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工业检测及自动化仪表显示

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例2 某支铂铑10-铂热电偶在工作时,自由端温度t0= 30℃,测得热电势E(t,t0) =14.195mV,求被测介质的实际温度。

解:由附表可以查得

E(30,0)=0.173(mV)

代入式(5-3)变换得

E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=0.173+14.195=14.368(mV)

再由附表可以查得14.368mV对应的温度t为1400℃。

例 3 用铂铑10-铂热电偶进行温度检测,热电偶的冷端温度t0=30℃,显示仪表的温度读数(假定此仪表是不带冷端温度自动补偿且是以温度刻度的)为985℃,试求被测温度的实际值。解:由分度号为S的铂铑10-铂热电偶分度表查出985℃时的热电势值为9.412mV。也就是E(t,t0)=9.412mV,又从分度表中查得E(t0 ,0) = E(30 ,0) = 0.173mV。将此两个数值代入式(5-14),得

E(t,0)=9.412mV+0.173mV=9.585(mV)

再查分度表可知,对应于9.585mV的温度t=1000℃,这就是该支铂铑10-铂热电偶所测得的温度实际值。

常用的铂热电阻有R0=100Ω,分度号为Pt100;

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常用的铜热电阻有R0=50Ω,分度号为Cu50。

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铜热电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种,分度号分别为Cu50和Cu100。

作为热电阻的材料一般要求是:

电阻温度系数、电阻率要大;

在整个测温范围内,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。使用最广泛的热电阻材料是铂和铜。

4.热电阻的信号连接方式

热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件,

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把电阻信号通过引线传递到二次仪表或计算机控制装置上。

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常用的引线方式有三种: 二线制、三线制、四线制。

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5.2 常用压力检测仪表

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5.2.1 弹性压力计 5.2.2 力平衡式压力计 5.2.3 压力传感器

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单位;

在压力测量中,常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。

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霍尔电场对电子的作用力F E 与洛仑兹力F L 方向相反,将阻止电子继续偏转,最后形成动态平衡。此时在半导体薄片电荷积聚的两边将产生一个与控制电流I 和磁感应强度B 乘积成正比的电势U H ,这一现象称为霍尔效应,该电势称为霍尔电势。

压力传感器:㈠应变式传感器 ㈡压阻式传感器 ㈢电容式传感器 ㈣压电式传感器 金属导体或半导体在受到外力作用时,会产生相应的应变, 其电阻也将随之发生变化,这种物理现象称为“应变效应”。

压阻元件:

压阻元件是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻。

它是基于压阻效应工作的,即当它受压时,其电阻值随电阻率的改变而变化。 常用的压阻元件有单晶硅膜片以及在N 型单晶硅膜片上扩散P 型杂质的扩散硅等,也是依附于弹性元件而工作。 测压仪表的使用及压力检测系统选用+安装

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被测参数的正常值一般要求工作在仪表量程1/3~2/3为宜

2

11m

N Pa

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压力检测系统包括:测压点、导压管、测压仪表

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累积 流量

?

=

t

v dt

q V 0

?

=

t

m dt

q m 0

累积体积流量 累积质量流量

流量系数 主要与节流装置的型式、取压方式、流体的流动状态(如雷诺数)和管道条件等因素有关。

标准节流装置

只要按照规定进行设计、安装和使用,不必进行标定,就能准确地得到其精确的流量系数和膨胀系数,从而进行准确的流量测量。标准节流装置规定了它所适应的要求:

①流体种类、②流体参数、③流体流动条件、④管道条件、⑤安装条件。

根据节流装置取压口位置可将取压方式分为五种:

⒈理论取压⒉角接取压⒊法兰取压⒋径距取压⒌损失取压

国家规定标准的取压方式有角接取压、法兰取压和D-D/2取压。

目前广泛采用的是角接取压法,其次是法兰取压法。

角接取压法比较简便,容易实现环室取压,测量精度较高。

法兰取压法结构简单,容易装配,计算也方便,但精度较低。

节流式流量计在现场实际应用时,往往具有比较大的测量误差,有的甚至高达10%~20%。误差产生的原因

被测流体工作状态的变动

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节流装置安装不正确

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孔板入口边缘的磨损

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导压管安装不正确,或有堵塞、渗漏现象

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差压计安装或使用不正确

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7.在生产过程中常通过检测储物在容器中的积存高度来实现固体(块料、粉料或颗粒)、液体

的储量测量,储物的堆积高度就叫做物位。

液位指设备和容器中液体介质表面的高低。

料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。

界位指相界面位置。

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9.1.1 成分分析方法及分类

⑴电化学式:电导式、电量式、电位式等;⑵热学式:热导式、热化学式、热谱式等⑶磁学式:磁性氧量分析仪,核磁共振波谱仪等;⑷光学式:吸收式光学分析仪,发射式光学分析仪;⑸射线式:X射线分析仪,射线分析仪,同位素分析仪等;⑹色谱式:气相色谱仪等;⑺电子光学式和离子光学式:电子探针、质谱仪、离子探针等⑻物性测量仪器:水分计、粘度计、湿度计、密度计、电导率测量仪等。⑼其他:晶体

振荡式分析仪、半导体气敏传感器等。

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1.所谓(过程)自动化是在工艺设备上配备一些自动化装置,用它们来代替操作人员的部分直接劳动,使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行,即:用自动化装置来管理设备(生产过程),使之正常运行。

所谓(过程)自动化是使工艺参数保持在需要的值或状态,或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行,保证生产过程运行在最佳状态。

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(2)仪表的变差(回差)

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注意仪表的变差不能超出仪表的允许误差,否则,应

及时检修。

(3)仪表的灵敏度 式中 S —— 仪表的灵敏度;

%

100?-=

标尺下限值

标尺上限值

最大绝对差值变差x

S ??=

α

—— 指针的线位移或角位移;

—— 引起所需的被测参数变化量

例如一台测量范围为0~100℃的测温仪表,其标尺长度为20mm ,则其灵敏度S 为0.2mm/℃,即温度每变化1℃,指针移动了0.2mm 。

例一:某台测温仪表的测温范围为200~1000℃,工艺上要求测温误差不能大于±5℃,试确定应选仪表的精度等级。

解:工艺上允许的相对百分误差为:

所选的仪表的相对百分误差不能大于工艺上的,才能保证测温误差不大于±5℃,所以所选仪表的精度等级应为0.5级。

当然仪表的精度等级越高,能使测温误差越小,但为了不增加投资费用,不宜选过高精度的仪表。

例二:某台测温仪表的测温范围为200~700℃,校验该表时得到的最大绝对误差为±4℃,试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级。 解:该仪表的相对百分误差为

如果将该仪表的δ去掉“±”号与“%”号,其数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8

级仪表,同时,该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差,所以,这台测温仪表的精度等级为1.0级。

例三:某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为0~200℃,变送器的输出为4~20mA 。对这台温度变送器进行校验,得到下列数据:

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试根据以上校验数据确定该仪表的变差、精度等级与线性度。 解:该题的解题步骤分为五步,如下。

(1)根据仪表的输出范围确定在各温度测试点的输出 标准值。任一温度值的标准输出信号(mA )为:

例题温度为50℃时,对应的输出应为: 其余类推,结果列于下表。

(2)算出各测试点正、反行程时的绝对误差 与,并算出正、反行程之差 。

%625.0%100200

10005=?-±=允δ%8.0%100200

7004±=?-±=δ4

)(+--输入下限值

输入上限值

输出下限值输出上限值

温度值)

(840

200)

420(50mA =+--

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3)计算最大的相对百分误差

去掉正、负号及%号后,其数值为0.624,该数值在0.5至1.0之间,由于该表的 已超过0.5级表所允许的 ,故该表的精度等级为1.0级。 (4)计算变差

在1.0级表允许的误差范围内,故不影响表的精度等级。

(5)计算非线性误差

应注意到,在具体校验仪表时,为了可靠起见,应适当增加测试点与实验次数。

%624.0%1004

2010.0m ax =?-=δ%625.0%100420m ax =?-?

=变变

δ%625.0%1004

201.0%100m ax =?-=??=仪表量程f f δ