【正文】 若按測量方式分 ， 則可分為接觸式與非接觸式兩大類 。 若按用途分 ， 可分為標(biāo)準(zhǔn)儀表 、 實(shí)用儀表 。 這樣寬的測量范圍 ， 需用各種不同的測溫方法和測溫儀表 。 在非接觸測溫法中 ， 利用熱輻射原理來進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫 。 在接觸測溫法中 ， 選擇某一物體同被測物體相接觸 ， 并進(jìn)行熱交換 ， 當(dāng)兩者達(dá)到熱平衡狀態(tài)時 ， 選擇物體與被測物體溫度相等 。 測量高溫液體 (指它的蒸汽在常溫下要冷凝的情況 )時 ， 經(jīng)常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐 （ 見圖 3— 77） ， 問這時用差壓變送器來測量液位時 ， 要不要遷移 ? 如要遷移 ， 遷移量應(yīng)如何考慮 ？ 第五節(jié) 溫度檢測及儀表 一 、 溫度檢測方法 溫度是表征物體冷熱程度的物理量 ,是各種工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中最普遍而重要的操作參數(shù) 。 但由于放射線對人體有害 ， 它的劑量要加以嚴(yán)格控制 ， 所以使用范圍受到一些限制 。 這種物位儀表由于核輻射線的突出特點(diǎn) ， 能夠透過鋼板等各種物質(zhì) 、 因而可以完全不接觸被測物質(zhì) ， 適用于高溫 、 高壓容器 、 強(qiáng)腐蝕 、 劇毒 、 有爆炸性 、 粘滯性 、 易結(jié)晶或沸騰狀態(tài)的介質(zhì)的物位測量 ， 還可以測量高溫融熔金屬的液位 。 圖 3—50是核輻射物位計的原理示意圖 。 液體次之 ， 氣體則最弱 。 入射強(qiáng)度為 I0， 的放射源 ,隨介質(zhì)厚度增加其強(qiáng)度呈指數(shù)規(guī)律衰減 ,其關(guān)系為 不同介質(zhì)吸收射線的能力是不一樣的 。 四 、 核輻射物位計 放射線同位素的輻射線射入一定厚度的介質(zhì)時部分粒子因克服阻力與碰撞動能消耗被吸收只一部分粒子則透過介質(zhì) 。 但由于電容變化量不大 ， 要精確測量 ， 就需借助比較復(fù)雜的電子線路才能實(shí)現(xiàn) 。 圖 3—49所示為用金屬電極棒插入容器來測量料位的示意圖 。 由于固體間磨損較大 ， 容易 “ 滯留 ” ， 所以一般不用雙電極式電極 。 上述電容式液為位計在結(jié)構(gòu)上稍加改變以后 ， 也可以用來測量導(dǎo)電介質(zhì)的液位 。 (ε一 ε0)值越大 ， 儀表越靈敏 。 式 (3—60)中的 Ki為比例系數(shù) 。 它由內(nèi)電極 1和一個與它相絕緣的同軸金屬套筒做的外電極 2所組成 ， 外電極 2上開很多小孔 4， 使介質(zhì)能流進(jìn)電極之間 ， 內(nèi)外電極用絕緣套 3絕緣 。 這樣 ， 將電容傳感器 (探頭 )插入被測物料中 ， 電極浸入物料中的深度隨物位高低變化 ， 必然引起其電容量的變化 ， 從而可檢測出物位 。 圖 3—47是由兩個同軸圓柱極板 2組成的電容器 。 三 、 電容式物位傳感器 1． 測量原理 在電容器的極板之間 ， 充以不同介質(zhì)時 ， 電容量的大小也有所不同 。 法蘭式差壓變送器按其結(jié)構(gòu)形式又分為單法蘭式及雙法蘭式兩種 。 作為敏感元件的測量頭 1(金屬膜盒 )， 經(jīng)毛細(xì)管 2與變送器 3的測量室相通 。 在正遷移時正壓室多了一項(xiàng)附加壓力 hρg， 或者說 H＝ 0時 ， Δp＝hρg， 這時變送器輸出大于 4mA， 畫出此時變送器輸出和輸入壓差之間的關(guān)系 ， 就如同圖 3—44中曲線 c所示 。 它維持原來的量程 (5000Pa)大小不變 ， 只是向負(fù)方向遷移了一個固定壓差值 [（ h2一 h1） ρ2g = 2022Pa ]。 當(dāng)有遷移時假定固定壓差為 （ h2一 h1） ρ2g = 2022Pa， 那么 H=0時 ，根據(jù)式 (3—56)有 Δp＝ —（ h2一 h1） ρ2g = —2022Pa ， 這時變送器的輸出應(yīng)為 4mA； H為最大時 ， Δp＝ Hρ1g一 （ h2一 h1） ρ2g ＝ 5000一2022＝ 3000Pa， 這時變送器輸出應(yīng)為 20mA． 如圖 3—44中曲線 b所示 。 遷移同時改變了測量范圍的上 、 下限 ， 相當(dāng)于測量范圍的平移 ，它不改變量程的大小 。 3） 正遷移 由于工作條件的不同 ， 有時會出現(xiàn)正遷移的情況 ， 如圖 3—45所示 。 這里遷移彈簧的作用 ， 其實(shí)質(zhì)是改變變送器的零點(diǎn) 。 為了使儀表的輸出能正確反映出液位的數(shù)值 ， 也就是使液位的零值與滿量程能與變送器輸出的上 、 下限值相對應(yīng) ， 必須設(shè)法抵消固定壓差 (h2一 h1)ρ2g 的作用 ， 使得當(dāng) H＝ 0時 ， 變送器的輸出仍然回到4mA， 而當(dāng) H＝ Hmax時 ，、 變送器的輸出能為 20mA。 在無遷移時 ， H＝ 0， Δp＝ 0， 這時變送器的輸出 I0＝ 4mA； H＝Hmax, Δp =Δpmax ， 這時變送器的輸出 I0＝ 20mA。 若被測介質(zhì)密度為 ρ1， 隔離液密度為 ρ2(通常 ρ2＞ ρ1)， 這時正 、 負(fù)壓室的壓力分別為 正 、 負(fù)壓室間的壓差為 將式 (3—56)與式 (3—53)相比較 ， 就知道這時壓差減少了 (h2一h1)ρ2g一項(xiàng) ， 也就是說 ,當(dāng) H＝ 0時 ， Δp＝一 ((h2一 h1)ρ2g ， 對比無遷移情況 ， 相當(dāng)于在負(fù)壓室多了一項(xiàng)壓力 ， 其固定數(shù)值為 (h2一 h1)ρ2g 。 2） 負(fù)遷移 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 往往 H與 Δp之間的對應(yīng)關(guān)系不那么簡單 。 2 零點(diǎn)遷移問題 1） 無遷移 一般來說 ， 差壓 Δp與液位高度 H之間有如下關(guān)系 這就屬于一般的 “ 無遷移 ” 情況 。 將差壓變送器的一端接液相 ， 另一端接氣相 。 此外 ， 還有一些其他型式的物位儀表 ， 下面重點(diǎn)介紹差壓式液位計 ， 并簡單介紹幾種其它類型的物位測量儀表 。 所以聲波式物位儀表可以根據(jù)它的工作原理分為聲波遮斷式 、 反射式和阻尼式 。 目前應(yīng)用較多的是 γ射線 。 還有利用壓磁效應(yīng)工作的物位儀表 。 (4)電磁式物位儀表 使物位的變化轉(zhuǎn)換為一些電量的變化 ， 通過測出這些電量的變化來測知物位 。 (3)浮力式物位儀表 利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對浸沉于液體中的浮子 (或稱沉筒 )的浮力隨液位高度而變化的原理工作 。 (1)直讀式物位儀表 這類儀表中主要有玻璃管液位計 、 玻璃板液位計等 。 工業(yè)生產(chǎn)中對物位儀表的要求：主要的有精度 、 量程 、 經(jīng)濟(jì)和安全可靠等方面 ， 其中首要的是安全可靠 。 上述三種儀表統(tǒng)稱為物位儀表 。 測量料位的儀表叫料位計 。 作業(yè)： 39題（ ） 用水刻度的流量計，測量范圍為 0—10L/min，轉(zhuǎn)子用密度為7920kg／ m3的不銹鋼制成，若用來測量密度為 0. 831kg／ L苯的流量，問測量范圍為多少 ?若這時轉(zhuǎn)子材料改為由密度為 2750kg／ m3的鋁制成，問這時用來測量水的流量及苯的流量，其測量范圍各為多少’ 第四節(jié) 物位檢測及儀表 一 、 概述 在容器中液體介質(zhì)的高低叫液位 ， 容器中固體或顆粒狀物質(zhì)的堆積高度叫料位 。 隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的提高 。 不能有振動 。 在使用中要注意維護(hù) ， 防止電極與管道間絕緣的破壞 。 不能測量氣體 、 蒸汽及石油制品等的流量 。 缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)：電磁流量計只能用來測量導(dǎo)電液體的流量 ， 其導(dǎo)電率要求不小于 106一 105L/(cm 此外 ， 其輸出信號與流量之間的關(guān)系不受液體的物理性質(zhì) (例溫度 、 壓力 、 粘度等 )變化和流動狀態(tài)的影響 。 特點(diǎn)：電磁流量計的測量導(dǎo)管內(nèi)無可動部件或突出于管內(nèi)的部件 ，因而壓力損失很小 。當(dāng)導(dǎo)電液體流過管道時，因流體切割磁力線而產(chǎn)生了感應(yīng)電勢 (根據(jù)發(fā)電機(jī)原理 )。 電磁流量計變送部分的原理圖如圖 3—32所示。 電磁流量計通常由變送器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。 六、電磁流量計 在流量測量中，當(dāng)被測介質(zhì)是具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)時，可以應(yīng)用電磁感應(yīng)的方法來測量流量。安裝時，必須保證前后有一定的直管段，以使流向比較穩(wěn)定。 缺點(diǎn)和注意事項(xiàng)：渦輪流量計的渦輪容易磨損，被測介質(zhì)中不應(yīng)帶機(jī)械雜質(zhì)、否則會影響測量精度和損壞機(jī)件。由于基于磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換原理．故反應(yīng)快，可測脈動流量。這個電信號經(jīng)前置放大器放大后，送往子計數(shù)器或電子頻率計，以累積或指示流量。 整個渦輪流量計安裝在外殼 4上，外殼 4是由非導(dǎo)磁的不銹鋼制成、兩端與流體管道相連接。 導(dǎo)流器 2是用以穩(wěn)定流體的流向和支承葉輪的。葉輪芯上裝有螺旋形葉片。 它主要由下列幾部分組成。在規(guī)定的流量范圍和一定的流體粘度下，轉(zhuǎn)速與流速成線性關(guān)系，因此，測出葉輪的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)數(shù)，就可確定流過管道的流體流量或總量。 五、渦輪流量計 在流體流動的管道內(nèi)，安裝一個可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪，當(dāng)流體通過葉輪時，流體的動能使葉輪旋轉(zhuǎn)。 橢圓齒輪流量計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造較為困難，因而成本較高。為此，橢圓齒輪流量計的入口端必須加裝過濾器。測量精度較高，壓力損失較小，安裝使用也較方便。 2． 使用特點(diǎn) 由于橢圓齒輪流量計是基于容積式測量原理的，與流體的粘度等性質(zhì)無關(guān)。故通過橢圓齒輪流量計的體積流量 Q) Q＝ 4nV0 （ 3—42） 式中 n 一橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)速度； V0——半月形測量室容積。 如圖 3—30(a)、 (b)、 (c)所示，橢圓齒輪轉(zhuǎn)動了 1／ 4周，其所排出的被測介質(zhì)為一個半月形容積。 1. 工作原理 橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個相互嚙合的橢圓形齒輪 A和 B、軸及殼體組成。 四、橢圓齒輪流量計 橢圓齒輪流量計是屬于容積式流量計的 —種。 例 5 某廠用轉(zhuǎn)子流量計來測量溫度為 270C，表壓為 流量，問轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)為 38Nm3/h時，空氣的實(shí)際流量是多少 ? (3)蒸汽流量測量時的換算 轉(zhuǎn)子流量計用來測量水蒸氣流量時，若將蒸汽流量換算為水流量，可按式 〔 3—35〕 計算。 當(dāng)已知儀表顯示刻度 Q0，要計算實(shí)際的工作介質(zhì)流量時，可按下式修正。 轉(zhuǎn)子流量計用來測量氣體時，制造廠是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài) (293K，）下用空氣進(jìn)行標(biāo)定的。 (1)液體流量測量時的修正 測量液體的轉(zhuǎn)子流量計，由于制造廠是在常溫 (200C)下用水標(biāo)定的，根據(jù)式 (3—30)可寫為 對一般液體介質(zhì)來說，當(dāng)溫度和壓力改變時，對密度影響不大。 (2)電動顯示部分 圖 3—29是 LZD系列電遠(yuǎn)傳轉(zhuǎn)子流量計的原理圖。 若將轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子與差動變壓器的鐵心連結(jié)起來，使轉(zhuǎn)子隨流量變化的運(yùn)動帶動鐵心 —起運(yùn)動，那么，就可以將流量的大小轉(zhuǎn)換成輸出感應(yīng)電勢的大小。 根據(jù)鐵心處在差動變壓器線圈中的位置不同，次級線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢 e e2不同。 (1)流量變送部分 LZD系列電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計是用差動變壓器進(jìn)行流量變送的。 這樣，根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小，可用下式表示 phM f ?? ?? 2 或 phQf??? ?? 2式中 φ——儀表常數(shù) h——轉(zhuǎn)子浮起的高度 將式 3—26）代入以上兩式，分別得到 AgVhM ft )(2 ??? ??AgVhQfft???? )(2 ?? 2．電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計 電遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計可以將反映流且大小的轉(zhuǎn)子高度 h轉(zhuǎn)換為電信號，適合于遠(yuǎn)傳，進(jìn)行顯示或記錄。 由式 (3—25)可得 在 Δp一定的情況下，流過轉(zhuǎn)子流量計的流量和轉(zhuǎn)子與錐形管間環(huán)隙面積 F0有關(guān)。這就是說，在轉(zhuǎn)子流量計中，流體的壓降是固定不變的。 圖 3—27是指示式轉(zhuǎn)子流量計的原理圖，它基本上由兩個部分組成，一個是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管 (通常用玻璃制成，錐度為 40’一 30)；另一個是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動的轉(zhuǎn)子。 1. 工作原理 差壓式流量計，是在節(jié)流面積 (如孔板流通面積 )不變的條件下，以差壓變化來反映流量的大小。 三 、 轉(zhuǎn)子流量計 節(jié)流裝置對管徑小于 50mm、低雷諾數(shù)的流體的測量精度是不高的。最常用的方法是用某種與被測介質(zhì)不互溶且不起化學(xué)變化的中性液體作為隔離液，同時起傳遞壓力的作用。當(dāng)切斷閥 2關(guān)閉時，打開平衡閥 3，便可進(jìn)行儀表的零點(diǎn)校驗(yàn)。 (5)差壓計安裝或使用不正確 差壓計或差壓變送器安裝或使用不正確也會引起測量誤差。 這樣、兩根導(dǎo)壓管內(nèi)部充滿了冷凝液，而且液