【正文】 化工儀表及自動化 第三章 檢測儀表與傳感器 2 內容提要 ?概述 ? 測量過程與測量誤差 ? 儀表的性能指標 ? 工業(yè)儀表的分類 ?壓力檢測及儀表 ? 壓力單位及測壓儀表 ? 彈性式壓力計 ? 電氣式壓力計 ? 智能型壓力變送器 ? 壓力計的選用及安裝 3 內容提要 ?流量檢測及儀表 ? 概述 ? 差壓式流量計 ? 轉子流量計 ? 橢圓齒輪流量計 ? 渦輪流量計 ? 電磁流量計 ? 漩渦流量計 ? 質量流量計 ? 流量測量儀表的選型 4 內容提要 ?物位檢測及儀表 ? 概述 ? 差壓式液位變速器 ? 電容式物位傳感器 ? 核輻射物位計 ? 磁致伸縮式液位儀 ? 光纖式液位儀 ? 稱重式液罐計量儀 ? 物位流量測量儀表的選型 5 內容提要 ?溫度檢測及儀表 ? 溫度檢測方法 ? 熱電偶溫度計 ? 熱電阻溫度計 ? 光纖溫度傳感器 ? 電動溫度變送器 ? 一體化溫度變送器 ? 智能式溫度變送器 ? 測溫元件的選用及安裝 6 ?模擬式顯示儀表 ? 自動電子電位差計 ? 自動電子平衡電橋 ?數(shù)字式顯示儀表 ? 數(shù)字式顯示儀表的特點及分類 ? 數(shù)字式顯示儀表的基本組成 ?新型顯示儀表 ? 無筆、無紙記錄儀 ? 虛擬顯示儀表 內容提要 7 第一節(jié) 概述 用來檢測這些參數(shù)的技術工具稱為 檢測儀表 。 用來將這些參數(shù)轉換為一定的便于傳送的信號的儀表通常稱為 傳感器 。 當傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時 ，通常稱為 變送器 。 8 ?一、測量過程與測量誤差 測量過程 在實質上都是將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比較的過程 ， 而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具 。 測量誤差 指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距 。 通常有兩種表示方法 ， 即絕對誤差和相對誤差 。 第一節(jié) 概述 9 ti xx ???絕對誤差 0xx ???000 xxxxy????xi：儀表指示值 , xt：被測量的真值 由于真值無法得到 x：被校表的讀數(shù)值 ， x0 ：標準表的讀數(shù)值 相對誤差 第一節(jié) 概述 10 ?二、儀表的性能指標 %1 0 0m a x ???? 測量范圍下限值測量范圍上限值?1. 精確度 （ 簡稱精度 ） 說明： 儀表的測量誤差可以用絕對誤差 Δ來表示 。 但是 ， 儀表的絕對誤差在測量范圍內的各點不相同 。 因此 ， 常說的 “ 絕對誤差 ” 指的是絕對誤差中的最大值 Δmax。 兩大影響因素 絕對誤差和儀表的測量范圍 相對百分誤差 δ 允許誤差 %1 0 0???? 測量范圍下限值測量范圍上限值 差值儀表允許的最大絕對誤允?第一節(jié) 概述 11 儀表的 δ允 越大 ， 表示它的精確度越低；反之 ， 儀表的δ允 越小 ， 表示儀表的精確度越高 。 將儀表的允許相對百分誤差去掉 “ 177。 ”號及 “ ％ ” 號 ， 便可以用來確定儀表的精確度等級 。 目前常用的精確度等級有 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 。 小結 第一節(jié) 概述 , , , 高 低 Ⅰ 級標準表 Ⅱ 級標準表 工業(yè)用表 , , , 0. 2, , 12 %%1 0 02 0 07 0 0 4 ???????舉例 例 1 某臺測溫儀表的測溫范圍為 200~700℃ ， 校驗該表時得到的最大絕對誤差為＋ 4℃ ， 試確定該儀表的精度等級 。 解 該儀表的相對百分誤差為 如果將該儀表的 δ去掉 “ ＋ ” 號與 “ ％ ” 號 ， 其數(shù)值為 。 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有 ， 同時 ， 該儀表的誤差超過了 ， 所以 ， 這臺測溫儀表的精度等級為 。 第一節(jié) 概述 13 %%1 0 001 0 0 0 7 ??????允?例 2 某臺測溫儀表的測溫范圍為 0～ 1000℃ 。 根據(jù)工藝要求 ，溫度指示值的誤差不允許超過 177。 7℃ ， 試問應如何選擇儀表的精度等級才能滿足以上要求 ？ 解 根據(jù)工藝上的要求 ， 儀表的允許誤差為 如果將儀表的允許誤差去掉 “ 177。 ”號與 “ ％ ” 號 ， 其數(shù)值介于 ～ ， 如果選擇精度等級為 ，其允許的誤差為 177。 ％ ， 超過了工藝上允許的數(shù)值 ， 故應選擇 。 第一節(jié) 概述 14 儀表的精度等級 是衡量儀表質量優(yōu)劣的重要指標之一 。 精度等級數(shù)值越小 ， 就表征該儀表的精確度等級越高 ， 也說明該儀表的精確度越高 。 ， 常用來作為標準表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表 ， 其精度大多在 。 儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上 。 舉例 如： 第一節(jié) 概述 15 根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級 ， 情況是不一樣的 。 根據(jù)儀表校驗數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時 ， 儀表的允許誤差應該大于 （ 至少等于 ）儀表校驗所得的相對百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時 ， 儀表的允許誤差應該小于 （ 至多等于 ） 工藝上所允許的最大相對百分誤差 。 小結 第一節(jié) 概述 16 %100??? 測量范圍下限值測量范圍上限值 最大絕對差值變差 變差 是指在外界條件不變的情況下 ， 用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內進行正反行程 （ 即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小 ） 測量時 ， 被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差 。 圖 31 測量儀表的變差 第一節(jié) 概述 m a x 100%X???變 差量 程17 儀表的靈敏度 是指儀表指針的線位移或角位移 ， 與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值 。 即 第一節(jié) 概述 xS ??? ? 式中 ， S為儀表的靈敏度； Δα為指針的線位移或角位移；Δx為引起 Δα所需的被測參數(shù)變化量 。 儀表的靈敏限 是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量 。 通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半 。 注意： 上述指標僅適用于指針式儀表 。 在數(shù)字式儀表中 ，往往用分辨力表示 。 ? ? 量程精度等級靈敏限 ???? %21m a x2118 對于數(shù)字式儀表 ， 分辨力 是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量 。 不同量程的分辨力是不同的 ， 相應于最低量程的分辨力稱為該表的 最高分辨力 ， 也叫 靈敏度 。 通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標 。 分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關 。 第一節(jié) 概述 五位半表頭 19 %100m a x ??? 儀表量程 fi? 線性度 是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度 。 通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關系 。 圖 32 線性度示意圖 式中 ， δf為線性度 （ 又稱非線性誤差 ） ； Δfmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差 （ 以儀表示值的單位計算 ） 。 第一節(jié) 概述 20 反應時間 就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質指標 。 反應時間長 ， 說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值 ， 那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù) 。 儀表反應時間的長短 ， 實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞 。 儀表的反應時間有不同的表示方法 當輸入信號突然變化一個數(shù)值后 ， 輸出信號將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值 。 儀表的輸出信號由開始變化到新穩(wěn)態(tài)值的 ％ （ 95％ ） 所用的時間 ， 可用來表示反應時間 。 第一節(jié) 概述 21 ?三、工業(yè)儀表的分類 1. 按儀表使用的能源分類 氣動儀表、電動儀表、液動儀表 以電為能源，信號之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠距離傳送和集中控制；便