1、第三章 檢測儀表與傳感器 第一節(jié) 概述第二節(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) 溫度檢測及儀表第六節(jié) 現(xiàn)代檢測技術(shù)與傳感器的發(fā)展第七節(jié) 顯示儀表第一節(jié) 概述 用來檢測生產(chǎn)過程參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。 用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)的儀表通常稱為傳感器。 當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，通常稱為變送器。一、測量過程與測量誤差 測量過程在實(shí)質(zhì)上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程，而測量儀表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。 測量誤差指由儀表讀得的被測值與被測量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 絕對(duì)誤差xi：儀

2、表指示值, xt：被測量的真值由于真值無法得到 x：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值 相對(duì)誤差二、儀表的性能指標(biāo)1. 精確度（簡稱精度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對(duì)誤差來表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。 兩大影響因素絕對(duì)誤差和儀表的測量范圍相對(duì)百分誤差允許誤差舉例例1某臺(tái)測溫儀表的測溫范圍為200700，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為4，試確定該儀表的精度等級(jí)。 解：該儀表的相對(duì)百分誤差為 如果將該儀表的去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級(jí)中沒有0.8級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過了0.5

3、級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測溫儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。 儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“”號(hào)及“”號(hào)，便可以用來確定儀表的精確度等級(jí)。 目前常用的精確度等級(jí)有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結(jié)例2某臺(tái)測溫儀表的測溫范圍為01000。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過，試問應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？ 解： 根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為 如果將儀表的允許誤差去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值介于0.51.0之間，如果選擇精度等級(jí)

4、為1.0級(jí)的儀表，其允許的誤差為1.0，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級(jí)儀表才能滿足工藝要求。儀表的精度等級(jí)是衡量儀表質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。 精度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級(jí)越高，也說明該儀表的精確度越高。0.05級(jí)以上的儀表，常用來作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其精度大多在0.5以下。 儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例1.51.0 根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級(jí)和根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級(jí)，情況是不一樣的。根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該大于（至少等于）儀表校驗(yàn)所得的相對(duì)百分誤差；根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級(jí)

5、時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對(duì)百分誤差。 小結(jié)2.變差 變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測量在儀表全部測量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到小）測量時(shí)，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。 圖3-1 測量儀表的變差3.靈敏度與靈敏限 儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測參數(shù)變化量的比值。即 式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測參數(shù)變化量。 儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。 注意

6、：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨力表示。 4.分辨率 對(duì)于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測參數(shù)變化量。 不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)。分辨率與儀表的有效數(shù)字位數(shù)有關(guān)。5.線性度 線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通常總是希望測量儀表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。 圖3-2 線性度示意圖6.反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)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(shí)間長，說明儀表需要較長時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值

7、，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。 儀表反應(yīng)時(shí)間的長短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。 三、工業(yè)儀表的分類1. 按儀表使用的能源分類氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表 以電為能源，信號(hào)之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動(dòng)儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動(dòng)儀表的安全使用。 一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場、放射性等環(huán)境影響。 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用2. 按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類 檢測儀表 作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。 顯示儀表 作用是將由檢測儀表獲得的信息顯示出來。 集中控制裝置 包括各種巡回檢測儀、巡回控制儀等。控制儀表 可以根據(jù)需要對(duì)輸入信

8、號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算。 執(zhí)行器 可以接受控制儀表的輸出信號(hào)或直接來自操作員的指令，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行操作或控制。 圖3-3 各類儀表的作用3. 按儀表的組成形式分類 基地式儀表特點(diǎn)是將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里，形成一個(gè)整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場做就地檢測和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。 分為基地式儀表和單元組合儀表 化工生產(chǎn)中的單元組合儀表有電動(dòng)單元組合儀表和氣動(dòng)單元組合儀表兩種。國產(chǎn)的電動(dòng)單元組合儀表簡稱DDZ儀表；氣動(dòng)單元組合儀表簡稱QDZ儀表。注意 單元組合儀表是將對(duì)參數(shù)的測量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工

9、作的單元儀表（簡稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表一、壓力單位及測壓儀表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡稱帕（Pa） 為了使大家了解國際單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。 壓力單位帕/Pa兆帕/ MPa工程大氣壓/ (kgf/cm2)物理大氣壓/ atm汞柱/ mmHg水柱/ mH2O（磅/英寸2）/ （1b/in2）巴/bar帕111061.019710-

10、59.86910-67.50110-31.019710-41.45010-4110-5兆帕1106110.1979.8697.5011031.01971021.45010210工程大氣壓9.8071049.80710-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.01331050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.33321021.333210-41.359510-31.315810-310.01361.93410-21.333210-3水柱9.8061039.80610-30.10000.0967873.5511.4220.098

11、06（磅/英寸2）6.8951036.89510-30.070310.0680551.710.703110.06895巴11050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1 各種壓力單位換算表p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線在壓力測量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。 當(dāng)被測壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。圖3-4絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系測壓儀表按其轉(zhuǎn)換原理的不同可分為四類。1.液柱式壓力計(jì) 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測量。 按其結(jié)構(gòu)形式的不同 U形管壓力計(jì)單管壓力計(jì) 優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便

12、 其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空度或壓力差。 缺點(diǎn)2.彈性式壓力計(jì) 它是將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測量的。 3.電氣式壓力計(jì) 它是通過機(jī)械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測量的儀表。 4.活塞式壓力計(jì) 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測量精度很高，允許誤差可小到0.05%0.02%。 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。 二、彈性式壓力計(jì)定義 彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制

13、成的測壓儀表。 優(yōu)點(diǎn) 具有結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。 可用來測量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。 1.彈性元件 彈性元件是一種簡易可靠的測壓敏感元件。當(dāng)測壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。 圖3-5 彈性元件示意圖 彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。2.彈簧管壓力表 分類使用的測壓元件 單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。 1彈簧管；2 拉桿；3 扇形齒輪；4 中心齒輪；5 指針；6 面板；7

14、游絲；8 調(diào)整螺絲；9 接頭彈簧壓力表 在化工生產(chǎn)過程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。 圖3-7 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4 靜觸點(diǎn)；2 動(dòng)觸點(diǎn)；3 綠燈；5 紅燈 壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)1和4。當(dāng)壓力超過上限給定數(shù)值時(shí)，2和4接觸，紅色信號(hào)燈5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，2與

15、1接觸，接通了綠色信號(hào)燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。 三、電氣式壓力計(jì)定義電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 優(yōu)點(diǎn)1. 該儀表的測量范圍較廣，分別可測710-5Pa至5102MPa的壓力，允許誤差可至0.2； 2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。 圖3-8 電氣式壓力計(jì)組成方框圖組成 一般由壓力傳感器、測量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。 幾種常見的傳感器或變送器：1.霍爾片式壓力傳感器 霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元

16、件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測量。 圖3-9 霍爾效應(yīng) 霍爾電勢可用下式表示 式中，UH為霍爾電勢；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。 一般I為320mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢UH約為幾十毫伏數(shù)量級(jí)。 導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng)，不過它們的霍爾電勢遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢小得多。 將霍爾元件與彈簧管配合，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖3-10所示。 圖3-10 霍爾片式壓力傳感器1彈簧管；2 磁鋼；3 霍爾片 當(dāng)被測壓力引入后，在被測壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置，使所產(chǎn)

17、生的霍爾電勢與被測壓力成比例。 利用這一電勢即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動(dòng)控制。2.應(yīng)變片壓力傳感器 應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減小（增加），再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。 圖3-11 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1應(yīng)變筒；2外殼；3密封膜片3.壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。 采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單

18、晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(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(hào)。 工作原理圖3-12 壓阻式壓力傳感器1基座；2單晶硅片；3導(dǎo)環(huán)；4螺母；5密封墊圈；6等效電阻特點(diǎn) 精度高、工作可靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測量壓力，稍加改變，還可以測量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。 4.電容式壓力變送器 電容式壓力變送器是一種開環(huán)檢測儀表，具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強(qiáng)、可靠性好、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的420mA（DC）電流信號(hào)。 工作原理圖3-13 電容式差壓變送

19、器原理圖1隔離膜片；2，7固定電極；3硅油；4測量膜片；5玻璃層；6底座；8引線先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測量。 電容式壓力傳感器結(jié)論：(1) 相對(duì)變化值 與被測差壓 成線性關(guān)系。 (2) 與介電常數(shù) 無關(guān) ,可大大減小溫度對(duì)變送器的影響。 (3) 與 有關(guān)。 愈小，靈敏度越高。美國費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器四、智能型壓力變送器 智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表。 圖3-15 手持通信器的連接示意圖 3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場變送器的信號(hào)

20、端子上，就地設(shè)定或檢測，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測。 實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷五、壓力計(jì)的選用及安裝1.壓力計(jì)的選用 壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析， 一般考慮以下幾個(gè)問題。 儀表類型的選用 儀表精度等級(jí)的選取 儀表測量范圍的確定舉例 例3 某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為2528MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測量范圍。 解由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以

21、選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為060MPa。 由于 ，故被測壓力的最小值不低于滿量程的 1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 所以，精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為060MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。 2.壓力計(jì)的安裝 （1）測壓點(diǎn)的選擇應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小。 要選在被測介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分，不要選在管路拐 彎、分叉、死角或其他易形成漩渦的地方。 測量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí)，應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直

22、，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊，不應(yīng)有凸出物或毛刺。 測量液（氣）體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下（上）部，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣（液）體。 （2）導(dǎo)壓管鋪設(shè) 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適，一般內(nèi)徑為610mm，長度應(yīng)盡可能短，最長不得超過50m，以減少壓力指示的遲緩。如超過50m，應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì)。 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有1:101:20的傾斜度，以利于積存于其中之液體（或氣體）的排出。 當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí)，必須加設(shè)保溫伴熱管線。 取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥，以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用。切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方。 測量蒸汽壓力時(shí)，應(yīng)加裝凝液管，以防止高溫蒸汽直接與測壓元件接觸

23、圖3-17（a）；對(duì)于有腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離罐，右圖（b）表示了被測介質(zhì)密度2大于和小于隔離液密度1的兩種情況。圖3-17 壓力計(jì)安裝示意圖壓力計(jì)；切斷閥門；凝液管；取壓容器（3）壓力計(jì)的安裝 壓力計(jì)應(yīng)安裝在易觀察和檢修的地方。 安裝地點(diǎn)應(yīng)力求避免振動(dòng)和高溫影響。 壓力計(jì)的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧希鳛槊芊鈮|片，以防泄漏。 當(dāng)被測壓力較小，而壓力計(jì)與取壓口又不在同一高度時(shí)，對(duì)由此高度而引起的測量誤差應(yīng)按pHg進(jìn)行修正。式中H為高度差，為導(dǎo)壓管中介質(zhì)的密度，g為重力加速度。 為安全起見，測量高壓的壓力計(jì)除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或

24、無人通過之處，以防發(fā)生意外。 第三節(jié) 流量檢測及儀表一、概述 介質(zhì)流量是控制生產(chǎn)過程達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和安全生產(chǎn)以及進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要參數(shù)。 流量大小：單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一截面的流體數(shù)量的大小，即瞬時(shí)流量。 總量：在某一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流體流量的總和，即瞬時(shí)流量在某一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)值。定義1.速度式流量計(jì) 以測量流體在管道內(nèi)的流速作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。 2.容積式流量計(jì) 以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計(jì)算流量的儀表。 3.質(zhì)量流量計(jì) 以測量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。 分類質(zhì)量流量M體積流量Q如以 t 表示時(shí)間，則流量

25、和總量之間的關(guān)系是 1.節(jié)流現(xiàn)象與流量基本方程式（1）節(jié)流現(xiàn)象 流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。 二、差壓式流量計(jì) 差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。 圖3-17 孔板裝置及壓力、流速分布圖（2）流量基本方程式 流量基本方程式是闡明流量與壓差之間定量關(guān)系的基本流量公式。它是根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程和流體連續(xù)性方程式推導(dǎo)而得的。 可以看出：要知道流量與壓差的確切關(guān)系，關(guān)鍵在于的取值。 流量與壓力差P的平方根成正比。 2.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置 國內(nèi)外把最常用的節(jié)流裝置、孔

26、板、噴嘴、文丘里管等標(biāo)準(zhǔn)化，并稱為“標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置”。 標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容包括節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、加工要求、取壓方法、使用條件等。 孔板 噴嘴 文丘里管 標(biāo)準(zhǔn)孔板是最為簡單和典型的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。 標(biāo)準(zhǔn)孔板及其安裝方法3.取壓方式不同的節(jié)流裝置應(yīng)采用不同的取壓方式。 標(biāo)準(zhǔn)孔板的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和徑距取壓（D-D/2取壓），其中角接取壓又分環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓。 流向流向流向環(huán)室取壓 單獨(dú)鉆孔取壓 法蘭取壓 標(biāo)準(zhǔn)孔板的幾種取壓方式 法蘭取壓環(huán)室取壓單獨(dú)鉆孔取壓1-1角接取壓；2-2法蘭取壓；3-3徑距取壓；4-4縮流取壓；5-5管接取壓 由節(jié)流裝置、差壓引壓導(dǎo)管及差壓計(jì)（或差壓變送器）

27、等組成。4. 節(jié)流式流量測量系統(tǒng) 節(jié)流裝置是將被測流體的流量值變換成差壓信號(hào)p，由壓力信號(hào)管路輸送到差壓變送器(或差壓計(jì))。被測流量與差壓p成平方根關(guān)系，是非線性的，為了得到線性刻度，可加開方運(yùn)算電路或加開方器。流量變送器帶有開方運(yùn)算，變送器的輸出電流就與流量成線性關(guān)系。顯示儀表顯示流量的大小。5.差壓式流量計(jì)的測量誤差 不僅需要合理的選型、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算和加工制造，更要注意正確的安裝、維護(hù)和符合使用條件等，才能保證差壓式流量計(jì)有足夠的實(shí)際測量精度。 注意誤差產(chǎn)生的原因被測流體工作狀態(tài)的變動(dòng)。節(jié)流裝置安裝不正確。孔板入口邊緣的磨損。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有堵塞、滲漏現(xiàn)象。差壓計(jì)安裝或使用不正確。

28、圖3-20 測量液體流量時(shí)的取壓點(diǎn)位置 圖3-21 測量液體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓導(dǎo)管；3放空閥；4平衡閥；5差壓變送器；6貯氣罐；7切斷閥圖3-22 測量氣體流量時(shí)的連接圖1節(jié)流裝置；2引壓導(dǎo)管；3差壓變送器；4貯液罐；5排放閥圖3-23 測量蒸汽流量的連接圖1節(jié)流裝置；2凝液罐；3引壓導(dǎo)管；4排放閥；5差壓變送器；6平衡閥圖3-24 差壓計(jì)閥組安裝示意圖1，2切斷閥；3平衡閥圖3-25 隔離罐的兩種形式 由引壓導(dǎo)管接至差壓計(jì)或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組，如圖3-24所示。 測量腐蝕性（或因易凝固不適宜直接進(jìn)入差壓計(jì)）的介質(zhì)流量時(shí)，必須采取隔離措施。常用的兩種隔離罐形式如圖3-25所示。 三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1.工作原理 以壓降不變，利用節(jié)流面積的變化來測量流量的大小，即轉(zhuǎn)子流量計(jì)采用的是恒壓降、變節(jié)流面積的流量測量方法。圖3-26 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理圖轉(zhuǎn)子流量計(jì)中轉(zhuǎn)子的平衡條件是由上式可得根據(jù)轉(zhuǎn)子浮起的高度就可以判斷被測介質(zhì)的流量大小或?qū)⑸鲜酱鷵Q可得或流量與浮子高度h之間的關(guān)系近似線性。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)有兩大類： 直讀式轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由玻璃錐形管、浮子和支撐結(jié)構(gòu)組成由浮子位置高度讀出流量值。 遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計(jì)可采用金屬錐形管，其測量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將浮子的位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 1-浮子； 2-錐形管； 3-