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1、化工儀表及自動化 第三章 檢測儀表與傳感器 內容提要 n 物位檢測及儀表 n概述 n差壓式液位變速器 n電容式物位傳感器 n核輻射物位計 n稱重式液罐計量儀 n 溫度檢測及儀表 n溫度檢測方法 n熱電偶溫度計 n熱電阻溫度計 n電動溫度變送器 1 內容提要 n一體化溫度變送器 n智能式溫度變送器 n測溫元件的安裝 n 現(xiàn)代檢測技術與傳感器的發(fā)展 n軟測量技術的發(fā)展 n現(xiàn)代傳感器技術的發(fā)展 2 第四節(jié) 物位檢測及儀表 n 一、概論 3 幾個概念幾個概念液位 料位 液位計 界位計 測量物位的兩個目的測量物位的兩個目的 按其工作原理分為按其工作原理分為 直讀式物位儀表 差壓式物位儀表 浮力式物位儀表

2、 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 第四節(jié) 物位檢測及儀表 n 二、差壓式液位變送器 4 1.1.工作原理工作原理 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 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。 5 第四節(jié) 物位檢測及儀表 6 2.2.零點遷移問題零點遷移問題 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

3、則 第四節(jié) 物位檢測及儀表 遷移彈簧的作用遷移彈簧的作用 改變變送器的零點。 遷移和調零遷移和調零 都是使變送器輸出的起始值與被測量起始 點相對應，只不過零點調整量通常較小，而零點遷移 量則比較大。 遷移遷移 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。 7 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。 8 第四節(jié) 物位檢

4、測及儀表 3.3.用法蘭式差壓變送器測量液位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 法蘭式差壓變送器法蘭式差壓變送器 按其結構形式按其結構形式 9 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。 第四節(jié) 物位檢測及儀表 n 三、電容式物位傳感器 1.1.測量原理測量原理 圖3-45 電容器的組成 1內電極；2外電極 兩圓筒間的電容量兩圓筒間的電容量C C 當當 D D 和和 d d 一定時，

5、電容量一定時，電容量 C C 的大小與的大小與 極板的長度極板的長度 L L 和介質的介電常數(shù)和介質的介電常數(shù) 的乘積的乘積 成比例。成比例。 10 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 2.2.液位的檢測液位的檢測 3-46 非導電介質 的液位測量 1內電極；2外電極 ；3絕緣套；4流通 小孔 當液位為零時，儀表調整零點，其零點的 電容為 對非導電介質液位測量的電容式液位傳感器原理如下圖所示。 當液位上升為H時，電容量變?yōu)?電容量的變化為 11 第四節(jié) 物位檢測及儀表 電容量的變化與液位高度H成正比。該法是利用被 測介質的介電系數(shù)與空氣

6、介電系數(shù)0不等的原理進 行工作，（-0）值越大，儀表越靈敏。電容器兩 極間的距離越小，儀表越靈敏。 結論結論 12 第四節(jié) 物位檢測及儀表 3.3.料位的檢測料位的檢測 用電容法可以測量固體塊狀顆粒體及粉料的料位。由 于固體間磨損較大，容易“滯留”，可用電極棒及容器壁 組成電容器的兩極來測量非導電固體料位。 1金屬電極棒；2容器壁 左圖所示為用金屬電極棒插入容器來測量 料位的示意圖。 電容量變化與料位升降的關系為 13 圖3-47 料位檢測 第四節(jié) 物位檢測及儀表 優(yōu)點優(yōu)點 電容物位計的傳感部分結構簡單、使用方便。 缺點缺點 需借助較復雜的電子線路。 應注意介質濃度、溫度變化時，其介電系數(shù)也要

7、發(fā) 生變化這種情況。 14 第四節(jié) 物位檢測及儀表 n 四、核輻射物位計 射線的透射強度隨著通過介質層厚度的增加而減弱通過介質層厚度的增加而減弱，具 體關系見式（3-63）。 （3-63） 圖3-48 核輻射物位計示意圖 1輻射源；2接受器 特點特點 適用于高溫、高壓容器、強腐蝕、劇 毒、有爆炸性、黏滯性、易結晶或沸騰 狀態(tài)的介質的物位測量，還可以測量高 溫融熔金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作。 但由于放射線對人體有害，使用范圍 受到一些限制。 15 第四節(jié) 物位檢測及儀表 n 五、稱重式液罐計量儀 該計量儀既能將液位測得很準液位測得很準，又能反映出罐中真實的質量真實的質量 儲量儲量。

8、 稱重儀根據(jù)稱重儀根據(jù)天平原理天平原理設計。設計。 杠桿平衡時 由于 （3-64） 代入（3-64） （3-65） 如果液罐是均勻截面（3-66） （3-67） 16 第四節(jié) 物位檢測及儀表 圖3-49 稱重式液罐計量儀 1下波紋管；2上波紋管；3 液相引壓管；4氣相引壓管； 5砝碼；6絲杠；7可逆電 機；8編碼盤；9發(fā)訊器 式中 如果液罐的橫截面積A為常數(shù)，得 將式（3-67）代入式（3-65），得 （3-68） 17 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 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隨冷熱程度不 同而變化的特性來加以間接測量。 分分

9、 類類 按測量范圍按測量范圍 按用途按用途 高溫計、溫度計 標準儀表、實用儀表 按工作原理按工作原理 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 按測量方式按測量方式 接觸式與非接觸式 18 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 測測溫方式溫方式溫度溫度計計種種類類 測測溫范溫范圍圍 優(yōu)優(yōu)點點 缺點缺點 接 觸 式 測 溫 儀 表 膨 脹 式 玻璃液體 -50600結構簡單 ，使用方便，測量準確 ，價格低廉 測量上限和精度受玻璃質量 的限制，易碎，不能記錄遠 傳 雙金屬-80 600結構緊湊，牢固可靠 精度低，量程和使用范圍有 限 壓 力 式 液體 氣體 蒸汽 -30 600 -2

10、0 350 0 250 結構簡單 ，耐震，防爆能記錄 、 報警，價格低廉 精度低，測溫距離短，滯后 大 熱 電 偶 鉑銠 -鉑 鎳鉻 -鎳 硅 鎳鉻 -考 銅 0 1600 -50 1000 -50 600 測溫范圍廣，精度高，便于遠距離 、多點、集中測量和自動控制 需冷端溫度補償 ，在低溫段 測量精度較低 熱 電 阻 鉑 銅 -200 600 -50 150 測量精度高，便于遠距離、多點、 集中測量和自動控制 不能測高溫，需注意環(huán)境溫 度的影響 非接 觸式 測溫 儀表 輻 射 式 輻射式 光學式 比色式 400 2000 700 3200 900 1700 測溫時，不破壞被測溫度場 低溫段測

11、量不準，環(huán)境條件 會影響測溫準確度 紅 外 線 光電探測 熱電 探測 0 3500 200 2000 測溫范圍大，適于測溫度分布，不 破壞被測溫度場，響應快 易受外界干擾，標定困難 表表3-3 3-3 常用溫度計的種類及優(yōu)缺點常用溫度計的種類及優(yōu)缺點 19 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 1.1.膨脹式溫度計膨脹式溫度計 圖3-50 雙金屬片 圖3-51 雙金屬溫度信號器 20 1雙金屬片；2調節(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而制成的。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 21 2.2.壓力式溫度計壓力式溫度計 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

12、后體 積膨脹或壓力變化這一原 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 應用壓力隨溫度的變化來測溫的儀表叫壓力式溫度計壓力式溫度計。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 3.3.輻射式溫度計輻射式溫度計 輻射式高溫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。 壓力式溫度計的壓力式溫度計的構造構造由以下三部分組成由以下三部分組成 溫包 毛細管 彈簧管（或盤簧管） 22 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 二、熱電偶溫度計 23 熱電偶溫度計熱電偶溫度計是以熱電效應為基

13、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 熱電偶溫度計熱電偶溫度計由三部分組成：熱電偶；測量儀表；連接熱 電偶和測量儀表的導線。 1.1.熱電偶熱電偶 圖3-54 熱電偶示意圖 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 24 （1 1）熱電現(xiàn)象及測溫原理）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3-57 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 注意注意 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

14、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 26 （2 2）插入第三種導線的問題）插入第三種導線的問題 利用熱電偶測量溫度時，必須要用某些儀表來測量熱電勢 的數(shù)值，見下圖。 圖3-58 熱電偶測溫系統(tǒng)連接圖 圖（a）總的熱電勢 （3-72） 由于 （3-75） （3-74） 將式（3-73）、式（3-74）代入式（3-72） （3-73） 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 說明：在熱電偶回路中接入第三種金屬導線對原熱電偶 所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響。不過必須保證

15、引入線兩 端的溫度相同。 故 得 （3-76） 圖（b）總的熱電勢 27 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 28 （3）常用熱電偶的種類 工業(yè)上對熱電極材料的要求工業(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； 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。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 29 熱電偶名稱代號分度號熱電極材料測溫范圍/ 新 舊正熱電極負熱電 極長期使用短期使用 鉑銠 30-鉑銠 6 鉑銠 10-鉑 鎳鉻-鎳硅 鎳鉻-銅鎳 鐵-銅鎳 銅-銅鎳 WRR WR

16、P WRN WRE WRF WRC B S K E J T LL-2 LB-3 EU-2 - - CK 鉑銠 30合 金 鉑銠 10合 金 鎳鉻合金 鎳鉻合金 鐵 銅 鉑銠 6合金 純鉑 鎳硅合金 銅鎳合金 銅鎳合金 銅鎳合金 3001600 -201300 -501000 -40800 -40700 -400300 1800 1600 1200 900 750 350 表表3-4 3-4 工業(yè)用熱電偶工業(yè)用熱電偶 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 30 （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 材 料工作溫度/ 橡皮、絕 緣漆

17、 琺瑯 玻璃管 石英管 瓷管 純氧化鋁 管 80 150 500 1200 1400 1700 表3-5 常用絕緣子材料表3-6 常用保護套管 材 料工作溫度/ 無縫鋼管 不銹鋼管 石英管 瓷管 Al2O3陶 瓷管 600 1000 1200 1400 1900以 上 31 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 32 鎧裝熱電偶 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。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表

18、 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。 33 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 34 補償導線的選用補償導線的選用 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，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 的金屬材料制成，在一定溫 度范圍內（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。 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。在使用熱電偶

19、補償導線時，要注意型號相配。 熱電偶名稱補償導線工作端為100，冷端為 0時的標準熱電勢 /mV正極負極 材料顏色材料顏色 鉑銠 10-鉑 鎳鉻-鎳硅（鎳鋁） 鎳鉻-銅鎳 銅-銅鎳 銅 銅 鎳鉻 銅 紅 紅 紅 紅 銅鎳 銅鎳 銅鎳 銅鎳 綠 藍 棕 白 0.6450.037 4.0950.105 6.3170.170 4.2770.047 表3-7 常用熱電偶的補償導線 35 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 . .冷端溫度的補償冷端溫度的補償 在應用熱電偶測溫時，只有將冷端溫度保持為，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熱電偶的冷端溫度補償。一般采用下述

20、幾種方法。 （1）冷端溫度保持為的方法 圖3-61 熱電偶冷端溫度保持 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 度進行修正。 36 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 舉例舉例 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）。 37 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 用計算的方法來修

21、正冷端溫度，是指冷端溫度內 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。 注意注意 38 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 舉例舉例 例6 用鎳鉻-銅鎳熱電偶測量某加熱爐的溫度。 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。 39 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

22、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。 40 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 （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。 41 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

23、先調到 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）， 則儀表零位應調在0處。 注意！注意！ 圖3-62 具有補償電橋的熱電偶 測溫線路 42 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 43 （5）補償熱電偶法 圖3-63 補償熱電偶連接線路 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。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 三、熱電阻溫度計 44 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。 熱電阻溫度計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）以及連接導線所組成。 圖3-64 熱電阻溫度計 第五節(jié) 溫度

24、檢測及儀表 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范圍內液體 、氣體、蒸汽及固體表面的溫度。 1.1.測溫原理測溫原理 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。 45 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 2.2.工業(yè)常用熱電阻工業(yè)常用熱電阻 作為熱電阻的材料一般要求是：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，應具有穩(wěn)定的物理、化學性質和 良好的復制性； 電阻值隨溫度的變化關系，最好呈線性。 46 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 47 （1）鉑電阻 在0650的溫度范圍內，鉑

25、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。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 48 （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，具有很好的穩(wěn)定性。 在-50+150的范圍內，銅電阻與溫度的關系是 線性的。即 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是R050，對 應的分度號為Cu10。另一種是R0100，對應的分度號 為Cu100。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 49 . .熱電阻的結構熱電阻的結構 （1 1）普通型熱電阻）普通型熱電阻 主要由

26、電阻體、保護套管和 接線盒等主要部件所組成。 圖3-65 熱電阻的支架形狀( 已繞電阻絲) （2 2）鎧裝熱電阻）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 3）薄膜熱電阻）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 n 四、電動溫度變送器 DBWDBW型溫度（溫差）變送器型溫度（溫差）變送器是DDZ-系列電動單元組 合式檢測調節(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。 50

27、 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 DDZ-DDZ-型的溫度變送器與型的溫度變送器與DDZ-DDZ-型的溫度變送器進型的溫度變送器進 行比較，它有以下主要特點。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。 51 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 52 溫度變送器有三種類型：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。 1.1.熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器 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

28、的結構方框圖 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 53 （1 1）輸入電橋）輸入電橋 作用作用：冷端溫度補償、調整零點。 圖3-67 輸入電橋 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 （2 2）反饋電路）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 3）放大電路）放大電路 54 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 55 2.2.熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器 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 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 五、一體化溫度變送器 56 它是指將變送器模塊安裝在測溫元件接線盒或專 用接

29、線盒內的一種溫度變送器。 圖3-70 一體化溫度變送器 結構框圖 結構結構 測溫元件和變送器模塊 常用的變送器芯片常用的變送器芯片： AD693、XTR101、 XTR103、IXR100等 變送器模塊的正常工作溫度變送器模塊的正常工作溫度 -20+80 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 圖3-71 一體化熱電偶溫度變送器 電路原理 AD693AD693構成的熱電偶溫度變送器的電路原理圖構成的熱電偶溫度變送器的電路原理圖 可得變送器輸出與輸入 之間的關系為 57 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 變送器的輸出電流I0與熱電偶的熱電勢 Et成正比關系； RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值 可使RCu隨溫度變

30、化而引起的I1RCu變化量近 似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電 勢Et的變化值，兩者互相抵消。 結論結論 58 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 六、智能式溫度變送器 59 以以SMARTSMART公司的公司的TT302TT302溫度變送器為例加以介紹。溫度變送器為例加以介紹。 優(yōu)點優(yōu)點 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測量溫度； 具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動影響小、抗干擾能力強； 質量輕； 安裝維護方便。 結構結構 由硬件部分和軟件部分兩部分構成。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 60 1.1.TTTT302302溫度變送器的硬件構成溫度變送器的硬件構成 輸入板輸入板 主電路板主電路板

31、液晶顯示器液晶顯示器 圖3-72 TT302溫度變送器硬件構成原理框圖 2.2.TT302TT302溫度變送器的軟件構成溫度變送器的軟件構成 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 功能模塊功能模塊 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 n 七、測溫元件的安裝 61 1.1.測溫元件的安裝要求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3-73。 （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3-74。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 圖3-73 測溫元件安裝示意圖之一 圖3-74 測溫元件安裝示意圖之二 62 第五節(jié) 溫度檢測

32、及儀表 63 （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3-75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，如圖3-76所示。 （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。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 圖3-75 小工藝管道上測溫元件 安裝示意圖 圖3-76 熱電偶或熱電阻 安裝示意圖 64 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 65 2.2.布線要求布線要求 （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

33、、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或走槽板。 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 （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。 66 第六節(jié) 現(xiàn)代檢測技術與傳感器的發(fā)展 n 一、軟測量技術的發(fā)展 67 解決工業(yè)過程的測量要求的兩條途徑：解決工業(yè)過程的測量要求的兩條途徑： 沿襲傳統(tǒng)的檢測技術

34、發(fā)展思路，通過研制新型的 過程測量儀表，以硬件形式實現(xiàn)過程參數(shù)的直接在 線測量； 采用間接測量的思路，利用易于獲取的其他測量 信息，通過計算來實現(xiàn)被檢測量的估計。（*） 第六節(jié) 現(xiàn)代檢測技術與傳感器的發(fā)展 定義：定義： 依據(jù)易測過程變量與難以直接測量的待測過 程變量之間的數(shù)學關系，通過各種數(shù)學計算和估 計方法，實現(xiàn)對待測過程變量的測量。 分類：分類： 機理建模機理建模、回歸分析回歸分析、狀態(tài)估計狀態(tài)估計、模式識別模式識別、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊數(shù)學模糊數(shù)學、過程層析成像、相關分、過程層析成像、相關分 析、現(xiàn)代非線性信息處理技術。析、現(xiàn)代非線性信息處理技術。 68 第六節(jié) 現(xiàn)代檢測技術與傳感器的發(fā)展 n 二、現(xiàn)代傳感器技術的發(fā)展 69 1.新材料、新功能的開發(fā) ，新加工技術的使用； 2.多維、多功能化的傳感 器; 3.微型化、集成化、數(shù)值 化和智能化; 4.新型網(wǎng)絡傳感器的發(fā)展 。 圖3-77 網(wǎng)絡傳感器連接圖