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1、第三章 檢測(cè)儀表與傳感器 第四節(jié) 物位檢測(cè)及儀表 一、概論 幾個(gè)概念 液位 料位 界面 液位計(jì) 料位計(jì) 界面計(jì) 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(xué)式物位儀表 表 3-5 各種物位測(cè)量?jī)x表的特性（ P66） 二、差壓式液位變送器 1.工作原理 圖 3-37 差壓液位變送器原理圖 圖 3-38 壓力表式液位計(jì) pp gHpp 2 1 將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相 因此 gHppp 21 敞口容器 gHp 01211 pgHghp 0222 pghp 2.零點(diǎn)遷移問(wèn)題 ghghgHpp 2221121 g

2、hhgHp 2121 圖 3-39 負(fù)遷移示意圖 在使用差壓變送器測(cè)量液位時(shí)，一般來(lái)說(shuō) 實(shí)際應(yīng)用中，正、負(fù)室壓力 p1、 p2分別為 則 遷移和調(diào)零 都是使變送器輸出的起始值與被測(cè)量起始點(diǎn) (可能為零，也可 能不為零 )相對(duì)應(yīng)。 遷移 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改 變量程的大小。 圖 3-40 正負(fù)遷移示意圖 圖 3-41 正遷移示意圖 舉例 某差壓變送器的測(cè)量范圍為 0 5000Pa，當(dāng)壓差由 0變化到 5000Pa時(shí)， 變送器的輸出將由 4mA變化到 20mA，這是無(wú)遷移的情況，如圖 3-40中曲線 a 所示。負(fù)遷移如曲線 b所示，正遷移如曲線 c所示。 3.

3、用法蘭式差壓變送器測(cè)量液位 圖 3-42 法蘭式差壓變送器測(cè)量液位示意圖 1 法蘭式測(cè)量頭； 2 毛細(xì)管； 3 變送器 單法蘭式 雙法蘭式 法蘭式差壓變送器 按其結(jié)構(gòu)形式分 為了解決測(cè)量具有腐蝕性或含有結(jié)晶顆粒以及 黏度大、易凝固等液體液位時(shí)引壓管線被腐蝕、被 堵塞的問(wèn)題，應(yīng)使用在導(dǎo)壓管入口處加隔離膜盒的 法蘭式差壓變送器，如下圖所示。 三、電容式物位傳感器 d D LC ln 2 1.測(cè)量原理 圖 3-43 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(dāng) D 和 d 一定時(shí)，電容量 C 的大 小與極板的長(zhǎng)度 L 和介質(zhì)的介電常數(shù) 的 乘積成比例。 通過(guò)測(cè)量電容量的變化可以用

4、來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種 不同液體的分界面。 d D LC ln 2 0 0 d D HL d D HC ln 2 ln 2 0 2.液位的檢測(cè) 1 內(nèi)電極； 2 外 電極； 3 絕緣套； 4 流通小孔 當(dāng)液位為零時(shí)，儀表調(diào)整零點(diǎn)，其 零點(diǎn)的電容為 HK d D HCCC iX ln 2 0 0 非導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量 當(dāng)液位上升為 H時(shí)，電容量變?yōu)?電容量的變化為 導(dǎo)電液體液位測(cè)量 1-內(nèi)電極； 2-絕緣套管； 3-容器 內(nèi)電極為直徑 為 d的不銹鋼或紫銅 棒。 外套聚四氟乙 烯塑料絕緣管或涂 以搪瓷絕緣層。 當(dāng)被測(cè)液體的 液面上升時(shí)，引起 棒狀電極與導(dǎo)電液 體之間的電容變大。 導(dǎo)電介質(zhì)液位測(cè)量

5、當(dāng)液位高 H=0時(shí)，傳感 器的起始電容為 C0： )d/Dl n ( L2C 0 0 0 0 等效介電系數(shù)。 0 絕緣導(dǎo)管或陶瓷涂層的介電系數(shù) 當(dāng)液位高為 H 時(shí)，電容傳感 器的電容量 C為： )/l n ( )(2 )/l n ( 2 0 0 dD HL dD HC 上兩式相減，便得液位高為 H 的 電容變化量 Cx： )/l n ( 2 )/l n ( 2 0 0 0 dD H dD H CCC x 3.料位檢測(cè) 用電容法可以測(cè)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(lái)測(cè)量非導(dǎo)電固體料位。 d D HC X ln 2 0 1 金

6、屬電極棒； 2 容器壁 左圖所示為用金屬電極棒插入容器 來(lái)測(cè)量料位的示意圖。 電容量變化與料位升降的關(guān)系為 圖 3-47 料位檢測(cè) 優(yōu)點(diǎn) 電容物位計(jì)的傳 感部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 使用方便。 缺點(diǎn) 需借助較復(fù)雜的電子線路。 應(yīng)注意介質(zhì)濃度、溫度變化時(shí)，其 介電系數(shù)也要發(fā)生變化這種情況。 四、核輻射物位計(jì) HeII 0 射線的透射強(qiáng)度隨著 通過(guò)介質(zhì)層厚度的增加而減弱 ， 具體關(guān)系式如下： 圖 3-48 核輻射物位計(jì)示意圖 1 輻射源； 2 接受器 特點(diǎn) 適用于高溫、高壓容器、強(qiáng)腐蝕、 劇毒、有爆炸性、黏滯性、易結(jié)晶 或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測(cè)量，還 可以測(cè)量高溫融熔金屬的液位。 可在高溫、煙霧等環(huán)境下工作

7、。 但由于放射線對(duì)人體有害，使用 范圍受到一些限制。 五、磁致伸縮式液位計(jì) 六、光線液位計(jì) 七、稱(chēng)重式液罐計(jì)量?jī)x 八、投入式液位計(jì) 投入式液位計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)是安裝 使用方便，只需將量程合適的投入式液 位計(jì)從敞口容器頂部投入到液體中，并 經(jīng)零點(diǎn)調(diào)整、量程調(diào)整和電纜固定即可， 一般不存在零點(diǎn)遷移問(wèn)題。 不適合含泥沙等雜質(zhì)較多的液體液位測(cè)量。 九、磁翻轉(zhuǎn)式液位計(jì) 磁翻轉(zhuǎn)式液位計(jì)可替代玻璃式液位計(jì)，用于測(cè)量敞口容器或密閉 容器內(nèi)的液位。 UNS(UGS)系列彩色石英管液位計(jì)： 十、浮球式液位開(kāi)關(guān) 十一、超聲波物位計(jì) 超聲波物位計(jì)是采用壓電晶體換能器（也叫超聲波換能器）來(lái)發(fā)射和接收 超聲波，根據(jù)回聲測(cè)距原

8、理，利用超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間間隔與物位高度 成比例的關(guān)系來(lái)求得物位高度。 氣介式超聲波物位計(jì) 單探頭氣介式 超聲波物位計(jì)如右 圖。用計(jì)時(shí)器測(cè)出 超聲波來(lái)回所經(jīng)歷 的時(shí)間 t，即可求得 物位高度為： 液介式超聲波液位計(jì) 第五節(jié) 溫度檢測(cè)及儀表 一、溫度檢測(cè)方法 溫度不能直接測(cè)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(lái)加以間接測(cè)量。 分 類(lèi) 按測(cè)量范圍 按用途 高溫計(jì)、溫度計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 按工作原理 膨脹式溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、熱電偶 溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)和輻射高溫計(jì) 按測(cè)量方式 接觸式與非接觸式 測(cè)溫方式 溫度計(jì)種類(lèi) 測(cè)溫范圍 優(yōu)點(diǎn)

9、 缺點(diǎn) 接 觸 式 測(cè) 溫 儀 表 膨 脹 式 玻璃液體 -50 600 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確， 價(jià)格低廉 測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量 的限制，易碎，不能記錄遠(yuǎn) 傳 雙金屬 -80 600 結(jié)構(gòu)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 -20 350 0 250 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐震，防爆能記錄、報(bào) 警，價(jià)格低廉 精度低，測(cè)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(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、 多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制 需冷端溫度補(bǔ)償，在低溫段 測(cè)量精度較低

10、熱 電 阻 鉑 銅 -200 600 -50 150 測(cè)量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、 集中測(cè)量和自動(dòng)控制 不能測(cè)高溫，需注意環(huán)境溫 度的影響 非接 觸式 測(cè)溫 儀表 輻 射 式 輻射式 光學(xué)式 比色式 400 2000 700 3200 900 1700 測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng) 低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件 會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度 紅 外 線 光電探測(cè) 熱電探測(cè) 0 3500 200 2000 測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布，不 破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快 易受外界干擾，標(biāo)定困難 表 3-7 常用溫度檢測(cè)儀表 1.膨脹式溫度計(jì) 圖 3-52 雙金屬片 圖 3-53 雙金屬溫度信號(hào)器 1 雙金屬片； 2 調(diào)節(jié)螺

11、釘； 3 絕緣子； 4 信號(hào)燈 膨脹式溫度計(jì)是 基于物體受 熱時(shí)體積膨脹 的性質(zhì)而制成的。 2.壓力式溫度計(jì) 1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 2 刻度盤(pán)； 3 指針； 4 彈簧管； 5 連 桿； 6 接頭； 7 毛細(xì)管； 8 溫包； 9 工作物質(zhì) 應(yīng)用壓力隨 溫度的變化來(lái)測(cè) 溫的儀表叫 壓力 式溫度計(jì) 。 3.輻射式溫度計(jì) 輻射式高溫計(jì) 是基于物體熱輻射作用來(lái)測(cè)量溫度的儀表。 紅外線輻射溫度計(jì) 用于食品溫度測(cè)量 紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸測(cè)溫中的應(yīng)用 耳溫儀 紅外線輻射溫度計(jì)用于人體額溫測(cè)量 紅外線輻射溫度計(jì)在非接觸溫 度測(cè)量中的應(yīng)用 集成 IC 溫度測(cè)量 利用紅色激光瞄準(zhǔn)被 測(cè)物（冷藏牛奶和面食） 利用紅 色

12、激光瞄準(zhǔn) 被測(cè)物（電 控柜、天花 板內(nèi)的布線 層） 溫度 采集系統(tǒng) 鋼鐵工業(yè)解決方案 汽車(chē)檢測(cè)與維護(hù) 供熱、通風(fēng)及制冷行業(yè)應(yīng)用 水泥回轉(zhuǎn)窯筒體掃描溫度測(cè)量系統(tǒng) 玻璃加工制造 電氣系統(tǒng)故障診斷 便攜式產(chǎn)品 在線式產(chǎn)品 空調(diào)制冷、火災(zāi)安全和保護(hù)，以及工業(yè)維護(hù)和質(zhì)量控制等，可作為故障診斷工具 二、熱電偶溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì) 是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測(cè)溫儀表。 圖 3-55 熱電偶溫度計(jì)測(cè)溫系統(tǒng)示意圖 1 熱電偶； 2 導(dǎo)線； 3 測(cè)量?jī)x表 1.熱電偶 圖 3-56 熱電偶示意圖 先看一個(gè)實(shí)驗(yàn) 熱電偶工作原理演示 結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 熱電極 A 右端稱(chēng)為： 自由端 （參考

13、端、冷 端） 左端稱(chēng)為： 測(cè)量端 （工作 端、熱 端） 熱電極 B 熱電勢(shì) A B （ 1）熱電現(xiàn)象及測(cè)溫原理 圖 3-57 熱電現(xiàn)象 圖 3-58 接觸電勢(shì)形成的過(guò)程 圖 3-59 熱電偶原理及電路圖 00 00 , , tetettE tetettE BAAB ABAB 左圖閉合回路中總的熱電勢(shì) 或 注意 如果組成熱電偶回路的兩種導(dǎo)體材料相同，則無(wú) 論兩接點(diǎn)溫度如何，閉合回路的總熱電勢(shì)為零；如果 熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，盡管兩導(dǎo)體材料不同，閉合 回路的總熱電勢(shì)也為零；熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了與 兩接點(diǎn)處的溫度有關(guān)外，還與熱電極的材料有關(guān)。也 就是說(shuō)不同熱電極材料制成的熱電偶在相同溫度下產(chǎn) 生的

14、熱電勢(shì)是不同的。 011 teteteteE BACBBCABt 00 11 tete tete ABBA CBBC （ 2）插入第三種導(dǎo)線的問(wèn)題 利用熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，必須要用某些儀表來(lái) 測(cè)量熱電勢(shì)的數(shù)值，見(jiàn)下圖。 0teteE ABABt 圖（ a）總的熱電勢(shì) 由于 將上式合并可得 0teteE ABABt 000000 0 tetetetetete CABCABCABCAB 說(shuō)明： 在熱電偶回路中接入第三種金屬導(dǎo)線對(duì)原 熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)數(shù)值并無(wú)影響。不過(guò)必須 保證引入線兩端的溫度相同。 故 得 00 teteteE CABCABt 圖（ b）總的熱電勢(shì) （ 3）常用熱電偶的種類(lèi) 工業(yè)

15、上對(duì)熱電極材料的要求 溫度每增加 時(shí)所能產(chǎn)生的熱電勢(shì)要大，而 且熱電勢(shì)與溫度應(yīng)盡可能成線性關(guān)系； 物理穩(wěn)定性要高； 化學(xué)穩(wěn)定性要高； 材料組織要均勻，要有韌性，便于加工成絲； 復(fù)現(xiàn)性好，便于成批生產(chǎn)，而且在應(yīng)用上也可 保證良好的互換性。 熱電偶名稱(chēng) 代 號(hào) 分度號(hào) 熱電極材料 測(cè)溫范圍 / 新 舊 正熱電極 負(fù)熱電極 長(zhǎng)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 WRP 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

16、 銅 鉑銠 6合金 純鉑 鎳硅合金 銅鎳合金 銅鎳合金 銅鎳合金 300 1600 -20 1300 -50 1000 -40 800 -40 700 -400 300 1800 1600 1200 900 750 350 表 3-4 工業(yè)用熱電偶 幾種常用熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系曲線分析 為什么所有的曲線均過(guò)原點(diǎn)（零度點(diǎn)）？ 熱電偶的分度表 （ 4）熱電偶的結(jié)構(gòu) 普通型熱電偶 熱電極 絕緣管 保護(hù)套管 接線盒 材 料 工作溫度 / 橡皮、絕緣漆 琺瑯 玻璃管 石英管 瓷管 純氧化鋁管 80 150 500 1200 1400 1700 表 3-8 常用絕緣材料 表 3-9 常用保護(hù)套管 材

17、 料 工作溫度 / 無(wú)縫鋼管 不銹鋼管 石英管 瓷管 Al2O3陶瓷管 600 1000 1200 1400 1900以上 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(guò)復(fù)合拉伸成型， 然后將端部偶絲焊接成光滑球狀結(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)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(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量物體表面溫度的一種特殊熱電偶。 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)速度極快、熱慣性極小。 快速熱電偶 測(cè)量高溫熔融物體一種專(zhuān)用熱電偶。 補(bǔ)償導(dǎo)線的選用 圖 3-62 補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖 采用一種專(zhuān)用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來(lái)，這 既能保證熱電偶冷端溫度保持不變，又經(jīng)濟(jì)。 它也是由兩種 不同性

18、質(zhì)的金屬材 料制成，在一定溫 度范圍內(nèi)（ 0 100 ）與所連接 的熱電偶具有相同 的熱電特性，其材 料又是廉價(jià)金屬。 見(jiàn)左圖。 在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要注意型號(hào)相配。 熱電偶名稱(chēng) 補(bǔ)償導(dǎo)線 工作端為 100 ，冷端 為 0 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熱電勢(shì) /mV 正極 負(fù)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(lán) 棕 白 0.645 0.037 4.095 0.105 6.317 0.170 4.277 0.047 表 3-10 常用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線 補(bǔ)償導(dǎo)線外形 A B 屏蔽層 保護(hù)層 .

19、冷端溫度的補(bǔ)償 在應(yīng)用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有將冷端溫度保持為 ，或 者是進(jìn)行一定的修正才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這樣做，就 稱(chēng)為 熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償 。一般采用下述幾種方法。 （ 1）冷端溫度保持為 的方法 0,0, 11 tEttEtE 舉例 某一設(shè)備的實(shí)際溫度為 t，其冷端溫度為 t1，這時(shí)測(cè)得的熱 電勢(shì)為 E（ t， t1） 。為求得實(shí)際 t 的溫度，可利用下式進(jìn)行修 正，即 由此可知，冷端溫度的修正方法是把測(cè)得的熱電勢(shì) E（ t， t1） 加上熱端為室溫 t 冷端為 0 時(shí)的熱電偶的熱電勢(shì) E（ t1， 0） ，才能得到實(shí)際溫度下的熱電勢(shì) E（ t， 0） 。 （ 2）冷端溫度修正方法 V

20、E 1 8 0 10,30 舉例 例 6 用鎳鉻 -銅鎳熱電偶測(cè)量某加熱爐的溫度。測(cè)得的熱電勢(shì) E（ t， t1） 66982V，而自由端的溫度 t1 30 ， 求被測(cè)的實(shí)際溫度。 解 :由附錄三可以查得 VEtEtE 6 8 7 8 31 8 0 16 6 9 8 20,3030,0, 則 再查附錄三可以查得 68783V 對(duì)應(yīng)的溫度為 900 。 由于熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系都是非線性的（當(dāng)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(shí)，將所測(cè)得熱電 勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值加上自由端的溫度，并不等于實(shí)際的被測(cè)溫度。 譬如在上例中，測(cè)得的熱電勢(shì)為 66982 V，由附錄三可

21、查得對(duì)應(yīng)溫度為 876.6 ，如果再加上自由端溫度 30 ，則為 906.6 ，這與實(shí)際被測(cè)溫度有 一定誤差。其實(shí)際熱電勢(shì)與溫度之間的非線性程度越嚴(yán)重，則誤差就越大。 （ 3）校正儀表零點(diǎn)法 若采用測(cè)溫元件為熱電偶時(shí)，要使測(cè)溫時(shí)指示值不 偏低，可預(yù)先將儀表指針調(diào)整到相當(dāng)于室溫的數(shù)值上。 注意： 只能在測(cè)溫要求不太高的場(chǎng)合下應(yīng)用。 （ 4）補(bǔ)償電橋法 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度 變化而引起的熱電勢(shì)變化值。 （ 5）補(bǔ)償熱電偶法 在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)省補(bǔ)償導(dǎo)線和投資費(fèi)用，常 用多支熱電偶而配用一臺(tái)測(cè)溫儀表。 三、熱電阻溫度計(jì) 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行 溫度的

22、測(cè)量較為適宜。 圖 3-66 熱電阻溫度計(jì) 010 ttRR tt 對(duì)于呈線性特性的電阻來(lái)說(shuō)，其電阻值與溫度關(guān) 系如下式 tRRRR tttt 00 熱電阻溫度計(jì)適用于測(cè)量 -200 +500 范圍內(nèi)液體、 氣體、蒸汽及固體表面的溫度。 1.測(cè)溫原理 利用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性 （電阻溫度效應(yīng)）來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。 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(gè)測(cè)溫范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)和良好的復(fù)制性； 電阻值隨溫度的變化關(guān)系，最好呈線性 。 320 1 CtBtAtRR t （ 1）鉑電阻 在 0 650 的溫度范

23、圍內(nèi)，鉑電阻與溫度的關(guān)系為 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是 R0 10，對(duì)應(yīng)分 度號(hào)為 Pt10。另一種是 R0 100，對(duì)應(yīng)分度號(hào)為 Pt100。 在 200 0 范圍內(nèi) ， 鉑的電阻溫度關(guān)系為 Rt = R0 1 + At + Bt2 + C( t 100 )t3 附表 Pt100熱電阻分度表 （ 2）銅電阻 金屬銅易加工提純，價(jià)格便宜；它的電阻溫度系數(shù) 很大，且電阻與溫度呈線性關(guān)系；在測(cè)溫范圍為 -50 +150 內(nèi)，具有很好的穩(wěn)定性。 CttRR t /1025.41 300 在 -50 +150 的范圍內(nèi)，銅電阻與溫度的關(guān)系是線性 的。即 工業(yè)上常用的鉑電阻有兩種，一種是 R0 5

24、0，對(duì)應(yīng)的 分度號(hào)為 Cu10。另一種是 R0 100，對(duì)應(yīng)的分度號(hào)為 Cu100。 附表 Cu50和 Cu100分度表 .熱電阻的結(jié)構(gòu) （ 1）普通型熱電阻 主要由電阻體、保護(hù)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）鎧裝熱電阻 將電阻體預(yù)先拉制成型并與 絕緣材料和保護(hù)套管連成一體。 （ 3）薄膜熱電阻 將熱電阻材料通過(guò)真空鍍膜 法，直接蒸鍍到絕緣基底上。 雙線無(wú)感繞法 4 熱電阻的應(yīng)用 熱電阻測(cè)溫電橋的三線制接法 熱電阻與測(cè)量電橋連接有二線制、三線制和四線制三種。 熱電阻測(cè)溫電橋的二線制接法 在使用熱電阻測(cè)溫時(shí)，應(yīng)注意如下問(wèn)題： 應(yīng)根據(jù)測(cè)溫

25、范圍及被測(cè)溫度場(chǎng)氣氛等因素選擇熱電阻的類(lèi)型和規(guī)格 參數(shù)； 安裝地點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)加熱源和爐門(mén)； 熱電阻最好垂直安裝； 熱電阻的插入深度應(yīng)大于其保護(hù)套管外徑的 8 10倍； 使用中應(yīng)保持電阻絲與保護(hù)套管之間具有良好的絕緣。 熱電阻測(cè)溫電橋的四線制接法 四、溫度變送器 作用 :將來(lái)自熱電 偶 或熱電阻的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng) 一標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào) (420mADC或 15VDC)， 以實(shí) 現(xiàn)對(duì)溫度的顯示、記錄或自動(dòng)控制 。 分類(lèi)： 變送器 有 兩線制 和 四線制 之分 ， 主要討論 四線制 變送器 。 有 兩 個(gè)品種： 直流毫伏變送器、熱電偶 溫度變送器、熱電阻溫度變送器 。 溫度變送器 顯示、記錄或控制 電源 熱電阻

26、 熱電偶 毫伏信號(hào) 420mADC或 15VDC 電阻或 mV 24VDC 1.熱電偶溫度變送器 結(jié)構(gòu)分為輸入橋路、放大電路及反饋電路。 圖 3-69 熱電偶溫度變送器的結(jié)構(gòu)方框圖 電動(dòng)溫度變送器 （ 1）輸入電橋 作用 ： 冷端溫度補(bǔ)償、調(diào)整零點(diǎn)。 （ 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。 （ 3）放大電路 2.熱電阻溫度變送器 結(jié)構(gòu)分為輸入電橋、 放大電路及反饋電路。 Ir 五、一體化溫度變送器 它是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)?用接線盒內(nèi)的一種溫度變送器。 結(jié)構(gòu) 測(cè)溫元件和變送器模塊 常用的變送器芯片 ： AD693、 XTR

27、101、 XTR103、 IXR100等 變送器模塊的正常工作溫度 -20 +80 AD693構(gòu)成的熱電偶溫度變送器的電路原理圖 輸出 /輸入關(guān)系 110 WCuti RRKIKEKUI 六、智能式溫度變送器 以 SMART公司的 TT302溫度變送器為例加以介紹。 優(yōu)點(diǎn) 可以與各種熱電偶或熱電阻配合使用測(cè)量溫度； 具有量程范圍寬、精度高； 環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)； 質(zhì)量輕； 安裝維護(hù)方便。 結(jié)構(gòu) 由硬件部分和軟件部分兩部分構(gòu)成。 TT302溫度變送器的硬件構(gòu)成 輸入板、主電路板、液晶顯示器 七、測(cè)溫元件的安裝 1.測(cè)溫元件的安裝要求 （ 1）在測(cè)量管道溫度時(shí)，應(yīng)保證測(cè)溫元件與流體

28、充分接觸，以減少測(cè)量 誤差。見(jiàn)圖 3-76。 （ 2）測(cè)溫元件的感溫點(diǎn)應(yīng)處于管道中流速最大處。 （ 3）測(cè)溫元件應(yīng)有足夠的插入深度，以減小測(cè)量誤差。見(jiàn)圖 3-77。 圖 3-76 測(cè)溫元件安裝示意圖之一 圖 3-77 測(cè)溫元件安裝示意圖之二 （ 4）若工藝管道過(guò)?。ㄖ睆叫∮?80mm），安裝測(cè)溫元件處應(yīng)接 裝擴(kuò)大管，如圖 3-78所示。 （ 5）熱電偶、熱電阻的接線盒面蓋應(yīng)向上，以避免雨水或其他液體、臟 物進(jìn)入接線盒中影響測(cè)量，如圖 3-79所示。 （ 6）為了防止熱量散失，測(cè)溫元件應(yīng)插在有保溫層的管道或設(shè)備處。 （ 7）測(cè)溫元件安裝在負(fù)壓管道中時(shí)，必須保證其密封性，以防外界冷空 氣進(jìn)入，使讀

29、數(shù)降低。 圖 3-78 小工藝管道上測(cè)溫元件安裝示意圖 圖 3-79 熱電偶或熱電阻安裝示意圖 溫度檢測(cè)元件安裝圖 鎧裝式熱電偶 法蘭式 2.布線要求 （ 1）按照規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注 意熱電偶的正、負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接， 不要接錯(cuò)。 （ 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(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來(lái)的機(jī)械損傷， 應(yīng)把連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線穿入鋼管內(nèi)或走槽板。 （ 6）補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加裝接線盒。另外， 最好與其他導(dǎo)線分開(kāi)敷設(shè)。 （ 5）導(dǎo)線應(yīng)盡量避開(kāi)交流動(dòng)力電線。 （ 4）導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭。應(yīng)有良好的絕緣。禁止與交 流輸電

30、線合用一根穿線管，以免引起感應(yīng)。 第六節(jié) 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展 一、軟測(cè)量技術(shù)的發(fā)展 解決工業(yè)過(guò)程的測(cè)量要求的兩條途徑： 沿襲傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)發(fā)展思路，通過(guò)研制新型的過(guò)程測(cè)量?jī)x表，以 硬件形式實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的直接在線測(cè)量； 采用間接測(cè)量的思路，利用易于獲取的其他測(cè)量信息，通過(guò)計(jì)算來(lái) 實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)量的估計(jì)。（ *） 定義： 依據(jù)易測(cè)過(guò)程變量與難以直接測(cè)量的待測(cè)過(guò)程變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系， 通過(guò)各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的測(cè)量。 分類(lèi)： 機(jī)理建模 、 回歸分析 、 狀態(tài)估計(jì) 、 模式識(shí)別 、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、 模糊數(shù) 學(xué) 、過(guò)程層析成像、相關(guān)分析、現(xiàn)代非線性信息處理技術(shù)。 二、現(xiàn)代傳感

31、器技術(shù)的發(fā)展 1.新材料、新功能 的開(kāi)發(fā)，新加工技 術(shù)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(luò)傳感器 的發(fā)展。 圖 3-80 網(wǎng)絡(luò)傳感器連接圖 顯示儀表： 能將生產(chǎn)過(guò)程中各種參數(shù)進(jìn)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(pán)上 。 它和 各種測(cè) 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(lèi) 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 模擬顯示的 特點(diǎn) ： 直觀 光柱也屬于模擬顯示 光柱顯示的特點(diǎn)： 一目了然 數(shù)字式儀表 數(shù)字式儀表 的特點(diǎn)： 準(zhǔn) 確，但最后 一位經(jīng)常跳 動(dòng)不止。 熱

32、敏電阻 LED亮度高、耐振動(dòng)； LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間 觀察。 LED、 LCD的特點(diǎn)： 圖像顯示 特點(diǎn) :能顯 示復(fù)雜的圖 形和曲線， 但價(jià)格昂貴。 帶 RS-232接口的萬(wàn)用表及圖像顯示 特點(diǎn) :能在 計(jì)算機(jī)中 存儲(chǔ)測(cè)量 到的波形 及數(shù)據(jù)， 可隨時(shí)重 放，價(jià)格 適中。 有紙記錄儀 主要用 來(lái)記錄被檢 測(cè)對(duì)象的動(dòng) 態(tài)變化過(guò)程。 無(wú)紙記錄儀 主要用來(lái) 記錄和存儲(chǔ)被 檢測(cè)對(duì)象的動(dòng) 態(tài)變化過(guò)程。 數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)處 理裝置 主要 是指計(jì)算機(jī)， 將復(fù)雜的系 統(tǒng)用到頻譜 分析儀。 數(shù)字式顯示儀表分類(lèi)圖 一、數(shù)字式顯示儀表 數(shù)字式顯示儀表的基本組成 1.信號(hào)變換電路 2.前置放大電路 3.非線性校正或開(kāi)方運(yùn)算電路 4.模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 （ A D轉(zhuǎn)換 ） 5.標(biāo)度變換電路 6.數(shù)字顯示電路及光柱電平驅(qū)動(dòng)電路 7.V I轉(zhuǎn)換電路和控制電路 二、無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀 以 CPU為核心采用液晶顯示的記錄儀 ， 直接把記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信 號(hào)后 ， 送到隨機(jī)存儲(chǔ)器加以保存 ， 并在大屏液晶顯示屏上加以顯示 。 圖 3-86 無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀的原理方框圖 二、虛擬顯示儀表 利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的功能來(lái)完成顯示儀表所有的工作 。 結(jié)構(gòu) 比較簡(jiǎn)單 ， 僅由原有意義上的采樣 、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 通過(guò)輸入通道插卡插入計(jì)算機(jī)即可 。 特點(diǎn) 在計(jì)算機(jī)屏幕上完全模仿實(shí)際使用中的各種儀表 。