热控仪表知识培训第一讲基础知识

1、-热控仪表知识培训周亚明第一讲基础知识第一章、测量1. 仪表主要由传感器、变换器、显示装置、传输通道四部分，其中传感器是仪表的关键环节。2. 测量过程有三要素：一是测量单位、二是测量方法、三是测量工具。3. 按参数种类不同，热工仪表可为温度、压力、流量、料位、成分分析及机械量等仪表。4. 根据分类的依据不同，测量方法有直接测量与间接测量、接触测量与非接触测量、静态测量与动态测量。*.什么叫绝对误差，相对误差？绝对误差是指示值与实际值的代数差，即绝对误差 = 测量值真值相对误差是绝对误差与实际值之比的百分数相对误差 =p 100%第二章、检测第一节、温度检测：1. 温度：温度（ temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。 温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量， 而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标（F ）、摄氏温标（C ）、热力学温标(K) 和国际实用温标。从分子运动论观点看， 温度是物体分子平均平动动能的标志。 温度是大量分子热运动的集体表现，

2、含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。温度测量：分为接触式和非接触式两类。接触式测温法接触式测温法的特点是测温元件直接与被测对象接触，两者之间进行充分的热交换，最后达到热平衡，这时感温元件的某一物理参数的量值就代表了被测对象的温度值。这种方法优点是直观可靠，缺点是感温元件影响被测温度场的分布，接触不良等都会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀性介质对感温元件的性能和寿命会产生不利影响。接触式仪表主要有：膨胀式温度计、压力式温度计、热电偶、热电阻及半导体二极管温度计。非接触式测温法非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，而是通过辐射进行热交换，故-可以避免接触式测温法的缺点，具有较高的测温上限。此外，非接触式测温法热惯性小，可达 1/1000S ，故便于测量运动物体的温度和快速变化的温度。由于受物体的发射率、被测对象到仪表之间的距离以及烟尘、水汽等其他的介质的影响，这种方法一般测温误差较大。非接触式仪表主要有：红外测温仪等2. 热电阻 :原理：热电阻是利用导体和半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来测量温度的一种感温元件。它能将温度信号转变为电阻信号，再由显示设备检测显

3、示出温度值。（热电阻）信号单位（）普通热电阻组成：由热电阻体、绝缘套管、保护套管及接线盒组成。采用三线制的目的是减少引线电阻变化引起的附加误差。常用的热电阻：铜电阻，分度号为Cu50，0时的电阻值为50 （欧姆）。铂电阻，分度号为Pt100 ， 0 时的电阻值为100 （欧姆）。3. 热电偶：原理：热电偶是用两种不同成分的导体把一端焊接在一起，两端温度不同时，在另一端回路中就会有热电势产生。因而热电偶是通过测量热电势从而测量温度的一种感温元件，它能将温度信号转变为电信号，再由显示设备检测显示出温度值。（热电偶）信号单位（mv）普通热电偶组成：热电偶由热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等几部分组成。中文名称：补偿导线英文名称：compensating wire定义：在包括常温在内的适当温度范围内的热电特性与所配合使用的热电偶的热电特性相同的一对绝缘导线补偿导线是在一定温度范围内（包括常温0）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的到导线， 用他们连接热电偶与测量装置， 以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。4. 双金属温度计：它有两片膨胀系数不同的金属牢固地粘合在

4、一起，其一端固定，另一端通过传动机构和指针相连。当温度变化时，由于膨胀系数不同，双金属片产生角位移，带动指针指示相应温度，这便是双金属温度计的工作原理。5. 膨胀式温度计：双金属温度计、水银、酒精、气体温度计6. 温度开关：检测温度，设定值开关量输出。开关形式有常开式和常闭式热电偶测温为什么要进行冷端补偿？热电偶热电势的大小与其两端的温度有关，其温度 - 热电势关系曲线是在冷端温度为0 。 C 时分度的，在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以冷端温度不可能保持在0。 C 不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电势既决定于热端温度，-也决定于冷端温度，所以如果冷端温度自由变必然会引起测量误差，为了消除这种误化，差，必然进行冷端补偿。第二节、压力检测：1. 压力：垂直作用于流体或固体界面单位面积上的力。物理学上称之为“压强”。221 兆帕 (MPa)=1000千帕 (kPa) ；1 千帕 (kPa)=1000(Pa)；1 兆帕 (MPa)=9.8kg/cm （近似）10kg/cm；0.1 兆帕 (MPa)=0.98kg/cm2（近似1kg/cm2）；压力测量：压

5、力表、压力变送器（压阻、陶瓷、扩散硅、压电压力变送器，是指压力变送器的压力感应传感元件而言的）。压力表原理：( 波登管、膜盒、波纹) 的弹性形变，再由表内机芯压力表的工作原理通过表内的敏感元件管的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。弹簧管( 波登管 ) 分为型管、盘簧管、螺旋管等型式，一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性处理后获得很高的弹性和强弹簧管在内腔压力作用度。下，利用其所具有的弹性特性， 可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的弹性位移。弹簧管的测量范围一般在膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到测量介质的压这样膜片所产生的微小弯曲力，变形可用来间接测量介质的压力，压力的大小由指针显示。膜片与波登管相比其传递力较大，由于膜片本身周围边缘固定，所以其防振性较好。膜片压力表可达到很高的过压( 比如保护膜片贴附在上法兰盘上 ) ，膜片还可以加上保护镀层以提高防腐性，利用开口法兰、冲洗、开口等措施可用膜片压力表测量粘度很大、不清洁的及结晶的介质，膜片压力表

6、的压力测量范围在1600Pa 2.5 MPa。2、压力表原理及构造：1. 原理：压力经过导压系统，表内的敏感弹性元件（波登管、膜片、膜盒等）随着压力的变化而产生弹性形变，从而将压力转变为弹性元件自由端的弹性位移，经有连杆机构放大，再由表内机芯齿轮机构将位移转换成旋转运动，通过指针转动来显示压力。2 构造：压力表由导压系统 ( 包括接头、弹簧管、限流螺钉等 ) 、齿轮传动机构、示数装置 ( 指针与度盘 ) 和外壳 ( 包括表壳、表盖、表玻璃等 ) 所组成。2 1 接头：用来与设备连接，常用螺纹有M14*1.5;M20*1.5;G1/4;G1/2.材质有黄铜和不锈钢.2 2 衬圈：用于玻璃和表壳间的密封。2 3 度盘：又叫表盘，刻度盘的指示范围一般为270度。表盘的标度、标度分划及最小分格值应符合JB/T5528的规定。2 4 指针：除标准指针外，指针也可选调零指针。2 5 弹性元件（弹簧管、膜片、膜盒等）：-弹簧管（波登管）分为C 型管、盘簧管、螺旋管等型式。一般采用冷作硬化型材料坯管，在退火态具有很高的塑性，经压力加工冷作硬化及定性处理后获得很高的弹性和强度。弹簧管在内腔压力作用下，利用其所具有的弹性特性，可以方便地将压力转变为弹簧管自由端的弹-性位移，经机芯齿轮机构将位移转换成旋转运动，通过指针转动来显示压力。常用材料有锡磷青铜和不锈钢。膜片敏感元件是带有波浪的圆形金属片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到被测介质的压力后产生微小变形，经机芯齿轮机构将位移转换成旋转运动，通过指针转动来显示压力。膜盒敏感元件由两块焊在一起的呈圆形波浪截面的膜片组成。测量介质的压力作用在膜盒腔内侧，由此所产生的变形经机芯齿轮机构将位移转换成旋转运动，通过指针转动来显示压力。压力的大小由指针显示。2传动机构（机芯）：机芯的作用是将弹性元件产生的线性位移转为旋转运并放大线6 动，性位移。2 7 连杆：连接弹性元件和机芯，组成连杆机构。2 8 表壳：常用表壳直径有（mm） 40 ,50,60,75，100,150,200,250；常用材质有

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