1、目 錄第1章 緒 論- 1 -1.1 課題背景與意義- 1 -1.2 總實驗裝置以及監測原理- 1 -1.3 檢測和控制參數- 4 -第2章 溫度的測量- 5 -2.1 實驗管流體進出口溫度測量和控制- 5 -2.1.1 檢測方法設計以及依據- 5 -2.1.2 儀表種類選用以及設計依據- 5 -2.1.3 測量注意事項- 7 -2.1.4 誤差分析- 7 -2.2 水浴溫度的測量- 7 -2.2.1 檢測方法設計以及依據- 7 -2.2.2 儀表種類選用以及設計依據- 7 -2.2.3 測量注意事項- 8 -2.2.4 誤差分析- 9 -2.3 管壁溫度測量- 9 -2.3.1 檢測方法設計

2、以及依據- 9 -2.3.2 儀表種類選用以及設計依據- 9 -2.3.3 測量注意事項- 10 -2.3.4 誤差分析- 10 -第3章 水位的測量- 11 -3.1 補水箱水位測量- 11 -3.1.1 檢測方法設計以及依據- 11 -3.1.2 儀表種類選用以及設計依據- 11 -3.1.3 測量注意事項- 12 -3.1.4 誤差分析- 12 -第4章 流量的測量- 14 -4.1 試驗管內流體的流量測量- 14 -4.1.1 檢測方法設計以及依據- 14 -4.1.2 儀表種類選用以及設計依據- 14 -4.1.3 測量注意事項- 16 -4.1.4 誤差分析- 17 -第5章 差壓

3、的測量- 18 -5.1 實驗管出入口差壓- 18 -5.1.1 檢測方法設計以及依據- 18 -5.1.2 儀表種類選用以及設計依據- 18 -5.1.3 測量注意事項- 20 -5.1.4 誤差分析- 20 -設計心得體會- 21 -參 考 文 獻- 22 -第1章 緒 論1.1 課題背景與意義換熱設備污垢的形成過程是一個極其復雜的能量、質量和動量傳遞的物理化學過程，污垢的存在給廣泛應用于各工業企業的換熱設備造成極大的經濟損失，因而污垢問題成為傳熱學界和工業界十分關注而又至今未能解決的難題之一。 按對沉積物的監測手段分有：熱學法和非傳熱量的污垢監測法。熱學法中又可分為熱阻表示法和溫差表示法

4、兩種。非傳熱量的污垢監測法又有直接稱重法、厚度測量法、壓降測量法、放射性技術、時間推移電影法、顯微照相法、電解法和化學法。這些監測方法中，對換熱設備而言，最直接而且與換熱設備性能聯系最密切的莫過于熱學法。本設計題目以多功能動態實驗裝置為對象，要求綜合以前所學知識，參考相關文獻資料，完成此實驗裝置所需檢測參數的檢測。設計檢測方案，包括檢測方法、儀表種類選用以及需要注意事項，并分析誤差產生的原因等等。1.2 總實驗裝置以及監測原理如圖1所示的實驗裝置是東北電力大學節能與測控研究中心楊善讓教授為首的課題組基于測量新技術軟測量技術開發的多功能實驗裝置?；诒緦嶒炑b置，先后完成國家、東北電力公司、省、市

5、多項科研項目并獲獎，鑒定結論為國際領先。目前承擔國家自然科學基金、973項目部分實驗工作。集水槽監控系統模擬換熱器補水箱圖1-1 多功能動態模擬實驗裝置外形圖本實驗裝置的模擬換熱器是由恒溫水浴作為熱源加熱實驗管段（約2m），水浴溫度由溫控器、電加熱管以及保溫箱體構成。水浴中平行放置兩實驗管，獨自擁有補水箱和集水箱，構成兩套獨立的實驗系統。可以做平行樣實驗和對比實驗。為獲取水處理藥劑的效果、強化換熱管的污垢特性、污垢狀態下強化管的換熱效果等等，管內流體一般為人工配制的易結垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質。圖1-2 實驗裝置流程圖1-恒溫槽體；2-試驗管段；3-試驗管入口壓力；4-管段入口溫

6、度測點；5-管壁溫度測點；6-管段出口溫度測點；7-試驗管出口壓力；8-流量測量；9-集水箱；10-循環水泵；11-補水箱；12-電加熱管 設備的主體是由兩根管組成的管式換熱器。這兩根管是可以拆裝的, 它們都可以作為實驗管,如對于單純監測水質污垢熱阻來說, 則兩根實驗管可同時進行兩種水質或不同工況的污垢熱阻檢測。也可以將其中一根作為實驗管, 另一根作標準比較管, 以便比較水處理措施的效果。管內工質為欲模擬的實際換熱器的冷卻水或據其主要成分配制的工藝流體。管外是由電加熱器和溫度調節器構成的可調溫度的恒溫水浴。實驗管段安裝有壁溫、出入口介質溫度、實驗段流動壓降等測點所有測量信號經由傳輸電纜通過數據

7、采集器送入計算機, 實現了污垢熱阻的在線自動監測。面對沉積物的監測手段分別有：熱學法和非傳熱量的污垢監測法。熱學法中又可分為熱阻表示法和溫差表示法兩種；非傳熱量的污垢監測法又有直接稱重法、厚度測量法、壓降測量法、放射性技術、時間推移電影法、顯微照相法、電解法和化學法。這些監測方法中，對換熱設備而言，最直接而且與換熱設備性能能聯系最密切的莫過于熱學法中的污垢熱阻法。表示換熱面上污垢沉積量的特征參數有：單位面積上的污垢沉積質量m，污垢層平均厚度和污垢熱阻R。這三者之間的關系由下式表示： (1-1) 圖1-3 清潔和有污垢時的溫度分布及熱阻通常測量污垢熱阻的原理如下：設傳熱過程是在熱流密度q為常數情

8、況下進行的，圖3（a）為換熱面兩側處于清潔狀態下的溫度分布，其總的傳熱熱阻為： (1-2)圖3（b）為兩側有污垢時的溫度分布，其總傳熱熱阻為 (1-3)如果假定換熱面上污垢的積聚對壁面與流體的對流傳熱系數影響不大，則可認為 （1-4）于是從式(3)減去式(2)得 （1-5）式(4)表明污垢熱阻可以通過清潔狀態和受污染狀態下總傳熱系數的測量而間接測量出來。實驗研究或實際生產則常常要求測量局部污垢熱阻，這可通過測量所要求部位的壁溫表示。為明晰起見，假定換熱面只有一側有污垢存在，則有： （1-6） （1-7）若在結垢過程中，q、Tb均得持不變，且同樣假定，則兩式相減有 （1-8）這樣，換熱面有垢一側

9、的污垢熱阻可以通過測量清潔狀態和污染狀態下的壁溫和熱流而被間接測量出來。1.3 檢測和控制參數1、溫度：包括實驗管流體進口（2040）、出口溫度（2080 ）、實驗管壁溫（2080 ）以及水浴溫度（2080 ） ；2、水位：補水箱上位安裝，距地面2m，其水位要求測量并控制，以適應不同流速的需要，水位變動范圍200mm500mm；3、流量：實驗管內流體流量需要測量，管徑25mm，流量范圍0.54m3/h；4、差壓：由于結垢導致管內流動阻力增大，需要測量流動壓降，范圍為050mm水柱。第2章 溫度的測量2.1 實驗管流體進出口溫度測量和控制實驗管流體進口（2040）、出口溫度（2080 ）。2.1

10、.1 檢測方法設計以及依據溫度的測量有接觸式和非接觸式，由上述實驗裝置可知，實驗裝置的進出口管直徑較小，為25mm，故不宜使用體積較大的溫度計，否則會增加流動阻力影響流速，而非接觸式一般用于測量高溫，精度不高，而所測的溫度屬于低溫范圍的溫度測量，所以要選用精度較高的測溫元件，因此排除了非接觸式的。因此所選的測溫元件的特點要求結構簡單、方便、體積小、靈敏度高。而常用接觸式的有膨脹式溫度計、熱電阻和熱電偶，由于膨脹式溫度計精度雖高但此實驗裝置存在水浴加熱的過程，使用時毛細現象很容易造成附加誤差；加之熱電阻測溫范圍為-200800，熱電偶為-2002300，低溫測量時熱電阻溫度計精度比熱電偶溫度計要

11、高。所以綜合考慮，選擇熱電阻溫度計。熱電阻溫度計的主要特點是測量精度高，性能穩定。它是利用金屬導體或金屬氧化物半導體做被測溫質，利用導體或半導體的阻值隨溫度變化這一現象測量溫度。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。2.1.2 儀表種類選用以及設計依據選擇Pt100熱電阻（1）測量方法選擇：利用熱電阻測量進出口溫度； （2）測量依據：熱電阻溫度計的主要特點是測量精度高，性能穩定。它是利用金屬導體或金屬氧化物半導體做被測溫質，利用導體或半導體的阻值隨溫度變化這一現象測量溫度。因此，只要測量出感溫熱電阻的阻值變化，就可以測量出溫度。 （3）儀表選擇：常用熱電阻有銅熱和鉑熱電阻，但

12、銅熱電阻電阻率低，體積大，熱響應慢，所以選用鉑熱，而鉑熱有Pt10和Pt100，后者用于650度以下溫區，所以采用Pt100熱電阻。另外，Pt100溫度傳感器還具有抗震動、穩定性好、耐高壓等優點。Pt100溫度傳感器是Pt100熱電阻，隨著溫度的變化而變化。在零攝氏度時的電阻為100；在100時，阻值為138.5。圖2-1 Pt100熱電阻（4）產品參數廠家：陜西天康智能儀表公司 主要技術指標：表2-1 Pt100熱電阻主要技術指標型號 分度號 最小置入深度測溫范圍 精度等級 允許偏差 t WZP WZP 2 WZPK WZPK 2 PT100 200mm-200500 A 級 （0.15+0

13、.002|t|）B 級 （0.30+0.005|t|）注：“ t ”為感溫元件實測溫度絕對值，雙支鉑電阻只供應 B 級 熱電阻允許通過電流 通過鉑電阻的測量電流最大不超過 5mA 。熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的一部分，這一部分電阻是未知的且隨環境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。圖2-2 熱電阻三線制接法 2.1.3

14、測量注意事項（1）熱電阻溫度計測量實驗管進、出口溫度時應注意接線方式，由于引線有長短和粗細之分，也有材質的不同，另外引線在不同環境下電阻值也會發生變化，為了避免連線電阻對測溫的影響，在使用時熱電阻需采用三線制的連接方式；（2）熱電阻和顯示儀表的分度號必須一致。2.1.4 誤差分析（1）分度誤差。該誤差取決于材料純度和加工工藝。（2）通電發熱誤差。由于電阻通電后會產生自升溫現象，從而帶來測量誤差。該誤差無法消除，但可用規定最大電流6。（3）線路電阻不同或變化引入的測量誤差?？赏ㄟ^串聯電位器調整，此外規定三線、四線接線方法也可以減小誤差。（4）附加熱電動勢。電阻絲與引線接點處構成熱偶，若節點溫度不

15、同將產生附加電動勢，對于測量回路可能產生影響?？赏ㄟ^節點靠近，同溫等方法減小或消除。2.2 水浴溫度的測量該實驗裝置的模擬換熱器是由恒溫水浴作為熱源加熱實驗管段（約2m），水浴溫度由溫控器、電加熱管以及保溫箱體構成，模擬換熱器中恒溫水浴的溫度為2080 。2.2.1 檢測方法設計以及依據由實驗裝置要求分析，水槽內水浴溫度是一個存在一定變化的物理量，而水浴溫度又通過溫控器來實時監控從而達到恒溫。因此，測溫儀表要求較高的靈敏性和精確度。其次，水浴溫度的變化范圍在2080之間，屬于低溫測量。綜合以上要求，選用電接點溫度計。2.2.2 儀表種類選用以及設計依據選擇電接點溫度計（1）測量方法選擇：利用電

16、接點溫度計測恒溫水浴溫度。（2）儀表選用依據：在感溫包附近引一條導線，溫度刻度處再引一導線，當溫度上升到某刻度時，水銀柱就把外電路接通，反之溫度降到該刻度以下，又把外電路斷開，這樣循環往復，使恒溫水槽控制在一個微小變化的范圍，既可以提供溫度指示又能發出通斷的控制信號。圖2-3 電接點溫度計（3）產品參數廠家：安徽天康智能儀表公司價格：55元主要技術指標：產品執行標準：JB/T8803-1998 GB3836-83型號：WSSX-481W 標度盤公稱直徑： 100mm測溫范圍：-20-+300精度等級：1.0、1.5熱響應時間：40s防護等級：IP55正常工作大氣條件：溫度-25-+55相對濕度

17、85。設定點誤差：設定點誤差應不超過基本誤差限的15倍。切換差：切換差誤差應不超過基本誤差限的15倍。2.2.3 測量注意事項 （1）與水銀接觸的導線必須不被水銀腐蝕，而且不沾附水銀。 (2)通過電接點水銀溫度計的信號必須是低電壓小電流。 (3)測量時從感溫包附近和從和螺母軸端引出的導線會被水腐蝕，并且破碎后水銀會污染環境。2.2.4 誤差分析（1）分度誤差。該誤差取決于材料純度和加工工藝。（2）當水銀柱與細導線接觸后，如果溫度還繼續上升，水銀將在管壁與細導線的縫隙中升高，改變了玻璃管的橫截面積，溫度指示值就不準確了。（3）測量儀表由于內部傳動機構的間隙和摩擦阻力，使測量結果產生回差。2.3

18、管壁溫度測量 實驗管道在恒溫水槽中，通過與水槽中的水進行熱交換傳熱，壁溫范圍2080 。2.3.1 檢測方法設計以及依據 由測量情形可知管壁溫度用一般的熱電偶和熱電阻都不易測量，測溫環境要求測溫儀器可以附著在管壁表面，需要在測溫點將水浴與管壁分開，面積又不能太大，否則影響換熱。接觸式測溫中熱電阻和熱電偶比較適合，但熱電阻不易安裝，所以選擇熱電偶。2.3.2 儀表種類選用以及設計依據選擇K型鎧裝熱電偶 （1）測量方法選擇：利用k型鎧裝熱電偶測實驗管壁溫度。圖2-4 k型鎧裝熱電偶 （2）儀表選用依據及特點：用熱電偶測量壁溫，根據中間導體定律使采用儀表測量熱電偶的熱電動勢成為可能，也使采用熱電偶開

19、路測量金屬壁溫、液態金屬等測量成為可能，k型熱電偶是目前用量最大的廉價金屬熱電偶，并且線性度好，穩定性和復現性好，加之結構選擇鎧裝（將金屬絲絕緣材料和金屬保護套管三者組合裝配后拉伸加工成一種堅實的組合體），它具有能彎曲、便于安裝、耐高溫、熱響應時間快、體積小等優點；可以安裝在狹窄或結構復雜的測量場合；它可以直接測量各種生產過程中從-20100（熱電阻）范圍內的液體、蒸汽和氣體介質以及固體表面的溫度。（3）產品參數廠家：北京圣瑞科主要技術指標：型號：WRNK-436測溫范圍：-200+500精度等級：A級0.3，B級0.5測量端形式：單支接線方式：3線制或4線制過程連接：卡套螺紋M121.5 M

20、161.5 卡套法蘭測量范圍：-20150保護管材料質：1Cr18Ni9Ti接線盒材質：鑄鋁合金不銹鋼防護等級：IP652.3.3 測量注意事項（1） 熱電偶的熱電動勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端兩端溫度差的函數。（2）在使用中，補償導線應具有與所匹配的熱電偶的熱電動勢稱值相同的特性；而且補償導線與熱電偶正負極性不能接錯，補償導線與熱電偶接點溫度也必須相同。2.3.4 誤差分析（1）熱電偶測溫屬于接觸測溫法，傳感器要與被測對象接觸，并與周圍環境有傳熱關系，因此傳感器與被測對象不可避免存在傳熱誤差，并且不能通過提高傳感器的精確度使其減小，其次還有水浴影響和熱電偶冷端

21、產生的誤差等。（2）由于材料的純度和加工工藝可能引起分度誤差；（3）電阻絲與引線接點處構成熱電偶，若接點處溫度不同將產生附加電動勢。第3章 水位的測量3.1 補水箱水位測量補水箱安裝距地面2米，需要檢測其水位，水位變動范圍是200mm500mm,而且在不同流速時，用循環水泵來控制水位。3.1.1 檢測方法設計以及依據水位屬于液位測量，而常用的液位測量有靜壓法液位測量，但僅適用于敞口容器以及無雜質，低粘度的液體，浮子式液位計雖然它結構簡單，工作可靠，測量范圍較大，但由于試驗流體為易結垢的高硬度水，浮子也會受到腐蝕，導致浮子所受浮力發生變化，影響測量結果。另外，浮子上承受的力除重錘的重力外，還有繩

22、索本身的重力，以及繩與滑輪之間的摩擦力等，也會帶來測量誤差。電容式的液位測量適宜水分含量恒定不變的物位測量并且此實驗中若含有污垢的導電液粘附在電極上會造成虛假水位，此處要求對循環水泵進行控制，所以選擇電接點式水位測量法。3.1.2 儀表種類選用以及設計依據選擇電接點水位計（1）測量方法選擇：利用電接點水位計測量補水箱的水位。（2）儀表選用依據：電接點水位計是利用汽、水介質的導電率存在極大差異的性質來測量水位的，它由水位傳感器和顯示部分組成，水位傳感器就是一個帶有若干個電接點的水位測量筒。電接點的絕緣子可以使電極與測量筒的筒壁絕緣，筒壁為公共電極。水位達到某一電極處，接通它與公共電極之間形成的電

23、接點，交流電流過顯示燈亮。因此，水位的高低就決定了電接點浸入水中數量的多少，由顯示燈點亮的數量就可以知道水位的高低。對水位的控制可以通過A/D轉換后經過單片機編程實現控制功能。（3）產品參數廠家：江蘇博儀自動化儀表公司價格：500元主要技術指標：測量范圍： 100 1000mm測量點數：最大為 19 個點工作壓力 :0.6 22.5 Mpa工作溫度 :-80 400 制式：二線制與多線制。精度： 2mm工作電壓： 5 、 12 、 24 VDC ， 220VAC 指示方式：雙色指示，有水位（液位）為綠色，無液位為紅色LED 四位數值顯示。 報警指示：液位超出上上限，上限定值，對應綠燈閃爍；液位

24、低于下限，下下限紅燈閃爍。 報警值：有上上限，上限，下限，下下限，液位有效控制，用戶報警可任意組合。 輸出觸點容量： 220 ， 2A圖3-1 電接點水位計3.1.3 測量注意事項（1） 在溫度劇變時要防止電泄露，且保證電接點與筒壁有很好的絕緣。（2） 使用過程中應定期進行清洗，清除筒體內的污垢雜質。（3） 為保證測量筒內有較好的水質，必須保證測量筒有一定的散熱性，不然會造成回流流量增大，在測量筒和與實驗箱的連接管道中產生差壓，形成測量誤差。3.1.4 誤差分析（1）由于電級是以一定間距安裝的，這就決定了測量存在的固定誤差。（2）由于水位測量筒的散熱造成冷卻誤差，使回流流量增大，在測量筒和與實

25、驗箱的連接管道中產生差壓，形成測量誤差。第4章 流量的測量4.1 試驗管內流體的流量測量 需測量試驗管內流體的流量，且管徑為25mm，流量范圍0.54m3/h。4.1.1 檢測方法設計以及依據目前常用的流量測量方法有四類，一是差壓式的，比如說節流式的孔板，噴嘴，但考慮到試驗管段管徑只有25mm，空間很小，幾乎很難再在管中放置大的節流件，這樣會造成壓力損失，使流速減小，從而影響流量測量，所以節流件的暫時不考慮，常用的電磁流量計由于這次是人工配制的易結垢的高硬度水或是含有固體微粒等致垢物質，其導電率變化較大，不固定，所以不宜采用電磁式流量計。而浮子式一般只用于測量常溫常壓下透明介質，并且浮子上下移

26、動不穩定帶來測量誤差，渦街雖然測量不受流體參數變化的影響，但對于高粘度，低流速，小口徑的情況受限制。渦輪成本高，有可動部件，存在磨損問題。超聲波流量計雖然不會產生阻力且不會改變流體流動狀態，但一般用于難于觀察的大口徑的情況。所以綜上所述，選擇使用靶式流量計。4.1.2 儀表種類選用以及設計依據選擇靶式流量計 （1）測量方法選擇：利用靶式流量計測量實驗管里的流量。 （2）儀表選用依據：首先因為管徑小，流速較低，而它的特點是適用于低速測量，測量小流量時對外界的震動干擾不敏感；耐高溫，可測量高溫介質；測量精度高，重復性好，精度可達千分之二；在大部分情況下，可以測量高粘度的流體，對流體的粘度變化不敏感

27、不會因為流體產生的氣旋現象影響計量精度；不怕管道雜質影響，不怕堵塞；壓力損失較小，只有傳統孔板的六分之一，小于渦街，節能效果明顯。 （3）儀表工作原理：靶式流量計由靶式流量變送器和顯示儀表兩部分組成，在流體經過的管道中，垂直于流動方向設置一圓形靶子作為節流件，靶子與管壁之間形成環形流通截面，故又把靶子稱為環形孔板。流體經過時由于受阻必然要沖擊圓盤形的靶，靶上所受的作用力與流速之間存在一定的關系。因此通過力矩轉換的方式測出靶上所受的作用力或動壓，便可求出流速和流量。 圖4-1靶式流量計工作原理圖 F=u2A/2 A=d2/4 式中D-管道內徑；-流量系數；-靶徑比 qm=D（-） (4-1) =

28、式中F-靶受到流體的阻力；阻力系數；A-靶的迎流面積；d-靶直徑；u-靶和管壁間環面積中的平均流速；-介質密度（4）儀表特點：整臺儀表在設計中無可動部件、雙層夾層結構，保溫效果好；可選用多種防腐及耐高低溫材質（如哈氏合金，鈦等）；整機可做成全密封無死角（焊接形式），無任何泄漏點，可耐42MPa高壓；儀表內設自檢程序，故障現象一目了然；傳感器不與被測介質接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠；可就地采用干式標定方法，即采用砝碼掛重法。單鍵操作可完成標定；具有多種安裝方式供選擇，如選擇在線插入式，安裝費用低；能準確測量高溫500度工況下的氣體、液體流量；計量準確，精度可達到1.0%；重復性好，一般為

29、0.050.08%，測量快速；壓力損失小，僅為標準孔板的1/2P左右；抗干擾，抗雜質能力特強。（5）產品參數：廠家：西安中天冶金工程有限公司價格：118元主要技術指標：口 徑：DN15DN500mm公稱壓力：0.642MPa工況溫度：+80500精 度：1.02.5%FS量 程 比： 1：5殼 體：304不銹鋼(或按用戶要求協商提供)供電方式：內置3.6VDC鋰電池（兩年換一次，不帶信號輸出）； 外供24VDC（帶信號輸出）輸出信號：420mA二線制；脈沖01000HZ；Hart通信；RS232/RS485(或按用戶要求協商提供)防護等級：IP65；IP67防爆標志：本安型ExiallCT4；

30、隔爆型ExdllCT4表頭顯示：累積流量；瞬時流量；工況溫度；工況壓力（溫壓補償式才有）；棒狀滿量程百分比；故障自檢連接法蘭：國標（GB/T）系列；化工（HG）系列；機械（JB/T）系列；亦可按客戶要求提供各國法蘭標準 圖4-2 靶式流量計4.1.3 測量注意事項(1)對同一介質來說,在不同溫度和壓力條件下,密度也會變化,因此在流量計量時,必須對介質的密度進行補償。(2)靶的幾何尺寸、形狀、結構、管道內徑、直徑比、被測介質性質有關,當流體的雷諾數達到一定數值時，阻力系數不隨雷諾數變化。4.1.4 誤差分析（1）由上述公式可知，流量與流體的密度有關，但此實驗裝置是對污垢進行監測，流體密度會受污垢

31、影響，導致測量誤差。（2）由于靶受到的力包含了流體粘滯性所產生的摩擦力，并且此次的流體流量較小，不能忽略，所以使測得的流速偏小。第5章 差壓的測量5.1 實驗管出入口差壓由于結垢導致管內流動阻力增大，需要測量流動壓降，范圍為050mm水柱。5.1.1 檢測方法設計以及依據 常用的壓力測量方法有液柱式壓力計，但此方法中由于這次試驗裝置存在水浴加熱過程，很容易引起管內毛細現象的變化，產生測量誤差，所以此方法不宜。彈簧管壓力計一般又不用于測差壓；壓阻式壓力計由于其中的應變片也容易受測量環境的影響，使阻值發生變化，并且彈性元件與應變片的線膨脹系數很難完全一致，從而存在測量誤差；而電容式差壓傳感器在使用

32、時存在的寄生電容(引線電容及儀器中各元件與極板間的電容等）、鐵損等因素。所以綜上分析，我打算采用壓電式壓力傳感器。5.1.2 儀表種類選用以及設計依據選擇壓電式壓力計（1）測量方法選擇：利用壓電式壓力計測量實驗管出入口差壓。（2）儀表選用依據：由于這次試驗裝置的管徑25mm，屬于小管徑的范圍，壓電式壓力傳感器體積小，不會對實驗裝置造成太大附加壓力，并且該壓力計體積小，結構簡單，工作可靠，更換壓電元件可以改變壓力的測量范圍，加之在配用電荷放大器時，可以將多個壓電元件并聯來提高傳感器的靈敏度，測量范圍變寬，而且精度也比較高，頻率響應好，是動態壓力檢測中常用的傳感器。（3）儀表工作原理：對于某些電介

33、質物體，在沿一定方向對其施加壓力或拉力而使之變形時，其內部會產生極化現象，使物體的兩個表面產生符號相反的電荷，當外力去掉后，它又恢復到不帶電狀態，物體產生的電荷量與外力大小成正比，這種現象成為壓電效應，壓電式壓力傳感器就是利用壓電材料的壓電效應將被測壓力轉為電信號。 圖5-1 壓電式壓力計原理圖壓電元件夾于兩個彈性膜片之間，壓電元件的一個側面與膜片接觸并接地，另一側面通過引線將電荷量引出。被測壓力均勻作用在膜片上，使壓電元件受力而產生電荷。電荷量用放大器放大，轉換為電壓或電流輸出。由壓電材料制成的壓電元件受到壓力作用時產生的電荷量與作用力之間呈線性關系。 Q=kSp式中Q-電荷量；k壓電常數；S作用面積；p壓力（4）儀表特點：體積小，結構簡單，工作可靠，測量范圍寬，可測100MPa一下的壓力，測量精度較高，頻率響應高，可達30kHz，是動態壓力檢測中常用的傳感器。但由于壓電元件存在電荷泄露，故不適宜測量緩慢變化的壓力和靜態壓力。（5）產品參數廠家：華威傳感器系統工程有限公司價格：86元主要技術指標：下頁：表2壓