化工仪表及其自动化控制第三章 检测仪表与传感器

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1、第三章测量元件与变换器§3.1概述一、参数的测量参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。根据信号的不同，参数检测仪表可以分为气动检测仪表和电动检测仪表两类。非电量的电测法：将非电量工艺参数，如压力、温度、流量、物位等，转换为电流、电压等电路参数（信号）的检测方法。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件二、检测仪表的性能1.准确度与误差准确度：测量值与被测量真值的接近程度；绝对误差：测量值与被测量真值之差；相对误差：绝对误差与被测量真值之比；实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比；引用相对误差：绝对误差与仪表

2、满刻度值之比。允许误差：最大引用相对误差。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件二、检测仪表的性能2.指示变差与精密度指示变差：同一仪表对相同的被测参数进行正、反行程测量时，其显示值的差异。精密度（简称精度）：仪表检测微小参数变化的能力。仪表精度等级：用允许误差的绝对值表示：常用仪表等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等，精确度：仪表精密而准确的程度。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件二、检测仪表的性能3.灵敏度、灵敏限与分辨率灵敏度：仪表的指示位移变化量与被测参数变化量之比。灵敏限：能引起仪表指针发生位

3、移变化的被测参数的最小变化量。分辨率：测试仪表数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件二、检测仪表的性能4.线性度与反应时间线性度：测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。反应时间：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。被测变量仪表显示值6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件三、检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显示记录控制+-A/DPLC6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件§3.2压力的测量与变送一、压力的表示与单位压力的表示：绝对压力单位面积所受到的力相对压力（表压）绝对压力与大气压之差

4、真空度大气压与绝对压力之差绝对压力绝对压力真空度表压标准大气压6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件压力（压强）的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。帕PaN/m2毫米汞柱mm兆帕MPa106N/m2水柱m工程大气压10mH2O巴dyn/cm2物理大气压20ºC海平面psilb/in26/12/2021化工仪表及其自动化控制课件二、压力计的分类与工作原理工业压力计通常按敏感元件的类型进行分类：液柱式压力计活塞式压力计弹性式压力计电气式压力计6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件1.液柱式压力计测量原理：P=h所以h

5、=P/6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件2.活塞式压力计测量原理：P=G/S所以G=P•S精确度高常用作标准仪表，检验其它压力计6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件3、弹性式压力计与常用压力表工作原理：采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类：弹簧管式压力计薄膜式压力计波纹管式压力计6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件4、电气式压力计与信号转换电气式压力计，实际上是将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移或活塞式压力计所产生的力转换为电信号输出的一类压力计。电气式压力计通常两部分组成：一次仪表（压

6、力探头）：将压力转换为微弱电参数；二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件电气式压力计一次探头常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。常见压力变换器（压力探头）有：应变式压力变换器；压电电阻式压力变换器；电感式压力变换器；电容式压力变换器；霍尔片式压力变换器。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件电阻应变式压力计一次探头电线的电阻为：R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压

7、力变化弹性变形电阻变化6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件电感式压力计一次探头磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件电容式压力计一次探头电容器的电容量：C=S/d当S或d发生变化时，电容量发生变化。6/12/2021化工仪表及其自动化控制课件霍尔式压力计一次探头霍尔