化工仪表与自动化 第三章 检测仪表与传感器

所有的知识点都给大家整理出来了，方便大家备考时翻阅查看，帮助大家加深记忆、提高复习效率。都是根据个人对教材的理解整理所得，大家可以根据自己的复习情况进行增减。

第三章 检测仪表与传感器

• 第四节 物位检测仪表
  • 种类：直接式需要位仪表，差压式物位仪表，浮力式物位仪表，电磁式物位仪表，辐射式物位仪表，声波式物位仪表，光学式物位仪表
  • 差压式液位变送器
    • 工作原理：差压式液位变送器，利用容器内液位改变时，由液柱产生的静压也相应变化的原理而工作。
    • 零点迁移问题：迁移弹簧的作用实质是改变变送器的零点。迁移同时改变了测量范围的上下限，相当于测量范围的平移，不改变量程的大小。
      • 标注
        • 由于工作条件的不同，有时会出现正迁移的情况。
  • 核辐射物位计
    • 特点：能透过钢板等各种物质，可以完全不接触被测物质，适用于高温高压，强腐蚀，剧毒，有爆炸性，粘滞性，易结晶或沸腾状态的介质的物位测量
• 第五节 温度检测及仪表
  • 分类
    • 按使用的测量范围分，可分为高温计和温度计。 按用途分，可分为标准仪表，实用仪表。 按工作原理分，可分为膨胀式温度计，压力式温度计，热电偶温度计，热电阻温度计，辐射高温计。 按测量方式可分为，接触式，非接触式。
  • 热电偶温度计
    • 热电偶
      • 组成：热电偶（感温元件），测量仪表（毫伏计或电位差计），连接热偶，测量仪表的导线（补偿导线及铜导线）。
      • 热电现象及测温原理：条件：两种材料，两端有温差。
      • 热电势公式
        • 由于温差电势远小于接触热电势，常忽略不计
        • 热电势除了与两接点的温度有关，还与热电极的材料有关
      • 插入第三种导线的问题：如果回路中串入多种导线，只要引入线两端的温度相同，不影响热电偶所产生的热电势数值。
      • 常用热电偶种类
        • 普通型热电偶
        • 铠装热电偶
        • 表面型热电偶
        • 快速型热电偶
      • 补偿导线的选用
        • 补偿导线由两种不同性质的金属材料制成，在一定温度范围内（0-100℃），与所连接的热电偶具有相同的热电特性，其材料是廉价金属。
    • 冷端温度补偿
      • 方法： 冷端温度保持为0℃的方法 冷端温度修正方法 校正仪表零点法 补偿电桥法 补偿热电偶法
        • 在连续测量中不适用
  • 热电阻温度计
    • 测温原理：热地用温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性(电阻温度效应)来进行温度测量的。
    • 工业常用热电阻 虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不都能作为测温用的热。 电阻作为热电阻一般要求是电阻温度系数、电阻率要大，即灵敏度越高:热容量要小:在整千洲温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的复制性:电阻值随温度的变化关系，最好呈线性，
    • 热电阻的结构
      • 普通型热电阻
      • 铠装热电阻
      • 薄膜热电阻
  • 测量仪表的选用及安装
    • 测温元件的安装
      • 保证测温元件与流体充分接触
      • 感温点处于管道中流速最大处
      • 测温元件应有足够的插入深度，应斜插安装或在弯头安装
      • 在负压管道中要保证密封性
    • 布线要求
• 第三节 流量检测仪表
  • 差压式流量计
    • 节流现象与流量基本方程式
      • 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象叫节流现象。
      • 流量基本方程式
      • 节流装置：标准孔板，喷嘴，文丘里管
      • 测量误差的原因
        • 被测流体工作状态的变动
        • 节流装置安装不正确
        • 孔板入口边缘的磨损
        • 导压管安装不正确
        • 差压计安装或使用不正确
  • 转子流量计
    • 工作原理：采用恒压降，变节流面积的流量测量方法。
    • 公式
  • 椭圆齿轮流量计
    • 属于容积式流量计，适合测量高粘度的流体，甚至糊状物的流量。
  • 电磁流量计
    • 当被测介质是有导电性的液体介质时，可以应用电磁感应的方法来测量流量。电磁流量计能够测量酸，碱，盐溶液以及含有固体颗粒或纤维液体的流量。
  • 涡流流量计
    • 精确度高，测量范围宽，没有运动部件，没有机械磨损，维护方便，压力损失小，节能效果明显。
  • 质量流量计
    • 直接式质量流量计：量热式，角动量式，差压式，科式力式等
    • 间接式质量流量计：由测量体力流量的仪表与测量密度的仪表配合，在用运算器将两表的测量结果加以适当的运算，间接得出质量流量。
• 第二节 压力检测仪表
  • 1.液柱式压力计：根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量 2.弹性式压力计：将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量 3.电气式压力计：通过机械和电气元件将被测压力转换成电量(电信号)进行测量 4.活塞式压力计：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量
  • 弹性式压力计
    • 弹性元件：弹簧管式弹性元件，薄膜式弹性元件，波纹管式弹性元件
    • 弹簧管压力表
  • 电气式压力计
    • 霍尔片式压力传感器
    • 应变片式压力传感器
    • 压阻式压力传感器
    • 电容式压力变送器
  • 压力计的安装及选用
    • 仪表类型要满足工艺要求
      • 是否需要远传、自动记录或报警
      • 被测介质的物理化学性能
      • 现场环境条件
    • 仪表测量范围的确定
      • 测量稳定压力时的情况
      • 测量脉动压力的情况
      • 测量高压压力的情况
      • 被测压力的最小值不低于量程的1/3
    • 仪表精度级的选取
    • 压力计的安装
      • 测压点的选择
      • 导压管的铺设
      • 压力计的安装
• 第一节 概述
  • 1. 测量过程与测量误差
    • 绝对误差：指数值和真值的差值
    • 相对误差：绝对误差/指示值
  • 2. 仪表的性能指标
    • 精确度（精度）
      • 允许误差=±最大绝对误差值/量程×100%
      • δ允 越大，精确度越低
    • 变差
    • 灵敏度与灵敏限
    • 分辨力
    • 线性度
    • 反应时间
  • 3. 工业仪表的分类