仪表基础

2013-10-23仪表基础知识InstrumentBasics2013-10-232水泥生产线用仪表分类温度仪表压力仪表流量仪表称重仪表物位仪表分析仪表温度测量2013-10-234热工测量O2CONOxO2COO2COPPTPTTTTTTPPT2013-10-235热电偶测温范围100~1600℃原理：由两种不同的导体组成一个闭合的回路，如果两个接点1、2处于不同的温度t和t0，且有tt0，回路就会出现电势，这一现象称为热电现象热电势由温差电热和接触电势组成2013-10-236热电偶基本定律一．均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的截面积如何或各处的温度分布如何，都不能产生热电势。由此可知：1.热电偶必须由两种不同性质的材料组成；2.由一种材料组成的闭合回路存在温差时，回路如产生热电势，便说明该材料是不均匀的，据此可检查热电极材料的均匀性。2013-10-237热电偶基本定律二．中间导体定律由不同材料组成的闭合回路中，若各种材料接触点的温度都相同，则回路中热电势的总和等于零，由此得到以下结论：1.在热电偶回路中加入第三种均质材料，只要它两端温度相同，对回路的热电势就没有影响，这样接入的计量表计只要其接入点温度相同，就不会对热电偶的电势产生影响。2.如果两种导体A和B对另一种导体C的热电势为已知，则这两种导体组成的热电偶的热电势是它们对参考导体的热电势的代数和。参考导体即标准电极，常用纯铂丝制作，只要取得一些电极对标准电极的配对的热电势，就可以得到这些常用电极配对时的热电势。2013-10-238热电偶基本定律三．连接温度定律接点温度为t1和t3的热电偶，它的热电势等于接点温度为t1、t2和t2、t3的两支同性质热电偶的热电势的代数和。据此可以得到如下结论：1.已知热电偶在某一给定冷端温度下进行的分度，只要引入适当的修正，就可在另外的冷端温度下使用，热电势－温度关系分度表由此理论制订；2.和热电偶具有同样热电性质的补偿导线可以引入热电偶的回路中，相当于把热电偶延长而不影响热电偶的热电势2013-10-239热电偶基本定律据此，补偿导线的接入如下Ex+tt0't0'ABAB''t0t02013-10-2310标准化热电偶标准化热电偶具有统一的分度表，同一型号的热电偶具有互换性。热电偶分度号长期使用最高温度（℃）短期使用最高温度（℃）测温范围（℃）允许偏差补偿导线铂铑30-铂铑6B160018000~18001.5℃或0.25%tmax冷端在0~100℃不需要铂铑10-铂S130016000~16001.5℃或0.25%tmax铜－铜镍合金镍铬-镍硅K120013000~13002.5℃或0.75%tmax铜－康铜镍铬30-康铜E750900-200~9002.5℃或0.75%tmax铁－康铜J600750-40~7502.5℃或0.75%tmax铜－康铜T350400-200~4001℃或0.75%tmax2013-10-2311冷端补偿问题热电势的大小不仅与热端温度有关，也与冷端温度有关，只有在冷端温度恒定的情况下，热电势才能正确反映热端温度的高低各种热电偶的分度关系是在冷端温度为0的情况下得到的。因此：1.计算法2.冰点槽法3.补偿电桥法（冷端补偿器）实验室方法2013-10-2312冷端补偿问题EEx++a-bcdR3R2R1RcuRsA+B-R1=R2=R3=1Ω，由锰铜丝绕成；20℃时，Rcu=1Ω，铜导线绕成，此时，电桥平衡，Uab＝0冷端温度↑，Rcu↑，Uab↑，热电势Ex↓，△Uab=－△Ex，则UAB不变，实现了补偿，反之亦然2013-10-2313补偿导线型号及名称：补偿导线型号按产品的品种划分为：SC，KC，KX，EX，JX，TX。其中：a)型号第一个字母与热电偶的分度号相对应；b)字母“X”表示延伸型补偿导线(型别)c)字母“C”表示补偿型补偿导线(型别)注：SC型补偿导线可配用R型分度号热电偶（铂铑13-铂）。2013-10-2314热电阻测温热电阻材料须满足以下条件：1.电阻温度系数大2.在测温范围内化学物理性质稳定3.有较大的电阻率4.电阻值与温度关系近似线性的，以便分度和读数5.复现性好，复制性强，容易得到纯净的物质6.价格便宜铂电阻：稳定性好，准确度高、性能可靠，在氧化性后气氛中化学、物理性质稳定；在还原性气氛中，尤其是高温下容易被污染，铂丝变脆，并改变了电阻与温度的关第，因此需用保护套管使与有害气氛隔离开来分度号有Pt10和Pt100，2013-10-2315热电阻铜电阻电阻值与温度几乎是线性的关系，电阻温度系数大，材料容易提纯，价格便宜，所以在一些测量准确度要求不高，而且温度低的场合使用。测温范围：-50~150℃。其缺点是：250℃以上容易氧化，其次电阻率较小，制成的电阻较大分度号有Cu50和Cu1002013-10-2316热电偶温度变送器所需解决的技术问题热电偶的温度信号非线性很大，温度变送器必须解决线性化的问题热电偶分度表中给出的数据是以0°C为参考点。实际应用时，环境常常不是0℃。通常的作法是进行冷端补偿。热电偶信号都较小，如B偶，1800°C时只有13.585mV。即使是信号较大的K偶，在1300°C时，也只有52.398mV。这就意味着对检测到的信号要进行放大。2013-10-2317热电阻温度变送器所需解决的技术问题热电阻的温度－阻值特性也存在较大的非线性，也需解决线性化的问题。2)由于热电阻是用阻值来表示温度的大小，而连接导线也有一定的阻值，热电阻温度变送器必须克服导线电阻的影响。2013-10-2318热电阻的测量ER3R2R1RpRwRtGR2=R3，R1为可变电阻，Rt为热电阻，Rw为热电阻引线电阻电桥平衡时：R1R3=R2(Rt+Rw)有R1=Rt+RwR1为测量结果，可见它不仅包含了反映温度的电阻值Rt，同时还包含了Rt的引线电阻，距离越远，这种误差就越大。2013-10-2319热电阻的测量ER3R2R1RpRwRwRtR2=R3,R1为可变电阻，Rt为热电阻，Rw为热电阻引线电阻电桥平衡时：(R1＋Rw)R3=R2(Rt+Rw)化简有：R1=RtR1为测量结果，可见它仅包含了反映温度的电阻值Rt，消除了热电阻的引线误差。这就是为什么热电阻要用三线制接法。2013-10-2320压力测量一般生产工艺的压力测量，表压力＝绝对压力－大气压力，0称为正压，0称为负压；测量流量或液位时有时要用到差压测量；流速测压力的变送器是压力变送器；测压差的变送器是差压变送器，有些自带有开方功能，便于流量测量v=△ρp2013-10-2321压力变送器种类一．电位器式压力传感器：把测压弹力元件的输出位移转换为微型电位器滑动电阻值，结合动圈仪表或电子自动平衡电桥来测量电阻值（压力值）2013-10-2322压力变送器种类二．电感式压力（差压）传感器：把测压弹性元件的位移用作改变磁路中空气气隙的大小，或改变铁芯与线圈之间的相对位置，使电感量改变，从而转换为电信号。最常用的是差动变压器式的传感器。2013-10-2323压力变送器种类三．霍尔压力传感器：测压弹性元件的位移作用于霍尔元件，从而产生电压输出的传感器2013-10-2324压力变送器种类五．力平衡式压力（差压）变送器：为提高测量准确度，可采用带反馈的闭环系统，使弹性元件恢复到接近原来的位置，系统在测量过程中始终处于力平衡状态。力平衡变送器结构复杂，体积大，重量大，机械部件使动态特性较差，同时弹性轴封还来静误差，准确度难以提高。安装也需防振动和倾斜。2013-10-2325压力变送器种类六．电容式压力（差压）变送器：以测压弹性膜片为电容器的可动极板，与固定极板之间形成一可变电容。压力变化造成的膜片位移改变了电容量，从而被检测转换成电流输出。E+H变送器2013-10-2326压力变送器种类七．应变电阻式变送器E+H变送器2013-10-2327压力变送器的连接吹扫工艺3阀组2013-10-2328差压变送器连接注意事项测量液体流量时，差压变送器应安装在被测管道的旁边或下面，以便气泡排入管道中测量气体流量时，差压变送器应安装在被测管道的旁边或上面，以便积聚的液体容易流入管道中测量蒸汽流量时，差压变送器应安装在被测管道的下面，以便冷凝水能充满在引压管中。2013-10-2329回顾常用的测温元件有哪些？什么情况下用补偿导线？怎样选用补偿导线？热电阻怎样接线？Ⅲ型仪表标准电流是多少？为什么？变送器的零点、量程压力变送器和差压变送器常用的检测原理有哪些？2013-10-2330