1、化工儀表及自動化,第三章 檢測儀表與傳感器,2,內(nèi)容提要,物位檢測及儀表 概述 差壓式液位變速器 電容式物位傳感器 核輻射物位計 稱重式液罐計量儀 溫度檢測及儀表 溫度檢測方法 熱電偶溫度計 熱電阻溫度計 電動溫度變送器,一體化溫度變送器 智能式溫度變送器 測溫元件的安裝,3,第四節(jié) 物位檢測及儀表,一、概論,幾個概念,液位料位 液位計料位計界面計,測量物位的兩個目的,按其工作原理分為,直讀式物位儀表 差壓式物位儀表 浮力式物位儀表 電磁式物位儀表 核輻射式物位儀表 聲波式物位儀表 光學式物位儀表, 確定容器或貯存庫中的原料、輔料、半成品或成品的數(shù)量; 進行監(jiān)視和控制生產(chǎn)工藝過程。,4,二、差

2、壓式液位變送器,1.工作原理,圖3-39 差壓液位變送器原理圖,圖3-40 壓力表式液位計,第四節(jié) 物位檢測及儀表,5,第四節(jié) 物位檢測及儀表,將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相,因此,當被測容器是敞口的，氣相壓力為大氣壓時，只需將差壓變送器的負壓室通大氣即可。若不需要遠傳信號，也可以在容器底部安裝壓力表，如圖3-40所示。,6,第四節(jié) 物位檢測及儀表,2.零點遷移問題,圖3-41 負遷移示意圖,在使用差壓變送器測量液位時，一般來說,實際應用中，正、負室壓力p1、p2分別為,則,7,第四節(jié) 物位檢測及儀表,遷移彈簧的作用 改變變送器的零點。,遷移和調(diào)零 都是使變送器輸出的起始值與被測量起始

3、點相對應，只不過零點調(diào)整量通常較小，而零點遷移量則比較大。,遷移 同時改變了測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，它不改變量程的大小。,8,第四節(jié) 物位檢測及儀表,圖3-42 正負遷移示意圖,圖3-43 正遷移示意圖,舉例,某差壓變送器的測量范圍為05000Pa，當壓差由0變化到5000Pa時，變送器的輸出將由4mA變化到20mA，這是無遷移的情況，如左圖中曲線a所示。負遷移如曲線b所示，正遷移如曲線c所示。,9,第四節(jié) 物位檢測及儀表,3.用法蘭式差壓變送器測量液位,圖3-44 法蘭式差壓變送器測量液位示意圖,1法蘭式測量頭；2毛細管；3變送器,單法蘭式,雙法蘭式,法蘭式差壓變送器按其結

4、構形式,為了解決測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及黏度大、易凝固等液體液位時引壓管線被腐蝕、被堵塞的問題，應使用在導壓管入口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器，如下圖所示。,10,三、電容式物位傳感器,1.測量原理,圖3-45 電容器的組成,1內(nèi)電極；2外電極,兩圓筒間的電容量C,當 D 和 d 一定時，電容量 C 的大小與極板的長度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù)的乘積成比例。,通過測量電容量的變化可以用來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面。,第四節(jié) 物位檢測及儀表,11,四、核輻射物位計,射線的透射強度隨著通過介質(zhì)層厚度的增加而減弱，具體關系見式（3-63）。,（3-63）,圖3-48 核輻射物位計示意

5、圖,1輻射源；2接受器,第四節(jié) 物位檢測及儀表,五、磁致伸縮式液位計,六、光纖式液位計,七、稱重式液罐計量儀,12,1. 液面和界面測量應選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。不滿足要求時，可選用電容式、電阻式、聲波式、磁致伸縮式等儀表。 2. 儀表的結構形式及材質(zhì)應根據(jù)被測介質(zhì)的特性來選擇。 3. 儀表的顯示方式和功能，應根據(jù)被測介質(zhì)的特性來選擇。 4. 儀表量程應根據(jù)工藝對象實際需要現(xiàn)實的范圍或?qū)嶋H變化范圍確定。 5. 儀表精確度應根據(jù)工藝要求選擇。 6.用于爆炸危險場所的電子式物位儀表，應根據(jù)危險場所類別及被測介質(zhì)的危險程度，選擇合適的防爆結構形式或采取其他的防爆措施。,第四節(jié) 物位檢

6、測及儀表,八、物位測量儀表的選型（P75 表3-6）,13,一、溫度檢測方法,溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質(zhì)隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。,分 類,按測量范圍,按用途,高溫計、溫度計,標準儀表、實用儀表,按工作原理,膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計,按測量方式,接觸式與非接觸式,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,14,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,易受外界干擾，標定困難,測溫范圍大，適于測溫度分布，不破壞被測溫度場，響應快,0 3500 200 2000,光電探測 熱電探測,紅外線,低溫段測量不準，環(huán)境條件會影響測溫準

7、確度,測溫時，不破壞被測溫度場,400 2000 700 3200 900 1700,輻射式 光學式 比色式,輻射式,非接 觸式 測溫 儀表,不能測高溫，需注意環(huán)境溫度的影響,測量精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制,-200 600 -50 150,鉑 銅,熱電阻,需冷端溫度補償，在低溫段測量精度較低,測溫范圍廣，精度高，便于遠距離、多點、集中測量和自動控制,0 1600 -50 1000 -50 600,鉑銠-鉑 鎳鉻-鎳硅 鎳鉻-考銅,熱電偶,精度低，測溫距離短，滯后大,結構簡單，耐震，防爆能記錄、報警，價格低廉,-30 600 -20 350 0 250,液體 氣體 蒸汽,壓力

8、式,精度低，量程和使用范圍有限,結構緊湊，牢固可靠,-80 600,雙金屬,測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄遠傳,結構簡單，使用方便，測量準確，價格低廉,-50600,玻璃液體,膨脹式,接 觸 式 測 溫 儀 表,缺點,優(yōu)點,測溫范圍,溫度計種類,測溫方式,常用溫度計的種類及優(yōu)缺點,15,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,1.膨脹式溫度計,圖3-50 雙金屬片,圖3-51 雙金屬溫度信號器,1雙金屬片；2調(diào)節(jié)螺釘；3絕緣子；4信號燈,膨脹式溫度計是基于物體受熱時體積膨脹的性質(zhì)而制成的。,16,2.壓力式溫度計,它是根據(jù)在封閉系統(tǒng)中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化這

9、一原理而制成的，并用壓力表來測量這種變化，從而測得溫度。,圖3-52 壓力式溫度計結構原理圖,1傳動機構；2刻度盤； 3指針；4彈簧管；5連桿；6接頭；7毛細管；8溫包；9工作物質(zhì),應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫壓力式溫度計。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,17,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,3.輻射式溫度計,輻射式高溫計是基于物體熱輻射作用來測量溫度的儀表。,壓力式溫度計的構造由以下三部分組成,溫包 毛細管 彈簧管（或盤簧管）,18,二、熱電偶溫度計,熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。,圖3-53 熱電偶溫度計測溫系統(tǒng)示意圖,1熱電偶；2導線；3測量儀表,熱電偶溫度計由三部分組成：熱電偶；測

10、量儀表；連接熱電偶和測量儀表的導線。,1.熱電偶,圖3-54 熱電偶示意圖,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,19,熱電偶溫度計是由三部分組成： 熱電偶是由不同材料的導體焊接而成，作為感溫元件 測量儀表動圈儀表或電位差計 連接導線銅導線及補償導線,工作端 熱端 測量端,t,t 0,自由端 冷端,熱電極,1.熱電偶及測溫原理 熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。 熱電效應：把兩種導體或者半導體連接 成一個閉合回路，把這兩個接點分別置于 溫度t的熱源和溫度t0中， 在回路中就會產(chǎn)生電勢， 這種效應叫作熱電效應。,20,（1）熱電現(xiàn)象及測溫原理,圖3-55 熱電現(xiàn)象,圖3-56 接觸電勢形成的過程,圖3

11、-57 熱電偶原理及電路圖,左圖閉合回路中總的熱電勢,或,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,21,整個回路的熱電勢由 接觸電勢 組成 溫差電勢 接觸電勢：兩種不同導體A、B接觸時，由 于兩者電子密度不同，則電子在兩個 方向擴散速率不同，從而在A、B間 形成一個電位差，這就是接觸電勢。 溫差電勢：在同一種導體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的電勢。 溫差電勢遠小于接觸電勢，整個熱電偶回路的熱電勢: 當A、B和t0一定時，EAB（t,t0）是溫度t的單值函數(shù)， 這就是熱電偶測溫的基本依據(jù)。,22,2.熱電偶基本定律, 熱電回路的熱電勢僅取決于熱電極的材料和兩個接觸點溫 度，與溫度沿熱電極的分布及電極尺寸和形狀無關；

12、 在熱電偶回路中，接入第三種材料的導線，只要第三導線 的兩端的溫度相同，第三導線的引入不會影響熱電偶的電 勢； 兩種金屬A和B分別與金屬C配偶的熱電勢為EAC和ECB，則A和B 配偶產(chǎn)生的熱電勢EAB為EAC和ECB之差，即 若結點溫度為t1和t2時回路的熱電勢為E1；結點溫度為t2和 t3時的熱電勢為E2，則結點溫度為t1和t3時的回路熱電勢為 E=E1+E2冷端修正理論依據(jù)。,23,3.熱電勢與溫度關系特性,可用 列表法 表示（冷端溫度均為0） 數(shù)學表示法 圖示法 列表法 將溫度與熱電偶的熱電勢列成相應的表格，不同的熱 電偶其數(shù)值是不同的，每種熱電偶都對應一個分度號。 數(shù)學表示法 熱電勢與

13、溫度的關系用一個公式表示： 圖示法 把熱電勢與溫度關系用曲線在坐標紙上表示出來。,24,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,注意,如果組成熱電偶回路的兩種導體材料相同，則無論兩接點溫度如何，閉合回路的總熱電勢為零；如果熱電偶兩接點溫度相同，盡管兩導體材料不同，閉合回路的總熱電勢也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢除了與兩接點處的溫度有關外，還與熱電極的材料有關。也就是說不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn)生的熱電勢是不同的。,25,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（3）常用熱電偶的種類,工業(yè)上對熱電極材料的要求,溫度每增加時所能產(chǎn)生的熱電勢要大，而且熱電勢與溫度應盡可能成線性關系； 物理穩(wěn)定性要高； 化學穩(wěn)定性要高；

14、材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲；復現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應用上也可保證良好的互換性。,26,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,1800 1600 1200 900 750 350,3001600 -201300 -501000 -40800 -40700 -40300,鉑銠6合金 純鉑 鎳硅合金 銅鎳合金 銅鎳合金 銅鎳合金,鉑銠30合金 鉑銠10合金 鎳鉻合金 鎳鉻合金 鐵 銅,LL-2 LB-3 EU-2 - - CK,B S K E J T,WRR WRP WRN WRE WRF WRC,鉑銠30-鉑銠6 鉑銠10-鉑 鎳鉻-鎳硅 鎳鉻-銅鎳 鐵-銅鎳 銅-銅鎳,短期使用,長期使用,

15、負熱電極,正熱電極,舊,新,測溫范圍/,熱電極材料,分度號,代號,熱電偶名稱,表3-4 工業(yè)用熱電偶,27,（4）熱電偶的結構,普通型熱電偶,圖3-59 熱電偶的結構,熱電極 絕緣管 保護套管 接線盒,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,28,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,80 150 500 1200 1400 1700,橡皮、絕緣漆 琺瑯 玻璃管 石英管 瓷管 純氧化鋁管,工作溫度/,材 料,表3-5 常用絕緣子材料,表3-6 常用保護套管,600 1000 1200 1400 1900以上,無縫鋼管 不銹鋼管 石英管 瓷管 Al2O3陶瓷管,工作溫度/,材 料,29,第五節(jié) 溫度檢測及儀表, 鎧裝熱電偶,

16、由金屬套管、絕緣材料（氧化鎂粉）、熱電偶絲一起經(jīng)過復合拉伸成型，然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結構。,優(yōu)點,反應速度快、使用方便、可彎曲、氣密性好、不怕振、耐高壓等。, 表面型熱電偶,專門用來測量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。,優(yōu)點,反應速度極快、熱慣性極小。,30,第五節(jié) 溫度檢測及儀表, 快速熱電偶,測量高溫熔融物體一種專用熱電偶。,熱電偶的結構形式可根據(jù)它的用途和安裝位置來確定。在熱電偶選型時，要注意三個方面：熱電極的材料；保護套管的結構，材料及耐壓強度；保護套管的插入深度。,31,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,補償導線的選用,圖3-61 補償導線接線圖,采用一種專用導線，將熱電偶的冷端延伸出來

17、，這既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟。,它也是由兩種不同性質(zhì)的金屬材料制成，在一定溫度范圍內(nèi)（0100）與所連接的熱電偶具有相同的熱電特性，其材料又是廉價金屬。見左圖。,32,補償導線的特點： 在一定溫度范圍內(nèi)，補償導線與所要連接的熱電極 具有相同的熱電性能； 價格比較低廉； 不同熱電偶所用的補償導線不同； 熱電偶和補償導線的兩個接點處溫度相同； 使用時型號相配，極性不能接錯。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,33,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,在使用熱電偶補償導線時，要注意型號相配。,0.6450.037 4.0950.105 6.3170.170 4.2770.047,綠 藍 棕 白,銅鎳 銅鎳

18、銅鎳 銅鎳,紅 紅 紅 紅,銅 銅 鎳鉻 銅,鉑銠10-鉑 鎳鉻-鎳硅（鎳鋁） 鎳鉻-銅鎳 銅-銅鎳,顏色,材料,顏色,材料,負極,正極,工作端為100，冷端為0時的標準熱電勢/mV,補償導線,熱電偶名稱,表3-7 常用熱電偶的補償導線,34,.冷端溫度的補償,在應用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為0，或者是進行一定的修正才能得出準確的測量結果。這樣做，就稱為熱電偶的冷端溫度補償。一般采用下述幾種方法。,（1）冷端溫度保持為0的方法,圖3-61 熱電偶冷端溫度保持0的方法,（2）冷端溫度修正方法,在實際生產(chǎn)中，冷端溫度往往不是0，而是某一溫度t1，這就引起測量誤差。因此，必須對冷端溫度進行修

19、正。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,35,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,舉例,某一設備的實際溫度為t，其冷端溫度為t1，這時測得的熱電勢為E（t，t1）。為求得實際t 的溫度，可利用下式進行修正，即,因為,由此可知，冷端溫度的修正方法是把測得的熱電勢 E（t，t1），加上熱端為室溫t，冷端為0時的熱電偶的熱電勢E（t1，0），才能得到實際溫度下的熱電勢E（t，0）。,36,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,用計算的方法來修正冷端溫度，是指冷端溫度內(nèi)恒定值時對測溫的影響。該方法只適用于實驗室或臨時測溫，在連續(xù)測量中顯然是不實用的。,注意,37,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,舉例,例6 用鎳鉻-銅鎳熱電偶測量某加熱爐的溫度。

20、測得的熱電勢E（t，t1）66982V，而自由端的溫度t130，求被測的實際溫度。,解由附錄三可以查得,則,再查附錄三可以查得68783V對應的溫度為900。,38,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢與溫度之間的關系都是非線性的（當然各種熱電偶的非線性程度不同），因此在自由端的溫度不為零時，將所測得熱電勢對應的溫度值加上自由端的溫度，并不等于實際的被測溫度。 譬如在上例中，測得的熱電勢為66982V，由附錄三可查得對應溫度為876.6，如果再加上自由端溫度30，則為906.6，這與實際被測溫度有一定誤差。其實際熱電勢與溫度之間的非線性程度越嚴重，則誤差就越大。,39,第五節(jié) 溫度

21、檢測及儀表,（3）校正儀表零點法,若采用測溫元件為熱電偶時，要使測溫時指示值不偏低，可預先將儀表指針調(diào)整到相當于室溫的數(shù)值上。,注意：,只能在測溫要求不太高的場合下應用。,（4）補償電橋法,利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢，來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值。,40,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,由于電橋是在20時平衡的，所以采用這種補償電橋時須把儀表的機械零位預先調(diào)到20處。如果補償電橋是在0時平衡設計的（DDZ-型溫度變送器中的補償電橋），則儀表零位應調(diào)在0處。,注意！,圖3-62 具有補償電橋的熱電偶測溫線路,41,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（5）補償熱電偶法,圖3-63 補償熱電偶連接線路

22、,在實際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補償導線和投資費用，常用多支熱電偶而配用一臺測溫儀表。,42,三、熱電阻溫度計,在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計來進行溫度的測量較為適宜。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,熱電偶一般適用于測量500以上的較高溫度，對于在 500以下的中、低溫輸出電勢很小，對測量電路的放大器 和抗干擾能力要求很高，否則不準；另外，由于冷端溫度 的變化和環(huán)境溫度的變化所引起的相對誤差顯得突出，不 易得到完全的補償。 所以，在中、低溫區(qū)，一般使用熱電阻溫度計測量， 適用于-200+500，輸出值大，測量準確。,43,熱電阻溫度計是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導線

23、所組成。,圖3-64 熱電阻溫度計,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,44,對于呈線性特性的電阻來說，其電阻值與溫度關系如下式,熱電阻溫度計適用于測量-200+500范圍內(nèi)液體、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。,1.測溫原理,利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而變化的特性（電阻溫度效應）來進行溫度測量的。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,45,2.工業(yè)常用熱電阻,作為熱電阻的材料一般要求是： 電阻溫度系數(shù)、電阻率要大； 熱容量要??； 在整個測溫范圍內(nèi)，應具有穩(wěn)定的物理、化學性質(zhì)和良好的復制性； 電阻值隨溫度的變化關系，最好呈線性。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,46,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（1）鉑電阻,在0650的溫度范圍

24、內(nèi)，鉑電阻與溫度的關系為,由實驗求得,工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R010，對應分度號為Pt10。另一種是R0100，對應分度號為Pt100。,47,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（2）銅電阻,金屬銅易加工提純，價格便宜；它的電阻溫度系數(shù)很大，且電阻與溫度呈線性關系；在測溫范圍為-50+150內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。,在-50+150的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關系是線性的。即,工業(yè)上常用的銅電阻有兩種，一種是R050，對應的分度號為Cu50。另一種是R0100，對應的分度號為Cu100。,48,.熱電阻的結構,（1）普通型熱電阻,主要由電阻體、保護套管和接線盒等主要部件所組成。,圖3-65 熱電阻的

25、支架形狀(已繞電阻絲),（2）鎧裝熱電阻,將電阻體預先拉制成型并與絕緣材料和保護套管連成一體。,（3）薄膜熱電阻,將熱電阻材料通過真空鍍膜法，直接蒸鍍到絕緣基底上。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,49,采用光纖作為敏感元件或能量傳輸介質(zhì)構成。 特點：靈敏度高、電絕緣性好、可適用于強烈電磁干擾、強輻射的惡劣環(huán)境；體積小、重量輕、可彎曲；可實現(xiàn)不帶電的全光型探頭等。 分類,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,四、光纖溫度變送器,功能型,非功能型,液晶光纖溫度傳感器,熒光光纖溫度傳感器,半導體光纖溫度傳感器,光纖輻射溫度計,50,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,五、電動溫度變送器,DBW型溫度（溫差）變送器是DDZ-系列電動

26、單元組合式檢測調(diào)節(jié)儀表中的一個主要單元。它既可與各種類型的熱電偶、熱電阻配套使用，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，然后，它和顯示單元、控制單元配合，實現(xiàn)對溫度或溫差及其他各種參數(shù)進行顯示、控制。,51,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,DDZ-型的溫度變送器與DDZ-型的溫度變送器進行比較，它有以下主要特點。,線路上采用了安全火花型防爆措施。 在熱電偶和熱電阻的溫度變送器中采用了線性化機構。 在線路中，由于使用了集成電路，這樣使該變送器具有良好的可靠性、穩(wěn)定性等各種技術性能。,52,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,溫度變送器有三種類型：,熱電偶溫度變送器； 熱電阻溫度變送器； 直流毫伏變送器。,1.熱電偶溫

27、度變送器,結構分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。,圖3-66 熱電偶溫度變送器的結構方框圖,53,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（1）輸入電橋,作用：冷端溫度補償、調(diào)整零點。,圖3-67 輸入電橋,54,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（2）反饋電路,在DDZ-型的溫度變送器中，在溫度變送器中的反饋回路加入線性化電路。,圖3-68 熱電偶溫度變送器的線性化方法方框圖,（3）放大電路,55,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,2.熱電阻溫度變送器,結構分為輸入電橋、放大電路及反饋電路。,圖3-69 熱電阻溫度變送器的結構方框圖,56,輸入橋路 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢,來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化,起到冷

28、端溫度補償、零點調(diào)整作用。 以三線制的連接方式接入電橋，將電阻轉(zhuǎn)化為電壓。 反饋電路 對熱電偶的非線性進行修正，使變送器輸出信號直接與被測溫度成線性關系，以便顯示與控制。 放大電路 將毫伏信號變換為高電平輸出，現(xiàn)在一般采用特殊的低漂移、高增益集成運算放大器。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,57,六、一體化溫度變送器,它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi)的一種溫度變送器。,圖3-73 一體化溫度變送器結構框圖,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,七、智能式溫度變送器,58,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,八、測溫儀表的選用及安裝,1.溫度測量儀表的選用,（1）就地溫度儀表的選用,（2）溫度檢測元件的選用,

29、（3）特殊場合適用的熱電偶、熱電阻,59,2.測溫元件的安裝要求,（1）在測量管道溫度時，應保證測溫元件與流體充分接觸，以減少測量誤差。見圖3-76。,（2）測溫元件的感溫點應處于管道中流速最大處。,（3）測溫元件應有足夠的插入深度，以減小測量誤差。見圖3-77。,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,60,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,圖3-76 測溫元件安裝示意圖之一,圖3-77 測溫元件安裝示意圖之二,61,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（4）若工藝管道過?。ㄖ睆叫∮?0mm），安裝測溫元件處應接裝擴大管，如圖3-78所示。,（5）熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應向上，以避免雨水或其他液體、臟物進入接線盒中影響測量，

30、如圖3-79所示。,圖3-78 小工藝管道上測溫元件 安裝示意圖,圖3-79 熱電偶或熱電阻 安裝示意圖,62,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,（6）為了防止熱量散失，測溫元件應插在有保溫層的管道或設備處。,（7）測溫元件安裝在負壓管道中時，必須保證其密封性，以防外界冷空氣進入，使讀數(shù)降低。,63,第五節(jié) 溫度檢測及儀表,2.布線要求,（1）按照規(guī)定的型號配用熱電偶的補償導線，注意熱電偶的正、負極與補償導線的正、負極相連接，不要接錯。,（2）熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求。,（3）為了保護連接導線與補償導線不受外來的機械損傷，應把連接導線或補償導線穿入鋼管內(nèi)或走槽板。,64,第五節(jié) 溫度

31、檢測及儀表,（6）補償導線不應有中間接頭，否則應加裝接線盒。另外，最好與其他導線分開敷設。,（5）導線應盡量避開交流動力電線。,（4）導線應盡量避免有接頭。應有良好的絕緣。禁止與交流輸電線合用一根穿線管，以免引起感應。,65,顯示儀表： 凡能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進行指示、記錄或累積的儀表。,顯示儀表一般都裝在控制室的儀表盤上。它和各種測量元件或變送單元配套使用；又能與控制單元配套使用，,分類,模擬式顯示儀表 數(shù)字顯示儀表 屏幕顯示儀表,第七節(jié) 顯示儀表,66,模擬式顯示儀表： 以指針或記錄筆的角位移或線位移來模擬顯示被測參數(shù)連續(xù)變化的情況的儀表。特點：測量速度較慢，精度低，難以準確讀數(shù)，但結構

32、簡單，工作可靠，價廉，能直觀反映被測量變量的變化趨勢，因而在工業(yè)生產(chǎn)中仍然在大量使用。 數(shù)字式儀表： 直接以數(shù)字形式顯示被測變量，其測量速度快，精度高，讀數(shù)直觀準確，可以配以自動打印，便于和計算機等數(shù)字化裝置直接配套使用。 屏幕顯示儀表 與計算機聯(lián)用的顯示裝置，可把生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)以文字、符號和圖形等形式在屏幕上顯示出來，具有模擬和數(shù)字顯示儀表兩者的功能，具有計算機大存儲量的記錄能力和快速處理能力，是計算機檢測和控制系統(tǒng)中必不可少的裝置，其應用領域正在擴大，是未來控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。,概述,67,模擬式顯示儀表,一、自動電子電位差計,電子電位差計 是用來測量直流電壓信號的，凡是能轉(zhuǎn)換成毫伏

33、級直流電壓信號的工藝變量都能用它來測量。,1.手動電位差計,工作原理,根據(jù)平衡法將被測電勢與已知的標準電勢相比較，當兩者的差值為零時，被測電勢就等于已知的標準電勢。,圖4-1 電壓平衡原理圖,測量時，可調(diào)節(jié)滑動觸點C的位置，使,同時有,68,模擬式顯示儀表,2.自動電子電位差計的工作原理,根據(jù)這種電壓平衡原理來進行工作。,特點,用可逆電動機及一套機械傳動機構代替了人手進行電壓平衡操作； 用放大器代替了檢流計來檢測不平衡電壓并控制可逆電機的工作。,圖4-2 電子電位差計原理圖,電子電位差計既保持了手動電位差計測量精度高的優(yōu)點，而且無須用手去調(diào)節(jié)就能自動指示和記錄被測溫度值。,結論,69,模擬式顯

34、示儀表,3.自動電子電位差計的測量橋路,圖4-3 電位差計測量橋路原理圖,圖4-2 電子電位差計原理圖,（1）冷端溫度補償問題,舉例,用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量溫度，其熱端溫度不變，而冷端溫度從0升高到25，這時熱電勢將降低mV，儀表指針會指示偏低。,70,模擬式顯示儀表,如果把R做成隨溫度變化的電阻，且在溫度從0升高到25時，其阻值變化量R20.5，這時，電阻R2上的電壓降UDB也增大，UDBR2I21mV。為了統(tǒng)一規(guī)格，上支路的電流規(guī)定為4mA（或2mA），下支路電流規(guī)定2mA（或1mA）。因為測量橋路的補償電壓UCDUCBUDB，現(xiàn)在UDB增加了1mV，那么UCD就會減少1mV，此時滑動觸點

35、C的平衡位置不需變化。由于UCD的變化與熱電勢的變化相等，故能起到溫度補償作用，使儀表的指示值基本不受冷端溫度變化的影響。,71,模擬式顯示儀表,（2）量程匹配問題,圖4-4 XW系列電位差計測量橋路原理圖,R2冷端補償銅電阻；RM量程電阻；RB工藝電阻；RP滑線電阻；R4終端電阻（限流電阻）；R3限流電阻；RG始端電阻；E穩(wěn)壓電源1V；I1上支路電流4mA；I2下支路電流2mA,R2銅電阻裝在儀表后接線板上以使其和熱電偶冷端處于同一溫度。,下支路限流電阻R3 它與R2配合，保證了下支路回路的工作電流為2mA。,上支路限流電阻R4 把上支路的工作電流限定在4mA。,滑線電阻RP 儀表的示值誤差

36、、記錄誤差、變差、靈敏度以及儀表運行的平滑性等都和滑線電阻的優(yōu)劣有關。,量程電阻RM 決定儀表量程大小的電阻。,始端（下限）電阻RG 大小取決于測量下限的高低。,72,模擬式顯示儀表,4.自動電子電位差計的結構,測量橋路 放大器 可逆電機 指示機構 記錄機構,圖4-5 電子電位差計方框原理圖,73,模擬式顯示儀表,二、自動電子平衡電橋,1.平衡電橋測溫原理,利用平衡電橋來測量熱電阻變化。,圖4-6 平衡電橋,當被測溫度為下限時，Rt有最小值Rt0，滑動觸點應在RP的左端，此時電橋的平衡條件是,（4-3）,74,模擬式顯示儀表,滑動觸點B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以

37、看到觸點的位移與熱電阻的增量呈線性關系。,結論,當被測溫度升高后的平衡條件是,（4-4）,用式（4-4）減式（4-3），則得,（4-5）,75,模擬式顯示儀表,2.自動電子平衡電橋,圖4-7 自動平衡電橋結構原理圖,圖4-8 自動電子平衡電橋方框圖,為了準確地指示出被測溫度的數(shù)值，將熱電阻的連接采用三線制接法，并加外接調(diào)整電阻。,76,模擬式顯示儀表,3.自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的比較,相同處,與這兩種儀表配套的測溫元件（熱電偶、熱電阻）在外形結構上十分相似。 儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機、同步電機及指示記錄部分都是完全相同的。,77,模擬式顯示儀表,不同處,它們的輸入信號

38、不同。 兩者的作用原理不同。 當用熱電偶配電子電位差計測溫時，其測量橋路需要考慮熱電偶冷端溫度的自動補償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋測溫時，則不存在這個問題。 測溫元件與測量橋路的連接方式不同。,78,模擬式顯示儀表,其他模擬式顯示儀表：,動圈式顯示儀表,采用靈敏度較高的磁電系測量機構將被測信號轉(zhuǎn)換為指針的角位移，實質(zhì)上是一種利用偏差法測量電流的儀表。,光柱式顯示儀表,將輸入信號通過由許多發(fā)光二極管組成的光柱顯示出來，具有顯示醒目、形象直觀、精度穩(wěn)定的特點。,79,1.動圈式儀表的作用原理,當測量信號通過張絲加在動圈上時，便有電流流過動圈。此時載流線圈將受磁場力作用而轉(zhuǎn)動，動圈的轉(zhuǎn)動使張絲扭轉(zhuǎn)，此時張絲就產(chǎn)生反抗動圈轉(zhuǎn)動的力矩，當兩力矩平衡時，動圈就停留在某一位置上。由于動圈的位置與輸入毫伏信號相對應，當面板直接刻成溫度標尺時，裝在動圈上的指針就指示出被測對象的溫度數(shù)值。,80,數(shù)字式顯示儀表,一、數(shù)字式顯示儀表的特點及分類,特點,清晰直觀、讀數(shù)方便、不會產(chǎn)生視差。 線路簡單、可靠性好、耐振性好。 有利于制造、調(diào)試和維修，降低生產(chǎn)成本。,分類,按輸入信號的形式來分，有電壓型