[工学]化工仪表 第三章 测量元件与变换器!!.ppt

第三章 检测仪表与传感器 一、基本要求 1.掌握仪表精度的意义与测量误差的关系。 2.了解仪表的性能指标。 3.初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。 4.了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。 5.了解各种物位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。 6.掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。 7.了解电动温度变送器的作用及原理。 1. 参数检测 2. 非电量的电测法 3. 准确度 4. 绝对误差 5. 实际相对误差 6. 示值相对误差 7. 引用相对误差 8. 允许误差 9. 指示变差 第三章 测量元件与传感器§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。 2.指示变差与精密度 变差：外界条件不变，同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正、反行程测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。 变差＝最大绝对差值/（测量上限值－测量下限值） 精确度（简称精度）：仪表精密而准确的程度，表征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。 3. 灵敏度、灵敏限与分辨力 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。 灵敏限的大小应小余仪表允许绝对误差的一半. 分辨力：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：表征线性刻度仪表的输入量与输出量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。 δf ＝(Δf /仪器量程)×100％ 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：工作原理图 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。 (一) 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： 霍尔片式压力变换器 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