检测技术与仪表六大热工参量变送器

检测技术与仪表六大热工参量变送器

温度传感器

一、    基本概念

温度标尺：固定温度点、测温仪器、温标方程

温度值的传递：从上到小、逐级传递（国家计量研究院——省——地方）

测温包括：接触式测温，非接触式测温，前者基于的原理是热传递，后者基于原理热辐射，接触式测温包括（膨胀式：玻璃液体温度计、固体膨胀式温度计）、电接点水银温度计一般用作温度开关

压力式温度传感器 ：双金属温度开关（利用两种膨胀系数不一样的金属感受到温度时双金属片一般向膨胀系数小的一边一边弯曲）

二、    传感器基于的原理

常用传感器：热电偶

基于热电效应：由AB两种不同的金属构成一个闭合回路，两端存在温度差，在导体的内部存在电势差这种现象称为热电效应

传感器：热电阻

基于金属电阻：常用器件时Ｐｔ１００，Ｃｕ（下标对应的数字表示在０°的时候器件对应的电阻阻值）

原理：金属元素在受热电阻会发生变化，再利用电桥测量电阻的变化得出与温度的对应关系（两线制，三线制，三线制能够消除引线电阻对测量结果的结果）

三、传感器使用的范围以及测量电路

热电偶的测温范围比热电阻宽、热电偶的测量误差大于热电阻

当热电阻开路时：满偏

当热电阻短路时：仪表下限

当热电阻两线制：测量误差大

当热电偶开路时：０

当热电阻短路时：０

当热电阻反接：与实际温度相反

四、    传感器的安装注意事项

A、两种测量元件的测量端应该有足够的插入深度

B、减少热量的损失

C、为防止高温下保护套管变形。在有流速的管子中必须倾斜安装

压力压差测量

一、基本概念

此处的压力主要指的是压强，压力单位：一个标准大气压＝1.01325、10^5Pa=1013.25毫巴

弹性压力表：弹簧管式（单圈弹簧管：0~981MPa，多圈弹簧管：0~98.1MPa）、波纹管式（0~98.1MPa）、薄膜式（平膜式：0~98.1MPa，波纹膜：0~0.981MPa，挠性膜：0~0.0981MPa）

二、传感器基于的原理

霍尔效应式压力传感器：利用永磁铁构建不均匀磁场，当没有压力输入的时候，弹性元件连接的霍尔片处在中间两边磁场相等，电流大小相等，所以输出电势为0当有压力输入的时候，弹性元件带动霍尔片偏离中间位置，到时两端的电势不相等输出一个电势，电势大小与压力大小成线性关系

电容压力式变送器：检测部分的核心是具有预张力的中心感压膜片和正负腔室，如果负压室通上大气，就可以当压力变送器使用，如果两个压室同上不同的压强，就可以作为差压变送器使用。

三、传感器使用的范围以及测量电路

测量电路：电桥

电容压力式变送器在液位测量中的应用

A、敞口测量的时候：正压式取压，负压室通大气

B、密闭容器测量时：正压式底部取压，负压室顶部取压

四、传感器的安装注意事项

A 、测压点的选择

C、考虑到易于观察，易于检修，避开高温，避开震动

D、导压管的敷设当介质易于被冻结的时候应该铺设保温伴热管，应该在靠近 压力表处安装排污阀 ，在取压口到压力表之间应该安装切断阀

流量测量

一、基本概念

差压流量计的输出结果与流量是非线性的，开方后是呈线性关系的

截流装置包括：角接取压标准孔板、法兰标准取压，D-D/2标准取压、角接取压标准喷嘴四种方法

二、传感器基于的 原理

基于流体机械能相互装换的原理，管道中安装节流原件过后，流体通过节流后在节流原件的前后会产生一个压力差（伯努利原理）

三、传感器原理

电磁流量计：

根据法拉第电磁感应定律制成的，原理决定用途，电磁流量计只能测量导电液体（酸碱盐，污水，水，腐蚀性液体，矿浆），不能测量（纯净水，气体，蒸汽）

激励源的选取 一般选择工频的偶数分之一（1/4-1/32），优点：稳定性好，抗工频干扰能力强，功耗低

涡街流量计：

根据流体振荡原理（卡门涡街原理，利用自然振荡）：在管道中垂直流体流向放置非线性柱体（漩涡发生体）当流体流量增大到一定程度以后流体在漩涡发生体的两侧交替产生两列规则排列的漩涡。

四、传感器的安装注意事项

差压流量计：

节流元件安装包括管道条件，管道连接情况，取压口结构，节流装置上下游直管段的长度 ，

A、测量管，节流原件上下游 直管段，节流件夹持环

B、节流原件的安装，节流件安装应垂直于管道轴线，偏差允许在正负1°

C、差压信号管路的安装，节流装置与差压变送器的导压管路

电磁流量计：

A、被测液体必须是导电液体

B、口径与量程的选取：最好是超过满量程的50%，这样获得较高的测量精度，流速一般在2-4m/s比较合适

C、避开电磁干扰原理大功率电机与变压器

涡街流量计：

A、涡街流量计对振动源很敏感，应该避开振动源

B、测量气体和液体时为防止气泡和液滴干扰，（液体：自下而上，气体：自上而下或者自下而上）

热式质量流量计：

热式质量流量计只适合测量单一组分的气体或者有固定比例的混合气体 ，否则定压比热容系数不稳定，无法得出准确结果

物位测量

一、基本概念

浮力式液位传感器及变送器：增大附子直径可以提高灵敏度

二、传感器原理

测量液体高度的时候：常用到的原理是连通器原理

压力式液位变送器：检测部分的核心是具有预张力的中心感压膜片和正  负腔室，如果负压室通上大气，就可以当压力变送器使用，如果两个压室同上不同的压强，就可以作为差压变送器使用。

三、传感器使用的范围的测量电路

四、物位包括：气体（测量压强）、液体（测量高度）

五、安装注意事项

测量流动性差的物料时：为了使料位检测能够代表平均料位，应将料位机安装在距容器内壁1/3半径处

如果压力表或者压力变送器不可能安装在与容器底部相同的高度，导管内的液柱压力必须用零点迁移法抵消

机械量测量

一、基本概念

厚度测量仪表，集肤效应，在金属导体内同样条件下涡流渗透深度随材料的不同而不同，而对于同一种材料，激励线圈的电流频率越高则涡流越集中于金属表面

二、测量原理

涡流效应：若块状金属被放入变化的磁场中，或在非均匀的磁场中运动，则在该金属内要产生感应电动势，由于金属的电阻很小，因而即使感应电动势不很大，也能引起强大的电流。这种电流在金属内沿着一个一个闭合回路流动

三、安装注意事项及使用范围

频率越高涡流效应越集中表面，可用于表面测量平整度，频率越低涡流越深入物体表面可用于板材整体厚度测量（高频反射式、低频透射式）

过程分析仪器

一、基本概念

热量的传递一般三种方式进行：导热换热、对流换热、辐射换热。固体、液体、气体、都有导热换热的能力

氧化锆氧量计

二、测量原理

热导式气体分析仪：利用气体体积的百分比含量与气体导热系数的关系

三、安装注意事项及使用范围

导热气体分析仪的使用条件：

A、背景气体的导热系数基本要求相同

B、待测气体的导热系数要与背景气体得导热系数有较大得差别

氧化锆氧量计：

应该保持氧化锆传感器 的温度恒定，一般保持在850摄氏度左右仪表的灵敏度最高，仪器因该加温度补偿环节（温度的变化直接影响氧浓差电势的大小）

必须有参比气体，而且参比气体的氧含量要稳定不变，参比气体的氧含量与被测气体的氧含量差别越大，仪器的灵敏度越高。

被测气体和参比气体应该具有相同的压力，这样可以用氧气的体积百分比浓度代替分压力，仪器可以直接以氧浓度来刻度