第1节 检测仪表.pptVIP

* 《自动化仪表与过程控制》 主讲：丁跃浇 第1章 检测仪表 1.1温度检测仪表 1.1.1测量温度的主要方法 接触式测温 接触测量，简单、可靠、精度高； 测温元件有时可能破坏被测介质的温度场或与被测介质发生化学反应； 因受到耐高温材料的限制，测温上限有界。 非接触式测温 通过热辐射来测温，不会破坏被测介质的温度场，误差小，反应速度快； 测温上限原则上不受限制； 易受被测物体热辐射率及环境因素（物体与仪表间的距离、烟尘和水汽等）的影响。 接触式测温仪表分类： 1.膨胀式温度计 2.压力式温度计 3.热电偶温度计 4.电阻式温度计 1.1.2热电偶 1.基本原理：当两种不同的导体或半导体连接时，若两个接点温度不同，回路中会出现热电动势，并产生电流。 通常将一端温度T0维持恒定，称为冷端 另外一端放在需要测温的地方，称为热端或工作端。 2.在冷端插入第3方导体 考虑到，若T=T0则 因此： 所以，我们可以在回路中插入各种仪表和导线。 3.工业常用热电偶 标准型热电偶：按国家规定定型生产、有标准化分度表的热电偶。 主要有： 铂铑30-铂铑6热电偶（也称双铂铑热电偶，分度号B）； 铂铑10-铂电偶（分度号S）； 镍铬-镍硅（镍铬-镍铝，分度号K）热电偶； 镍铬-康铜（镍铬-铜镍，分度号E）热电偶。 4.热电偶冷端补偿 只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数; 热电偶的冷端温度补偿：只有将冷端温度保持为0℃，或者进行一定的修正才能得到准确的测量结果。 1.1.3热电阻 在中、低温区，热电偶输出的热电动势很小； 而在中、低温区，用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高； 热电阻特点：性能稳定、测量精度高，一般可在-270～900℃范围内使用（推荐在150℃以下时选用）。 R0: 0度时的电阻值 1.1.5热电偶温度变送器的基本结构 输出电流应为0－10mA或4－20mA直流电流信号。 1.输入电路 Rcu：铜丝绕制的电阻，安装在热电偶的冷端接点处，在冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶产生一个补偿电压。 R4完成零点调整（零点迁移）。如：某点的温度在500－1000 ℃间变化，常希望500 ℃以下的温度区不予以指示，即进行零点迁移。 2.放大电路 在变送器中，常常受到共模干扰的作用，这可以采取提高共模抑制比来进行克服。但是，在一定的条件下可以共模干扰可以转换为差模干扰，如（a）图所示。 抑制共模干扰的一个有效办法是把仪表浮空，也就是把变送器内的零线和大地绝缘。如（b）图所示。 3.反馈电路 1.1.6 DDZ-3型热电偶温度变送器的实际电路 变送器的功率放大及其输出电路 1.2压力检测仪表 注意：过程控制中，所讲“压力”实为物理概念上的压强。 压力指均匀、垂直地作用在单位面积上的力。 压力的表示方式有三种，即：绝对压力、表压力、负压或真空度、差压。 绝对压力是物体所承受的实际压力，其零点为绝对真空。 表压力指高于大气压力时的绝对压力与大气压力之差。 真空度（负压）是大气压力与低于大气压力时的绝对压力之差。 差压是两点间的压力差 压力的单位是牛顿/米2，称为帕斯卡（Pascal），简称帕（Pa）。 1.2.1弹性压力测量元件 弹簧管（波登管） 波纹管 膜片 利用弹性元件受压产生变形来测量压力。 波纹管与弹簧的组合，利用弹簧的较好线性特性 利用膜盒测量差压 1.2.2 力平衡式压力（差压）变送器 特点：1.不是靠弹性元件的弹性反力建立平衡关系。因此，弹性元件的弹性力随温度变化时，不会影响变送器的精度。 2.变换过程中，位移量很小，因而线性度好，迟滞小。 变送器的静态结构图： S：波纹管的有效面积 τ ：杠杆系统的扭转刚度 f: 电磁铁的传递系数。 d: 位移检测点的检测元件位移 由计算可得： （开环增益很大时） IO只决定于输入和反馈回路，而与正向通道无关 DDZ－3型电动单元组合仪表的力平衡式变送器 差动变压器的结构 振荡器的结构。实际上，可以相当于一个动态增益无限大的放大器。 1.2.3位移式差压（压力）变送器 基本结构： 被测压力P1和P2，分别施加于左右两个隔离膜片上，如果二者不相等就会推动中间测量膜片，从而改变两边电容器的容量。这样，测量出两边容量的变化就可知道其压差， 因此： 测量原理如下： 令V1、V2、V4表示R1、R2、R4上的压降；且，R1=R2=R4,则可以推算出： 测量中，可以保持V4恒定，则测出V1-V2即可知P。 1.2.4 固态测压仪表 以上各种测压仪表都有一个弹性元件，仪表内部总有一个运动部件。 固态测压仪表是利用压电效应、压阻效应、压磁效应直接将压力转换为电信号。 在硅杯上，采用扩散工艺，制作了一些长条