第5章物位检测仪表
检测技术及仪表第5章 电气量测量
检测技术及仪表
一、电流互感器
电流互感器是一种将高电压系统中的电流或低电压系 统中的大电流，变换成低电压标准小电流的电流变换 装置。电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器。
1.工作原理和工作特性 它的工作原理和变压器相似。
电流互感器 的电流比
一次绕组
二次绕组
I1 N 2 KI I 2 N1
式中，I1——一次线圈的额定电流 I2——二次线圈的额定电流
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注意
60kV及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器 接入高压电网。 电压互感器一次侧熔断器的作用： 1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时， 熔断器迅速熔断，防止事故扩大； 2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。 110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器
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工作特性： 1）与测量系统并联 2）一次电压的大小取决于一次侧电力网电压，不受 二次侧影响； 3）正常运行时，二次侧绕组近似于开路工作状态； 4）二次回路不允许短路；
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2. 电磁式电压互感器测量误差 1）比差 K U U
fU
U 2 1
2）角误差 U 二次电压相量旋转180°后与一次电压相量之间的 夹角 3）准确度等级 用互感器所容许的比差表示 （表5-1-2） 4）额定容量 指在额定电压和额定负载下运行时，二次侧的输出 容量
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注意
电流互感器在接线中应注意以下内容： 1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。 使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短 路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝； 2）二次侧必须有一端接地。 防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人 身和设备安全； 3 ）一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪 表串接。
自动化控制仪表安装工程培训资料
4. 流量计校验装置旳准备、流量发生装置旳配置、设施及水源准备。
5．明渠流量计只包括仪表自身安装, 不包括堰、槽开挖, 为测量听用旳挡板、静水井、安装用支架、保护（接线）箱（盒）等安装。
工程量计算规则
一、本章仪表以“支”、“台（块）”计算工程量, 但与仪表成套旳元件、部件是仪表旳一部分, 如放大器、过滤器等不能分开另计工程量或反复计算工程量。
三、执行机构安装, 不包括所配置风门、挡板或阀旳安装。
四、所列阀门旳检查接线项目合用于蝶阀、开关阀、0型切断阀、偏心旋转阀、多通电磁阀等。
五、在工业管道上安装调整阀执行第八册《工业管道工程》对应项目, 仪表配合安装。气路控制电磁阀安装执行本册定额。仪表使用方法兰旳焊接和安装执行第八册《工业管道工程》对应项目。
二、本册定额编制旳重要技术根据有:
1. 《石油化工仪表接地设计规范》SHT3081-2023；
2. 《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2023；
3. 《自控安装图册》HG/T21581-2023；
4. 《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093-2023；
5. 《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2023；
(3)重锤探测料位计: 执行器、传感器、磁力启动器、滑轮及滑轮支架安装, 重锤、钢丝绳支持件等安装。
(4)可编程雷达液位计分为带导波管和不带导波管两种形式。整套包括导波管、天线、罐底压力传感器、温度传感器安装, 以及温压赔偿系统安装、检查、接线。
(5)钢带液位计: 变送器、平衡锤、保护罩、浮子、钢带、导向管、保护套管等安装、调整, 试漏。
2．管道上安装流量计、调整阀、电磁阀、节流装置、取源部件等, 及在管道上开孔焊接部件, 管道切断、法兰焊接、短管加拆等执行第八册《工业管道工程》对应项目。
自动化仪表工程施工及质量验收规范
第二章：术语
2.0.17 取压点 pressure measuring point 压力检测点。 2.0.18 系统 system 由若干相互联系和相互作用的要素组成的具有特定功能 的整体。 2.0.19 控制系统control system 通过精密制导或操纵若干变量以达到既定 状态的系统。仪表控制系统由仪表设备装置、仪表管线、仪表动力和辅助设 施等硬件，以及相关的软件所构成。 2.0.20 综合控制系统 comprehensive control system 采用数字技术、计算 机技术和网络通信技术，具有综合控制功能的仪表控制系统。 2.0.21 管道 piping 用于输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或截 止流体的管子、管件、法兰、紧固件、垫片、阀门和其他组成件及支承件的 总成。 2.0.22 仪表管道 instrumentation piping 仪表测量管道、气动和液动信号 管道、气源管道和液压管道的总称。 2.0.23 测量管道 measuring piping 从检测点向仪表传送被测介质的管道。 2.0.24 信号管道 signa1 piping 用于传送气动或液动控制信号的管道。
第二章：术语
2.0. 39 危险区域 hazardous area 爆炸性环境大量出现或预期可能大量出现， 以致要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。 2.0.40 本质安全电路 intrinsically-safe circuit 在规定的试验条件下， 正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性 气体或蒸汽的电路。 2.0.41 本质安全型设备 intrinsically-safe apparatus 全部电路均为本质 安全电路的电气设备。 2.0.42 关联设备 associated apparatus 设备内的电路或部分电路并非全是 本质安全电路，但有可能影响本质安全电路安全性能的电气设备。
仪表自动化第四章习题物位检测
第四章 物位检测1、某贮罐内的压力变化范围为12~15MPa,要求远传显示,试选择一台DDZ-Ⅱ型压力变送器 (包括准确度等级与量程)。
如果压力由12MPa 变化到15MPa,问这时压力变送器的输出变化了多少?如果附加迁移机构,问就是否可以提高仪表的准确度与灵敏度?试举例说明之。
解:如果已知某厂生产的 DDZ-Ⅱ型压力变送器的规格有:0～10,16,25,60,100 (MPa)精度等级均为0、5级。
输出信号范围为0～10mA 。
由已知条件,最高压力为15MPa,若贮罐内的压力就是比较平稳的,取压力变送器的测量上限为若选择测量范围为0～25MPa 、准确度等级为0、5级,这时允许的最大绝对误差为由于变送器的测量范围为0～25MPa,输出信号范围为0～10mA,故压力为12MPa 时,输出电流信号为压力为15MPa 时,输出电流信号为这就就是说,当贮罐内的压力由12MPa 变化到15MPa 时,变送器的输()MPa 5.222315=⨯()MPa 125.0%5.020=⨯()mA 8.4102512=⨯()mA 6102515=⨯出电流只变化了1、2mA 。
在用差压变送器来测量液位时,由于在液位H=0时,差压变送器的输入差压信号Δp 并不一定等于0,故要考虑零点的迁移。
实际上迁移问题不仅在液位测量中遇到,在其她参数的测量中也可能遇到。
加上迁移机构,可以改变测量的起始点,提高仪表的灵敏度 (只不过这时仪表量程也要作相应改变)。
由本例题可知,如果确定正迁移量为7MPa,则变送器的量程规格可选为16MPa 。
那么此时变送器的实际测量范围为7～23MPa,即输入压力为7MPa 时,输出电流为0mA;输入压力为23MPa 时,输出电流为10mA 。
这时如果输入压力为12MPa,则输出电流为输入压力为15MPa 时,输出电流为由此可知,当输入压力由12MPa 变化到15MPa 时,输出电流变化了1、875mA,比不带迁移机构的变送器灵敏度提高了。
自动化仪表安装工程质量检验评定标准
自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131—90目录第一章总则第二章质量检验评定方法与质量等级的划分第三章取源部件的安装第一节检验数量第二节温度取源部件第三节压力取源部件第四节流量取源部件第五节物位取源部件第六节分析取源部件第四章仪表盘(箱、操作台)的安装第一节检验数量第二节仪表盘(操作台)型钢底座第三节单独仪表盘(操作台)第四节成排仪表盘(操作台)第五节仪表箱(板)、保温箱、保护箱第五章仪表设备的安装第一节检验数量第二节温度、湿度仪表第三节压力仪表第四节流量仪表第五节物位仪表第六节分析仪表第七节调节阀、执行机构和电磁阀第八节盘装仪表第六章仪表供电设备及供气、供液系统的安装第一节检验数量第二节供电设备第三节供气系统第四节供液系统第七章仪表用电气线路的敷设第一节检验数量第二节支架、汇线槽、桥架制作及安装第三节电线(缆)保护管敷设第四节电缆敷设、电缆头制作和接线第五节电线和补偿导线的敷设第六节仪表盘(箱、操作台)内配线第八章防爆和接地第一节检验数量第二节防爆第三节接地第九章表用管路的敷设第一节检验数量第二节管路敷设第三节仪表盘(箱、操作台)内配管第十章脱脂和防护第一节检验数量第二节脱脂第三节防护第十一章仪表调校第一节检验数量第二节单体调校第三节系统调试附录一检验工具和仪器附录二仪表安装分项工程质量检验评定表附录三仪表安装分部工程质量检验评定表附录四本标准用词说明附加说明主编部门：中华人民共和国化学工业部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1991年3月1日关于发布国家标准《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》的通知（90）建标字第242号根据国家计委计综〔1986〕250号文的要求，由化学工业部会同有关部门共同修订的《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》，已经有关部门会审，现批准《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》GBJ131—90为国家标准，自1991年3月1日起施行。
原《建筑安装工程质量检验评定标准（自动化仪表安装工程）》TJ308－77同时废止。
仪表规范
中华人民共和国国家标准GB50093-2002自动化仪表工程施工及验收规范Codeforconstructionandacceptanceofautomationinstrumentationengineering主编部门：中国石油和化学工业协会批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2003 年3 月1 日中华人民共和国建设部公告建设部关于发布国家标准《自动化仪表工程施工及验收规范》的公告现批准《自动化仪表工程施工及验收规范》为国家标准，编号为GB50093 —2002 ，自2003 年3 月1 日起实施。
其中，第1.0.3、4.1.3 、4.5 、6 、5.2.11 、5.5.1 （3 ）（4 ）、5.5.2 、6.1.7 、6.1.15 、6.1.17 、7.1.3 、7.2.4 、7.6.5 、8.1.1 、8.1.4 、8.1.5 、8.1.6 、8.1.7 、8.1.9 、8.1.10 、8.1.11 、8.2.5 、8.3.1 、9.1.2 、9.1.6 （12 ）、9.1.7 、9.1.8 （2 ）（4 ）、9.1.9 、9.1.11 、9.2.1 、10.1.2 、11.1.5 、11.1.10 条（款）为强制性条文，必须严格执行。
原《自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93 —86 同时废止。
本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国建设部二○○三年一月十日前言本规范是根据建设部建标[1997]108号文《关于印发一九九七年工程建设国家标准制订、修订计划的通知》的要求，由原化工部为主编部门，会同冶金、机械、中石化部门的所属单位，对原国家标准《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93 —86进行修订而成。
本规范包括总则、术语、施工准备、取源部件的安装、仪表设备的安装、仪表线路的安装、仪表管道的安装、脱脂、电气防爆和接地、防护、仪表试验以及工程验收等十二章。
2017定额说明(第六册自动化控制仪表安装工程)
《第六册自动化控制仪表安装工程》册说明一、《第六册自动化控制仪表安装工程》(以下简称本册定额)适用于工业自动化仪表不适用于建筑智能化。
内容包括过程检测仪表，过程控制仪表，机械量监控装置，过程分析及环境监测装置，安全、视频及控制系统，工业计算机安装与试验，仪表管路敷设、伴热及脱脂，自动化线路、通信设备，仪表附件安装制作，仪表盘、箱、柜、附件安装与制作等工程。
二、本册定额编制的主要技术依据有：1.《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB 50093－2013；2.《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB 50493－2009；3.《全国统一安装工程基础定额》GJD-209-2006；4.《自控安装图册》HG/T 21581－2012；5.《石油化工仪表接地设计规范》SHT 3081—2003；三、本册定额不包括下列内容:1.本册定额施工内容只限单体试车阶段，不包括无负荷和负荷试车；不包括单体和局部试运转所需水、电、蒸汽、气体、油（脂）、燃料等，以及化学清洗和油清洗及蒸汽吹扫等。
2.电气配管、支架制作与安装、接地系统，供电电源、UPS执行《第四册电气设备安装工程》相应项目。
3.管道上安装流量计、调节阀、电磁阀、节流装置、取源部件等，及在管道上开孔焊接部件，管道切断、法兰焊接、短管加拆等执行第八册《工业管道工程》相应项目。
4.仪表设备与管路的保温保冷、防护层的安装及保温保冷层、防护层的防水、防腐工作，执行第十一册《刷油、防腐蚀、绝热工程》相应目。
四、下列费用可按系数分别计取：1.脚手架搭拆费按定额人工费的5%，其费用中人工费占35%。
2.垂直运输：（1）垂直运距取定为±20m以内。
垂直运距超过±20m的子目，其安装人工、机械（不含校验仪器仪表）乘以系数1.06。
（2）施工高度以平台、楼平面为基准，施工超高降效在±3～±6m以内已进入定额。
超过部分（±6m）工程量人工乘以系数1.05。
液位培训(1)
液位培训(1)
二、物位检测的作用 1、确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需
要或进行经济核算； 2、为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定
• 3、 在使用中，应定期清洗玻璃管内外壁污垢，以保 持液位显示清晰。清洗程序：先关闭与容器连接的上、 下阀门，打开排污阀，放净玻璃管内残液，使用适当 清洗剂或采用长杆毛刷拉擦方法，清除管内壁污垢。
• 4、 如果石英管断裂或挂垢严重需要更换时，具体步 骤：拆下表体，拧开两端螺帽和螺母，用木棍将石英 玻璃管从一端向另一端敲击，取出石墨环，将新石英 管装入，再将石墨环套在石英管上，等距嵌入表体内， 拧紧两端螺母及螺帽，确认无渗漏后，即可投入运行。
液位培训(1)
第三章磁性浮子液位计
第五章 电缆浮球液位开
工作原
关
电缆浮理球开关是根据重力与浮力的
原理设计而成，用大容量微动开关
作为节点输出，当浮球与水平面上 仰角度超过28°时，便会输出一个 开关量信号。
特点
可自动调节，易于操作，便于安装，安 全可靠，免予维修，无毒环保。它对污 水有抵抗作用，广泛应用于家庭，厂矿 等的水池，油，酸和碱的池，桶，槽， 灌等的容器中。
液位培训(1)
第三章 绳浮球液位计
测量原理：阿基米德原理
系统构成：
平衡重物;DN50*230mm
不锈钢或碳钢管
浮标：卫生级不锈钢管或衬塑管DN150*210
绳：四氟绳或尼龙绳
滑轮：尼龙轮：DN100
支架：T型架 单或双个角钢50*50 长度以便 于两侧自由移动为标准，自行确定
第5章 液位测量
第5章 液位测量液位的高低对核电厂来说是个重要的参数，例如反应堆冷却剂液位，蒸汽发生器水位、稳压器内液位等直接反映了核电厂的运行工况，关系到核电厂能否安全而经济地运行。
核电厂常用的液位检测仪表有下列几种：差压式的，浮子式的，指针式的，液位信号式等。
5.1 液体静力液位计我们通常见到的水位标尺玻璃管就是一种最简单的液体静力液位测量仪表, 如图5.1-1所示就是一种水位标尺管测量液位的示意图。
ρH жg h g T ρ=(5.1-1) 即ρ(=h жH T )/ρ(5.1-2)式中ρж——容器中液体的密度；T ρ——管子中流体的密度。
若*ρ和T ρ有差别。
则容器和管子中的液位就会不一致。
这是由于容器和管子中的温差引起的。
图5.1-1 用水位标尺管测量液位的示意图5.2 差压式液位计差压式液位计的工作原理是把液位高度的变化转换成差压的变化，因此其测量仪表就是差压计（差压变送器）。
差压式液位计准确测量液位的关键是液位与差压之间的准确转换，这种转换是通过平衡容器实现的，常用的平衡容器是双室平衡容器。
要求不高的场合是直接用差压变送器液位变化引起的差压。
因此，采用平衡容器的差压式液位仪表的工作原理是：用被测液柱高度与保持液位不变的平衡容器中液柱高度所造成的压差来进行液位测量，平衡容器和与差压计的连接管线充满了被测液体。
差压式液位计（变送器）具有统一的输出信号，即0~5mA 的电流信号。
5.1.1 加热器的液位测量图5.2-1所示为高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图，这里使用了单室平衡容器，由于它与脉冲管相比具有较大的截面，因而可使液位保持不变。
图5.2-1 高压加热器中加热蒸汽冷凝水液位测量的示意图由图可见，g H P B ρ=1g h H g h P K ∏-+=ρρ)(2∴g h H h H P P P K B ])([21∏---=-=∆ρρρ(5.2-1)或g h H P K B )]()([∏∏---=∆ρρρρ(5.2-2)式中 h ——被测冷凝水位；H ——平衡容器水柱的高度； K ρ——冷凝水的密度；B ρ——平衡容器水柱的密度； ∏ρ——蒸汽的密度；P ∆——差压计的压差。
仪表专业现场仪表基础知识
现场仪表基础知识
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二、温度测量仪表的分类
按使用的测量范围分 常把测量600℃以上的测温仪表叫高温计；测量600℃以下的测温仪
表叫温度计 按用途分
标准仪表和实用仪表 按工作原理分
分为膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶温度计、热电阻温度计 和辐射高温计五类 按测量方式分
分为接触式与非接触式两大类。前者测温元件直接与被测介质接触 ，这样可以使被测介质与测温元件进行充分地热交换而达到测温目的 ；后者测温元件与被测介质不接触，通过辐射或对流实现热交换来达 到测温的目的。
测量误差-----在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会 有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。
现场仪表基础知识
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3、测量误差的分类
按误差的数值表示来分，分为绝对误差、相对误差和引用误差
绝对误差-----指测量结果与被测量的真值之差。 相对误差-----指绝对误差与真值或测量值之百分比。 引用误差-----指绝对误差与测量范围上限值或测量
现场仪表基础知识
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6、可靠性
仪表可靠性是化工企业仪表工所追求的另一重要性能指标。可靠性和仪表维护量是 相反相成的，仪表可靠性高说明仪表维护量小，反之仪表可靠性差，仪表维护量 就大。对于化工企业检测与过程控制仪表，大部分安装在工艺管道、各类塔、釜、 罐、器上，而且化工生产的连续性，多数有毒、易燃易爆的环境，这些恶劣条件给 仪表维护增加了很多困难，一是考虑化工生产安全，二是关系到仪表维护人员人身 安全，所以化工企业使用检测与过程控制仪表要求维护量越小越好，亦即要求仪表 可靠性尽可能地高。
现场仪表基础知识
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1、接触式测温
温度敏感元件与被测对象接触，经过换热后两者温度相等。
第5章 温度检测及仪表
图5-6 热电偶原理示意图
1-工作端；2-热电极；3-指南针；4-参考端
两种不同材料的导体或半导体所组成的回路称为“热 电偶”，组成热电偶的导体或半导体称为“热电极”。置 于温度为T的被测介质中的接点称为测量端，又称工作端 或热端。置于参考温度为 的温度相对固定处的另一接点 T0 称为参考端，又称固定端、自由端或冷端。
3. 国际实用温标 国际实用温标又称为国际温标，是一个国际协议性温 标。它是一种即符合热力学温标又使用方便、容易实现的 温标。它选择了一些纯物质的平衡态温度（可复现）作为 基准点，规定了不同温度范围内的标准仪器，建立了标准 仪器的示值与国际温标关系的标准内插公式，应用这些公 式可以求出任何两个相邻基准点温度之间的温度值。 第一个国际实用温标自1927年开始采用，记为ITS-27 。目前国际实用温标定义为1990年的国际温标ITS-90。
热 电 阻
-200 ～600 -50 ～150 400 ～2000 700 ～3200 900 ～1700 0 ～3500 200 ～2000
测量精度高，便于远距离、多点 、集中测量和自动控制 测温时，不破坏被测温度场
不能测高温，需注意环境温 度的影响 低温段测量不准，环境条件 会影响测温准确度 易受外界干扰，标定困难
E AB (T , T0 )
e AB (T ) C (T )
（5-4）
它只与 eAB (T )有关，A、B选定后，回路总电动势就只是 温度 T 的单值函数，只要测得 eAB (T ) ，即可得到温度，这就 是热电偶测温的基本原理。
从上面的分析可知热电偶工作的两个基本条件：
(1) 如果组成热电偶的两电极材料相同，两接点温度 不同，热电偶回路不会产生热电势，即回路电动势为零。
第5章 压力检测仪表.
膜片压力表的工作原理与膜盒压力表相近，测量准确 度也差不多，但膜片压力表的可测压力范围较宽，最高可 达2.5MPa。另外，作为弹性元件的膜片常常和其他转换 元件一起使用构成电远传式压力仪表
金属膜片
膜盒压力表
膜片压力表
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四、电远传式压力检测仪表
电远传式压力仪表也是利用弹性元件作为敏 感元件，但在仪表中增加了转换元件（或 装置）和转换电路能将弹性元件的位移转 换为电信号输出，实现信号的远传。
高压侧进气 口
电容式差压变送器
内部不锈钢膜片的位置
40
41
各种电容式差压变送器外形
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各种电容式差压变送器外形（续）
法兰
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各种电容式压力变送器外形（续）
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电容式差压变送器
电容式压力/差压变送器
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PH
PL
动画演示
电容式差压传感器结构
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其它电远传式压力检测仪表
霍尔压力传感器 它主要由弹簧管、霍尔元件和磁极组成
电感式压力传感器 在电感式压力传感器中，首先用弹性元件将被测
压力转换成弹性元件的位移，再用电学的方法将
位移转换成自感或互感系数的变化，最后由测量
电路转换成与被测压力成正比的电流或电压输出.
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谐振式压力传感器 谐振式压力传感器是依靠被测压力改变弹性 元件或与弹性元件相连的振动元件的谐振频率， 经过适当的电路输出脉冲频率信号或电流（电压） 信号 ，根据谐振原理的不同，谐振式压力传感器 有振弦式、振膜式及振筒式几种。
10.00
14.22
0.9807
1.0133×105 1.3332×102
1.0332 1.3595×103
化工仪表培训资料
原理
弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件， 在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后 产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。
优点
具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固 可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精 度等优点。
可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压 力。
压力检测及仪表
（2）弹性元件
弹性元件
弹簧管式 波纹管式
E（t, t0）=E (t, t1)+E (t1, t0) E（t, t1）= E (t, t0)-E (t1, t0) 补偿电桥法 补偿热电偶法
温度检测及仪表
（4）热电极材料的选择
对热电极材料的要求： 物理性能稳定，能在较宽的温度范围内使用，其热
电特性不随时间变化； 化学性能稳定，不易氧化和电极间不相互渗透； 热电势和热电势率要大（温度变化1℃引起的热电
4. 热电偶温度计
（1）热电偶工作原理
由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路，当接
点1、2处于不同温度时，回路就会出现电动势，称为热电
动势，简称为热电势。 这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。 这两根导体（或半导体）称为热电极。
温度检测及仪表
热电势是由温差电势和接触电势组成。 • 温差电势
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第二章 压力检测及仪表
压力检测及仪表
压力检测的意义还不局限于自身，有些其 他参数的测量，如物位，流量等往往是通 过测量压力或压差来进行的，即测出了压 力或压差，便可确定物位或流量。
压力检测及仪表
1.压力单位
（1）常见压力单位
国际单位制（SI）---帕（Pa）， 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
化工仪表及自动化总复习及答案(吉珠专用)
化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值与测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差（e=x—z）14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
第三章-物位测量仪表
第三章物位测量仪表第一节：概述在化工生产中，对某些设备内的物位进行测量和调节也是十分重要的。
它能为正常生产和质量管理以及经济核算，提高经济效益提供可靠的依据。
在连续生产过程中，维持某些设备内的稳定（如锅炉、蒸发器、吸收塔)等,对保证生产安全、优质、高产等也是必不可少的。
一、物位测量的概念我们把存在于罐、塔、槽以及自然界中的江、湖、水库等中的液体或水积存的相对高度或表面位置叫做液位；把存在于料斗、罐、储仓，堆场等处的固体块、颗粒、粉料等堆积的相对高度或表面位叫做料位；把在同一容器中，两种密度不同且互不相溶的液体之间或液体和固体之间的分界面（亦称相界面）位置叫做界位。
上述液位、料位、界位总称为物位。
用来对物位进行测量、报警和自动调节的自动化仪表称物位测量仪表。
二、物位测量仪表的分类按工作原理分，物位测量仪表可分成直读式（包括玻管式、玻板式两类，而玻板式又可分为透光式和折光式两种），浮力式（包括恒浮力式，变浮力式两类，而恒浮力式又可分为浮标式与浮球式，其中浮球式还可分为内浮式和外浮式）、静压式（包括压力式和差压式）、电磁式（包括电阻式、电容式、电感应式等）、声波式、核辐射式等。
第二节：浮力式液位计浮力式液位计分为恒浮力式液位计和变浮力式液位计，以飘浮在液面上的浮子（浮标）将跟随液位的变化而产生位移来测量液位制成的仪表为恒浮力式液位计。
未完全浸沉于液体中的浮筒（沉筒）所受的浮力将随液位的变化来进行液位测量的而标志的仪表称变浮力式液位计。
浮力式或浮筒是这类仪表的敏感元件，它能将液位的变化转换成位移或力的变化，然后通过机械或电气或其它形式将液位的变化进行就地或远传显示，以实现对液位的测量。
浮力式液位计的主要特点是结构简单，工作可靠，不易受外界环境的影响，维修也较简便。
一、恒浮力液位计恒浮力式液位计是利用浮子本身的重力和所受的浮力均为定值，浮子始终漂浮在液面上，并跟随液面的变化而变化来进行测量液位的。
常见的浮子式液位计可分为带有钢丝绳（或钢带）的浮子式液位计、杠杆带浮子式液位计和依靠浮子电磁性能传递的液伴计（如：磁翻板式液位计）。
自动检测技术第五章复习题(附答案)
第五章一、选择题1．超声波频率越高，(A)。
A．波长越短，指向角越小，方向性越好 B．波长越长，指向角越大，方向性越好C．波长越短，指向角越大，方向性越好 D．波长越短，指向角越小，方向性越差2. 超声波传播速度最快的介质是（ D ）A．水Ｂ．空气Ｃ．氧气Ｄ．钢铁3. 超声波在以下介质中传播时强度会发生衰减，其中衰减最大的是（ C ）A．半导体Ｂ．石油Ｃ．空气Ｄ．水4．电涡流式传感器激磁线圈的电源是（ C ）。
A．直流 B．不需要电源 C．高频交流 D．低频交流5. 电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出( C )的靠近程度。
A. 人体B. 水C. 黑色金属零件D. 塑料零件6. 超声波频率越高，( A )。
A. 波长越短，指向角越小，方向性越好B. 波长越长，指向角越大，方向性越好C. 波长越短，指向角越大，方向性越好D. 波长越短，指向角越小，方向性越差7. 超声波在有机玻璃中的声速比在水中的声速( A )，比在钢中的声速( B )。
A. 大B. 小C. 相等伏，从而产生电火花。
8.物位是指（ D ）。
（A）液位（B）料位（C）界位（D）以上都是9.按（ A ）区分，物位测量仪表可分为直读式、浮力式、静压式、电磁式、声波式等。
（A）工作原理（B）仪表结构（C）仪表性能（D）工作性质10.静压式液位计是根据流体（ A ）原理工作的，它可分为压力式和差压式两大类。
（A）静压平衡（B）动压平衡（C）能量守恒（D）动量平衡11.吹气式液位计测量液位的前提条件是使导管下端有（ C ）气泡逸出。
（A）大量（B）少量（C）微量（D）没有12.用吹气法测量液位时，液位上升时（ C ）。
(A)导压管口的静压力升高，因而从导管中逸出的气泡数随之增多(B)导压管口的静压力降低，因而从导管中逸出的气泡数随之增多(C) 导压管口的静压力升高，因而从导管中逸出的气泡数随之减少(D) 导压管口的静压力降低，因而从导管中逸出的气泡数随之减少13.用差压法测量容器液位时，液位的高低取决于（ D ）。
1检测仪表基本知识
检测仪表的品质指标
举例
例3 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表时 得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分误 差与准确度等级。
解 该仪表的相对百分误差为
4 10 % 00.8%
70 2 000
如果将该仪表的δ去掉“±பைடு நூலகம்号与“％”号，其数值为 0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该 仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这 台测温仪表的精度等级为1.0级。
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★ 测量方法---按照测量方式分类
1、直接测量
用标定的仪器、仪表进行测量，从而直接测得待测量的数值 优点：测量过程简单迅速。 缺点：测量精度不高。
2、间接测量 被测量本身不易直接测量，但可以通过与被测量有一定有关系 的其他量（一个或几个），来求出被测量的数值。 例如测量某固体的密度时，可以通过称重、量出其几何尺 寸，计算出体积，再计算密度。
标尺 x x 标 上 0 尺 限 1 下 值 % 0 0 限 Sx p 1值 % 00
δ——引用误差 SP ——仪表量程
■ 最大引用误差(满度误差)—用于确定仪表的精度
m a x X Y m a x 1 0 0 % , Y Y m a x Y m in
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概述
4、按误差出现的原因分类
温度计、标准仪器、测试带（语音、图象） （4）、标称值 测量器具上所标定的数值。灯泡：220V100W 标称值并不一定等于他的真值或实际值
（5）、示值/测量值(X) 由测量器具指示的被测量的值。
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3、误差的表示方法
绝对误差
绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的 差值，即
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圆筒形电容器 1-内电极；2-外电极
二、电容物位传感器
(一)导电液体电容传感器
水、酸、碱、盐及各种水
溶液等导电液体电容液位传感器 一般用直径为d的不锈钢或紫铜
棒做电极，外套聚四氟乙烯塑料
绝缘管或涂以搪瓷绝缘，如图。 电容传感器插在直径为D0容器内 的液体中， 通过检测传感器电 容变化量即可知液位的高低。 导电液体液位测量
第五章物位检测仪表
第一节 浮力式液位计 第二节 差压式液位计 第三节 电容式物位计 第四节 电导物位传感器 第五节 音叉物位计 第六节 微波物位计 第七节 核辐射物位检测 第八节 磁致伸缩液位计 第九节 超声波液位计
第一节浮力式液位计
浮力式液位计是基于物体在液体中受浮力 作用的原理工作的。浮子漂浮在液面上或半浸在 液体中随液面上下波动而升降，浮子所在处就是 液体的液位。前者是浮子法，后者是浮力法，是 应用最广的液位计。
第五章 物位检测仪表
物位，料位、液位和分界面的统称。 通过对物位的测量，不但可确定容器 内贮料的数量，以保证连续生产的需要或进 行经济核算，亦可保证生产过程在安全和合 理状态下顺利进行。 由于被测物料的性质千差万别，物位 测量方法很多，本章主要介绍工厂中常用的 物位检测仪表的原理与应用。
刘玉长
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三、浮筒式液位计
浮子改成浮筒，将它半浸于液体之中，当 液面变化时，浮筒被液体浸没的体积随着变化而 受到不同的浮力，通过测量浮力的变化可以测量 液位。
刘玉长
1-浮筒，2-杠杆，3-扭力管，4-芯轴， 5-推杆，6-霍尔位移转换器
第二节差压式液位计
测量原理：利用容器内液位变化时，由液柱高
度产生的静压也相应变化的原理工作的，用差压 计测得的差压与液位高度成正比，常用来测量敞 口容器和密封容器的液位。
显然进行零点迁移方法为最佳方案。
刘玉长
特性曲线平移而曲线斜率不变称为零点迁 移。分为零点正迁移（Z0>0）、零点负迁移 （Z0<0）两种类型。其实质是改变上下限，而 不改变量程的大小。
不同的变送器，实现零点迁移方法不一样。 如机械式差压变送器，通过调零弹簧实现；而 现在智能型差压变送器，可通过外部手持终端 直接输入数字即可实现。
刘玉长
一、浮子式液位计
浮子式液位计是一种维持力不变的即恒浮 力式液位计。它是在液体中放置一个浮子，也称 浮标，可随液面变化而自由浮动。
浮子随液面的升降，通过绳索和滑轮带动 指针，便指示出液位数值。如果把滑轮的转角和 绳索的位移，经过机械传动后转化为电阻或电感 等变化，就可以进行液位的远传、指示记录液位 值。
法兰测头是一不锈钢膜 盒，膜盒内充以硅油，用毛 细管引到差压变送器的测量 刘室玉。长
法兰式差变测量液位
1-平法兰接头，2-毛细管， 3-差变，4-插入法兰接头
第三节 电容式物位计
一、检测原理
圆筒形电容器的电容量C 为：
C=2πεL/ln(D/d)=kL
可见当将电容传感器插 入被测介质中，电极浸入介 质中的深度随物位高低而变 化，电极间介质的升降，必 然改变两极板间的电容量， 从而可以测出物位。 刘玉长
刘玉长
a无迁移
b负迁移
c正迁移
刘玉长
二、密闭容器的液位检测
测量密闭容器中的液泣，差压变压器的正 压室仍与容器的下部取压点相连，低压室则与容 器的密闭空间相连通。
(a) 差压变送器的安装； (b) 零点负迁移示意图
刘玉长
三、特殊介质液体液位测量
某些特殊液体，如腐蚀 性、含固体颗粒、易结晶、 易沉淀或粘度大等液体的液 位测量，不能采用普通差压 变送器而只能采用法兰式差 压变送器【因为容易造成堵 塞或差变损坏】。
刘玉长
为什么要进行零点迁移的实例说明
设前页图中H=0.5m，h1+h2=0.2m，则根据H 选DDZ-III差变量程为0～4.905kPa(0.5×9.81)， 而Z0=1.962kPa。若不迁移，则当h=H时， ΔP=6.867kPa，I0＞20mA，已超出差变正常使用 范围。需采取措施解决此问题： ?方法一：另选大量程差压变送器【缺点：会降 低测量精度】。 ?方法二：进行零点迁移。将变送器的零点正向 迁移到Z0=1.962kPa的位置，迁移后，上、下限 变为1.962kPa和6.867kPa，但量程不变，仍为 4.905kPa，输出仍是4~20mADC。
使用注意事项：习惯上应使变送器输出信号与
液位相对应(如液位范围0-H，则差变输出的Imin 正好对应0液位，而Imax对应H)，使用时可能需对 差压变送器进行零点迁移。
刘玉长
一、敞口容器的液位检测
如图所示，差压变送器两端差压ΔP为： ΔP=(h+h1+h2)ρg=hρg+Z0 (Z0>0 )
显然可由差压信号得到液位。但为使变送 器输出信号(这里是4-20mA)正好对应液位(0-H)， 要进行零点正迁移(?)。
刘玉长
(a)浮子式(敞口容器) (b)浮子式(密闭容器)
(c)浮球式
浮力式液位计
1-浮子；2-磁铁；3-铁心；4-导轮；5-非导磁管；6-浮球；
7-连杆；8-转动轴； 9-重锤；10-杠杆
刘玉长
二、磁翻转浮标液位计
为克服玻璃管浮标液位计易碎问题，在浮 标上设置永久磁铁，安装在非导磁不锈钢导筒内， 它随导筒内的液位升降，借助于磁耦合作用，使 导管外翻转箱内的红白相间的翻板或翻球依次翻 转。有液体的位置红色朝外，无液体的位置白色 朝外，因此红色就是液位所在，液位高度由标尺 显示。
刘玉长
1-内电极；2-绝缘套 管；3-容器
由图可知当液位由零变化到H时，电容传感
器的电容变化量CX为
CX
?
CH
? C0Biblioteka ?2π? H ?ln(D / d )
2π?0?(L ? H ) ?
ln(D0 / d )
2π?0?L
ln(D0 / d )
? 2π(? ? ?0?) H
ln(D / d )
? 2π? H ? SH
ln(D / d )
式中ε为绝缘套管或陶瓷涂层的介电
系数； ε0'为绝缘套管和空气共同组 成电容的等效介电系数； S为传感器
灵敏度系数。
刘玉长
(二)非导体液体电容传感器
非导电液体，不要求电极表面绝缘，可以 用裸电极作内电极，外套以开有液体流通孔的金 属外电极，通过绝缘环装配成电容传感器。
C0
?
2π? 0 L