1、檢測儀表與傳感器壓力第1頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四進(jìn)料口執(zhí)行器變送器控制器液位控制器液體儲槽液位變送器+ SP執(zhí)行器正反正正第2頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四第三章 檢測儀表與傳感器第一節(jié) 測量儀表基本知識第二節(jié) 壓力檢測及儀表第三節(jié) 流量檢測及儀表第四節(jié) 物位檢測及儀表第五節(jié) 溫度檢測及儀表第3頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四一、 測量過程與測量誤差 1.測量過程參數(shù)檢測：專門的技術(shù)工具 被測 變量傳感器參數(shù)檢測的基本過程被測對象變送環(huán)節(jié)顯示裝置 傳感器又稱為檢測元件或敏感元件，它直接響應(yīng)被測變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)

2、換并轉(zhuǎn)化成一個與被測變量成對應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號，如mV、V、mA、Hz、位移、力等等。 變送器：傳感器的輸出010mA、420mA等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號。 有些時候，傳感器可以不經(jīng)過變送環(huán)節(jié)，直接通過顯示裝置把被測量顯示出來。 第 一 節(jié) 測量儀表的基本知識依靠能量的變換、實驗和計算被測量的值。第4頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四2. 測量誤差測量誤差儀表測得的測量值 與被測真值 之差 由于真值在理論上是無法真正獲取，因此，測量誤差就是指檢測儀表（精度較低）和標(biāo)準(zhǔn)表（精度較高）在同一時刻對同一被測變量進(jìn)行測量所得到的2個讀數(shù)之差。 即：x0 標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù) 測量誤差幾種表

3、示形式：絕對誤差:實際相對誤差:標(biāo)稱相對誤差:相對百分誤差:第5頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四二、測量儀表的性能指標(biāo)1、測量儀表的準(zhǔn)確度（精度）一臺測量范圍01000kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差10kPa(在整個量程范圍內(nèi))，另一臺測量范圍0400kPa的壓力測量儀表，其最大絕對誤差5kPa， 請問哪一臺壓力檢測儀表的精度更高？在儀表中，通常以最大相對百分誤差來衡量儀表的精確度、精度等級。 把最大絕對誤差折合成測量范圍的百分?jǐn)?shù)表示，稱為最大相對百分誤差:儀表的精度等級（精確度等級）是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分誤差。 例：第6頁，共72頁，20

4、22年，5月20日，23點19分，星期四儀表的精確度等級儀表的精度等級是指儀表在規(guī)定的工作條件下允許的最大相對百分 誤差去掉“”、“”號，即可確定儀表精度等級。目前，按照國家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的儀表精度等級有： 0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。 精度等級一般用一定的符號形式表示在儀表面板上：1.51.0儀表的精度等級是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。精度等級數(shù)值越小，表示儀表的精確度越高。精度等級數(shù)值小于等于0.05的儀表通常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表， 而工業(yè)用表的精度等級數(shù)值一般大于等于0.5。 第7頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，

5、星期四儀表的精確度等級例1：某壓力變送器測量范圍為0400kPa，在校驗該變送器時測得的 最大絕對誤差為-5kPa，請確定該儀表的精度等級。 解：先求最大相對百分誤差去掉和%為1.25，因此該變送器精度等級為1.5級 例2：根據(jù)工藝要求選擇一測量范圍為040m3/h的流量計，要求測量誤差不超過0.5 m3/h，請確定該儀表的精度等級。 解：同樣，先求最大相對百分誤差因此該流量計必須選擇1.0級的流量計 結(jié)論：工藝要求的允許誤差儀表的允許誤差校驗所得到的相對百分誤差 例2例1第8頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四2、非線性誤差(線性度)測量儀表的非線性誤差就是用來表征儀表

6、的輸出量和輸入量的實際對應(yīng)關(guān)系與理論直線的吻合程度。 非線性誤差用實際測得的輸入輸出特性曲線（校準(zhǔn)曲線）與理論直線的之間的最大偏差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示：被測變量儀表輸出理論實際第9頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四3、變 差在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測變量在全量程范圍內(nèi)正反行程測量時，對應(yīng)于同一被測值的儀表輸出可能不等，二者之差的絕對值即為變差。變差的大小，根據(jù)在同一被測值下正反特性間儀表輸出的最大絕對誤差和測量儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示 ：被測變量儀表輸出下行程上行程第10頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四4、靈敏度和

7、分辨力靈敏度是表征檢測儀表對被測量變化的靈敏程度，它是指儀表輸出變化量和輸入變化量之比，即 靈敏度y/x 分辨力又稱為靈敏限，是儀表輸出能響應(yīng)和分辨的最小輸入變化量，它也是靈敏度的一種反映。 對數(shù)字式儀表來說，分辨力就是數(shù)字顯示儀表變化一個LSB（二進(jìn)制最低有效位）時輸入的最小變化量。 第11頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四5、反應(yīng)時間 反應(yīng)時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參 數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時間長，說明儀表需要 較長時間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來 測量變化頻繁的參數(shù)。 儀表的輸出信號（即指示值）由開始變化到新穩(wěn) 態(tài)值的63.2所用的時間，可用來表示

8、反應(yīng)時 間，也有用變化到新穩(wěn)態(tài)值的95所用的時間來 表示反應(yīng)時間的。第12頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四三、測量系統(tǒng)中的常見信號類型作用于輸入端的被測信號，要轉(zhuǎn)換成便于傳輸和顯示的信號類型：1.位移信號： 是一種機械信號，包括直線位移和角位移。如在測量力、壓力、質(zhì)量、 振動等物理量時，要先把它們轉(zhuǎn)換成位移量再處理。2.壓力信號： 包括氣壓信號和液壓信號，工業(yè)檢測中主要應(yīng)用氣壓信號。3.電氣信號： 有電壓信號、電流信號、阻抗信號和頻率信號等。 傳送快、滯后小、可遠(yuǎn)距離傳遞、便于和電子計算機聯(lián)接。4.光信號： 包括光通量信號、干涉條紋信號、衍射條紋信號、莫爾條紋信號等。

9、 可是連續(xù)的，也可是斷續(xù)（脈沖）式的。第13頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四四、測量系統(tǒng)中信號的傳遞形式從傳遞信號的連續(xù)性的觀點來分： 1、模擬信號： 在時間上是連續(xù)變化的，在任何瞬時都可以確定其數(shù)值的信號。 可以變換為電信號，即是平滑地、連續(xù)地變化的電壓或電流信號。 例如：連續(xù)變化的溫度信號可以利用熱電偶轉(zhuǎn)換為與之成比例的連 續(xù)變化的電勢信號。 2、數(shù)字信號： 是一種以離散形式出現(xiàn)的不連續(xù)信號，通常用二進(jìn)制數(shù) “0”和“1”組合的代碼序列來表示。數(shù)字信號變換成電信 號是一連串的窄脈沖和高低電平交替變化的電壓信號。 第14頁，共72頁，2022年，5月20日，23點1

10、9分，星期四 3、開關(guān)信號： 開關(guān)信號：用兩種狀態(tài)或用兩個數(shù)值范圍表示的不連 續(xù)信號。 例如：用水銀觸點溫度計來檢測溫度的變化時，可 利用水銀觸點的“斷開”與“閉合”來判斷 溫度是否達(dá)到給定值。 在自動檢測技術(shù)中，利用開關(guān)式傳感器（如干簧管、電觸點式傳感器）可以將模擬信號變換成開關(guān)信號。第15頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四五、測量儀表的分類1、按儀表使用的能源分類 （1）電動儀表：便于遠(yuǎn)傳/集控/聯(lián)機。復(fù)雜/干擾。 （2）氣動儀表：簡單/可靠/抗干擾。傳遞慢/短。 2、按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類 （1）檢測儀表：獲取、轉(zhuǎn)換 （2）顯示儀表： （3）集中

11、控制裝置： （4）控制儀表：運算 （5）執(zhí)行器：操作3、按儀表的組成形式分類 （1）基地式儀表：適于現(xiàn)場檢測/控制 （2）單元組合儀表：靈活性高第16頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四4、根據(jù)所測參數(shù)的不同 （1）壓力測量儀表 （2）流量測量儀表 （3）物位（液位）測量儀表 （4）溫度測量儀表 （5）物質(zhì)成分分析儀表及物性檢測儀表等。5、按表達(dá)示數(shù)的方式不同 指示型、記錄型、訊號型、遠(yuǎn)傳指示型、累積型等。6、按精度等級及使用場合的不同 實用儀表、范型儀表和標(biāo)準(zhǔn)儀表，分別用在現(xiàn)場、實驗室、標(biāo)定室。第17頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例題分析例:

12、 某臺測溫儀表的測溫范圍為2001000oC，工 藝上要求測溫誤差不能大于5oC，試確定應(yīng)選儀表的準(zhǔn)確度等級。解：工藝上允許的相對百分誤差為： 允=5/（1000-200）100%=0.625%要求所選儀表不能大于工藝上允，才能保證測溫誤差不大于5oC，所以所選儀表的準(zhǔn)確度等級應(yīng)為0.5級。儀表的準(zhǔn)確度等級越高，能使測溫誤差越小，但為了不增加投資費用，不宜選用過高準(zhǔn)確度的儀表。第18頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四第 二 節(jié) 壓力檢測及儀表壓力：氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。化工生產(chǎn)中，通常遇到壓力和真空度的測量。若壓力不符合要求，影響生產(chǎn)效率/產(chǎn)品質(zhì)量，

13、還會 造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故。化學(xué)反應(yīng)中，壓力既影響物料平衡關(guān)系，也影響化 學(xué)反應(yīng)速度。還用于其它參數(shù)的測量。所以，壓力的測量與控制，對保證生產(chǎn)過程正常進(jìn) 行，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗和安全是十分重要的.第19頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四壓力單位及測壓儀表 垂直作用在單位面積上的力稱壓力。在國際單位制（SI）和我國法定計量單位中，壓力的單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為“Pa”。 即1N的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。 第20頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 壓力單位及測壓儀表 過去采用的壓力單位“工程大氣壓力”kgf/

14、cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大氣壓”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等均應(yīng)改成法定計量單位帕。 1 kgf/cm2 = 0.9807105Pa 1mmH2O = 0.980710Pa 1 mmHg = 1.332102Pa 1atm = 1.01325105Pa 1bar=105Pa 1PSI=6.89103Pa第21頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四三種壓力表示方法絕對壓力 pa表壓力 p負(fù)壓/真空度 ph 壓力單位及測壓儀表pa絕對壓力零線pphpa大氣壓p01.01325105Pa 絕對壓力是指物體所受的實際壓力。

15、 表壓是指壓力表所測得的壓力，絕對壓力-大氣壓力，即 真空度=指大氣壓-低于大氣壓的絕對壓力，也稱負(fù)壓，即 工程上通常采用表壓或者真空度來表示壓力的大小，一般的壓力檢測儀表所指示的壓力也是表壓或者真空度。 除特殊說明之外，以后所提及的壓力均指表壓或真空度。 第22頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四壓力檢測儀表的分類根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：(1) 液柱式壓力檢測 一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進(jìn)行測量。(2) 彈性式壓力檢測 根據(jù)彈性元件受力變形的位移進(jìn)行測量。 彈簧管/膜片/波紋管(3) 電氣式壓力檢測 利用敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量

16、進(jìn)行測量的。電勢、電阻。(4) 活塞式壓力檢測 根據(jù)液壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所 加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量。 測量精度很高，允許誤差可以小到0.050.02。 標(biāo)準(zhǔn)儀表。第23頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四用U形管進(jìn)行壓力檢測，其誤差來源主要有：溫度誤差由使用環(huán)境溫度的變化引起的測量誤差。 例如水，溫度從10變到20，其密度從999.8kg/m3減小到 998.3kg/m3。相對變化量為0.15。 安裝誤差安裝不垂直將產(chǎn)生安裝誤差。 例如若傾斜5，讀數(shù)誤差約0.38。 一、液柱式壓力檢測以液體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)，常用于較低壓力、負(fù)壓或壓差的

17、檢測。 p1 p2p1 p2h (a) (b)特點：直觀、可靠、準(zhǔn)確度較高。 U形管只能測量較低的壓力或差壓。 易破損，只能進(jìn)行現(xiàn)場指示。 第24頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四一、液柱式壓力檢測被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量.P=P1P2 =g(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。第25頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四一、液柱式壓力檢測單管壓力計由于U形管壓力計 需兩次讀取液面， 為使用方便，設(shè)計 出一次讀取液面高 度的單管壓力計。第26頁，共72頁，2022年，5

18、月20日，23點19分，星期四一、液柱式壓力檢測斜管壓力計主要用于測量微小壓力、負(fù)壓和壓差，將單管液柱壓力計的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差。傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖散。這種傾斜管液柱式壓力計可以測量到0.98Pa的微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。 第27頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四二、彈性式壓力計用彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測方法。 平薄膜 波紋膜 波紋管 單圈彈簧管 多圈彈簧管膜 片：受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動傳動機構(gòu)指示。 膜片的位移較小，靈敏

19、度低。2.5級。波紋管：位移相對較大，可在頂端安裝傳動機構(gòu), 帶動指針直接讀數(shù)。 特點是靈敏高（低壓區(qū)），用于檢測高壓。1000MPa. 一般的工業(yè)用彈簧管壓力表的精度等級為1.5級或2.5級，但根據(jù)制造的要求，其精度等級最高可達(dá)0.15級。 彈簧管壓力表 彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘?shù)?1頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四三、電氣式壓力計電氣式壓力計=壓力電信號(傳輸顯示)測量范圍廣：710-5Pa500MPa; 誤差0.2%；遠(yuǎn)傳；聯(lián)機。1.霍爾片式壓力傳感器2.應(yīng)變片式壓力傳感器3.壓阻式壓力傳感器4.力矩平衡式壓力傳感器5.電容式壓力傳感

20、器5種類型：第32頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四根據(jù)霍爾效應(yīng)制成，將壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。 Z軸：磁感應(yīng)強度為B的恒磁場Y軸：加一外電場。電子在霍爾片中運動（逆Y軸）在霍爾片的X軸方向上出現(xiàn)電位差，這電位差稱為霍爾電勢，這種現(xiàn)象為“霍爾效應(yīng)”。1. 霍爾片式壓力傳感器霍爾電勢的大小與半導(dǎo)體材料、所通過的電流I、磁感應(yīng)強度B以及霍爾片的幾何尺寸等因素有關(guān)，表示為：UH=RHBI第33頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四霍爾元件+彈簧管 = 霍爾片式彈簧管壓力傳感器。霍爾電勢與被測壓力成比例。利用這一電勢即可

21、實現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動控制。1. 霍爾片式壓力傳感器壓力-位移-電勢第34頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四外力作用被測對象表面產(chǎn)生微小機械變形應(yīng)變片敏感柵隨同變形電阻值發(fā)生相應(yīng)變化 應(yīng)變片利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為： 當(dāng)電阻體受外力作用時，其長度、截面積或電阻率會發(fā)生變化，其阻值也會發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)（l/s） 。電阻應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。r1r2123P(a) 傳感器1外殼 2彈性筒 3密封膜片r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向 貼放，作為溫度補償片。 r1、r2的靜態(tài)性能完全相同。

22、膜片受到外力，r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變小； r2受到徑向拉伸，阻值變大。r2的變化量比r1的變化量要小。2. 應(yīng)變片式壓力傳感器第35頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四應(yīng)變片r1 , r2，兩個阻值相等的精密固定阻R3 , R4UiEr1r2R3R4AB(b) 測量電橋不受壓時 r1= r2=r0 R3=R4=r 受壓，則：r1= r0+r1；r2= r0+r2 (r1r2) 第36頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四UiEr1r2R3R4AB(b) 測量電橋由壓力作用時，r1和r2一減一增，使電橋由較大的輸出；當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，r1、r2同時

23、增減，不影響電橋的平衡。如果把Ui轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，即為應(yīng)變式壓力變送器。 結(jié)論： 應(yīng)變片式壓力檢測儀表具有較大的測量范圍，被測壓力可達(dá)幾百MPa；并具有良好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。 應(yīng)變片式壓力檢測儀表仍有比較明顯的溫漂和時漂，因此，該表較多用于一般要求的動態(tài)壓力檢測，測量精度一般在0.51.0左右。 第37頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四應(yīng)用： 氣動壓力監(jiān)測； 氣象觀察室控制； 汽車剎車系統(tǒng)監(jiān)測； 軍用和商用航行器。第38頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四3.壓阻式壓力傳感器 電阻率變化引起阻值變化稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的

24、壓阻效應(yīng)明顯。1.負(fù)壓室 2.正壓室 3.硅杯4.引線 5.單晶硅片Ri1Ri2Ri3Ri4壓力變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號。第39頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量部分?jǐn)U散硅壓阻傳感器把被測差壓P成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓US p2p1硅杯壓阻式傳感器示意圖正壓側(cè)隔離膜片引出線負(fù)壓側(cè)隔離膜片硅油第40頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量部分惠斯頓電橋Ri1Ri2Ri3Ri4USRi1Ri2Ri3Ri4IS不受壓時：Ri1 Ri4R Ri2 Ri3R第41頁，共7

25、2頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量部分電壓轉(zhuǎn)換 US Ri1Ri2Ri3Ri4IS受壓時：Ri1Ri4r1Ri2Ri3r2受壓時，流經(jīng)兩橋臂的電流始終相等第42頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四TO-8封裝型壓阻式壓力傳感器 第43頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四MB16系列硅壓阻式壓力傳感器 產(chǎn)品特點：測量范圍：05kPa60MPa材料：316L不銹鋼隔離膜片恒壓供電：1015VDC 恒流供電：1.5mA4mA工作方式：表壓、絕壓、密封壓 綜合精度：0.1%FS，0.3%FS，0.5%FS 級可選 零點溫度飄移：0.02%

26、FS/ 靈敏度溫度飄移：0.02%FS/ 過載壓力：200%FS第44頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四壓阻式壓力傳感器結(jié)論：主要優(yōu)點是體積小，結(jié)構(gòu)簡單；核心：既是彈性元件又是壓敏元件的單晶硅膜片;擴(kuò)散電阻的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的幾十倍，能直接測量出微小的壓力;具有良好的動態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可測量幾千赫茲乃至更高的脈動壓力;應(yīng)用十分廣泛的一類壓力傳感器。 缺點：擴(kuò)散電阻存在溫度效應(yīng)，易受環(huán)境溫度的影響.第45頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四4.力矩平衡式壓力變送器是一種典型的自平衡檢測儀表，利用負(fù)反饋的工作原理，測量精度0.5級。PFiF1F2F

27、3FfI01測量元件（膜盒、膜片）2軸封膜片3主杠桿 4矢量機構(gòu) 5量程調(diào)整螺釘 6連桿7副杠桿8檢測片（銜鐵） 9差動變壓器10反饋動圈11放大器12調(diào)零彈簧13永久磁鋼第46頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi主杠桿： 副杠桿平衡： 當(dāng)變送器結(jié)構(gòu)及電磁特性確定后，K為一常數(shù)。說明當(dāng)矢量機構(gòu)的確定后，變送器的輸出電流I0與輸入壓力P成對應(yīng)關(guān)系。-(1)-(2)-(3)-(4)-(5)第47頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四5.電容式壓力變送器電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件主要包括測量部

28、件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分： 差壓電容膜盒電容-電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路pCIiIfIzIo測量部分轉(zhuǎn)換放大部分電容式壓力變送器是目前最受歡迎的壓力、壓差變送器第48頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四P=0 Ci1=Ci2=15pF P0 Ci1的電容量減小 Ci2的電容量增大 差動電容測量原理電容式差壓變送器測量原理 電容變化通過轉(zhuǎn)換/放大，輸出420mA的直流電信號。第49頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四該結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測量膜片不易損壞，與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動機構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相

29、應(yīng)提高，可達(dá)0.2級。 傳感器有左右固定極板；在兩個固定極板之間是彈性材料制成的測量膜片，作為電容的中央動極板；在兩側(cè)的空腔中充滿硅油。第50頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四6.智能型壓力變送器具有好的總體性能及長期穩(wěn)定工作能力，所以每五年才需檢驗一次。是在普通壓力/壓差傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。特點是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。第51頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四測量工業(yè)過程流體壓力，并將其轉(zhuǎn)化成420mA DC信號輸出。同時通過標(biāo)準(zhǔn)串行接口或現(xiàn)場總線HART協(xié)議通信輸出，可進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程控制、自診斷等功能。亦可采用

30、紅外遙控設(shè)定參數(shù)。人工智能化的管理能使自動化控制系統(tǒng)達(dá)到一種新的更高的層次。 智能型壓力變送器第52頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四四、壓力計的選用和安裝 選用安裝其它儀表也基本適應(yīng)第53頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四1. 壓力計的選用 三個方面：選用時應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質(zhì)的特性、現(xiàn)場使用的環(huán)境等條件本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的量程、精度、類型（材質(zhì)）。 第54頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 量 程 測量穩(wěn)定壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的2/3測量脈動壓力：最大工作壓力P

31、imax不超過上限值Pmax的1/2測量高壓壓力：最大工作壓力Pimax不超過上限值Pmax的3/5最小工作壓力Pimin不低于儀表滿量程的1/3在選用儀表量程時，應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)程或者標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值。 指該儀表可按規(guī)定的精確度對被測量進(jìn)行測量的范圍。 關(guān)鍵：根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確定。考慮可能的異常超壓，對儀表的量程留有足夠的余地。這只是一個一般經(jīng)驗要求，不是絕對的！第55頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 量 程 0min 1max1/31/23/52/3高壓壓力脈動壓力穩(wěn)定壓力第56頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 儀表精度 根據(jù)生產(chǎn)

32、允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。在選擇時應(yīng)堅持節(jié)約的原則，只要測量精度能滿足生產(chǎn)的要求，就不必追求用過高精度的儀表。 第57頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四例1：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為0.40.6MPa，要求使用彈簧管壓力表進(jìn)行檢測，并使測量誤差不大于被測壓力的4，試確定該表的量程和精度等級。 解： 由題意可知，被測對象的壓力比較穩(wěn)定，則 根據(jù)工作壓力的要求： 根據(jù)儀表的量程系列，可選用量程范圍為01.0MPa的彈簧管壓力表。 由題意，被測壓力的允許最大絕對誤差為： max=0.6*4%=0.024 MPa這

33、就要求所選儀表的相對百分誤差為： 0.024/（1-0）*100%=2.4%按照儀表的精度等級，可選擇1.5級的壓力表。 由于 故被測壓力最小值不低于滿量程的1/3，允許。 第58頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四有一臺空壓機的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.516 MPa ，工藝要求最大測量誤差為0.8 MPa，并可就地觀察及高低限報警。試選一合適的壓力表（包括測量范圍、精度等級）。例題2解:空壓機的緩沖罐的壓力視為脈動壓力根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低報警的要求，可選用YX-150 型電接點壓力表，測量范圍為0 40MPa。檢驗量程下限：被測壓力的最小值不低于滿量程的1

34、/3，符合要求。儀表量程選擇：最大相對百分誤差：所以選擇測量范圍為040Mpa，精度等級為1.5級的 YX-150型電接點壓力表。第59頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四 儀表類型正確選用儀表類型是保證儀表正常工作及安全生產(chǎn)的前提。應(yīng)考慮以下幾個方面:儀表的材料壓力檢測的特點是壓力敏感元件與被測介質(zhì)直接接觸。例如：對腐蝕性較強的介質(zhì)應(yīng)使用像不銹鋼之類 的彈性/敏感元件； 氨用壓力表則不允許采用銅或銅合金； 氧用壓力表在結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上與普通壓力表 相同，但要禁油。上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測儀表的選型第60頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分

35、，星期四 輸出信號類型只需觀察壓力變化：可選如需將壓力信號遠(yuǎn)傳：檢測快速變化的壓力信號：如控制系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)字量通信： 使用環(huán)境對爆炸性較強的環(huán)境，在使用電氣壓力儀表時，應(yīng)選擇防爆型；對溫度特別高或特別低的環(huán)境，應(yīng)選擇溫度系數(shù)小的敏感元件。上述選型原則也適用于差壓、流量、液位等其它檢測儀表的選型彈簧管壓力表、液柱式壓力計等直接指示型；可選電氣式壓力檢測儀表；選電氣式壓力檢測儀表，如壓阻式壓力傳感器；可選用智能式壓力檢測儀表。第61頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四2. 壓力計的安裝 分三種情況介紹：(1) 一般壓力檢測儀表的安裝(2) 特殊壓力檢測儀表的安裝(3) 壓

36、力變送器的安裝第62頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四(1) 一般壓力測量儀表的安裝無論選用何種壓力儀表和何種安裝方式，安裝應(yīng)注意以下幾點：壓力儀表必須經(jīng)檢驗合格后才能安裝；壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏；壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對濕度小于80，振動小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方,對于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾；第63頁，共72頁，2022年，5月20日，23點19分，星期四(1) 一般壓力測量儀表的安裝壓力儀表應(yīng)垂直安裝。安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于人的頭部；測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對壓力儀表的示值進(jìn)行修正；導(dǎo)壓管的粗細(xì)一般為610mm,長度盡可能短,否則會引起測量遲緩;壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修。第64頁，共72頁，20