第三章检测仪表与传感器课件.ppt

1、第三章 检测仪表与传感器 压力测量 化学与环境工程学院化学与环境工程学院 石新雨石新雨湖湖北北民民族族学学院院概述概述1 压力检测及仪表压力检测及仪表2 流量检测及仪表流量检测及仪表3第第3章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器物位检测及仪表物位检测及仪表4 现代检测技术与传感器的发展现代检测技术与传感器的发展6 温度检测及仪表温度检测及仪表5本章基本要求：本章基本要求：了解压力单位及测压仪表的几种分类；了解压力单位及测压仪表的几种分类；了解液柱式压力计与活塞式压力计的基本原理；了解液柱式压力计与活塞式压力计的基本原理；初步掌握初步掌握电气式和弹性式压力计电气式和弹性式压力计的基本原理及其选用

2、方法。的基本原理及其选用方法。了解各种流量计的测量原理；了解各种流量计的测量原理；重点掌握重点掌握差压式流量计差压式流量计及及转子流量计转子流量计的基本原理和应用。的基本原理和应用。了解各种液位测量方法；了解各种液位测量方法；掌握掌握差压式液位计差压式液位计的工作原理；的工作原理；初步掌握液位测量中初步掌握液位测量中零点迁移零点迁移的意义及计算方法。的意义及计算方法。掌握掌握热电偶温度计热电偶温度计及及热电阻温度计热电阻温度计的测温原理。的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿冷端温度补偿的作用及方法。的作用及方法。3.1 概概 述述v一、测量过程与测量误差一、测量

3、过程与测量误差v二、仪表的性能指标二、仪表的性能指标v三、检测系统的构成三、检测系统的构成v四、工业仪表的分类四、工业仪表的分类第第3章章 检测仪表与传感器检测仪表与传感器一、测量过程与测量误差一、测量过程与测量误差1.测量过程测量过程实质：实质：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。过程。而测量仪表就是实现这种比较的工具。而测量仪表就是实现这种比较的工具。误差不能消除，只能减小。误差不能消除，只能减小。式中：式中：测量的绝对误差；测量的绝对误差；xi测量所得值；测量所得值；xt待测参数真值。待测参数真值。绝对误差反映了测量的精度。绝对误差反映了测量

4、的精度。%100 x0 准确度：准确度：测量值与被测量真值的接近程度；测量值与被测量真值的接近程度；v（1）绝对误差：）绝对误差：测量值与被测量真值之差测量值与被测量真值之差Q:什么是真值什么是真值?什么是约定真值什么是约定真值?相对真值相对真值?答答:真值真值是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概是一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的，所以在计算误差时，一般用约定真念，一般是无法得到的，所以在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。值或相对真值来代替。v 约定真值约定真值是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。是一个接近真值的值，它与真值之差可忽略

5、不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。之平均值作为约定真值。v 相对真值相对真值是指当高一级标准仪器的误差仅为低一级的是指当高一级标准仪器的误差仅为低一级的1/31/20时，可认为高一级的标准仪器或仪表示值为低一级的相时，可认为高一级的标准仪器或仪表示值为低一级的相对真值。对真值。相对误差用来评价不同被测值的精度。相对误差用来评价不同被测值的精度。1）实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；）实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比；2）示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比；）示值相对误差：绝对误差与

6、仪表指示值之比；3）引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。）引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。v 允许误差：最大引用相对误差。允许误差：最大引用相对误差。211lFlFi（2）相对误差）相对误差定义：绝对误差定义：绝对误差与标准表测量所得值的比较。与标准表测量所得值的比较。相对误差。相对误差。v 数值越大，精度越低，利用这一原则来统一规定仪表的数值越大，精度越低，利用这一原则来统一规定仪表的精度等级，将允许误差的精度等级，将允许误差的“”和和“”号去掉，表示仪表之号去掉，表示仪表之精度等级。精度等级。v 我国的仪表精度等级：我国的仪表精度等级：0.005，0.02，0.05，0.1

7、，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0。二、仪表的性能指标二、仪表的性能指标1、精确度（精度）精确度（精度）衡量仪表准确程度的指标，是相对百分误差的最大值。衡量仪表准确程度的指标，是相对百分误差的最大值。max(x上上x下下)K(1200一一600)0.53 最大允许绝对误差为最大允许绝对误差为3，而校验时某点的最大绝对误差，而校验时某点的最大绝对误差是是4，大于，大于3，所以此表，所以此表不合格不合格、应重新进行检查修理。、应重新进行检查修理。%5.14.110001004.1允例例1：一台精度等级为一台精度等级为0.5级，量程范围为级，量程范围为6001200的电子的电子

8、电位差计，它的最大允许绝对误差是多少电位差计，它的最大允许绝对误差是多少?校验时，如其中的校验时，如其中的某一点最大绝对误差是某一点最大绝对误差是4 ，问此表是否合格，问此表是否合格?解：根据解：根据得得例例2：检定一块检定一块1.5级刻度为级刻度为0100Pa的压力表，发的压力表，发现在现在50Pa处的误差最大，为处的误差最大，为1.4Pa，其他刻度处的误，其他刻度处的误差均小于差均小于1.4Pa，问这块压力表是否合格，问这块压力表是否合格?%100max下上反正xxxx 所以，这块压力表所以，这块压力表合格。合格。解：解：该表的最大允许误差该表的最大允许误差允允为为 在规定的条件下对同一参

9、数在规定的条件下对同一参数进行重复测量时，进行重复测量时，各次读数之间各次读数之间存在存在着差值，其中着差值，其中最大的差值最大的差值称称为仪表的变差，变差是衡量仪表为仪表的变差，变差是衡量仪表显示数值的显示数值的重复性重复性(或叫复现性或叫复现性)、稳定性的一个品质指标。稳定性的一个品质指标。x正x反被测参数被测参数仪表示值仪表示值2、变差、变差v在实际工作中，测量仪表变差是对同一被测参数从在实际工作中，测量仪表变差是对同一被测参数从不同方向进行不同方向进行正、反行程正、反行程的测量。读数中两者的测量。读数中两者最大最大差值的绝对值差值的绝对值对仪表量程范围的百分数，称为仪表对仪表量程范围的

10、百分数，称为仪表的的变差变差，则用则用表示变差、则表示变差、则%2%100025010398%100max下上反正xxxxv 仪表允许变差的数值应仪表允许变差的数值应等于或小于等于或小于仪表的精度。仪表的精度。例例3：校验一台量程为：校验一台量程为0250mm H2O的差压变送的差压变送器，差压由器，差压由0上升至上升至100mm H2O时，差压变送器的时，差压变送器的读数为读数为98mm H2O。当从。当从250mm H2O下降至下降至100mm H2O时，读数为时，读数为103mm H2O，问此仪表在，问此仪表在该点的变差是多少该点的变差是多少?xS解：解：所以，该点的变差为所以，该点的变

11、差为2。3、灵敏度与灵敏限、灵敏度与灵敏限仪表对被测参数变化的仪表对被测参数变化的灵敏程度灵敏程度。它是指仪表在达到稳。它是指仪表在达到稳定状态以后，仪表输出信号变化定状态以后，仪表输出信号变化与引起此输出信号变的与引起此输出信号变的被测参数被测参数(输入信号输入信号)变化量变化量x之比之比，用，用S表示灵敏度，则表示灵敏度，则 因此，仪表的灵敏度可用一个因此，仪表的灵敏度可用一个比值比值即输出量、被测量即输出量、被测量(输入量输入量)的比来表示。在数值上就等于的比来表示。在数值上就等于单位被测参数单位被测参数变化变化量所引起的量所引起的仪表指针移动的距离仪表指针移动的距离(或转角或转角)。d

12、IBRVHH仪表的仪表的灵敏限灵敏限是指能够引起仪表指示值是指能够引起仪表指示值(输出输出信号信号)发生变化发生变化(动作动作)的被测参数的被测参数(输入信号输入信号)的的最最小小(极限极限)变化量。变化量。一般仪表的灵敏限的数值应一般仪表的灵敏限的数值应不大于不大于仪表仪表允许误允许误差绝对值的一半。差绝对值的一半。表示仪表表示仪表灵敏度灵敏度（灵敏限）的大小。（灵敏限）的大小。定义：定义：数字显示器数字显示器最末一位数字间隔最末一位数字间隔所代表的被测参数变所代表的被测参数变化量。化量。不同量程的分辨力也不同，相应于不同量程的分辨力也不同，相应于最低量程最低量程的分辨力称为的分辨力称为该表

13、的该表的最高分辨力最高分辨力，也称，也称灵敏度灵敏度。分辨率分辨率：当数字式仪表的灵敏度用它与量程的相对值表示：当数字式仪表的灵敏度用它与量程的相对值表示时，就是其分辨率。时，就是其分辨率。4、分辨力、分辨力 表征线性刻度仪表输出量与输入量的表征线性刻度仪表输出量与输入量的实际校实际校准曲线准曲线与与理论直线理论直线的的吻合程度吻合程度。仪表示值仪表示值被测变量被测变量fmax5、线性度、线性度线性度线性度通常用实际测得的通常用实际测得的输入输出特性曲线输入输出特性曲线（称校准曲线）与（称校准曲线）与理论直线理论直线之间的之间的最大偏差最大偏差与测量与测量仪表量程之比仪表量程之比的百分数来表示

14、。的百分数来表示。式中：式中：f线性度；线性度；fmax校准曲线对于理论直线的最大偏差。校准曲线对于理论直线的最大偏差。v 测量时被测量突然变化后，仪表指示值总要测量时被测量突然变化后，仪表指示值总要经过一段时间经过一段时间才才能准确显示出来。能准确显示出来。v 反应时间反应时间用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标。反映了仪表指标。反映了仪表动态特性动态特性的好坏。的好坏。v 表示方法：表示方法：(1)当输入信号突然变化一数值后，输出信号将由原始值逐渐当输入信号突然变化一数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值。仪表的输出信号变化到新

15、稳态值。仪表的输出信号(即指示值即指示值)由开始变化到由开始变化到新稳态值的新稳态值的63.2所用的时间，即为反应时间。所用的时间，即为反应时间。(2)用变化到新稳态值的用变化到新稳态值的95所用的时间来表示反应时间。所用的时间来表示反应时间。6、反应时间、反应时间三、检测系统的构成三、检测系统的构成被测参数敏感元件信号变换信号传输信号测量显示记录控制+-A/DPLCv1、按仪表使用的能源分类：、按仪表使用的能源分类：气动、电动和液动仪表气动、电动和液动仪表v2、按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类：、按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类：检测仪表、显示仪表、集中控制仪表、检测仪表、显

16、示仪表、集中控制仪表、控制仪表、执行器控制仪表、执行器v3、按仪表的组成形式分类、按仪表的组成形式分类 基地式仪表、单元组合仪表（基地式仪表、单元组合仪表（DDZ、QDZ）四、工业仪表的分类四、工业仪表的分类3.2 压力检测及仪表压力检测及仪表一、压力单位及测压仪表一、压力单位及测压仪表 1.1.什么是压力，其法定计量单位？什么是压力，其法定计量单位？压力是压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力。垂直均匀地作用在单位面积上的力。它的法定计量单位是它的法定计量单位是帕斯卡帕斯卡(简称帕简称帕)，符号为，符号为Pa。测量范围下限值测量范围上限值差仪表允许的最大绝对误允100等同于物理学上的压强。等同

17、于物理学上的压强。1 1）绝对压力：）绝对压力：绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫压为基准来表示的压力叫绝对压力绝对压力。2 2）表压力：）表压力：当绝对压力大于大气压力时，绝对压力高于大当绝对压力大于大气压力时，绝对压力高于大气压力的数值称为表压力，简称气压力的数值称为表压力，简称表压表压。3 3）真空度：）真空度：当绝对压力小于大气压力时，绝对压力低于大当绝对压力小于大气压力时，绝对压力低于大气压力的数值称为气压力的数值称为真空度或负压真空度或负压。2.绝对压力、表压及真空度的概念。绝对压力、表压及真空度的概念。3.绝对压力、

18、表压及真空度的相互关系。绝对压力、表压及真空度的相互关系。绝对零压绝对零压p1绝对压力绝对压力p1负压负压（真空度）（真空度）p2绝对压力绝对压力 p20p2p大气压力大气压力表压表压1p14.压力（压强）的单位压力（压强）的单位v 工程上的工程上的“压力压力”与力学中的与力学中的“压力压力”不表示同一个概念。不表示同一个概念。单 管 压 力 计U 型 管 压 力 计斜 管 压 力 计（1）液柱式压力计）液柱式压力计（2）活塞式压力计）活塞式压力计（3）电气式压力计）电气式压力计（4）弹性式压力计）弹性式压力计5.压力计分类压力计分类二、液柱式压力计与活塞式压力计二、液柱式压力计与活塞式压力计

19、为转换比例系数31310KKKKptgptgKKI1.液柱式压力计液柱式压力计 测量原理：测量原理：P=h 所以所以 h=P/2.活塞式压力计活塞式压力计二、液柱式压力计与活塞式压力计二、液柱式压力计与活塞式压力计v测量原理：测量原理：P=G/S 所以：所以：G=PSv精确度高；精确度高；v常用作标准仪表，检常用作标准仪表，检验其它压力计。验其它压力计。三、弹性式压力计（机械式压力表）三、弹性式压力计（机械式压力表）1.原理：原理：弹性变形弹性变形的原理（的原理（采用弹性元件将压强大小转换为位移量，采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。再通过机械传动和放大，推

20、动指针偏移。）2.特点：特点：结构简单、方便可靠、读数清晰、价格低廉、测量范结构简单、方便可靠、读数清晰、价格低廉、测量范围宽、精度较高。围宽、精度较高。3.分类：分类：弹性元件弹性元件弹性式压力表的核心弹性式压力表的核心 根据敏感原件的不同，可分为以下三种：根据敏感原件的不同，可分为以下三种：.弹簧管式弹簧管式：测压范围宽，可达测压范围宽，可达1000MPa。为了增加自由端。为了增加自由端位移（提高灵敏度），可制成多圈。位移（提高灵敏度），可制成多圈。02IKFf弹簧管压力表弹簧管压力表.薄膜式薄膜式：分膜片式和膜盒式分膜片式和膜盒式p膜片式膜片式膜盒式膜盒式.波纹管式波纹管式：易于变形，用

21、于微压或低压测量（小于易于变形，用于微压或低压测量（小于1MPa）p 4.电接点信号压力表电接点信号压力表 主要用途：主要用途：在生产中常需要把压力控制在规定的范围内。在生产中常需要把压力控制在规定的范围内。若超出了这个范围，就会破坏正常的工艺过程，甚至发生事若超出了这个范围，就会破坏正常的工艺过程，甚至发生事故，此情况下可采用故，此情况下可采用电接点压力表电接点压力表。电接点压力表实际上是在电接点压力表实际上是在弹簧管压力表弹簧管压力表的基础上加装的基础上加装电电接点装置接点装置。当压力。当压力低于下限值低于下限值p1时时(见图见图3-7所示所示)。压力表指。压力表指针上的动触头和下限给定指

22、针上的静触头相碰，使电路接通，针上的动触头和下限给定指针上的静触头相碰，使电路接通，发出相应的下限灯光报警信号。当发出相应的下限灯光报警信号。当高于上限值高于上限值p2时时，则和上，则和上限给定指针上的静触头相碰，发出上限的灯光报警信号。限给定指针上的静触头相碰，发出上限的灯光报警信号。电接点压力表的电接点压力表的电气电气线路线路如右图所示。供电电如右图所示。供电电压可以是直流和交流，但压可以是直流和交流，但交流电压不可超过交流电压不可超过380V、直流电压不可超过直流电压不可超过220V，通过触头最大电流为通过触头最大电流为1A。下上100%maxx xKv 将弹性元件、液柱式压力计所产生的

23、将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移微小位移或活塞式压或活塞式压力计所产生的力计所产生的力力转换为转换为电信号电信号输出的一类压力计。输出的一类压力计。1.组成方框图：组成方框图：传感器的作用：传感器的作用：把压力信号检测出来并进行输出。把压力信号检测出来并进行输出。标准信号：标准信号：指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信 号，直流：号，直流：420mA，压力，压力0.020.1MPa等。等。变送器：变送器：能把输出信号变换成标准信号的传感器。能把输出信号变换成标准信号的传感器。四、电气式压力计四、电气式压力计说明：说明：v电气式压力计常由两

24、部分组成：电气式压力计常由两部分组成：一次仪表（压力探头）：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数；将压力转换为微弱电参数；二次仪表：二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。将微弱电参数转换为标准电信号。在在DDZ一一型仪表中，现场与控制室之间采用型仪表中，现场与控制室之间采用420mA电流电流信号，而控制室内部都采用信号，而控制室内部都采用15V电压信号。电压信号。420mA电流信号适宜在现场和控制室之间远距离传输，可电流信号适宜在现场和控制室之间远距离传输，可以避免传输导线上压降损失引起曲误差。以避免传输导线上压降损失引起曲误差。15V电压信号适于控制室内部短距离联络，仪表之间可以电

25、压信号适于控制室内部短距离联络，仪表之间可以并联连接，便于设计安装和维修。并联连接，便于设计安装和维修。电气式压力计一次探头：电气式压力计一次探头：v常用电参数有：常用电参数有：电阻、电感、电容、电压电阻、电感、电容、电压等。等。v常见压力变换器（压力探头）：常见压力变换器（压力探头）：应变式压力变换器；应变式压力变换器；压电电阻式压力变换器；压电电阻式压力变换器；电感式电感式压力变换器；压力变换器；电容式电容式压力变换器；压力变换器；霍尔片式压力变换器。霍尔片式压力变换器。电气压力计二次仪表：电气压力计二次仪表：v作用：作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。将传感器信号转换为标准通讯信号。v

26、DDZ-型仪表标准通讯信号为：型仪表标准通讯信号为：420mA。v智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模能，如：模/数转换与数据通讯，工程单位转换，数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。信号（变化）阻尼，故障诊断等。2.仪表（电气式压力计）特点：仪表（电气式压力计）特点：测量范围宽，可测测量范围宽，可测710-5 Pa5102 MPa；测；测量量精度高精度高，可达，可达0.2；能远程传送，便于实现自动控制盒远程报警。能远程传送，便于实现自动控制盒远程报警。3.电气式压力计分类：电气式压力计分类：.霍尔片式压力传感器

27、：霍尔片式压力传感器：利用霍尔效应制成。利用霍尔效应制成。a.霍尔效应：霍尔效应：（1879/霍尔霍尔/美国）美国）将通电的金属或半导体置于磁场中会产生电动势将通电的金属或半导体置于磁场中会产生电动势或电阻的改变。或电阻的改变。仪表量程100maxffRH：霍尔系数霍尔系数 I：控制电流控制电流 B：磁感应强度磁感应强度 d：霍尔元件厚度霍尔元件厚度 VH：霍尔电势霍尔电势霍尔电势与磁感应强度和电流成正比，一般霍尔电势与磁感应强度和电流成正比，一般I为为320mA，B为几千高斯，所得的霍尔电势为为几千高斯，所得的霍尔电势为几十毫伏几十毫伏。.霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器 a.霍尔效应：

28、霍尔效应：ALR.霍尔片式压力传感器：霍尔片式压力传感器：b.霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器 保持霍尔片中电流恒定，保持霍尔片中电流恒定，在非均匀磁场中，霍尔元件所在非均匀磁场中，霍尔元件所处的处的位置不同位置不同，所感受的，所感受的磁场磁场强度也不同强度也不同，这样可以得到与，这样可以得到与位移成比例的霍尔电势，从而位移成比例的霍尔电势，从而实现实现位移电势位移电势的线性转换。的线性转换。压力压力变化变化弹性弹性变形变形电阻电阻变化变化 3.电气式压力计分类：电气式压力计分类：.应变片式压力传感器（应变片式压力传感器（压阻式压力传感器）压阻式压力传感器）v 电线的电阻为：电线的电阻为：

29、R=L/Sv 当电线受到拉当电线受到拉/应力作用时，应力作用时，L变大，变大，S变小，变小，R变大变大。v 当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。.应变片式压力传感器应变片式压力传感器：材料的压阻效应：材料的压阻效应：R阻值阻值电阻率电阻率 L长度长度 A截面积截面积SFp微分得：微分得：DdDAdA2dDdDLdLRdR2而而代入得：代入

30、得：LdLDdDdLdLRdR）（21于是：于是：1211dRdRK）（为泊松比）为泊松比）LdL令：令：K称为应变片的称为应变片的纵向灵敏度纵向灵敏度。当应变片受到拉伸时，其阻值增加；受到压缩时，其当应变片受到拉伸时，其阻值增加；受到压缩时，其阻值下降。应变片阻值得变化可以通过电桥得到毫伏级输阻值下降。应变片阻值得变化可以通过电桥得到毫伏级输出，并用记录仪表记录或显示，就组成了出，并用记录仪表记录或显示，就组成了电阻式压力计电阻式压力计。3.电气式压力计分类：电气式压力计分类：.压阻式压力传感器：压阻式压力传感器：压阻元件是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成压阻元件是指在半导体材料的基

31、片上用集成电路工艺制成的扩散电阻。它是基于的扩散电阻。它是基于压阻效应压阻效应工作的，即当它受压时，其电工作的，即当它受压时，其电阻值随电阻率的改变而变化。阻值随电阻率的改变而变化。常用的压阻元件有单晶硅膜片以及在常用的压阻元件有单晶硅膜片以及在N型单晶硅膜片上扩型单晶硅膜片上扩散散 P型杂质的扩散硅等，也是依附于弹性元件而工作。型杂质的扩散硅等，也是依附于弹性元件而工作。42DA结构结构当某些材料受到某一方向的压力作用而发生变形时，内部就产当某些材料受到某一方向的压力作用而发生变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上就产生符号相反的电荷；生极化现象，同时在它的两个表面上就产生符号相反

32、的电荷；当压力去掉后，又重新恢复不带电状态。这种现象称为当压力去掉后，又重新恢复不带电状态。这种现象称为压电效压电效应应。具有压电效应的材料称为压电材料。压电材料种类较多，。具有压电效应的材料称为压电材料。压电材料种类较多，有石英晶体、人工制造的压电陶瓷，还有高分子压电薄膜等。有石英晶体、人工制造的压电陶瓷，还有高分子压电薄膜等。1-绝缘体绝缘体 2-压电元件压电元件3-壳体壳体 4-膜片膜片 3.电气式压力计分类：电气式压力计分类：.压电式压力传感器：压电式压力传感器：3.电气式压力计分类：电气式压力计分类：.电容式压力传感器：电容式压力传感器：v 1）特点：特点：结构简单、过载能力强、可靠

33、性好、测量精度结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高、体积小、重量轻、使用方便等一系列优点，目前已成高、体积小、重量轻、使用方便等一系列优点，目前已成为最受欢迎的压力、差压变送器。为最受欢迎的压力、差压变送器。v 2）输出信号：输出信号：标准的标准的420mA(DC)电流信号。电流信号。3）结构：）结构：电容式差压变送器的结构可有电容式差压变送器的结构可有效效保护测量膜片保护测量膜片，当差压过大并超，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平过允许测量范围时，测量膜片将平滑地滑地贴靠在玻璃凹球面上贴靠在玻璃凹球面上，因此不，因此不易损坏，过载后的恢复特性很好，易损坏，过载后的恢复特性很好

34、，这样这样大大提高了过载承受能力大大提高了过载承受能力。3.电气式压力计分类电气式压力计分类 .力矩平衡式压力计：力矩平衡式压力计：v 1）原理）原理：力平衡的原理力平衡的原理v 2）特点）特点：测量精度高；工作稳定；测量精度高；工作稳定；线性好；本质防爆线性好；本质防爆v 3）信号）信号：DDZIII型，型，24V直流，直流，输出输出420 mA DC。pfFi 4）工作原理分析）工作原理分析：被测压力被测压力p作用在测量膜片上，作用在测量膜片上，tixx pKpfllF1211ptgKtgFF112矢量机构受力分析：将矢量机构受力分析：将F1分解为分解为F2和和F3ptgKtgFF112受

35、力受力Fi为：为：主杠杆受力平衡主杠杆受力平衡432lFlFf154732891 02 03 04 061 弹 簧 管；2 拉 杆；3 扇 形 齿 轮；4 中 心 齿 轮；5 指 针；6 面 板；7 游 丝；8 调 节 螺 钉；9 接 头矢量机构受力分析：将矢量机构受力分析：将F1分解为分解为F2和和F3副杠杆受力平衡副杠杆受力平衡Ff大小与通过反馈线圈的电流大小与通过反馈线圈的电流I0成正比成正比0302342IKIKllF432lFlFfK为常数，变送器的输出电流为常数，变送器的输出电流I0与压力与压力p成正比；成正比；改变改变可以改变量程可以改变量程14倍。倍。1.仪表类型：根据工艺要求

36、选择仪表类型：根据工艺要求选择.被测介质被测介质：腐蚀性、温度、粘度、脏污程度、易燃易爆等。腐蚀性、温度、粘度、脏污程度、易燃易爆等。如如氨气用压力表材料不能采用铜合金氨气用压力表材料不能采用铜合金，而采用碳钢，因氨对，而采用碳钢，因氨对铜强腐蚀。铜强腐蚀。氧用压力表严格禁油氧用压力表严格禁油，校验时亦不能用变压器油作为工作介，校验时亦不能用变压器油作为工作介质，使用前最好用四氯化碳认真清洗。质，使用前最好用四氯化碳认真清洗。.功能：功能：是否显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；是否显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；.现场环境条件：现场环境条件：高温、磁场、振动、安装条件等。高温、磁场、

37、振动、安装条件等。五、压力计的选用及安装五、压力计的选用及安装2.测量范围：根据测量参数大小和精度决定测量范围：根据测量参数大小和精度决定 I.为延长寿命，压力计为延长寿命，压力计上限应高于生产中最大压力上限应高于生产中最大压力。稳定压力：工作压力不超过上限稳定压力：工作压力不超过上限2/3；脉动压力：工作压力不超过上限的脉动压力：工作压力不超过上限的1/2；高压压力：工作压力不超过上限的高压压力：工作压力不超过上限的3/5；II.为保证精度，为保证精度，最小最小被测压力被测压力不低于满量程的不低于满量程的1/3。III.根据、计算仪表上、下限，再根据、计算仪表上、下限，再圆整圆整到国家标准数

38、值。到国家标准数值。般工业部门的压力测量采用般工业部门的压力测量采用1.5级、级、2.5级级压力表，作精压力表，作精密测量的场合用标准压力表或精密压力表。密测量的场合用标准压力表或精密压力表。五、压力计的选用及安装五、压力计的选用及安装 测测空气、水、蒸汽、油空气、水、蒸汽、油等，用等，用Y型型普通压力表，外壳为普通压力表，外壳为黑色黑色。测测氨类氨类用用YA型氨用型氨用压力表压力表，外壳为，外壳为黄色黄色。测测氧气氧气用用YD型氧用型氧用压力表压力表，外壳为，外壳为天蓝色天蓝色(氧气压力表严禁氧气压力表严禁进油，如被油沾污时，用注射器向弹簧管注入四氯化碳或丙酮进油，如被油沾污时，用注射器向弹

39、簧管注入四氯化碳或丙酮清洗清洗)；测测稀盐酸、盐酸气、氯气稀盐酸、盐酸气、氯气等压力时，只能采用等压力时，只能采用隔离法测量隔离法测量，即用隔离液把腐蚀性介质相压力表测量部分隔开。即用隔离液把腐蚀性介质相压力表测量部分隔开。在要求在要求报警、联锁、变送和防爆报警、联锁、变送和防爆场合，可分别选用场合，可分别选用电接点电接点压力表、压力表、电动压力变迭器电动压力变迭器和各类和各类防爆型防爆型压力表。压力表。安装在安装在现场现场的压力表，一般选表面直径为的压力表，一般选表面直径为100mm。安装位置较高、照明条件差时，可选用安装位置较高、照明条件差时，可选用150 mm 或或200一一500mm。

40、常见压力传感器外形常见压力传感器外形例：例：某设备出口压力某设备出口压力2528MPa，属脉动压力，要，属脉动压力，要求测量误差不大于求测量误差不大于1MPa，工作介质为氧气。工艺上要，工作介质为氧气。工艺上要求就地安装，便于观察，并能报警，试正确选用适当求就地安装，便于观察，并能报警，试正确选用适当的压力表，并指出型号、精度、与测量范围。的压力表，并指出型号、精度、与测量范围。五、压力计的选用及安装五、压力计的选用及安装解解:1.由于工作介质是氧气，故选用由于工作介质是氧气，故选用氧用压力表氧用压力表;2.确定压力表形式确定压力表形式:需要报警需要报警,故选用故选用电接点压力表；电接点压力表；3.确定上限值确定上限值：脉动压力，取：脉动压力，取1/2，故：故：P上限上限28/（1/2）56MPa 根据根据附录一（附录一（P95），），可选电接点压力表可选电接点压力表YX-150型型，测量范围测量范围060 MPa。4.校核下限校核下限：25/605/121/3，故下限符合要求。，故下限符合要求。5.精度要求：精度要求：（1MPa）/（60MPa）0.01671.67 故可以选用故可以选用测量范围测量范围060 MPa、精度等级为、精度等级为1.5级级的电接点氧用压力表。的电接点氧用压力表。