溫度、流量、液位測(cè)量

1、第二章 溫度測(cè)量,溫度檢測(cè)的主要方法和分類 熱電偶及其測(cè)溫原理 熱電阻及其測(cè)溫原理 溫度變送器簡(jiǎn)介其它溫度檢測(cè)儀表簡(jiǎn)介 溫度檢測(cè)儀表的選用和安裝,☆★ ★ ☆☆ ★,,,,1 溫度檢測(cè)方法和分類,2 熱電偶及其測(cè)溫原理,熱電效應(yīng)和熱電偶 熱電偶中間導(dǎo)體定律 與 熱電勢(shì)的檢測(cè) 熱電偶的等值替代定律 和 補(bǔ)償導(dǎo)線 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度表 熱電偶冷端溫度的處理 熱電偶

2、的結(jié)構(gòu)型式,——熱電效應(yīng)和熱電偶,熱電效應(yīng)（熱電偶測(cè)溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為 t 及 t0 的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。,t 端稱為工作端(假定該端置于熱源中)，又稱測(cè)量端或熱端 t0端稱為自由瑞，又稱參考端或冷端這兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶每根單獨(dú)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體稱為熱電極,閉合回路中所產(chǎn)生的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成：,下標(biāo)A表示

3、正電極，B表示負(fù)電極，由于溫差電勢(shì)比接觸電勢(shì)小很多，常常把它忽略不計(jì)，這樣熱電偶的電勢(shì)可表示為：,注意：如果下標(biāo)次序改為eBA，則熱電勢(shì)e前面的符號(hào)也應(yīng)相應(yīng)改變，即,式(i)就是熱電偶測(cè)溫的基本公式。當(dāng)冷端溫度t0一定時(shí)，對(duì)于確定的熱電偶來說，eAB(t0)為常數(shù)，因此，其總熱電勢(shì)EAB(t,t0)就與溫度t成單值函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，和熱電偶的長(zhǎng)短、直徑無關(guān)。只要測(cè)量出熱電勢(shì)大小，就能判斷被測(cè)溫度的高低，這就是熱電偶的溫度測(cè)量原理。,重要結(jié)論

4、： 1.如果組成熱電偶的兩種電極材料相同，則無論熱電偶冷、熱兩端的溫度如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)為零； 2.如果熱電偶冷、熱兩端的溫度相同，則無論兩電極材料如何，閉合回路中的總熱電勢(shì)也為零 3.熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)除了冷、熱兩端的溫度有關(guān)之外，還與電極材料有關(guān)，也就是說由不同電極材料制成的熱電偶在相同的溫度下產(chǎn)生的熱電勢(shì)是不同的。,——中間導(dǎo)體定律和熱電勢(shì)的測(cè)量,熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小不僅與冷、

5、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。但如何來檢測(cè)熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？因?yàn)橐獪y(cè)量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測(cè)儀表，那串接的檢測(cè)儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢(shì)，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。,如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C，并保持A和C、B和C接觸處的溫度均為t0，則回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)處的接觸電勢(shì)之和:,中間導(dǎo)體定律,當(dāng)t＝

6、t0時(shí)，有,于是可得,同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種……導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢(shì)均沒有影響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。,中間導(dǎo)體定律,例：求熱電偶回路的電勢(shì)。 已知：eAB(240)=9.747mV，eAB(50)=2.023mV，eAC(50)=3.048mV，eA

7、C（l0）=0.591mV。,解一：E=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10)， 而 eAB(50)+eBC(50)+eCA(50)=0 E= eAB(240) +eCA(10)- eAB(50)-eCA(50)=10.181 mV,解二：利用中間導(dǎo)體定律 E=eAB(240)+eBA(50)+eAC(50)+eCA(10) = eAB(240) +eCA(10)- eAB(5

8、0)-eCA(50)=10.181 mV 。,——等值替代定律和補(bǔ)償導(dǎo)線,如果熱電偶AB在某一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶CD在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，即 ，則這兩支熱電偶在該溫度范圍內(nèi)是可以相互替換的，這就是所謂的熱電偶等值替代定律。,例 如左圖，設(shè) ，證明該回路的總熱電勢(shì)為,某熱電偶，熱端溫度為t，冷端溫度為tc，顯然冷端溫度

9、難以實(shí)現(xiàn)恒定，怎么辦？,可以把熱電偶做得很長(zhǎng)，一直到控制室。,把冷端溫度延伸到控制室，變?yōu)閠0，恒定t0比較容易,此時(shí)，測(cè)得的熱電勢(shì)為,但熱電偶一般為（較）貴重的金屬，采用如圖所示的延伸方式將需要大量的貴金屬材料，不妥。,如果選用一組較廉價(jià)的材料（C、D），且CD在一定溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)與熱電偶AB在同一溫度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的熱電勢(shì)相等，就可以用CD來替代AB的延伸段。,CD即為熱電偶AB的補(bǔ)償導(dǎo)線，通常CD采用比熱電偶電極材料更廉價(jià)

10、的兩種金屬材料做成，一般在0～100℃范圍內(nèi)要求補(bǔ)償導(dǎo)線要與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕季哂袔缀跬耆嗤臒犭娦再|(zhì)。在選擇和使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，要和熱電偶的型號(hào)相匹配，注意極性不能接錯(cuò)，熱電偶與補(bǔ)償導(dǎo)線連接處的溫度一般不能高于100℃。,——標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和分度號(hào),從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測(cè)量溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測(cè)溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：

11、 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢(shì)隨溫度的變化率要大、熱電勢(shì)與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國(guó)際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。 …………,附錄中列出了幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以t0＝0℃為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)t＝0℃時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為0mV；當(dāng)t<0℃時(shí)，熱電勢(shì)為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)

12、最小，E型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢(shì)和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的非線性關(guān)系。即：,例 用K型熱電偶來測(cè)量溫度，在冷端溫度為t0＝25℃時(shí)，測(cè)得熱電勢(shì)為22.9mV，求被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度。,解1： 根據(jù)題意有,由K型熱電偶的分度表查出,因此有,反查分度表有,——熱電偶冷端溫度的處理,中間導(dǎo)體定律,,拆開冷端，串入“毫伏計(jì)”，可以測(cè)量熱電勢(shì)，而不影響總的熱電勢(shì),等值替代定律,,利用補(bǔ)償導(dǎo)線來延伸冷端，是把熱電偶的冷端從溫度較高

13、和不穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)延伸到溫度較低和比較穩(wěn)定的操作室內(nèi),由于操作室內(nèi)的溫度往往高于0℃，而且也是不恒定的（即使有空調(diào)也是不恒定的），這時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)必然會(huì)隨冷端溫度的變化而變。因此，在應(yīng)用熱電偶時(shí)，只有把冷端溫度保持為0℃，或者進(jìn)行必要的修正和處理才能得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，對(duì)熱電偶冷端溫度的處理稱為冷端溫度補(bǔ)償。目前，熱電偶冷端溫度主要有以下幾種處理方法：,冰浴法計(jì)算修正法電橋補(bǔ)償法,冰浴法——把熱電偶的冷端放入恒溫裝置中，保持

14、冷端溫度為0℃，多用于實(shí)驗(yàn)室,計(jì)算修正法——如例3.7。這種方法適用于實(shí)驗(yàn)室或者臨時(shí)測(cè)溫。,電橋補(bǔ)償法——儀表中常用,電橋補(bǔ)償法,是儀表中最常用的一種處理方法，它利用不平衡電橋產(chǎn)生的電壓來補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度的變化而引起熱電勢(shì)的變化,如圖，電橋由R1、R2、R3（均為錳銅電阻）和RCu（熱敏銅電阻）組成。,在設(shè)計(jì)的冷端溫度（例如t0＝0℃）時(shí)，滿足R1＝R2，R3＝RCu，這時(shí)電橋平衡，無電壓輸出，即Uab=0，回路中的輸出電勢(shì)就是熱電

15、偶產(chǎn)生的熱電勢(shì),當(dāng)冷端溫度由t0變化到t’0時(shí)，不妨設(shè)t’0 >t0，熱電偶輸出的熱電勢(shì)減小，但電橋中RCu隨溫度的上升而增大，于是電橋兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab(t’0 ),此時(shí)回路中輸出的熱電勢(shì)為:,經(jīng)過設(shè)計(jì)，可使電橋的不平衡電壓等于因冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化，即,于是實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償。實(shí)際的補(bǔ)償電橋一般是按t0＝20℃設(shè)計(jì)的，即t0＝20℃時(shí)，補(bǔ)償電橋平衡無電壓輸出。,——熱電偶的結(jié)構(gòu)形式,熱電偶廣泛應(yīng)用于

16、各種條件下的溫度測(cè)量，尤其適用于500℃以上較高溫度的測(cè)量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。,普通型熱電偶,普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。,貴重金屬熱電極的直徑一般為0.3～0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為0.5～3.2mm；熱電極的長(zhǎng)度由安裝條件和插入深入而定，一般為350～2000mm。,絕緣管用于防止兩根電極短路,保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷,材料的

17、選擇因工作條件而定,普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式,,鎧裝型熱電偶,鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的,金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等,保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。,鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為2～8mm，在使用中可以隨測(cè)量需要任意彎曲。,鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分

18、廣泛。,3 熱電阻及其測(cè)溫原理,熱電阻的測(cè)溫原理工業(yè)上常用的金屬熱電阻 熱電阻的信號(hào)連接方式 熱電阻的結(jié)構(gòu)型式,——熱電阻的測(cè)溫原理,在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測(cè)量500℃以上的較高溫度。對(duì)于500℃以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測(cè)量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測(cè)量?jī)x表較為合

19、適。,熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測(cè)量出被測(cè)溫度。目前，主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。,金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：,式中， 為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度t0(通常t0＝0℃)時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度系數(shù)。,半導(dǎo)體熱敏電阻：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值

20、和溫度的關(guān)系為：,式中， 為溫度t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 A、B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù),金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻的比較：,熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測(cè)溫范圍只有－50～300℃左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測(cè)和控制。金屬熱電阻一般適用于測(cè)量－200～500℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量，其特點(diǎn)測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛。,

21、√,——工業(yè)上常用的金屬熱電阻,從電阻隨溫度的變化來看，大部分金屬導(dǎo)體都有這種性質(zhì)，但并不是都能用作測(cè)溫?zé)犭娮?，作為熱電阻的金屬材料一般要求?盡可能大而且穩(wěn)定的溫度系數(shù)、電阻率要大、在使用的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性能、材料的復(fù)制性好、電阻值隨溫度變化要有單值函數(shù)關(guān)系（最好呈線性關(guān)系）。,我國(guó)最常用的鉑熱電阻有R0＝10Ω、R0＝100Ω和R0＝1000Ω等幾種， 它們的分度號(hào)分別為Pt10、 Pt10

22、0 和 Pt1000；銅熱電阻有R0＝50Ω和R0＝100Ω兩種，分度號(hào)分別為Cu50和 Cu100其中 Pt100 和 Cu50 的應(yīng)用更為廣泛,——熱電阻的信號(hào)連接方式,熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它二次儀表上。常用的引線方式有三種：,二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線來引出電阻信號(hào)。這種引線方式最簡(jiǎn)單,但由于連接導(dǎo)線必然存在引

23、線電阻r，r的大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān),很明顯，圖中的,因此，這種引線方式只適用于測(cè)量精度要求較低的場(chǎng)合。,三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制 這種方式通常與電橋配套使用，可以較好地消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程中最常用的引線方式。,事實(shí)上電橋上R1＝R2>>Rt、R3，經(jīng)過設(shè)計(jì)可以使兩個(gè)橋臂上的電流相等，均為I，且I幾乎不受Rt的影響,三線制的連接，每根線上同

24、樣也存在導(dǎo)線電阻r,此時(shí)，Ui＝UAC＝？？,可以起到調(diào)零的作用,四線制：在熱電阻根部?jī)啥烁鬟B接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流Is，把Rt轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)Ui，再通過另兩根引線把Ui引至二次儀表?？梢娺@種引線方式可以完全消除引線電阻的影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。,4 溫度變送器簡(jiǎn)介,DDZ-III型溫度變送器 一體化溫度變送器智能式溫度變送器,——DDZ－III型溫度變送器,分為熱電偶溫度變送器和熱電阻

25、溫度變送器兩種,熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,最終要求：變送器輸出電流Io應(yīng)與被測(cè)溫度t成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系,熱電偶溫度變送器應(yīng)主要要解決：冷端溫度補(bǔ)償和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容,熱電偶溫度變送器輸入熱電勢(shì)毫伏信號(hào)，輸入回路即是冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償橋路，其產(chǎn)生的補(bǔ)償電勢(shì)與熱電勢(shì)相加后作為測(cè)量電勢(shì)，因此補(bǔ)償電橋上的參數(shù)與熱電偶分度號(hào)有關(guān)，熱電偶溫度變送器使用時(shí)要注意分度號(hào)的匹配。線性化處理

26、電路,熱電阻溫度變送器應(yīng)主要要解決：克服引線電阻的影響和線性化處理兩個(gè)內(nèi)容,采用三線制輸入方式。線性化處理電路,——一體化溫度變送器,分為一體化熱電偶溫度變送器和一體化熱電阻溫度變送器兩種,熱電偶溫度變送器：把mV信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,熱電阻溫度變送器：把Ω信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,所謂一體化溫度變送器，是指將變送器模塊安裝在測(cè)溫元件接線盒或?qū)Ｓ媒泳€盒內(nèi),變送器模塊和測(cè)溫元件形成一個(gè)整體，可直接安裝在被測(cè)設(shè)備上，輸出為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)4～

27、20mA。這種變送器具有體積小、重量輕、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。,由于一體化溫度變送器直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)，但由于變送器模塊內(nèi)部的集成電路一般情況下工作溫度在–20～+80℃范圍內(nèi)，超過這一范圍，電子器件的性能會(huì)發(fā)生變化，變送器將不能正常工作，因此在使用中應(yīng)特別注意變送器模塊所處的環(huán)境溫度。,一體化溫度變送器品種較多，其變送器模塊大多數(shù)以一片專用變送器芯片為主，外接少量元器件構(gòu)成，常用的變送器芯片有AD693、XT

28、R101、XTR103、IXR100等。下面以AD693構(gòu)成的一體化溫度變送器為例進(jìn)行介紹。,一體化熱電偶溫度變送器,一體化熱電偶溫度變送器簡(jiǎn)圖,AD693的輸入信號(hào)Ui為熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)Et與電橋的輸出信號(hào)UBD之代數(shù)和,如果設(shè)AD693的轉(zhuǎn)換系數(shù)為K，可得變送器輸出與輸入之間的關(guān)系為,結(jié)論：①變送器的輸出電流I0­與熱電偶的熱電勢(shì)Et成正比關(guān)系。②RCu阻值隨溫度而變，合理選擇RCu的數(shù)值可使RCu隨溫度變化而引起

29、的I1RCu變化量近似等于熱電偶因冷端溫度變化所引起的熱電勢(shì)Et的變化值，兩者互相抵消。③W1的作用是調(diào)零，W2的作用是調(diào)滿（量程）,一體化熱電阻溫度變送器,AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器采用三線制接法，與熱電偶溫度變送器的電路大致相仿，只是原來熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電阻RCu現(xiàn)用熱電阻Rt代替。AD693的輸入信號(hào)Ui為電橋的輸出信號(hào)UBD，即,同樣可求得熱電阻溫度變送器的輸出與輸入之間的關(guān)系為,——智能式溫度變送器,智能式溫度變送器

30、有采用HART協(xié)議通信方式，也有采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式。下面以SMART公司的TT302溫度變送器為例進(jìn)行介紹。TT302溫度變送器是一種符合FF通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表，它可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用測(cè)量溫度，具有量程范圍寬、精度高、環(huán)境溫度和振動(dòng)影響小、抗干擾能力強(qiáng)、重量輕以及安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。,——雙金屬溫度計(jì),5 其他溫度計(jì),雙金屬溫度計(jì),輻射測(cè)溫是一種非接觸測(cè)溫，主要是利用光輻射來測(cè)量物體溫度。任何物體受熱后都有

31、一部分的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽瑴囟仍礁?，則發(fā)射到周圍空間的能量就越多輻射測(cè)溫儀表主要由光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件、轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理電路等部分組成，光學(xué)系統(tǒng)包括瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、透鏡和濾光片等，把物體的輻射能通過透鏡聚焦到檢測(cè)元件上，再通過轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大、輻射率修正和標(biāo)度變換等，輸出被測(cè)溫度相應(yīng)的信號(hào)。輻射測(cè)溫的常用方法有亮度法、全輻射法、比色法和多色法等。輻射測(cè)溫儀表有全輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、比色高溫計(jì)紅外探測(cè)器

32、、紅外測(cè)溫儀、紅外熱像儀等物理基礎(chǔ)：熱輻射、黑體、輻射基本定律（普朗克定律、玻耳斯曼定律),——輻射式溫度傳感器 （P54）,——光纖式溫度傳感器,光纖結(jié)構(gòu),光在光纖中的傳輸,光在光纖中的傳輸,光纖傳感器的分類,半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器,6 溫度檢測(cè)儀表的選用,工業(yè)上常見的溫度檢測(cè)儀表主要有:,雙金屬溫度計(jì)熱電偶熱電阻輻射式溫度計(jì)等,選項(xiàng)使用熱電阻、熱電偶時(shí)還應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的要求確定合適的分度號(hào)。,——溫度檢測(cè)儀表的安裝,一般來

33、說，溫度檢測(cè)儀表的安裝需要遵循以下原則：,檢測(cè)元件的安裝應(yīng)確保測(cè)量的準(zhǔn)確性，選擇有代表性的安裝位置。,檢測(cè)元件應(yīng)該有足夠的插入深度不應(yīng)該把檢測(cè)元件插入介質(zhì)的死角，以確保能進(jìn)行充分的熱交換；測(cè)量管道中的介質(zhì)溫度時(shí)，檢測(cè)元件工作端應(yīng)位于管道中心流速最大之處檢測(cè)元件應(yīng)該迎著流體流動(dòng)方向安裝，非不得已時(shí)，切勿與被測(cè)介質(zhì)順流安裝，否則容易產(chǎn)生測(cè)量誤差；測(cè)量負(fù)壓管道（或設(shè)備）上的溫度時(shí)，必須保證有密封性，以免外界空氣的吸入而降低精度。,檢測(cè)

34、元件的安裝應(yīng)確保安全、可靠。,為避免檢測(cè)元件的損壞，接觸式測(cè)量?jī)x表的保護(hù)套管應(yīng)該具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度在使用時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工作壓力、溫度、腐蝕性等特性，合理地選擇保護(hù)套管的材質(zhì)、壁厚當(dāng)介質(zhì)壓力超過10Mpa時(shí)，必須安裝保護(hù)外套，確保安全為了減小測(cè)量的滯后，可在保護(hù)套管內(nèi)部加裝傳熱良好的填充物，如硅油、石英砂等等接線盒出線孔應(yīng)該朝下，以免因密封不良使水汽、灰塵等進(jìn)入而降低測(cè)量精度。,檢測(cè)元件的安裝應(yīng)綜合考慮儀表維修、校驗(yàn)的方便。,按

35、照規(guī)定的型號(hào)配用熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線，注意熱電偶的正、負(fù)極與補(bǔ)償導(dǎo)線的正、負(fù)極相連接。熱電阻的線路電阻一定要符合所配二次儀表的要求。為了保護(hù)連接導(dǎo)線與補(bǔ)償導(dǎo)線不受外來機(jī)械損傷，連接導(dǎo)線或補(bǔ)償導(dǎo)線應(yīng)穿入鋼管內(nèi)或走匯線槽。導(dǎo)線應(yīng)盡量避免有接頭。應(yīng)有良好的絕緣。禁止與交流輸電線合用一根穿線管，以免引起感應(yīng)。補(bǔ)償導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭，否則應(yīng)加裝接線盒。另外，最好與其他導(dǎo)線分開敷設(shè)。,——布線要求,三 、 流量測(cè)量,流量檢測(cè)的主要方法和分類

36、節(jié)流式流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 電磁流量計(jì) 渦輪流量計(jì) 漩渦流量計(jì) 容積式流量計(jì) 其它流量檢測(cè)方法 超聲波式流量檢測(cè) 質(zhì)量流量檢測(cè)方法,☆ ★ ★ ★ ☆☆ ☆ ☆ ★,——幾個(gè)概念,流量通常是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，也就是

37、所謂的瞬時(shí)流量；在某一段時(shí)間內(nèi)流過流體的總和，稱為總量或累積流量。,體積流量,以體積表示的瞬時(shí)流量用 qv 表示，單位為 m3/s 以體積表示的累積流量用 Qv 表示，單位為 m3,質(zhì)量流量,以質(zhì)量表示的瞬時(shí)流量用 qm 表示，單位為 kg/s以質(zhì)量表示的累積流量用 Qm 表示，單位為 kg,標(biāo)態(tài)下的體積流量,由于氣體是可壓縮的，流體的體積會(huì)受工況的影響，為了便于比較，工程上通常把工作狀態(tài)下測(cè)得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（溫度為2

38、0℃，壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的體積流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量用qvn表示，單位為Nm3/s。,1 流量檢測(cè)的主要方法和分類,流量檢測(cè)方法有很多，就測(cè)量原理而言，可以分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩類。直接測(cè)量法可以直接測(cè)量出管道中的體積流量或質(zhì)量流量間接測(cè)量法則是通過測(cè)量出流體的(平均)流速，結(jié)合管道的截面積、流體的密度及工作狀態(tài)等參數(shù)計(jì)算得出。,除了橢圓齒輪流量計(jì)直接測(cè)量體積流量、科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)之外，其它均基于間接法來流量

39、測(cè)量,2 節(jié)流式流量計(jì),節(jié)流式流量計(jì)也稱為差壓式流量計(jì)，它是目前工業(yè)生產(chǎn)過程中流量測(cè)量最成熟、最常用的方法之一。如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間開一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過該阻力件時(shí)，由于流體流束的收縮而使流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大的壓差。壓差的大小與流體流速的大小有關(guān)，流速愈大，差壓也愈大，因此只要測(cè)出差壓就可以推算出流速，進(jìn)而可以計(jì)算出流體的流量。,(a) 標(biāo)準(zhǔn)孔板,(b) 噴嘴,(c

40、) 文丘里管,把流體流過阻力件使流束收縮造成壓力變化的過程稱節(jié)流過程，其中的阻力件稱為節(jié)流件。作為流量檢測(cè)用的節(jié)流件有標(biāo)準(zhǔn)的和特殊的兩種。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件包括標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的節(jié)流件，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)都有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定、要求和計(jì)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)及程序，可直接按照標(biāo)準(zhǔn)制造；安裝和使用時(shí)不必進(jìn)行標(biāo)定。特殊節(jié)流件主要用于特殊介質(zhì)或特殊工況條件的流量檢測(cè)，它必須用實(shí)驗(yàn)方法單獨(dú)標(biāo)定。,相比而言，標(biāo)準(zhǔn)孔板制作最簡(jiǎn)單，使用也

41、最廣泛，一下只介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板，,——節(jié)流原理,流動(dòng)流體的能量有兩種形式：靜壓能和動(dòng)能。流體由于有壓力而具有靜壓能，又由于有流動(dòng)速度而具有動(dòng)能，這兩種形式的能量在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。,——流量方程,根據(jù)流體力學(xué)中的伯努利方程，可以推導(dǎo)得出節(jié)流式流量計(jì)的流量方程，也就是差壓和流量之間的定量關(guān)系式：,α為流量系數(shù) ε為可膨脹性系數(shù)A0為節(jié)流件的開孔面積 ρ為節(jié)流裝置前的流體密度ΔP節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓差,α主

42、要與節(jié)流裝置的型式、取壓方式、流體的流動(dòng)狀態(tài)（如雷諾數(shù)）和管道條件等因素有關(guān)。因此，是一個(gè)影響因素復(fù)雜的綜合性參數(shù)，也是節(jié)流式流量計(jì)能否準(zhǔn)確測(cè)量流量的關(guān)鍵所在，雷諾數(shù)大于某一數(shù)值（界限雷諾數(shù)）時(shí)，α值可認(rèn)為是一常數(shù)。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，可以從有關(guān)手冊(cè)中查出；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其值要由實(shí)驗(yàn)方法確定。,ε可膨脹性系數(shù)用來校正流體的可壓縮性，它與節(jié)流件前后壓力的相對(duì)變化量、流體的等熵指數(shù)等因素有關(guān)，其取值范圍小于等于1。對(duì)于不可壓縮性流體，ε

43、＝1；對(duì)于可壓縮性流體，則ε＜1。應(yīng)用時(shí)可以查閱有關(guān)手冊(cè)而得,——標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件(孔板),節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要求的前后直管段標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是指節(jié)流件、取壓裝置都標(biāo)準(zhǔn)化，前后直管段符合規(guī)定要求，可以直接投入使用,標(biāo)準(zhǔn)孔板，要求： d/D 應(yīng)在0.2～0.75之間 d不小于12.5mm 直孔厚度h應(yīng)在0.005D到0.02D之間 孔板的總厚度H應(yīng)在h和0.05D之間 圓錐面的斜角α應(yīng)在30

44、～45°之間 ………… 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的結(jié)構(gòu)參數(shù)的規(guī)定也可以查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)。,有手冊(cè)可查，不要求記,——標(biāo)準(zhǔn)取壓方式,國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和D－D/2取壓。,角接取壓,角接取壓的兩個(gè)取壓口分別位于孔板上下端面與管壁的夾角處取壓口可以是環(huán)隙取壓口和單獨(dú)鉆孔取壓口,環(huán)隙取壓利用左右對(duì)稱的兩個(gè)環(huán)室把孔板夾在中間，通常要求環(huán)隙在整個(gè)圓周上穿通管道，或者每個(gè)夾持環(huán)應(yīng)至少有四個(gè)開孔與管道

45、內(nèi)部連通，每個(gè)開孔的中心線彼此互成等角度，再利用導(dǎo)壓管把孔板上下游的壓力分別引出,當(dāng)采用單獨(dú)鉆孔取壓時(shí)，取壓口的軸線應(yīng)盡可能以90°與管道軸線相交,環(huán)隙寬度和單獨(dú)鉆孔取壓口的直徑 a 通常在4～10mm之間 顯然，環(huán)隙取壓由于環(huán)室的均壓作用，便于測(cè)出孔板兩端的平穩(wěn)差壓，能得到較好的測(cè)量精度，但是夾持環(huán)的加工制造和安裝要求嚴(yán)格。當(dāng)管徑D＞500mm時(shí)，一般采用單獨(dú)鉆孔取壓。,,,法蘭取壓和D－D/2取壓,法蘭取壓

46、裝置是由一對(duì)帶有取壓口的法蘭組成取壓口軸線距離孔板上、下端面均為25.4mm（1英寸）,D－D/2取壓裝置是設(shè)有取壓口的管段，上、下游取壓口軸線與孔板上游端面的距離分為D和D/2（D為管道的直徑）,——節(jié)流式流量計(jì)的安裝,原理總結(jié)：,節(jié)流裝置,,,引壓管,,差壓變送器,,顯示儀表/控制器,在各種標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置中以標(biāo)準(zhǔn)孔板的應(yīng)用最為廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝使用方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量。孔板的最大缺點(diǎn)是流體流經(jīng)節(jié)流件后壓力損失較大

47、，當(dāng)工藝管路不允許有較大的壓力損失時(shí)，一般不宜選用孔板流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的壓力損失較小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。雖然節(jié)流式流量計(jì)的應(yīng)用非常廣泛，但是如果使用不當(dāng)往往會(huì)出現(xiàn)很大的測(cè)量誤差，有時(shí)甚至高達(dá)10～20％。下面列舉一些造成測(cè)量誤差的原因，以便在安裝使用過程中得到充分的注意，并予以適當(dāng)?shù)慕鉀Q。 《差壓變送器的安裝如前所述》,流體在管道中正常流動(dòng)（v、p）,,節(jié)流件使流體收束，流速增大，壓力降低,,節(jié)流件前后出現(xiàn)“

48、壓差”,,“壓差”與流量有關(guān),,再采用差壓變送器，將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于顯示及控制,——節(jié)流式流量計(jì)的使用特點(diǎn)和要求,標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用廣泛，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便的特點(diǎn)，適用于大流量的測(cè)量?？装鍦y(cè)量的壓損大，當(dāng)不允許有較大的管道壓損時(shí)，便不宜采用。在一般場(chǎng)合下，仍采用孔板為多。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管的壓力損失較孔板為小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不易加工。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置僅適用于測(cè)量管道直徑大于50mm，雷諾數(shù)在104～105以上的

49、流體；流體應(yīng)當(dāng)清潔，充滿全部管道，不發(fā)生相變；為保證流體在節(jié)流裝置前后為穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，在節(jié)流裝置的上、下游必須配置一定長(zhǎng)度的直管段（與管徑、節(jié)流件的開孔面積以及管路上的彎頭數(shù)都有關(guān)系）節(jié)流裝置經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)因物理磨損或者化學(xué)腐蝕，造成幾何形狀和尺寸的變化，從而引起測(cè)量誤差，因此需要及時(shí)檢查和維修，必要時(shí)更換新的節(jié)流裝置,——節(jié)流式流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因,實(shí)際工況與設(shè)計(jì)要求不符，如：溫度、壓力、濕度以及相應(yīng)的流體重度、粘度、雷

50、諾數(shù)等參數(shù)數(shù)值發(fā)生變化，則會(huì)造成較大的誤差。為了消除這種誤差，必須按新工藝重新設(shè)計(jì)計(jì)算，或加以必要的修正。節(jié)流裝置安裝不正確節(jié)流裝置安裝不正確，在安裝時(shí)，特別要注意節(jié)流裝置的安裝方向。在使用中，要保持節(jié)流裝置的清潔。如在節(jié)流裝置處防止有沉淀、結(jié)焦、堵塞等現(xiàn)象。節(jié)流裝置的磨損，應(yīng)注意日常檢查、維修，必要時(shí)應(yīng)換用新的孔板。導(dǎo)壓管安裝不正確，或有諸塞、滲漏現(xiàn)象，,——節(jié)流式流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因,孔板本身原因：,直角邊緣不銳利,,,測(cè)量

51、值偏小,d太大,,,測(cè)量值偏小,正取壓孔離端面太遠(yuǎn),,,測(cè)量值偏小,h太大,,,測(cè)量值偏大,負(fù)取壓孔離端面太遠(yuǎn),,,測(cè)量值偏小,,,測(cè)量值偏大,安裝不好，孔板彎曲,,可大可小,3 轉(zhuǎn)子流量計(jì),在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到小流量的測(cè)量，因其流體的流速低，這就要求測(cè)量?jī)x表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。轉(zhuǎn)子流量計(jì)特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。,孔板流量計(jì)：,節(jié)流面積不變,,流量變化,,壓差發(fā)生變化,轉(zhuǎn)子流

52、量計(jì)：,壓差不變,,流量變化,,節(jié)流面積發(fā)生變化,轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要由兩個(gè)部分組成： 一是由下往上逐漸擴(kuò)大的錐形管（通常用透明玻璃制成） 二是放在錐形管內(nèi)可自由運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子。被測(cè)流體由錐形管下端進(jìn)入，流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙，再從上端流出。當(dāng)流體流過的時(shí)候，位于錐形管中的轉(zhuǎn)子受到向上的一個(gè)力，使其浮起。當(dāng)這個(gè)力正好等于轉(zhuǎn)子重量減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子的浮力，此時(shí)轉(zhuǎn)子就停浮在一定的高度上。若流體流量突然由小變大時(shí)，作用在轉(zhuǎn)

53、子上的向上的力就加大，轉(zhuǎn)子上升，環(huán)隙增大，即流通面積增大。隨著環(huán)隙的增大，使流體流速變慢，流體作用在轉(zhuǎn)子上的向上力也就變小。這樣，轉(zhuǎn)子在一個(gè)新的高度上重新平衡。這樣，轉(zhuǎn)子在錐形管中平衡位置的高低h與被測(cè)介質(zhì)的流量大小相對(duì)應(yīng)。,——流量方程,轉(zhuǎn)子的平衡關(guān)系：,V為轉(zhuǎn)子的體積；ρt和ρf分別為轉(zhuǎn)子和流體的密度；g為重力加速度；ΔP為轉(zhuǎn)子前后的壓差；A為轉(zhuǎn)子的最大截面積,轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì)的節(jié)流孔面積，但它是變化的，并

54、與轉(zhuǎn)子高度h成近似的線性關(guān)系，因此，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量公式可以表示為：,式中：φ為儀表常數(shù)；h為轉(zhuǎn)子浮起的高度。,,流量與轉(zhuǎn)子高度h成線性關(guān)系式中的其它參數(shù)為常數(shù),轉(zhuǎn)子流量計(jì)的錐形管一般采用透明材料制成，在錐形管上刻有流量讀數(shù)，用戶只要根據(jù)轉(zhuǎn)子高度來讀取讀數(shù)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般只適用于就地指示。對(duì)配有電遠(yuǎn)傳裝置的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，也可以把反應(yīng)流量大小的轉(zhuǎn)子高度h轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送到其它儀表進(jìn)行顯示、記錄或控制。,——流量修正,由于轉(zhuǎn)子流量計(jì)在生

55、產(chǎn)的時(shí)候，是在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，0.10133Mpa）下用水或空氣進(jìn)行刻度的。如果工作狀態(tài)不同，必須對(duì)流量指示值按照實(shí)際被測(cè)介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進(jìn)行修正。,液體流量測(cè)量時(shí)的修正,如果某轉(zhuǎn)子流量計(jì)的轉(zhuǎn)子高度為h，如果介質(zhì)為20的℃水，則流量qv0與h的關(guān)系滿足：,式中：qv0為用水標(biāo)定時(shí)的流量刻度 ρw為水的密度,如果介質(zhì)不是20的℃水，則流量qvf與h的關(guān)系滿足：,qvf和ρf分別為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量和

56、密度,如果被測(cè)介質(zhì)的粘度和水的粘度相差不大，可以近似認(rèn)為φ是常數(shù)，則有,,刻度流量,,實(shí)際流量,,修正系數(shù),例,現(xiàn)有一只以水標(biāo)定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)用來測(cè)量苯的流量，已知轉(zhuǎn)子的材料為不銹鋼（密度7.9g/cm3），苯的密度為0.83g/cm3 ，請(qǐng)問流量計(jì)讀數(shù)為3.6L/s時(shí)，苯的實(shí)際流量是多少？,解：,修正公式,因此,質(zhì)量流量的修正公式,氣體流量測(cè)量時(shí)的修正,假設(shè)實(shí)際被測(cè)氣體的密度為ρf，因此被測(cè)流體流量Qf與指示值Q0的關(guān)系是：,通常，氣

57、體流量需要把它轉(zhuǎn)化成工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)（T0＝20℃＝293K，P0＝1.0133×105Pa）,記被測(cè)時(shí)的壓力和溫度分別為：Pf、Tf，所以被測(cè)流體對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積流量為：,,此時(shí)的密度ρf還是實(shí)際密度，由于測(cè)量的困難，也需要把它轉(zhuǎn)化成標(biāo)態(tài)下的密度更為方便：,,,,,于是有修正公式,溫度單位是絕對(duì)溫標(biāo)，壓力為絕對(duì)壓力。（P0=1.0133*105Pa，T0=273K）ρ0 ——空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度（1.293kg/m3）ρf0

58、 ——被測(cè)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度 Q0 ——顯示流量 Qf0 ——實(shí)際流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）,——轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特點(diǎn),①轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要適合于檢測(cè)中小管徑、較低雷諾數(shù)的中小流量； ②流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長(zhǎng)度要求不高； ③流量計(jì)的基本誤差約為儀表量程的土2％，量程比可達(dá)10：1 ④流量計(jì)的測(cè)量精度易受被測(cè)介質(zhì)密度、粘度、溫度、壓力、純凈度、安裝質(zhì)量等的影響。,4 電磁流量計(jì),基本工作原理,導(dǎo)體切割磁

59、力線，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),適用場(chǎng)合,可以檢測(cè)具有一定電導(dǎo)率的酸、堿、鹽溶液，腐蝕性液體以及含有固體顆粒的的液體測(cè)量，但不能檢測(cè)氣體、蒸汽和非導(dǎo)電液體的流量。,流量公式,當(dāng)導(dǎo)電的流體在磁場(chǎng)中以垂直方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，就會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)度、流體的速度和流體垂直切割磁力線的有效長(zhǎng)度成正比：,,式中：Ex為感應(yīng)電勢(shì)；K為比例系數(shù)；B為磁場(chǎng)強(qiáng)度；D為管道直徑；v為垂直于磁力線的流體流動(dòng)速度。,在管道直徑D已

60、經(jīng)確定，磁場(chǎng)強(qiáng)度B維持不變時(shí)，流體的體積流量與磁感應(yīng)電勢(shì)成線性關(guān)系。利用上述原理制成的流量檢測(cè)儀表稱為電磁流量計(jì)。,——電磁流量計(jì)的特點(diǎn),測(cè)量導(dǎo)管內(nèi)無可動(dòng)或突出于管道內(nèi)部的部件，因而壓力損失極??；只要是導(dǎo)電的，被測(cè)流體可以是含有顆粒、懸浮物等，也可以是酸、堿、鹽等腐蝕性物質(zhì)；流量計(jì)的輸出電流與體積流量成線性關(guān)系，并且不受液體的溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響；電磁流量計(jì)的量程比一般為10:1，精度較高的量程比可達(dá)100:1；測(cè)量

61、口徑范圍大，可以從lmm到2m以上，特別適用于lm以上口徑的水流量測(cè)量；測(cè)量精度一般優(yōu)于0.5級(jí)；電磁流量計(jì)反應(yīng)迅速，可以測(cè)量脈動(dòng)流量；主要缺點(diǎn)： 被測(cè)流體必須是導(dǎo)電的，不能小于水的電導(dǎo)率 不能測(cè)量氣體、蒸汽和石油制品等的流量 由于襯里材料的限制，一般使用溫度為0～200℃； 因電極嵌裝在測(cè)量導(dǎo)管上的，使工作壓力限制(一般≤0.25MPa）,——電磁流量計(jì)的安裝,可以水平安裝，

62、也可以垂直安裝，但要求液體充滿管道；直管段要求：前10D，后5D以上；遠(yuǎn)離磁場(chǎng)；變送器前后管道有時(shí)帶有較大的雜散電流，一般要把變送器前后1～1.5m出和變送器外殼連接在一起，共同接地。,5 渦輪流量計(jì),基本工作原理,流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，通過渦輪外的磁電轉(zhuǎn)換裝置可將渦輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電脈沖,流量方程,特點(diǎn)和要求,流量與渦輪轉(zhuǎn)速之間成線性關(guān)系，量程比一般為1O：1；渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度較高，

63、可達(dá)到0.5級(jí)以上；反應(yīng)迅速，可測(cè)脈動(dòng)流量；主要用于中小口徑的流量檢測(cè)；僅適用潔凈的被測(cè)介質(zhì)，通常在渦輪前要安裝過濾裝置；流量計(jì)水平安裝，前后需一定長(zhǎng)度的直管段，一般上游側(cè)和下游側(cè)的直管段長(zhǎng)度要求在10D和5D以上；常溫下用水標(biāo)定，當(dāng)介質(zhì)的密度和粘度發(fā)生變化時(shí)需重新標(biāo)定或進(jìn)行補(bǔ)償,6 漩渦流量計(jì),基本工作原理,把一個(gè)漩渦發(fā)生體（非流線型對(duì)稱物體）垂直插在管道中，當(dāng)流體繞過漩渦發(fā)生體時(shí)會(huì)在其左右兩側(cè)后方交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的漩渦

64、，形成渦列，該漩渦列就稱為卡門渦街只有當(dāng)兩列漩渦的間距h與同列中相鄰漩渦的間距l(xiāng)滿足為h／l＝0.281條件時(shí)，卡門渦列才是穩(wěn)定的。且單列漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體流速v成正比，與柱體的特征尺寸d（漩渦發(fā)生體的迎面最大寬度）成反比，即：,流量方程,St稱為斯特勞哈爾數(shù)（無因次數(shù)），St主要與漩渦發(fā)生體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。在雷諾數(shù)為5000～150000的范圍內(nèi)，St基本上為一常數(shù)。,特點(diǎn)和要求,渦街流量計(jì)輸出信號(hào)（頻率）不受流體物性和組分

65、變化的影響，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體的溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響，故用水或空氣標(biāo)定的漩渦流量計(jì)可用于其他液體和氣體的流量測(cè)量而不需標(biāo)定；管道內(nèi)無可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，壓力損失??；測(cè)量精度高（約為士0.5％～1％），量程比20:1；尤其適用于大口徑管道的流量測(cè)量。但是流量計(jì)安裝時(shí)要求有足夠的直管段長(zhǎng)度，上游和下游的直管段分別要求不少于2OD和5D，漩渦發(fā)生體的軸線應(yīng)與管路軸線垂直。,7 橢圓齒輪流量計(jì)——直接測(cè)量,基

66、本工作原理,“一碗一碗”計(jì)量,轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，就排出四個(gè)由橢圓齒輪與外殼圍成的半月形空腔的流體體積(4V)。在V一定的情況下，只要測(cè)出流量計(jì)的轉(zhuǎn)速n就可以計(jì)算出被測(cè)流體的流量,流量方程,特點(diǎn)和要求,計(jì)量精度高，一般可達(dá)0.2～0.5級(jí)，有的甚至能達(dá)到0.1級(jí)安裝直管段對(duì)計(jì)量精度影響不大，量程比一般為10:1一般只適用于10～150mm的中小口徑。容積式流量計(jì)對(duì)被測(cè)流體的粘度變化不敏感，特別適合于測(cè)量高粘度的流體（例如重油、樹脂等）

67、甚至糊狀物的流量，但要求被測(cè)介質(zhì)干凈，不含固體顆粒，所以一般情況下，流量計(jì)前要裝過濾器。由于受零件變形的影響，容積式流量計(jì)一般不宜在高溫或低溫下使用。,8 其它——科里奧利力質(zhì)量流量計(jì),基本工作原理 （實(shí)驗(yàn)）,將充水軟管（水不流動(dòng)）兩端懸掛，使其中段下垂成U形，靜止時(shí)，U形的兩管處于同一平面，并垂直于地面，左右擺時(shí)，兩管同時(shí)彎曲，仍然保持在同一曲面,若將軟管與水源相接，使水由一端流入，從另一端流出（如圖b和c）。當(dāng)U形管受外力作用

68、向右左擺動(dòng)時(shí)，它將發(fā)生扭曲。扭曲的方向總是出水側(cè)的擺動(dòng)要早于人水側(cè)；,隨著質(zhì)量流量的增加，這種現(xiàn)象變得更加明顯，出水側(cè)擺動(dòng)相位超前于入水側(cè)更多。,這就是科氏力質(zhì)量流量的檢測(cè)原理，它利用兩管的振動(dòng)（擺動(dòng)）相位差來反映流經(jīng)該U形管的質(zhì)量流量,利用科氏力構(gòu)成的質(zhì)量流量計(jì)有直管、彎管、單管、雙管等多種形式雙彎管型是最常見它由兩根金屬U形管組成，其端部連通并與被測(cè)管路相連。這樣流體可以同時(shí)在兩個(gè)U形管內(nèi)流動(dòng)在兩管的中間A、B、C三處各裝有一