【文章內容簡介】 科里奧利力質量流量計 特點和要求 科氏力質量流量計的測量精度較高 ， 主要用于粘度和密度相對較大的單相和混相流體的流量測量 由于結構等原因 ， 這種流量計適用于中小尺寸的管道的流量檢測 。 — 化工儀表及自動化 — 31 物位測量 概述 差壓式物位儀表 浮力式物位儀表 電容式物位儀表 輻射式物位儀表 ☆ ★ ☆ ☆ ☆ — 化工儀表及自動化 — 32 1 概述 幾個概念 測量液位的儀表叫 液位計 ， 測量料位的儀表叫料位計 測量兩種密度不同液體介質的分界面的儀表叫界面計 在物位檢測中 ， 有時需要對物位進行連續(xù)檢測 ，有時只需要測量物位是否達到某一特定位置 ，用于定點物位測量的儀表稱為 物位開關 — 化工儀表及自動化 — 33 檢測方法分類 直讀式物位儀表：玻璃管液位計 、 玻璃板液位計等 。 差壓式物位儀表 ：利用液柱或物料堆積對某定點產生壓力的原理 浮力式物位儀表：利用浮子高度或浮力隨液位高度而變化的原理 。 電磁式物位儀表：使物位的變化轉換為一些電量的變化 ， 如電容 核輻射物位儀表：利用射線透過物料時其強度隨物質層的厚度而變化的原理 聲波式物位儀表：由于物位的變化引起聲阻抗的變化 、 聲波的遮斷和聲波反射距離的不同 。 光學式物位儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理工作 — 化工儀表及自動化 — 34 2 差壓式液位計 基本工作原理 Δ P=ρ gH 零點遷移 Δ P=ρ 1gH Δ P=ρ 1gH ρ 2g（ h2h1） Δ P=ρ1gH +ρ 1gh1 零點遷移的目的：使 H＝ 0時 ， 變送器輸出為 Iomin（ 如 4mA） 無遷移 負遷移 遷移量： ρ 2g（ h2h1） 正遷移 遷移量： ρ 1gh1 — 化工儀表及自動化 — 35 例 已知 ρ 1=1200kg/m3 ，ρ 2=950kg/m3， h1=1m， h2=5m， 液位變化范圍 0— ， 求：變送器的 量程 和 遷移量 。 解 Hmaxρ 1g=*1200*=29400Pa 變送器量程可選為： 40kPa 當 H=0時 ， ρ 2g（ h2h1） =4*950*= kPa 變送器需要進行負遷移 ， 遷移量為 － kPa — 化工儀表及自動化 — 36 結論： 差壓式液位變送器 ， 事實上就是一個差壓變送器 ， 無非液位變送器的輸出與液位高度 H成線性關系 因此 ， 差壓式液位變送器的安裝與前面所述的差壓變送器的安裝是完全相同的 。 為了解決測量具有腐蝕性或含有結晶顆粒以及粘度大 、 易凝固等液體液位時 ， 引壓管線 容易出現(xiàn) 被腐蝕 、 被堵塞的問題 ， 應使用在導壓管人口處加隔離膜盒的法蘭式差壓變送器 （ 壓力信號的 遠傳裝置 ） ， 分單法蘭式及雙法蘭式兩種 。 — 化工儀表及自動化 — 37 3 電容式物位計 基本工作原理 d D L 1?D d L 2?H 2?由兩個同軸圓柱極板組成的電容器 ， 當兩極板之間填充介電常數(shù)為 ε 1的介質時 ，兩極板間的電容量為： 12l n ( )LCDd???當極板之間一部分介質被介電常數(shù)為 ε 2的另一種介質填充時 ， 可推導出電容變化量 212 ( )l n ( )HC K HDd? ? ??? ? ?— 化工儀表及自動化 — 38 特點和要求 電容式物位計可以用于 液位 的測量 ， 也可以用于 料位的測量 ， 但 要求介質的介電常數(shù)保持穩(wěn)定 。 在實際使用過程中 ， 當現(xiàn)場溫度 、 被測液體的濃度 、 固體介質的濕度或成分等發(fā)生變化時 ， 介質的介電常數(shù)也會發(fā)生變化 ， 應及時對儀表進行調整才能達到預想的測量精度 。 說明：電容式液位計一般都是基于差壓原理測量的 。 — 化工儀表及自動化 — 39 4 核輻射式物位計 基本工作原理 核輻射線 （ 通常為 γ 射線 ） 穿過一定厚度的被測介質時 ， 射線的投射強度將隨介質厚度的增加而呈指數(shù)規(guī)律衰減的原理來測量物位的 輻射源 接收器 0HI I e ???I0表示進入物料之間的射線強度； μ 表示物料的吸收系數(shù)； H為物料的厚度； I為穿過介質后的射線強度 。 — 化工儀表及自動化 — 40 特點和要求 核輻射式物位計屬于非接觸式物位測量儀表 適用于高溫 、 高壓 、 強腐蝕 、 劇毒等條件苛刻的場合 核射線還能夠直接穿透鋼板等介質 ， 可用于高溫熔融金屬液位測量 使用時幾乎不受溫度 、 壓力 、 電磁場的影響 。 但由于射線對人體有害 ， 因此射線的劑量應嚴加控制 ， 且須切實加強安全防護措施 — 化工儀表及自動化 — 41 溫度測量 溫度檢測的主要方法和分類 熱電偶及其測溫原理 熱電阻及其測溫原理 溫度變送器簡介 其它溫度檢測儀表簡介 溫度檢測儀表的選用和安裝 — 化工儀表及自動化 — 42 測溫方式 測溫儀表 測溫范圍 ℃ 主要特點 接 觸 式 膨脹式 玻璃液體 － 100～ 600 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，不能遠傳 雙金屬 － 80～ 600 結構緊湊、可靠；測量精度低、量程和使用范圍有限 熱電效應 熱電 偶 －200～1800 測溫范圍廣、測量精度高、便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制，應用廣泛；需自由瑞溫度補償，在低溫段測量精度較低 熱阻效應 鉑電阻 － 200～ 600 測量精度高，便于遠距離、多點、集中檢測和自動控制，應用廣泛；不能測高溫 銅電 阻 － 50～ 150 半導體熱敏電阻 － 50～ 150 靈敏度高、體積小、結構簡單、使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制 非接觸式 非接觸式 輻射式 0～ 3500 不破壞溫度場，測溫范圍大，響應塊，可測運動物體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標定較困難 1 溫度檢測方法和分類 — 化工儀表及自動化 — 43 2 熱電偶及其測溫原理 ? 熱電效應和熱電偶 ? 熱電偶中間導體定律 與 熱電勢的檢測 ? 熱電偶的等值替代定律 和 補償導線 ? 標準化熱電偶和分度表 ? 熱電偶 冷端溫度 的處理 ? 熱電偶的結構型式 — 化工儀表及自動化 — 44 ——熱電效應和熱電偶 熱電效應 （ 熱電偶測溫的基本原理 ） ：任何兩種不同的導體或半導體組成的閉合回路 ， 如果將它們的兩個接點分別置于溫度各為 t 及 t0 的熱源中 ， 則在該回路內就會產生熱電勢 。 A B B A 圖 337 熱電偶示意圖 A B eAB(t0) eAB(t) eA(t,t0) eB(t,t0) 圖 338 熱電現(xiàn)象 — 化工儀表及自動化 — 45 A B eAB(t0) eAB(t) eA(t,t0) eB(t,t0) 閉合回路中所產生的熱電勢由 接觸電勢 和 溫差電勢 兩部分組成 ： 0 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( , ) ( , )A B A B A B B AE t t e t e t e t t e t t? ? ? ?接觸電勢 溫差電勢 下標 A表示正電極 ， B表示負電極 ， 由于溫差電勢比接觸電勢小很多 ， 常常把它忽略不計 ， 這樣熱電偶的電勢可表示為： 00( , ) ( ) ( ) ( i)A B A B A BE t t e t e t??注意 ：如果下標次序改為 eBA， 則熱電勢 e前面的符號也應相應改變 ， 即 ( ) ( )A B B Ae t e t??— 化工儀表及自動化 — 46 重要結論： ， 則無論熱電偶冷 、 熱兩端的溫度如何 ， 閉合回路中的總熱電勢為零； 、 熱兩端的溫度相同 ， 則無論兩電極材料如何 ， 閉合回路中的總熱電勢也為零 、 熱兩端的溫度有關之外 ，還與電極材料有關 ， 也就是說由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產生的熱電勢是不同的 。 — 化工儀表及自動化 — 47 ——中間導體定律和熱電勢的測量 熱電偶的輸出信號是毫伏信號 ， 毫伏信號的大小不僅與冷 、 熱兩端的溫度有關 ， 還和熱電偶的電極材料有關 ， 理論上任何兩種不同導體都可以組成熱電偶 ， 都會產生熱電勢 。 但如何來檢測熱電偶產生的毫伏信號呢 ？ t t0 A B C C 毫伏計 因為要測量毫伏信號，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號的檢測儀表， 那串接的檢測儀表是否會產生額外的熱電勢，對熱電偶回路產生影響呢？ 答：不會產生影響的。 — 化工儀表及自動化 — 48 如果斷開冷端 ， 接入第三種導體 C， 并保持 A和 C、 B和C接觸處的溫度均為 t0， 則回路中的總熱電勢等于各接點處的接觸電勢之和 : 中間導體定律 t A B C t0 t0 A B t t0 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( )A B C A B B C C AE t t e t e t e t? ? ?當 t＝ t0時 ， 有 0 0 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( ) 0A B C A B B C C AE t t e t e t e t? ? ? ?于是可得 0 0 0( , ) ( ) ( ) ( , )A B C A B A B A BE t t e t e t E t t? ? ?根據(jù)這一性質 ， 可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導線 ， 只要保證兩個接點的溫度相同就可以對熱電勢進行測量而不影響熱電偶的輸出 。 t t0 A B