《仪表基础知识》PPT课件-.ppt
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1、1.检测元件检测元件 它直接与被测对象相联系,感受被测参数的变它直接与被测对象相联系,感受被测参数的变化,并将感受到得被测参数的变化转换成相应化,并将感受到得被测参数的变化转换成相应的信号输出。的信号输出。检测元件有时也称敏感元件、一次元件或传感检测元件有时也称敏感元件、一次元件或传感器。器。2.变送部分变送部分 变送部分的作用是将感受元件的输出信号根据变送部分的作用是将感受元件的输出信号根据显示部分的要求,做相应的转换并传输给显示显示部分的要求,做相应的转换并传输给显示部分显示。部分显示。3.显示部分显示部分 仪表最终是通过它的显示部分向观察者反应被仪表最终是通过它的显示部分向观察者反应被测
2、参数变化的。测参数变化的。按照误差的出现规律,误差可分为按照误差的出现规律,误差可分为系统误差、随系统误差、随机误差、疏忽误差。机误差、疏忽误差。按照仪表的使用条件来分,误差可分为按照仪表的使用条件来分,误差可分为基本误差、基本误差、附加误差。附加误差。按照被测变量随时间变化的关系来分,误差可分按照被测变量随时间变化的关系来分,误差可分为为静态误差、动态误差。静态误差、动态误差。测量误差测量误差 我国工业仪表的精度等级一般分为我国工业仪表的精度等级一般分为7 7个精度等级:个精度等级:0.1 0.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、5.05.0例:例:有两
3、台测温仪表,其测温范围分别是有两台测温仪表,其测温范围分别是0800和和6001100,已知其最大绝对误,已知其最大绝对误差均为差均为6,试分别确定两台仪表的精度,试分别确定两台仪表的精度等级?等级?%75.0%100080061m%100Amax下上Am%2.1%100600110062m解:根据公式解:根据公式 可得:可得:温度的概念温度的概念 温度是表示物质冷热程度的一个量,它温度是表示物质冷热程度的一个量,它反映物质内部热运动的状况,任何一种物反映物质内部热运动的状况,任何一种物质都是由大量的分子组成的,这些分子总质都是由大量的分子组成的,这些分子总是处于热运动的状态,分子热运动越快,
4、是处于热运动的状态,分子热运动越快,物质的温度越高,相反分子的热运动越慢,物质的温度越高,相反分子的热运动越慢,物质的温度越低。物质的温度越低。温标温标衡量物质温度的标尺,称为温标。衡量物质温度的标尺,称为温标。1.1.摄氏温标摄氏温标 单位用单位用来表示。它把标准大气压下冰来表示。它把标准大气压下冰的熔点定为的熔点定为00,把水的沸点作为,把水的沸点作为100100,在在01000100之间划分之间划分100100等份,每一等分为等份,每一等分为11。2.2.开氏温标开氏温标 开氏温标也称绝对温标,单位用开氏温标也称绝对温标,单位用K K来表来表示,开氏温标把冰的熔点定为示,开氏温标把冰的熔
5、点定为273.15K273.15K,把水的沸点定为把水的沸点定为373.15K373.15K,273.15373.15273.15373.15之间划分之间划分100100等分,每一等分为等分,每一等分为1K1K。它与摄氏温标之间的换算:它与摄氏温标之间的换算:K=273.15+T K=273.15+T 3.3.华氏温标华氏温标 单位用单位用表示,它把冰的熔点定为表示,它把冰的熔点定为3232,把水的沸点定为把水的沸点定为212212,在,在3221232212之间划分之间划分180180等分,每一等分为等分,每一等分为11。与摄氏温度的换算关系:与摄氏温度的换算关系:=1.8T+32=1.8T
6、+32 a a、接触式、接触式膨胀式:玻璃液体、双金属膨胀式:玻璃液体、双金属压力式:压力式温度计压力式:压力式温度计热电类:热电偶热电类:热电偶热电阻:铂电阻、铜电阻、热敏电阻热电阻:铂电阻、铜电阻、热敏电阻b、非接触式、非接触式 光纤类:光纤类:光纤温度传感器、光纤辐射温度光纤温度传感器、光纤辐射温度 辐射式:辐射式:辐射式、光学式、比色式辐射式、光学式、比色式膨胀式温度计膨胀式温度计 1.1.玻璃管温度计玻璃管温度计 液体膨胀温度计是利用液体体积随温度升液体膨胀温度计是利用液体体积随温度升高而膨胀的原理制成的。高而膨胀的原理制成的。优点:反应迅速,结构简单,造价低廉。优点:反应迅速,结构
7、简单,造价低廉。缺点:易碎,只能就地读数,不能远距离缺点:易碎,只能就地读数,不能远距离 传送。传送。2.双金属温度计双金属温度计 它是由两种膨胀系数相差很大的金属片紧它是由两种膨胀系数相差很大的金属片紧密焊接而成,受热时由于膨胀长度不同,使金密焊接而成,受热时由于膨胀长度不同,使金属片发生弯曲,偏转一个角度。属片发生弯曲,偏转一个角度。3.3.压力式温度计压力式温度计 压力式温度计主要是由温包、毛细管、弹压力式温度计主要是由温包、毛细管、弹簧管压力计三个基本部分组成。簧管压力计三个基本部分组成。工作原理工作原理 压力式温度计是利用感温物质的压力随温压力式温度计是利用感温物质的压力随温度而变化
8、的特性工作的。当温包内的感温物度而变化的特性工作的。当温包内的感温物质受到温度的作用后,密闭系统内的压力发质受到温度的作用后,密闭系统内的压力发生变化,使弹簧管的自由端产生位移。生变化,使弹簧管的自由端产生位移。压力式温度计组成压力式温度计组成1.温包:温包是感受被测介质温度变化的敏感温包:温包是感受被测介质温度变化的敏感元件。元件。2.毛细管:毛细管是由铜或钢的无缝管冷拉而毛细管:毛细管是由铜或钢的无缝管冷拉而成,其作用是传递压力成,其作用是传递压力3.压力计:它是用来测量压力的变化并指示被压力计:它是用来测量压力的变化并指示被测温度。测温度。根据工作介质的不同,压力式温度计根据工作介质的不
9、同,压力式温度计有:充液体的、充蒸气的、充气体的三种有:充液体的、充蒸气的、充气体的三种型式。型式。普通型热电偶基本结构图铠装热电偶 冷端冷端t0 B(t0)毫伏表毫伏表加热端加热端t A(t1)热电偶的工作原理热电偶的工作原理 温差电势温差电势 当我们把一根金属导线的一端加热,另一当我们把一根金属导线的一端加热,另一端保持原来的状态,那么在导线的两端会出现端保持原来的状态,那么在导线的两端会出现一个电动势。用电流表将导线两端连接起来,一个电动势。用电流表将导线两端连接起来,就会产生电流,这一现象称为热电效应,产生就会产生电流,这一现象称为热电效应,产生的电动势称为温差电动势。的电动势称为温差
10、电动势。接触电势接触电势 若将两种不同的金属首尾相连,若将两种不同的金属首尾相连,A A端为受热端为受热端温度为端温度为t t,B B端为冷端,温度为端为冷端,温度为t0t0,A A、B B两端两端存在温差存在温差t=t-t0t=t-t0:总电动势总电动势 E1E1、2 2(t t,t0t0)=E1E1、2 2(t t)+E2E2(t t,t0t0)-E1E1、2 2(t0t0)-E1E1(t t,t0t0)温差电动势与接触电动势相比要小的多,因温差电动势与接触电动势相比要小的多,因此在总电动势中,接触电动势起决定性的作用,此在总电动势中,接触电动势起决定性的作用,一般会忽略温差电动势的影响,
11、则总电动势为:一般会忽略温差电动势的影响,则总电动势为:E1E1、2 2(t t,t0t0)=E1E1、2 2(t t)-E1E1、2 2(t0t0)热电极的材质序号序号 材质材质 分度号分度号 测温范围测温范围1 铜铜-康铜康铜 T -2003502 镍铬镍铬-康铜康铜 E -2007503 镍铬镍铬-镍硅镍硅 K -20012004 铂铑铂铑10-铂铂 S 013005 铂铑铂铑30铂铑铂铑6 B 01600冷端的温度问题 在热电偶的工作原理中,为使热电偶的总电动势只与被测温度成单一关系,需把冷端温度固定好,一般固定在0。我们在应用热电偶时,只有把冷端温度保持在0,才能得到准确的测量结果。
12、但是在实际生产当中,冷端是暴漏在大气环境当中的,受环境影响较大,因此需要冷端补偿。补偿导线 补偿导线的作用是将热电偶的冷端延长,使之延长至距离热源较远的地方或温度比较稳定的地方。A t0 A t0 t B t0 B t0 结论:结论:1.将两种不同材质的金属导线一端焊接在一起,将两种不同材质的金属导线一端焊接在一起,当首尾处于不同的温度时,则热端和冷端便产当首尾处于不同的温度时,则热端和冷端便产生热电势。生热电势。2.热电偶的总电动势只和两端的温度及所用的热电偶的总电动势只和两端的温度及所用的材质有关,与材质的粗细长短无关。材质有关,与材质的粗细长短无关。3.若在热电偶中加上第三种金属导线,只
13、要第若在热电偶中加上第三种金属导线,只要第三种导线两端的温度相同,则不改变热电偶的三种导线两端的温度相同,则不改变热电偶的总电动势。总电动势。安装安装a)铜电阻 b)铂电阻 c)电阻体的外形 热电阻温度计是利用某些金属导体或半导体热电阻温度计是利用某些金属导体或半导体的电阻值随温度的变化而改变的性质来进行工作的。的电阻值随温度的变化而改变的性质来进行工作的。在一定的温度范围内,电阻与温度的关系可在一定的温度范围内,电阻与温度的关系可用下式来表达:用下式来表达:R Rt t=R=R0 0(1+1+t t)R Rt t-温度为温度为tt时的电阻值时的电阻值 R R0 0-温度为温度为t t0 0时
14、的电阻值时的电阻值 t-t-温度的变化量温度的变化量 -温度在温度在t t0 0 tt之间,金属导体的平均之间,金属导体的平均 电阻温度系数电阻温度系数1.二线制二线制 在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但信号的方式叫二线制:这种引线方法很简单,但由于连接导线必然存在引线电阻由于连接导线必然存在引线电阻r,r大小与导线大小与导线的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只的材质和长度的因素有关,因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合适用于测量精度较低的场合2.三线制三线制 在热电阻的根部的一端连接一根引线,另在
15、热电阻的根部的一端连接一根引线,另一端连接两根引线的方式称为三线制,这种一端连接两根引线的方式称为三线制,这种方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除方式通常与电桥配套使用,可以较好的消除引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常引线电阻的影响,是工业过程控制中的最常用的引线电阻。用的引线电阻。3.四线制四线制 在热电阻的根部两端各连接两根导线的方在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒式称为四线制,其中两根引线为热电阻提供恒定电流定电流I,把,把R转换成电压信号转换成电压信号U,再通过另两,再通过另两根引线把根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式引至二次仪表。
16、可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度可完全消除引线的电阻影响,主要用于高精度的温度检测。的温度检测。热辐射式温度计热辐射式温度计 在温度比较高的情况下,一般的热电偶测温在温度比较高的情况下,一般的热电偶测温就受到了一定的限制,在高温下热电偶的电极就受到了一定的限制,在高温下热电偶的电极材料的物理和化学稳定性会大大降低,很快就材料的物理和化学稳定性会大大降低,很快就会变质和损坏。热辐射温度计就是为了解决高会变质和损坏。热辐射温度计就是为了解决高温的测量而发展起来的。温的测量而发展起来的。任何物体受热之后,就有一部分热能转任何物体受热之后,就有一部分热能转化为辐射能,例如有化为
17、辐射能,例如有X X光、紫外线、红外线、光、紫外线、红外线、可见光、电磁波等等,它们被物体吸收后,可见光、电磁波等等,它们被物体吸收后,辐射能又可以转化为热能,所以称这些辐射辐射能又可以转化为热能,所以称这些辐射能为热辐射能。热辐射式温度计就是利用这能为热辐射能。热辐射式温度计就是利用这部分热辐射能来工作的。部分热辐射能来工作的。流量检测仪表流量检测仪表 流量是指单位时间内流过管道某一截面的流量是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。流体数量。流量分体积流量、质量流量。单位时间内流量分体积流量、质量流量。单位时间内流过的流体以体积表示的,称为体积流量,流过的流体以体积表示的,称为体积流量,常
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