1第四章檢測儀表與傳感器2§3.4物位檢測變送儀表§3.4.1概述物位分類：液位：在容器中液體介質的高度液位計料位：容器中固體或顆粒狀物質的堆積高度料位計界面：兩種密度不同液體介質的分界面界面計3§3.4.2物位儀表分類按照工作原理可以分為以下幾種類型:1.直讀式物位儀表2.浮力式物位儀表3.差壓式物位儀表4.電磁式物位儀表5.核輻射物位儀表6.聲波式物位儀表7.光學式物位儀表45磁浮子翻板液位計6利用浮子內磁鋼驅動雙色薄片的翻轉來指示液位主體內磁浮子隨液位的升降而上下運動，同時驅動主體外指示器內的雙色薄片翻轉；有液位時轉示紅色、無液位時轉示黑色，黑色和紅色色帶間的界線即為液位高度。7§3.4.3差壓式液位變送器1、工作原理差壓式液位變送器，是利用容器內的液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作。8P1=P0+HρgP2=P0ΔP=P1-P2=Hρg

壓差變送器測得的壓差與液位高度成正比，這樣把測量液位高度轉化為測量壓差。9經濟液晶顯示(選件)結構緊湊、堅固可靠可用于0～lm…0～100m的液位測量精度為0.1％、O.25％、0.5％兩線制4～20mA輸出或低功率，三線制1～5V輸出10三、電容式物位傳感器1.測量原理在電容器的極板之間，充以不同介質時，電容量的大小也不同。11當D和d一定時，電容量C的大小與極板的長度L和介電常數ε的乘積成比例。將電容傳感器（探頭）插入被測物料中，電極浸入物料中的深度隨物位高度變化，必然引起電容量的變化，從而可檢測出物位。122.液位的檢測非導電介質的液位測量13是利用被測介質的介電常數ε與空氣的介電常數ε0不等的原理工作的；（ε-ε0）值越大，儀表越靈敏；D與d越相接近，儀表靈敏度越高；結構改變后，可測量導電介質的液位。143.料位的檢測可測量固體塊狀、顆粒體及粉料的料位固體間磨損較大，容易“滯留”采用電極棒及容器壁組成電容器的兩極，測量非導電固體15電容物位計的特點：傳感部分結構簡單、使用方便電容變化量不大，要精確測量，電子線路復雜介質濃度、溫度變化時，影響介電常數16注意事項被測介質相對介電常數是否穩定是準確測量的前提；確定介質的導電性是否屬于：非導電介質還是導電介質；介質是否有腐蝕性、粘性物或沉淀物；引起測量誤差的常見情況：劇烈的波動、拱起的泡沫、吸濕或粘性的介質。17第五節溫度檢測變送儀表溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同物體之間的熱交換，以及物體的某些物理性質隨冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。溫度計與高溫計18

1接觸式：膨脹式測溫儀表壓力式溫度計熱電偶溫度計熱電阻溫度計

2非接觸式：輻射高溫計光學高溫計一、溫度測量儀表分類（按測量方式分為）19常用溫度計的種類及優缺點20（a）膨脹式溫度計1.金屬片；2.調節螺釘；3.絕緣子；4.信號燈21（b）壓力式溫度計封閉系統中的液體、氣體或低沸點液體的飽和蒸汽受熱后體積膨脹或壓力變化原理而工作，并用壓力表測量這種變化，從而得到溫度由溫包、毛細管和彈簧管組成22二、熱電偶溫度計基于熱電效應（賽貝克效應）原理測量范圍廣、結構簡單、使用方便、準確可靠、應用極為普遍組成熱電偶——感溫元件測量儀表——動圈儀表、電位差計或數顯表連接導線——銅導線及補償導線

231.熱電偶及測溫原理兩種導體連接成一個閉合回路，兩個接點分別置于溫度t的熱源和溫度t0中，在回路中就會產生電勢，這種效應叫作熱電效應。工作端測溫端tt0參照端冷端熱電極24熱電勢的產生接觸電勢：接觸電勢僅和兩金屬的材料及接觸點溫度有關，溫度越高，接觸電勢越大，用eAB(t)表示。AB+++－－－eAB

溫差電勢遠小于接觸電勢整個熱電偶回路的熱電勢:252.熱電偶基本定律(1)熱電回路的熱電勢僅取決于熱電極的材料和兩個接觸點溫度，與溫度沿熱電極的分布及電極尺寸和形狀無關——中間溫度定律；(2)在熱電偶回路中，接入第三種材料的導線，只要第三導線的兩端的溫度相同，第三導線的引入不會影響熱電偶的電勢——中間導體定律；(3)如兩種金屬A和B分別與金屬C配偶的熱電勢EAC和ECB，則A和B配偶產生的熱電勢EAB為EAC和ECB之差——標準電極定律；（4）若結點溫度為t1和t2時回路的熱電勢為E1；結點溫度為t2和t3時的熱電勢為E2，則結點溫度為t1和t3時的回路熱電勢為E=E1+E2——冷端修正理論依據。26tAB在冷端處接入導線和儀表AB把A,B電極直接插入被測液態金屬中或焊在固體金屬表面273.熱電勢與溫度關系特性（1）列表法將溫度與熱電偶的熱電勢寫成相應的表格，不同的熱電偶其數值是不同的，每種熱電偶都對應一個分度號---分度表。（2）數字表示法熱電勢與溫度的關系用一個公式表示：

（3）圖示法把熱電勢與溫度關系用曲線在坐標紙上表示出來。28表1鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表

分度表Kμv℃0123456789003979119158198238277317357103974374775175575976376777187582079883887991996010001041108111221162301203124412851325136614071448148915291570401611165216931734177618171858189919401981。。。。。。5402234622388224312247322516225592260122644226872272955022772228152285722900229422298523028230702311323156560231982324123284233262336923411234542349723539235825702362423667237102357223795238372388023923239652400858024050240932413624178242212426324306243482439124434590244762451924561246042464624689247312477424817248596002490224944249872502925072251142515725199252422528429E=-0.0014194137+0.039924664*T+0.000011141194*T^2K型熱電偶30（1）對熱電偶材料的要求：①熱電性能好②物理、化學性能穩定③有良好的機械加工性能④復現性好（2）工業上常用的標準熱電偶：

鉑銠30－鉑銠6(B),鉑銠10－鉑(S),鎳鉻－鎳硅(K)，鎳鉻－銅鎳(E)等某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）

4.常用熱電偶材料31工業用熱電偶熱電偶名稱分度號測溫范圍/℃特點長期使用短期使用鉑銠30-鉑銠6B300～16001800熱電勢小，測量溫度高，精度高適用于中性和氧化性介質價格高鉑銠10-鉑S0～13001600熱電勢小，精度高，線性差適用于中性和氧化性介質價格高鎳鉻-鎳硅（鎳鋁）K0～10001200熱電勢大，線性好適用于中性和氧化性介質價格便宜鎳鉻-康銅E0～550750熱電勢大，線性差適用于氧化及弱還原性介質價格低32鎳鉻-鎳鋁型熱電偶的性能1906年開始使用1938年已標準化,長期廣泛應用在空氣中可使用到1200℃兩個主要缺點鎳鋁電極的硫蝕鎳鉻電極的擇優氧化和“K”狀態33

5.熱電偶的結構（1）普通熱電偶：有熱電極、絕緣管、保護套和接線盒組成（2）鎧裝熱電偶：將熱電偶絲與絕緣材料及金屬套管經過整體拉伸工藝加工而成的堅實的組合體。工作端有露頭型、接殼型和絕緣型三種。34外徑為1-8mm，還可小到0.2mm，長度可為50m。反應速度快，可彎曲、不怕震、耐高壓的優點。③表面型熱電偶利用真空鍍膜法將兩種電極材料蒸鍍在絕緣基底上的薄膜熱電偶，專門測量物體表面溫度。④快速熱電偶測量高溫熔融物體的一種專用熱電偶，尺寸小（熱電極直徑約0.1mm），響應快（4－6秒）稱為消耗式熱電偶，只能間歇測量。35366.熱電偶冷端溫度的處理方法（1）補償導線只有熱電偶的冷端溫度保持不變，熱電勢才是被測溫度的單值函數，使用補償導線可將冷端延伸至溫度恒定處。補償導線有以下特點：①在一定溫度范圍內，補償導線與所要連接的熱電極具有相同的熱電性能；②價格比較低廉；③不同熱電偶所用的補償導線不同；④熱電偶和補償導線的兩個接頭上溫度相同（不應超過100℃）；⑤使用時型號相配，極性不能接錯。37（2）冷端溫度的補償方法

采用補償導線后，冷端從溫度較高和不穩定的地方，延伸到溫度較低和比較穩定的操作室內，但冷端溫度還不是0℃。①冰點法②計算修正法③儀表零點校正法④補償電橋法⑤補償熱電偶法38具有補償電橋的熱電偶測溫線路返回39補償熱電偶連接線路40三、熱電阻溫度計1.熱電偶與熱電阻對比熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度，對于在500℃以下的中、低溫輸出電勢很小，對測量電路的放大器和抗干擾能力要求很高，否則不準；另外，由于冷端溫度的變化和環境溫度的變化所引起的相對誤差顯得突出，不易得到完全的補償。在中、低溫區，一般使用熱電阻溫度計測量，適用于-200～+500℃，輸出值大，測量準確。41熱電阻的組成及連接方式熱電阻溫度計熱電阻（感溫元件）

不平衡電橋顯示儀表平衡電橋連接導線42采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。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。

431.熱電阻測溫原理利用金屬導體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來進行溫度測量的。熱電阻與熱電偶的測溫原理不同熱電阻：溫度變化電阻值變化熱電偶：溫度變化熱電勢變化442.工業常用熱電阻熱電阻的材料一般要求：電阻溫度系數、電阻率大熱容量小在整個測溫范圍內，應具有穩定的物理、化學性質和良好的復制性；電阻值隨溫度的變化關系，最好呈線性。目前應用最為廣泛的電阻材料是鉑和銅45（1）鉑電阻型號為WZP，鉑易提純，在氧化性介質中，甚至在高溫下其物理、化學性質穩定，不適合還原性介質。在0～650℃的溫度范圍內：

A、B、C是常數，由實驗可得。R0=10,對應分度號Pt10R0=100,對應分度號Pt100，作為基準儀器的鉑電阻，R100/R0≥1.3925;一般工業用鉑電阻，R100/R0≥1.385。46（2）銅電阻型號為WZC,銅易加工提純，價格便宜，電阻溫度系數較鉑大，且電阻與溫度呈線性關系。在-50℃～150℃范圍內：溫度超過150℃后，易被氧化，而失去良好的線性特性。R0=50,對應分度號Cu50;

R0=100,對應分度號Cu100。工業用銅電阻的R100/R0=1.42847工業常用熱電阻熱電阻名稱分度號0℃時阻值測溫范圍特點鉑電阻Pt1010Ω－200～500℃·精度高，價格貴·適用于中性和氧化性介質Pt100100Ω