仪表检测工作原理和液位_

仪表检测工作原理和液位_
一、检测仪表知识及工作原理1、温度温度检测的基本概念：1.温度:是
反映物体冷热程度的物理量。

温度的测量都是以热平衡为基础，当两个冷热程度不同的物体接触后必然要进行热交换，最终达平衡时，它们具有相同温度。

通过测量被选物体随温度变化的物理量来测量被测温度数值。

2.温度的数值表示叫温标。

温标：衡量物体温度的标尺，它是决定温度的起点和测量温度的基本单位。

温标的三要素：温度计、固定点、内插方程。

目前国际上用的较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标。

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热力学温标(开尔文温标):定义纯水三相点(气、液、固态三相共存点)为参考点，则该点的温度为217.16开尔文度。

摄氏温度与热力学温度关系：t=T–273K3.两个换算公式：摄氏温度与华氏温度的换算公式：
t=5/9(F-32)℃摄氏温度与热力学温度的换算公式t=T-273.15℃
温度测量仪表的分类1.温度测量仪表按测温方式分为(接触式测温)和(非接触式测温)两大类接触式温度测量：通过传导或对流达到热平衡，直接检测被测对象的温度。

如：热电阻温度计、热电偶温度计、双金属温度计等非接触式温度测量：通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，来测出被测对象的温度。

如辐射温度计、光学高温计等2.温度仪表的组成：感
温元件(传感器)和显示仪表两大部分组成。

◆热电偶1.工作原理：两种
不同导体或半导体材料A和B组成闭合回路，当两个接合点的温度不相同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。

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EAB(T,TO)=f(T)-f(TO)热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。

其中：直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端)2.热电偶的特性：(1)热电偶回路热电势的大小，只与组成热电偶的材料有关，与热电偶丝的直径、长度无关。

(2)热电偶回路热电势的大小，只与热电偶两端接点的温度有关，与沿程温度无关；温度高的一端为热端或工作端，温度低的一端为冷端或自由端。

(3)热电偶回路中插入第三种均质材料也叫补偿导线(与热电偶材料性质相同),则热电偶回路输出热电势不变。

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3.热电偶的分类：名称铂铑30--铂铑6铂铑13--铂铑铂铑10--铂铑
镍铬—镍硅分度号BRSK测量范围0–1800-40-1600-40-1600-270-1300适
用气氛氧化、中性氧化、中性氧化、中性氧化、中性稳定性<1500℃,优
<1400℃,优<1400℃,优中等
热电偶的冷端补偿：根据热电偶测温原理EAB(T,TO)=f(T)-f(TO)的
关系式
可知，只有当冷端温度稳定不变且已知时，热电势E和被测温度(工作端)的成单值函数关系。

实际使用的热电偶分度表中热电势和温度的对应值是以T0=0℃为基础的，但在实际测温中由于环境和现场条件等原原因，冷
端温度往往不稳定也不一定等于0℃,因此需要对热电偶的冷端补偿进行
处理。

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3.冷端补偿：根据热电偶测温原理：EAB(T,t)=f(T)-f(t)的关系式可知，只有当冷端温度不变或已知时，热电势与被测温度成单值函数。

而实
际测量中冷端温度不可能为零，因此需要对热电偶进行冷端补偿，保证测
量准确，所以在仪表的电路里，一般都要有冷端补偿电路。

冷端补偿的四
种方法：1)冰点法2)热电势修正法3)冷端补偿法4)补偿导线法
热电阻1.热电阻测温工作原理：热电阻是利用某些导体或半导体的电阻
值与温度成一定函数关系的原理来测量，即电阻体的电阻随温度变化而变化。

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2.常用热电阻为(PT100)和(CU50)
3.在热电阻温度计中,R0和R100分
别代表(0℃)和(100℃)时的电阻值PT100的R0为100欧，CU50的R0为
50欧。

4.热电阻的接线方式：按照要求不同有:二线制、三线制、四线制。

2、温度变送器◆作用：将温度传感器测量的温度信号转换成标准信
号420mA/1-5V。

◆仪表分类：热电偶温度变送器、热电阻温度变送器、
直流毫伏温度变送器。

◆热电偶温度变送器工作原理：热电偶输出的热电
势与量程单元零点回路的信号及非线性反馈回路的信号比较后，差值进入放大单元放大，最后通过输出回路输出电流及电压◆热电偶温度变送器工作原理：1)、方框图：热电偶-量程单元-放大单元2)、工作原理：热电偶输出的热电势与量程单元零点调整回路的信号及非线性反馈回路的信号比较后，进入放大单元，输出电流或电压。

◆量程单元：
由输入回路、冷端补偿回路、调零、调量程回路、非线性反馈回路、及断偶报警回路组成。

◆放大单元：由前置运算放大器、功率放大器、输出回路及DC/AC/DC变换器(输出信号隔离)组成。

◆一体化温度变送器◆组成：由温度传感器和变送器模块◆特点：体积小、重量轻、成本低
2、压力及检测仪表压力的概念及压力单位1.压力(压强):是指气体或液体均匀垂直地作用于单位面积的力。

2.压力单位：Pa3.压力的表示方法：绝对压力、表压力、负压力(或真空度)。

4.绝对压力、表压力、大气压力、真空度之间的关系：表压力=绝对压力-大气压力，通常工程上所指的压力都是表压(压力)。

当绝对压力小于大气压力时,表压力就为负压或真空度。

5.真空压力=大气压
力-绝对压力10
6).在压力表型号表示中第一个字母Y表示(压力),Z表示(真空),YZ 表示(真空压力表),其后数字表示(外壳直径),故型号YZ-100指的是(外壳直径为100mm的真空压力表)◆压力检测的基本方法：1.弹性力平衡法：就是利用弹性元件受压力作用发生弹性形变而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理。

例如：弹簧管压力表。

2.重力平衡法：就是利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理。

例如：活塞式压力计。

3.机械力平衡法：其原理是将被测压力经变换元件转移成一个集中力，用外力与之平衡，通过测得平衡时的力就是被
测压力。

例如：压力或差压变送器。

◆压力(差压)变送器1.仪表作用：是把压力或差压、流量、液位等被测参数转换成统一标准信号。

2.智
能型差压变送器工作原理：被测差压作用于正负压側隔离膜片传递到传感器，使传感器的扩散电阻阻值发生变化，通过不平衡电桥检出这一变化，
经A/D转换送入微处理器，对信号进行运算处理，得到与被测差压对应的
标准直流信号输出。

◆真空计：是检测真空度的仪表 1.按测量原理分类：直接测量真空计和直接测量真空计直接测量真空计：直接测量单位面积上
的力。

真空度较低时可采用直接测量真空计。

间接测量真空计：真空度较高时采用。

2.热电偶式真空计：是利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程度(真空度)之间存在一定关系而做成的。

结构：在玻璃壳内封入两组金属丝，一组是加热丝，通入恒定的加热电流；另一组是热电偶的热电极，其工作端焊在加热丝上，用以测量加热丝的温度变化。

3.工作原理：当热电偶真空管放到真空系统后，随着系统空间内气压的降低(真空度升高),加
热丝附近气体逐渐稀薄，导热率变小。

由于加热电流是恒定的，加热丝的热量不变，而散失的热量即借助气体热传导损失的热量却减少，于是热丝的温度必然升高，这一温度的变化被热电偶转换成热电势输出。

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优点：可以测量气体和蒸汽的压力缺点：检测的真空度不高(测量上
限为13.33mPa),而且怕振动。

◆电离式真空度：0.1333Pa---1.33uPa结构：在密封的玻璃壳内装入三个电极(阴极、加速极、收集极),一个灯丝。

其中灯丝是加热作用，阴极发射电子，栅极(加速极)加强电离的速度，收
集极是接收电子。

工作原理：当带电离子(电子)通过稀薄气体时，将是气
体分子电离，在其他条件不变时，电子在单位距离上所形成的离子数，正
比于气体的压力。

通过测量离子的数量(离子电流)就可以推知被测的真空度。

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P=1/S某i+/ie=Ki+其中：P—真空度S—规管常数i+—离子电流ie—发
射电流优点：可以测量高真空，而且测量范围宽，现场振动影响小，当被测压力变化时,仪表反映快。

缺点：气体的电离程度与气体的种类有关，
当系统漏气时，灯丝会立即烧坏。

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3、流量◆流量检测的基本概念
1.流量：是指单位时间内流过管道或特定通道横截面的流体数量。

称为瞬时(平均)流量它是流体平均流速V与流经管道横截面积A乘积,既Q=AV
2.
流量单位：m3/hL/hL/min3.流量仪表分类：速度式流量计：以测量流体在管道内的流速为计算流量根据测量原理与方法不同分为：节流式流量计、转子流量计、电磁流量计、超声波流量计、节流式流量计等。

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容积式流量计：以单位时间内根据所推出流体固定容积数作为测量依据来计算流量。

有：刮板式流量计、靶式流量计等。

节流式(孔板)流量计的原理：流体流经节流元件时，流束收缩引起压头转换而在节流件前后产生静压力差，该压差与流过的流量之间存在一定的关系，通过测量压差而求出流量的一种流量计称为节流装置。

差压式流量计1.差压式流量计是用(节流装置)和(差压变送器)配套来测量流体的流量.1)标准节流装置：有
孔板、喷嘴、文丘里管。

节流装置由节流件、取压装置和符合要求的直管道所组成。

2)流量方程：17
Q=0.01251CEd2t=Km3/hM=0.01251CEεd2t=Kkg/h从流量方程式可以得出,
流量与压差的平方根成反，这就是节流装置测量流量的基本原理。

3)节流装置安装的要求：节流件开孔直径≥12.5mm节流件应装在上游10D及下
游5D长的测量管道上。

节流件安装注意方向，不能装反。

2.电磁流量计：根据电磁感应原理制成的电磁流量计，能够测量有一定导电率的各种流体的流量工作原理：当被测流体垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时,根
据右手定则,在与流体流向和磁力线垂直方向上产生感应电势。

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△P△P
E某=BDV某10-8式中：B—磁感应强度D—导体在磁场内的长度，既两电
极间的距离V—液体的平均流速对于具体流量计，管径D是固定的，磁场
强度B在参数确定后也是不变的，则感应电势E某的大小只与液体的平均流速有关V=Q(4/πD2)E某=(4B/πD)Q某10-8=KQ利用传感器测量管上对
称配置的电极引出感应电势，经放大和转换处理后，仪表指示出流量值。

3.电磁流量转换器：将传感器输出的电势信号E某经转换器信号处电磁流量计的特点：1)测量导管内无可动部件，几乎没有压力损失，也不会发生堵塞现象。

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2)由于测量管及电极都衬防腐材料，适用于酸、碱、盐溶液。

3)无机
械惯性，
反应灵敏。

4)测量范围很宽，管径从几mm到到2000mm。

速度范围为：流体2-4m/,最高10m/;测量精度+(0.5%--1%)。

4.电磁流量计安装及维护：1)电磁流量计安装时要求传感器的测量管内必须充满液体(满管),并切不
允许有气泡产生。

2)电磁流量计安装在足够长的直管段上，一般要求
≥5D3)电磁流量传感器的输出信号比较微弱，故易受外界磁场的干扰。

因
此传感器的外壳、屏蔽线、及测量导管均应妥善地单独接地。

4)电磁流量
计传感器及转换器应使用同一相的电源。

5)电磁流量计传感器使用一段时间后，管道内壁可能积垢，垢层电阻低，严重时可能使电极短路，表现为流量信号愈来愈小或突然下降。

因此
传感器必须定期维护清洗，保持测量管内部清洁，电极光亮平整。

◆差压
变送器平衡阀操作方程:。