[工程科技]化工仪表及其自动化控制第三章 检测仪表与传感器.ppt

化工仪表及其自动化控制课件 第三章 测量元件与变换器§3.1 概述 一、参数的测量 参数检测：将被测参数经过一次或多次能量的交换，获得一种便于显示和传递的信号的过程。 根据信号的不同，参数检测仪表可以分为气动检测仪表和电动检测仪表两类。 非电量的电测法： 将非电量工艺参数，如压力、温度、流量、物位等，转换为电流、电压等电路参数（信号）的检测方法。 二、检测仪表的性能 1. 准确度与误差 准确度：测量值与被测量真值的接近程度； 绝对误差：测量值与被测量真值之差； 相对误差：绝对误差与被测量真值之比； 实际相对误差：绝对误差与被测量真值之比； 示值相对误差：绝对误差与仪表指示值之比； 引用相对误差：绝对误差与仪表满刻度值之比。 允许误差：最大引用相对误差。 二、检测仪表的性能 2.指示变差与精密度 指示变差：同一仪表对相同的被测参数进行正、 反行程测量时，其显示值的差异。 精密度（简称精度）：仪表检测微小参数变化的能力。 仪表精度等级：用允许误差的绝对值表示： 常用仪表等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等， 精确度：仪表精密而准确的程度。 二、检测仪表的性能 3. 灵敏度、灵敏限与分辨率 灵敏度：仪表的指示位移变化量与被测参数变化量之比。 灵敏限：能引起仪表指针发生位移变化的被测参数的最小变化量。 分辨率：测试仪表数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。 二、检测仪表的性能 4. 线性度与反应时间 线性度：测量仪表在全量程范围内实际校准值与理论对应值的吻合程度。 反应时间：显示值变化相对于实际值变化的滞后时间。 三、检测系统的构成 §3.2 压力的测量与变送一、压力的表示与单位 压力的表示： 绝对压力 单位面积所受到的力 相对压力（表压） 绝对压力与大气压之差 真空度 大气压与绝对压力之差 压力（压强）的单位 压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。 工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。 二、压力计的分类与工作原理 工业压力计通常按敏感元件的类型进行分类： 液柱式压力计 活塞式压力计 弹性式压力计 电气式压力计 1. 液柱式压力计 测量原理：P=h? 所以 h=P/ ? 2. 活塞式压力计 测量原理： P=G/S 所以 G=P?S 精确度高 常用作标准仪表，检验其它压力计 3、弹性式压力计与常用压力表 工作原理：采用弹性元件将压强大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。 根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类： 弹簧管式压力计 薄膜式压力计 波纹管式压力计 4、电气式压力计与信号转换 电气式压力计，实际上是将弹性元件、液柱式压力计所产生的微小位移或活塞式压力计所产生的力转换为电信号输出的一类压力计。 电气式压力计通常两部分组成： 一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数； 二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。 电气式压力计一次探头 常用电参数有：电阻、电感、电容、电压等。 常见压力变换器（压力探头）有： 应变式压力变换器； 压电电阻式压力变换器； 电感式压力变换器； 电容式压力变换器； 霍尔片式压力变换器。 电阻应变式压力计一次探头 电线的电阻为：R=?L/S 当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。 当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。 电感式压力计一次探头 磁路的磁阻与铁芯的间隙相关。所以，当衔铁或铁芯的位置发生变化时，其电感也随之发生变化。从而，可以将位移量转化为电感量。 电容式压力计一次探头 电容器的电容量：C=?S/d 当S或d发生变化时，电容量发生变化。 霍尔式压力计一次探头 霍尔半导体在垂直电流和磁场的作用下，会产生侧向电压：UH=RHBI 电气压力计前置放大器 传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。 电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出； 电感式传感器一般采用振荡电路放大，以频率方式输出； 电压传感器一般采用直流放大器，以电压或电流方式输出。 电气压力计前置放大器 电气压力计二次仪表 作用：将传感器信号转换为标准通讯信号。 DDZ Ⅲ型仪表标准通讯信号为：4~20mA。 智能型压力传感器在二次仪表中另外附加一些功能，如：模/数转换与数据通讯，工程单位转换，信号（变化）阻尼，故障诊断等。 三、压力计的选型 选型内容： 类型选择 功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）； 介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污