和晶粒的粘度大、容易凝固等液體液位時壓力線被腐蝕、堵塞三、電容式物位傳感器，1 .測定原理，圖3-45電容器的組成，1內(nèi)部電極2外部電極，兩圓筒間的電容c，當(dāng)d和d一定時，電容c的大小與極板的長度l和電介質(zhì)的介電常數(shù)的乘積成正比。 10、通過測量容量的變化可以檢測液位、材料位置、2種不同液體的界面。 2、液位檢測、

4、3-46非導(dǎo)電介質(zhì)的液位測定、流過1內(nèi)電極2外部電極3絕緣蓋4小孔、液位為0時，校正器調(diào)整零點，其零點的電容測定非導(dǎo)電介質(zhì)液位的靜電電容式液位傳感器的原理如下圖所示。 液位上升到h時，容量變?yōu)椋萘康淖兓癁?1、12、3 .位置的檢測，可以用容量法測定固體塊狀粒子體及粉體的位置。 由于固體間的磨損大，容易“滯留”，可以在由電極棒和容器壁構(gòu)成的電容器兩極測量非導(dǎo)電性固體材料的位置。 1金屬電極棒2容器壁，左圖表示將金屬電極棒插入容器后測量位置的示意圖。 電容變化與電平升降的關(guān)系為13，圖3-47電平檢測，優(yōu)點，電容電平校正的傳感部分結(jié)構(gòu)簡單易用。 缺點是利用更復(fù)雜的電子電路。 請注意，介質(zhì)濃度、

5、溫度變化時，其介電常數(shù)也發(fā)生變化。14、4、核輻射水平修正、放射線的透射強度隨著電介質(zhì)層的厚度增加而變?nèi)酰唧w的關(guān)系參照式(3-55 )。(3-55 )、圖3-48核輻射水平校正的示意圖、1輻射源2接收器、特征、高溫、高壓容器、強腐蝕、劇毒、爆炸性、粘性、容易結(jié)晶化或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測定，也能夠測定高溫熔融金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環(huán)境下作業(yè)。 然而，輻射對人體有害，使用范圍受到若干限制。15，介質(zhì)對放射線的吸收系數(shù)I0:放射線源的入射強度I:通過介質(zhì)后的放射線強度h :介質(zhì)層的厚度，7，用稱量式液罐修正量器，可以一邊正確測量液位，一邊反映罐內(nèi)的真正品質(zhì)儲量。 秤量器是根據(jù)天平的原理設(shè)

6、定的。 在桿平衡的情況下，代入(3-64 )、(3-64 )、(3-65 )，因此，如果液罐是均勻截面，則為(3-66 )、(3-67 )、2上波紋管3液相牽引管4氣相壓力管5分銅6螺桿7可逆電動機8線盤9發(fā)射器，式中，液罐如果將式(3-67 )代入式(3-65 )，則為(3-68 )、17、一、溫度檢測方法、溫度、分類、測定范圍、用途、高溫計、溫度校正、標(biāo)準(zhǔn)校正器、實用校正器、工作原理、膨脹式溫度校正、壓力式溫度校正、熱電偶溫度校正、熱阻溫度校正和輻射高溫計第五節(jié)溫度2調(diào)節(jié)螺釘3絕緣子4信號燈、膨脹式溫度校正是基于物體受熱時體積膨脹的性質(zhì)而建立的。 21、2 .封閉系統(tǒng)的液體、氣體或低沸點液

7、體的飽和蒸汽受熱體積膨脹或壓力變化的原理制作，用壓力校正測量這種變化測量溫度的壓力式溫度校正。圖3-52壓力式溫度修正結(jié)構(gòu)原理圖、1傳動機構(gòu)2刻度盤3指針4彈簧管5連桿6接頭7毛細管8溫袋9工作物質(zhì)，壓力隨溫度變化而測溫的修正器稱為壓力式溫度修正。 壓力式溫度校正的結(jié)構(gòu)由以下三部分組成：溫包毛細管彈簧管(或螺旋彈簧管)、3、輻射式溫度校正、輻射式溫度校正是根據(jù)物體的熱輻射作用測量溫度的校正器。22、二、熱電偶溫度校正、23、熱電偶溫度校正是基于熱電效應(yīng)的測溫校正。 圖3-53熱電偶溫度校正測溫系統(tǒng)的示意圖，1熱電偶2導(dǎo)線3測定器，熱電偶溫度校正由熱電偶3部分構(gòu)成。校正器連接熱電偶和測定器的導(dǎo)線

8、。 1、熱電偶、圖3-54熱電偶示意圖、24、(1)熱電現(xiàn)象及測溫原理、圖3-55熱電現(xiàn)象、圖3-56接觸電位形成過程、圖3-57熱電偶原理及電路圖、左圖閉合電路中的總熱電勢或者熱電偶的兩接點溫度相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合電路的總熱電勢也相同即，由不同的熱電極材料構(gòu)成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢不同。25、26、(2)在插入第三條導(dǎo)線的問題上，用熱電偶測量溫度時，需要用某種修正器測量熱電勢的數(shù)值。 請參照下圖。圖3-58熱電偶測溫系統(tǒng)的連接圖、圖(a )的總熱電勢、(3-72 )、(3-75 )、(3-74 )、(3-73 )式但是，插件兩端的溫度必須相同。因此，(3-76 )、圖(b

9、 )的總熱電勢、27、28、(3)常用熱電偶的種類、工業(yè)上對熱電極材料的要求，在每次溫度增加時產(chǎn)生的熱電勢大， 并且熱電勢和溫度應(yīng)盡可能大，物理穩(wěn)定性高，化學(xué)穩(wěn)定性高的材料組織均勻，韌性好，易加工成絲，再現(xiàn)性好，易批量生產(chǎn)，并且在應(yīng)用上也能保證良好的兼容性。29、表3-4工業(yè)用熱電偶、30、(4)熱電偶的結(jié)構(gòu)、普通型熱電偶、圖3-59熱電偶的結(jié)構(gòu)、熱電極絕緣管保護套接線盒、表3-5常用絕緣體材料、表3-6常用保護套、31、優(yōu)點、反應(yīng)速度快、易于使用、易彎曲、氣表面型熱電偶是用于測量物體表面溫度的特殊熱電偶。 優(yōu)點，反應(yīng)速度極快，熱慣性極小。 測量高速熱電偶、高溫熔融物的專用熱電偶。 熱電偶的結(jié)

10、構(gòu)形式取決于其用途和安裝位置。 熱電偶的選擇要注意熱電極材料和熱電極材料這三點：保護套管的結(jié)構(gòu)、材料以及耐壓強度保護套管的插入深度。33、34、補償導(dǎo)線的選擇、圖3-61補償導(dǎo)線接線圖，采用延長熱電偶冷端的專用導(dǎo)線，可使熱電偶冷端溫度保持恒定，經(jīng)濟實惠。 它也由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，具有在一定溫度范圍內(nèi)與(0100 )連接的熱電偶相同的熱電特性，其材料是廉價的金屬。 參照左圖。鎳鉻鎳鋁熱電偶在使用熱電偶補償導(dǎo)線時，請注意型號合適。表3-7常用熱電偶補償導(dǎo)線、35、應(yīng)用熱電偶測溫時，只需將熱電偶溫度保持在或進行一定修正，即可獲得正確的測量結(jié)果。 這叫做熱電偶的低溫補償。 一般采用以下幾種方

11、法。 (1)保持冷端溫度的方法、保持圖3-61熱電偶冷端溫度的方法、(2)冷端溫度校正方法在實際生產(chǎn)中冷端溫度不是0，而是某溫度t1的情況較多，這會引起測定誤差。 因此，必須修改冷端溫度。 例如，在某個設(shè)備中，假設(shè)實際溫度為t，其冷端溫度為t1，則測量的熱電勢為E(t，t1)。 由于已獲得實際的溫度t且為37，因此查找表E(t，0 )校正E(t，0 )查找表t并通過校正計算的方法校正冷端溫度對冷端溫度中的恒定值測溫的影響。 該方法僅適用于實驗室和臨時測溫，在連續(xù)測量中顯然不實用。 注意，38，例如，用鎳鉻銅鎳熱電偶測定某加熱爐的溫度。 測定的熱電勢E(t，t1)66982V、自由端的溫度t13

12、0求出測定的實際溫度。 解若能在附錄3中查到，再查閱附錄3，則與68783V相對應(yīng)的溫度為900。 39、由于熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與溫度的關(guān)系都是非線性的(當(dāng)然各熱電偶的非線性度不同)，所以在自由端的溫度不為零的情況下，在與測定的熱電勢對應(yīng)的溫度值上加上自由端的溫度，不等于實際的被測定溫度。 例如在上述的例子中，測定的熱電勢為66982V，從附錄3加上對應(yīng)溫度為876.6，加上自由端溫度30為906.6，這與實際的被測定溫度存在一定的誤差。 其實際熱電勢與溫度之間的非線性程度越大，誤差越大。 (40 )、(3)校正裝置零點校正法在將測溫元件設(shè)為熱電偶的情況下，能夠預(yù)先將校正裝置指針調(diào)整為相當(dāng)于室

13、溫的數(shù)值，以使測溫時的指示值不變低。 注意：僅適用于測溫要求不太高的情況。 (4)補償橋法利用不平衡橋的電位，補償由熱電偶的冷端溫度變化引起的熱電勢變化值。、41、第5節(jié)溫度檢測及校正器，由于電橋20時平衡，采用該補償電橋時校正器的機械零點必須在20處。 如果補償橋接器在0點平衡地設(shè)定(DDZ-型溫度變送器的補償橋接器)，請使補償器零為0。 小心！具有圖3-62補償橋的熱電偶測溫線、42、43、(5)補償熱電偶法、圖3-63補償熱電偶連接線，在實際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補償線和投資費用，使用多個熱電偶分發(fā)1臺測溫訂正。 三、熱阻溫度校正，44在中、低溫區(qū)域中，適合利用熱阻溫度校正進行溫度測定。 熱阻

14、溫度校正由熱阻(感溫元件)、顯示校正(不平衡橋或平衡橋)及連接導(dǎo)線構(gòu)成。 圖3-64熱阻溫度校正對于呈線性特性的電阻，其電阻值和溫度的關(guān)系為下式，熱阻溫度校正適合測量-200 500范圍內(nèi)的液體、氣體、蒸汽和固體表面的溫度。 1 .測溫原理利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性(電阻溫度效應(yīng))進行溫度測定。 工業(yè)常用的熱電阻，作為熱電阻的材料，在電阻溫度系數(shù)、電阻率要求大的熱容量小的測溫范圍內(nèi)，必須具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性，隨溫度變化的關(guān)系最好是線性的。 46、47、(1)鉑電阻在0650的溫度范圍內(nèi)，鉑電阻和溫度的關(guān)系通過實驗求出，工業(yè)上常用的鉑電阻有2種，1種為R010，

15、對應(yīng)的分度編號為Pt10。 另一個是R0100，對應(yīng)的索引號碼是Pt100。 48、(2)銅電阻、金屬銅加工精制容易，價格便宜，電阻溫度系數(shù)大，電阻與溫度呈直線關(guān)系，測溫范圍在-50 150以內(nèi)，穩(wěn)定性優(yōu)異。 在-50 150的范圍內(nèi)，銅電阻和溫度的關(guān)系是直線的。 也就是說，工業(yè)上常用的鉑電阻體有2種，一種是R050，對應(yīng)的分度編號是Cu10。 另一個索引號是R0100，對應(yīng)的索引號是Cu100。 49、熱阻的結(jié)構(gòu)，(1)普通型熱阻主要由電阻體、保護套、端子箱等主要部件組成。圖3-65熱電阻的托架形狀(卷上電阻線)、(2)護套熱電阻是預(yù)先拉伸電阻體成形，使絕緣材料和保護套成為一體。 (3)薄膜

16、熱電阻體通過真空涂敷法在絕緣基板上直接蒸鍍熱電阻體材料。 四、光纖溫度傳感器，原理：利用部分物質(zhì)吸收的光譜隨溫度變化而變化的原理，分析光纖傳輸?shù)墓庾V了解實時溫度主要材料：光纖、光譜分析儀、透明晶體(如砷化鎵)、五、電動溫度變送器可以與作為dz-的各種類型的熱電偶、熱電阻組合使用，具有毫伏輸出的各種變送器組合，然后與顯示單元、控制單元組合，實現(xiàn)溫度、溫差及其他各種殘奧儀表的顯示、控制。 比較50、DDZ-型溫度變送器和DDZ-型溫度變送器，具有以下主要特征。 生產(chǎn)線采用安全火花型防爆措施。 熱電偶和熱電阻的溫度變送器采用線性化機構(gòu)。 由于線路上使用了集成電路，因此該振蕩器具有可靠性、穩(wěn)定性等各種技術(shù)性能。 51、52、溫度變送器有3種類型：熱電偶溫度變送器熱阻溫度變送器直流毫伏變送器。 1 .熱電偶溫度變送器，結(jié)構(gòu)分為輸入橋、放大電路和反饋電路；圖3-66熱電偶溫度變送器的結(jié)