热工仪表基础知识2

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1、常用仪表一、分类1.根据检测类别分类a.温度b.压力c.液位d.流量2.根据工作性质分类a.变送器b.传感器c.调节器d.执行器e.显示器二、常用仪表工作原理1・温度检测仪表a）热电偶1.热电偶测温基木原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2.热电偶的种类及结构形成我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标

2、准化热电偶为我国统一设计型热电偶。b）热电阻（1）热电阻的测温原理与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。目前应用最广泛的热电阻材料是钳和铜：钳电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10Q、R0=100Q和R0=1000Q等几

3、种，它们的分度号分别为PtlO、PtlOO、Pt1000；铜电阻有R0=50Q和R0=100Q两种，它们的分度号为Cu50和CulOOo其中PtlOO和Cu50的应用最为广泛。⑵热电阻的信号连接方式目前热电阻的引线主要有三种方式①二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合②三线制：在热电阻（热电阻相关的信息）的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用

4、，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。①四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I,把R转换成电压信号U,再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。c.红外线测温仪工作原理红外线测温仪由光学系统，光电探测器，信号放大器及信号处理.显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转变为被测冃标的温度值。1.压力a.扩散硅压力变送器采用扩散或

5、离子注入等工艺形成电阻并连接成惠斯通电桥，用微机械加工技术在电桥下形成压力敏感膜片。当压力作用在膜片上时，电阻值发生变化并且产生一个与作用压力成正比的线性化输岀信号。我们在惠斯通电桥上加上直流电源，就会产生一个直流电压信号的输岀。经过二次转换线路，实现两线制4〜20mA输出。b.电容式压力变送器被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在6元件（即敏感元件）的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充液传送到测量膜片两侧。测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，致使测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等

6、，通过振荡和解调环节,转换成与压力成正比的信号。4.液位a.玻璃管b.浮筒式c.超声波d.雷达e.单晶体f.电导式5•流量a.电磁流量计电流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律。流量计的测量管是一内衬绝缘材料的非导磁合金短管。两只电极沿管径方向穿通管壁固定在测量管上。其电极头与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双方波脉冲励磁时，将在与测量管轴线垂肓的方向上产生一磁通量密度为B的工作磁场。此时，如果具有一定电导率的流体流经测量管。将切割磁力线感应出电动势E。电动势E正比于磁通量密度B,测量管内径d与平均流速v的乘积。电动势E（流量信号）由电极检出并通过电

7、缆送至转换器。转化器将流量信号放大处理后，可显示流体流量，并能输出脉冲，模拟电流等信号，用于流量的控制和调节。E=KBdv式屮：E为电极间的信号电压（v）B磁通密度（T）d测量管内径（m）v平均流速（m/s）式中k,d为常数，由于励磁电流是恒流的，故B也是常数，则由E=KBdv可知，体积流量Q与信号电压E■成正比，即流速感应的信号电压E与体积Q成线性关系。因此，只要测量出E就可确定流量Q,这是电磁流量计的基本工作原理。b.涡街流量计不同检测方法涡街流量计比较名称检测变化量检测技术口径/mm介质温度/"C范围度雷诺数范简单程度牢固程度灵敏度耐热性咐振

8、性耐污能力应用范围检测原理检测元件热敏式涡街流量计流速变化加热体冷却热敏元件25〜200-196〜+20515〜3010’