第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表1(指標(biāo)壓力)課件

第2篇過(guò)程自動(dòng)化裝置第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表第4章過(guò)程控制儀表第5章過(guò)程執(zhí)行儀表1第2篇過(guò)程自動(dòng)化裝置第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x第2篇概述過(guò)程自動(dòng)化裝置：是用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位及成份等工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、控制和執(zhí)行的裝置，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。過(guò)程自動(dòng)化裝置分類：按功能分類：測(cè)量?jī)x表、控制儀表、執(zhí)行儀表按信號(hào)類型分：模擬儀表、數(shù)字儀表按使用能源分類：有氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表2第2篇概述過(guò)程自動(dòng)化裝置：2氣動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱QDZ儀表

能源：0.14MPa壓縮空氣。信號(hào)：

各單元之間以統(tǒng)一的0.02MPa–0.1MPa氣壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)聯(lián)系。特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：QDZ儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定和本質(zhì)安全等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：由于該類儀表體積龐大，信號(hào)傳輸慢，不利于遠(yuǎn)傳。

按使用能源分類：有氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表。第2篇概述3氣動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱QDZ儀表按使用能源分類電動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱DDZ儀表能源：Ⅱ型表采用220VAC交流電源；

Ⅲ型表以24VDC直流電源。

信號(hào)：Ⅱ型各單元間以0-10mADC為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號(hào)，采用電流傳輸、電流接收，四線制接法，現(xiàn)場(chǎng)儀表具有隔爆性能。

Ⅲ型表以4-20mADC為現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)，以1-5VDC為控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)，采用電流傳輸、電壓接收，兩線制接法。特點(diǎn)：DDZⅢ型儀表具有傳輸距離長(zhǎng)，速度快的特點(diǎn)，集成化程度高、易于斷電識(shí)別、與計(jì)算機(jī)的互聯(lián)性好、無(wú)擾切換方便和現(xiàn)場(chǎng)儀表具有防爆性能可以構(gòu)成本質(zhì)安全系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中大量采用。第2篇概述4電動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱DDZ儀表第2篇概述4§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念一、測(cè)量過(guò)程及測(cè)量?jī)x表測(cè)量就是人們借助于專門工具，通過(guò)試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算求得被測(cè)量的值的過(guò)程?；蛘哒f(shuō)：測(cè)量就是為了取得任一未知參數(shù)值而進(jìn)行的全部工作。測(cè)量過(guò)程中常用的測(cè)量設(shè)備有:檢測(cè)元件、傳感器和變送器。第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表5§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表5檢測(cè)元件：能夠靈敏地感受被測(cè)變量并作出響應(yīng)的元件。傳感器：不但對(duì)被測(cè)變量敏感，而且具有把對(duì)被測(cè)變量的響應(yīng)傳送出去的能力。傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量，如電壓、電流等。變送器：凡是能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器就稱為變送器。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指在物理量的形式和數(shù)值范圍等方面都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。例如：4mA-20mA，1-5V的直流電；20kPa-100kPa的空氣壓力?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念6檢測(cè)元件：能夠靈敏地感受被測(cè)變量并作出響應(yīng)§3-1測(cè)量?jī)x表檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換部分）（信號(hào)分析處理部分）7檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換智能電子警察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)舉例8智能電子警察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)舉例8號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)舉例9號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)舉例9（1）測(cè)量范圍(量程)儀表的量程:指檢測(cè)裝置能正常工作的被測(cè)量范圍。此范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限和測(cè)量上限。例如，某溫度計(jì)刻度表顯示其測(cè)量下限和測(cè)量上限分別為-15℃和80℃，則量程為-15℃~80℃?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念二、檢測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)10（1）測(cè)量范圍(量程)§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念二、檢（2）靈敏度S靈敏度S表征了檢測(cè)儀表對(duì)被測(cè)量變化的靈敏程度。常用儀表的輸出變化量與輸入變化量之比來(lái)表示。靈敏度高的儀表在相同輸入信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的輸出。靈敏度實(shí)質(zhì)上是一個(gè)放大倍數(shù)，它具有可傳遞性；對(duì)于多個(gè)儀表串聯(lián)構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個(gè)儀表靈敏度之積。

§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念11（2）靈敏度S靈敏度高的儀表在相同輸入信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的輸出靈敏限（分辨率）指引起儀表輸出發(fā)生可見(jiàn)變化的最小輸入量，相當(dāng)于一個(gè)分度值。例如：A質(zhì)量?jī)x表最低能顯示1克，B質(zhì)量?jī)x表最低能顯示0.1克，B儀表的分辨率高。是反映檢測(cè)儀表靈敏程度的另一指標(biāo)。說(shuō)明了檢測(cè)儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念12靈敏限（分辨率）§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念12（3）變差（回差）在外界條件不變的情況下，檢測(cè)儀表在全量程范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)同一被測(cè)量的正行程和反行程輸出值間的最大差值稱為變差。

數(shù)值可用同一被測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出值間的最大差值與檢測(cè)儀表的滿度值之比的百分?jǐn)?shù)表示。

變差的產(chǎn)生原因主要是由于運(yùn)動(dòng)部件的摩擦、彈性元件的彈性滯后、制造工藝上的缺陷所帶來(lái)的間隙、元件松動(dòng)等?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念13（3）變差（回差）變差的產(chǎn)生原因主要是由于運(yùn)動(dòng)部（4）線性度(非線性誤差)線性度就是衡量檢測(cè)儀表輸出與輸入之間偏離線性程度的一種指標(biāo)。實(shí)際值與理論值之間的絕對(duì)誤差的最大值與系統(tǒng)滿度值之比。

為了便于信號(hào)間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實(shí)，有利于提高系統(tǒng)準(zhǔn)確度，希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。

§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念14（4）線性度(非線性誤差)為了便于信號(hào)間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實(shí)，有利于（5）準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度也稱為精度，儀表的準(zhǔn)確度通常用誤差的大小來(lái)表示。①絕對(duì)誤差：為檢測(cè)儀表的輸出值x與被測(cè)參數(shù)的真值x0之間的代數(shù)差值，即由于真值不能得到，實(shí)際上是用約定真值來(lái)代替，通常為標(biāo)準(zhǔn)儀表(準(zhǔn)確度等級(jí)更高的儀表)的測(cè)量結(jié)果作為約定真值?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念15（5）準(zhǔn)確度由于真值不能得到，實(shí)際上是用約定真值來(lái)代替，通②示值相對(duì)誤差(相對(duì)誤差)儀表的絕對(duì)誤差與約定真值比的百分?jǐn)?shù)，即

相對(duì)誤差只能說(shuō)明不同測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，不能用來(lái)衡量檢測(cè)儀表本身的質(zhì)量。當(dāng)測(cè)量誤差很小時(shí)，示值相對(duì)誤差近似：§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念16②示值相對(duì)誤差(相對(duì)誤差)儀表的絕對(duì)誤差與約定③引用誤差儀表的絕對(duì)誤差與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)。即：④最大引用誤差（滿量程相對(duì)誤差）儀表的絕對(duì)誤差的最大值與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)．即§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念17③引用誤差儀表的絕對(duì)誤差與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)⑤儀表基本誤差標(biāo)準(zhǔn)條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差中絕對(duì)值最大者，稱為儀表的基本誤差?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念儀表基本誤差是表征儀表準(zhǔn)確度的一個(gè)重要指標(biāo)，并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。18⑤儀表基本誤差標(biāo)準(zhǔn)條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過(guò)基本誤差而設(shè)的限值。把這個(gè)限值與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)稱為儀表的允許誤差。根據(jù)儀表的允許誤差，去掉“±

”號(hào)及“%”后的數(shù)值就是儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，儀表的準(zhǔn)確度可劃分為若干等級(jí)，稱準(zhǔn)確度等級(jí)G。國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的等級(jí)有…0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0…等。顯然，準(zhǔn)確度等級(jí)的數(shù)字越小。儀表的準(zhǔn)確度就越高，或者說(shuō)儀表的測(cè)量誤差越小?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念19⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過(guò)基本誤差而設(shè)的限值。把

例某臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為100℃~600℃，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為±6℃，試確定該儀表的精度等級(jí)？如果將該儀表的最大引用誤差去掉“±”和“%”號(hào)后，其數(shù)值為1.2，由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有1.2級(jí)的儀表，該儀表的最大引用誤差大于1.0級(jí)儀表的允許誤差，所以該儀表的精確度等級(jí)為1.5級(jí)。

解：該儀表的最大引用誤差為:§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念20例某臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為100℃~600℃，經(jīng)練習(xí)題一臺(tái)精度等級(jí)為0.5級(jí)，量程范圍為500℃~1200℃的電位差計(jì)，它的基本誤差是多少？解：它的基本誤差是：3.5℃§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念21練習(xí)題一臺(tái)精度等級(jí)為0.5級(jí)，量程范圍為500℃~1200§3-3壓力測(cè)量?jī)x表壓力檢測(cè)方法2壓力儀表的選用33概述3122§3-3壓力測(cè)量?jī)x表壓力檢測(cè)方法2壓力儀表的選用33概述3.3.1概述

工程技術(shù)中所稱的“壓力”，實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)中的“壓強(qiáng)”，是指介質(zhì)垂直均勻作用于單位面積上的力。壓力常用字母p表示，其表達(dá)式為：p=F/S式中F,S―分別為作用力(N)和作用面積(m2)。單位：壓力的國(guó)際單位為“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱“帕”（Pa）。工程界長(zhǎng)期使用許多不同的壓力計(jì)量單位。如“工程大氣壓”、“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”、“毫米汞柱”等。233.3.1概述工程技術(shù)中所稱的“壓力”，壓力單位轉(zhuǎn)換對(duì)照表24壓力單位轉(zhuǎn)換對(duì)照表24工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中壓力測(cè)量的三種情況：1.絕對(duì)壓力pab是指物體實(shí)際所承受的全部壓力。2.表壓力pe表壓力是一個(gè)相對(duì)壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上是絕對(duì)壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。p表壓=p絕對(duì)-p大氣在工程實(shí)際中，所說(shuō)的壓力通常是指表壓，即壓力表上的讀數(shù).3.負(fù)壓（或真空度）pv在工程中，我們習(xí)慣于把絕對(duì)壓力低于環(huán)境大氣壓力的差壓稱為負(fù)壓力。是指真空表上的讀數(shù)。p真空=p大氣-p絕對(duì)3.3.1概述

25工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中壓力測(cè)量的三種情況：3.3.1概述表壓負(fù)壓Patm26表壓負(fù)壓Patm26測(cè)量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：1．液柱式壓力表原理：液柱式壓力表是根據(jù)靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)測(cè)量壓力的。這類儀表包括U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、斜管壓力計(jì)等。3.3.1概述

27測(cè)量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：3.32．彈性式壓力表原理：彈性式壓力表是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成元件的位移來(lái)測(cè)量壓力的。常見(jiàn)的有彈簧管壓力表、波紋管壓力表、膜片（或膜盒）式壓力表。3.3.1概述

282．彈性式壓力表3.3.1概述283.活塞式壓力計(jì)原理：活塞式壓力計(jì)是利用流體靜力學(xué)中的液壓傳遞原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加砝碼的重量進(jìn)行壓力測(cè)量的。這類測(cè)壓儀表的測(cè)量精度很高，允許誤差可小到0.05％-0.02%，所以普遍用作標(biāo)準(zhǔn)壓力儀器對(duì)其他壓力表或壓力傳感器進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定。3.3.1概述

293.活塞式壓力計(jì)3.3.1概述294．壓力傳感器和壓力變送器原理：壓力傳感器和壓力變送器是利用物體某些物理特性，通過(guò)不同的轉(zhuǎn)換元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)的變化來(lái)間接測(cè)量壓力。根據(jù)轉(zhuǎn)換元件的不同，壓力傳感器和壓力變送器可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、壓電式、霍爾片式等多種形式。3.3.1概述

304．壓力傳感器和壓力變送器3.3.1概述一、彈性式壓力表測(cè)壓原理：是利用彈性元件在被測(cè)壓力作用下產(chǎn)生彈性變形的原理來(lái)度量被測(cè)壓力的。當(dāng)彈性元件受壓力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，于是輸出位移或力；再把位移或力通過(guò)一定的元件轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)。彈性元件的特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)壓范圍寬，被測(cè)壓力低至幾帕，高達(dá)數(shù)百兆帕都可使用，測(cè)量精度也較高，在目前的測(cè)壓儀表中占有統(tǒng)治地位。3.3.2壓力檢測(cè)方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法32一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法32單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，作為位移輸出端，彈簧管的另一端固定，作為被測(cè)壓力的輸入端，當(dāng)被測(cè)壓力從輸入端通入后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下將趨于圓形，因而彎成弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形。其自由端就從B移到B’。從而將壓力變化轉(zhuǎn)換成位移量，壓力越大，位移量越大。33單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，3434波紋管原理：在波紋管中引入壓力時(shí)，其自由端產(chǎn)生伸縮變形，可以得到較大的線位移，但壓力—位移特性的線性不如彈簧管。3.3.2壓力檢測(cè)方法35波紋管3.3.2壓力檢測(cè)方法35膜片：?jiǎn)文て瑴y(cè)壓元件主要用于低壓的測(cè)量，一般使用金屬膜片，也有橡膠膜片。膜片式壓力計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：可測(cè)微壓和粘滯性介質(zhì)壓力。膜片3.3.2壓力檢測(cè)方法36膜片：?jiǎn)文て瑴y(cè)壓元件主要用于低壓的測(cè)量，一般使用金屬膜片，也二、電容式壓力變送器1、差動(dòng)平板電容器的工作原理差動(dòng)平板電容器共有三個(gè)極板，其中中間一個(gè)電極板為活動(dòng)電極板，兩端為固定電極板。電容器在初始狀態(tài)下，活動(dòng)極板正好位于兩固定電極板的中間。3.3.2壓力檢測(cè)方法每個(gè)電容的容量為:37二、電容式壓力變送器差動(dòng)平板電容器共有三個(gè)極板，其中中間一個(gè)當(dāng)受到外界作用，使中間的活動(dòng)電極板產(chǎn)生一個(gè)微小的位移后：3.3.2壓力檢測(cè)方法其兩個(gè)電容的差值為d0原理：電容變化量和活動(dòng)極板的位移成正比。38當(dāng)受到外界作用，使中間的活動(dòng)電極板產(chǎn)生一個(gè)微小的位移后：32、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成2、3-不銹鋼基座1、4-紋波隔離膜片5、-玻璃層6、-金屬薄膜（固定）7、-測(cè)量膜片（活動(dòng)）3.3.2壓力檢測(cè)方法392、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成三、擴(kuò)散硅壓力變送器擴(kuò)散硅壓力變送器屬應(yīng)變式壓力變送器。電阻應(yīng)變?cè)恚寒?dāng)電阻體在外力作用下，產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值也將隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱之為電阻應(yīng)變效應(yīng)。通過(guò)對(duì)電阻變化量的檢測(cè)，即可得知其受力情況。擴(kuò)散硅壓力變送器檢測(cè)部件的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。3.3.2壓力檢測(cè)方法40三、擴(kuò)散硅壓力變送器3.3.2壓力檢測(cè)方法40硅杯膜片上按特定方向排列4個(gè)等值電阻。電阻布置如圖（b）所示。硅杯內(nèi)腔承受被測(cè)壓力p，硅杯的外側(cè)為大氣壓力。3.3.2壓力檢測(cè)方法41硅杯膜片上按特定方向排列4個(gè)等值電阻。電阻布置如圖（b）所示硅杯設(shè)計(jì)時(shí)，取R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)壓力為零時(shí)，橋路輸出為：當(dāng)外界有壓力時(shí)，由于四個(gè)電阻的位置經(jīng)過(guò)精確選擇，使得電阻變化量相等，即△R1=△R2=△R3=△R4=△R，這時(shí)橋路失去平衡輸出電壓信號(hào)為：所以此時(shí)橋路平衡，U=0。原理：橋路的輸出電壓與應(yīng)變電阻的變化量成正比。42硅杯設(shè)計(jì)時(shí)，取R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)壓力為零時(shí)，橋四、智能壓力變送器3.3.2壓力檢測(cè)方法43四、智能壓力變送器3.3.2壓力檢測(cè)方法43智能壓力變送器44智能壓力變送器443.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用1．壓力表的選擇符合工藝過(guò)程的技術(shù)要求，同時(shí)做到“厲行節(jié)約，降低投資”的原則。主要考慮：（1）介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)，如溫度高低、粘度大小、臟污程度、腐蝕性，是否易燃易爆、易結(jié)晶等。（2）對(duì)壓力測(cè)量的要求，如被測(cè)壓力范圍、精度以及是否需要遠(yuǎn)傳、記錄或上下限報(bào)警等。（3）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，如高溫、腐蝕、潮溫、振動(dòng)、電磁場(chǎng)等。453.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用45＊彈性式壓力表選量程原則：

被測(cè)壓力波動(dòng):最大壓力值不超過(guò)儀表滿量程的2/3。壓力最小值應(yīng)不低于全量程的1/3。3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用46＊彈性式壓力表選量程原則：3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使例題若選用彈簧管壓力表來(lái)測(cè)量某設(shè)備內(nèi)的壓力，已知被測(cè)壓力為（0.7~1）x106Pa，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不得超過(guò)0.02X106Pa，試確定該壓力表的測(cè)量范圍及精度等級(jí)?？晒┻x用的測(cè)量范圍有:0~0.6x106Pa,0~1x106Pa,0~1.6x106Pa,0~2.5x106Pa3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用47例題若選用彈簧管壓力表來(lái)測(cè)量某設(shè)備內(nèi)的壓力，已知被測(cè)壓力為（選擇量程為0~1.6x106Pa的儀表，當(dāng)壓力變化時(shí)，正處于量程的1/3~2/3。解：由題意知3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用要求儀表的允許誤差為所以應(yīng)選1.0級(jí)精度的壓力表48解：由題意知3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用要求儀表的允練習(xí)題1.采用彈簧管壓力表測(cè)量某容器的壓力，工藝要求其壓力為1.2±0.05Mpa，試選擇合適的壓力表?？晒┻x用的測(cè)量范圍有:0~0.6x106Pa,0~1x106Pa,0~1.6x106Pa,0~2.5x106Pa選擇量程為0~2.5x106Pa的儀表，當(dāng)壓力變化時(shí)，正處于量程的1/3~2/3。解：由壓力量程選擇原則可知：壓力上限=（1.25*3/2)Mpa=1.875Mpa49練習(xí)題1.采用彈簧管壓力表測(cè)量某容器的壓力，工藝要求其壓力3.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用2．壓力表的使用503.3.3、壓力測(cè)量?jī)x表的選擇和使用2．壓力表課程小結(jié)壓力測(cè)量：了解各類壓力測(cè)量的基本工作原理，變送器的構(gòu)成和傳送方式；重點(diǎn)掌握壓力表的量程和精度的選擇使用。了解測(cè)量過(guò)程，掌握儀表的性能指標(biāo)。51課程小結(jié)壓力測(cè)量：了解測(cè)量過(guò)程，掌握儀表的性能指標(biāo)。51控制科學(xué)與工程學(xué)院先進(jìn)控制技術(shù)研究所ThankYou!52控制科學(xué)與工程學(xué)院先進(jìn)控制技術(shù)研究所ThankYou!5演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！

第2篇過(guò)程自動(dòng)化裝置第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表第4章過(guò)程控制儀表第5章過(guò)程執(zhí)行儀表54第2篇過(guò)程自動(dòng)化裝置第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x第2篇概述過(guò)程自動(dòng)化裝置：是用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位及成份等工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量、控制和執(zhí)行的裝置，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。過(guò)程自動(dòng)化裝置分類：按功能分類：測(cè)量?jī)x表、控制儀表、執(zhí)行儀表按信號(hào)類型分：模擬儀表、數(shù)字儀表按使用能源分類：有氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表55第2篇概述過(guò)程自動(dòng)化裝置：2氣動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱QDZ儀表

能源：0.14MPa壓縮空氣。信號(hào)：

各單元之間以統(tǒng)一的0.02MPa–0.1MPa氣壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)聯(lián)系。特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：QDZ儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定和本質(zhì)安全等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：由于該類儀表體積龐大，信號(hào)傳輸慢，不利于遠(yuǎn)傳。

按使用能源分類：有氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表。第2篇概述56氣動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱QDZ儀表按使用能源分類電動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱DDZ儀表能源：Ⅱ型表采用220VAC交流電源；

Ⅲ型表以24VDC直流電源。

信號(hào)：Ⅱ型各單元間以0-10mADC為統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號(hào)，采用電流傳輸、電流接收，四線制接法，現(xiàn)場(chǎng)儀表具有隔爆性能。

Ⅲ型表以4-20mADC為現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)，以1-5VDC為控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)，采用電流傳輸、電壓接收，兩線制接法。特點(diǎn)：DDZⅢ型儀表具有傳輸距離長(zhǎng)，速度快的特點(diǎn)，集成化程度高、易于斷電識(shí)別、與計(jì)算機(jī)的互聯(lián)性好、無(wú)擾切換方便和現(xiàn)場(chǎng)儀表具有防爆性能可以構(gòu)成本質(zhì)安全系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中大量采用。第2篇概述57電動(dòng)單元組合儀表：簡(jiǎn)稱DDZ儀表第2篇概述4§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念一、測(cè)量過(guò)程及測(cè)量?jī)x表測(cè)量就是人們借助于專門工具，通過(guò)試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算求得被測(cè)量的值的過(guò)程。或者說(shuō)：測(cè)量就是為了取得任一未知參數(shù)值而進(jìn)行的全部工作。測(cè)量過(guò)程中常用的測(cè)量設(shè)備有:檢測(cè)元件、傳感器和變送器。第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表58§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念第3章過(guò)程測(cè)量?jī)x表5檢測(cè)元件：能夠靈敏地感受被測(cè)變量并作出響應(yīng)的元件。傳感器：不但對(duì)被測(cè)變量敏感，而且具有把對(duì)被測(cè)變量的響應(yīng)傳送出去的能力。傳感器不只是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須是易于傳送的物理量，如電壓、電流等。變送器：凡是能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器就稱為變送器。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是指在物理量的形式和數(shù)值范圍等方面都符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。例如：4mA-20mA，1-5V的直流電；20kPa-100kPa的空氣壓力?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念59檢測(cè)元件：能夠靈敏地感受被測(cè)變量并作出響應(yīng)§3-1測(cè)量?jī)x表檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換部分）（信號(hào)分析處理部分）60檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換智能電子警察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)舉例61智能電子警察監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)舉例8號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)舉例62號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)舉例9（1）測(cè)量范圍(量程)儀表的量程:指檢測(cè)裝置能正常工作的被測(cè)量范圍。此范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限和測(cè)量上限。例如，某溫度計(jì)刻度表顯示其測(cè)量下限和測(cè)量上限分別為-15℃和80℃，則量程為-15℃~80℃?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念二、檢測(cè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)63（1）測(cè)量范圍(量程)§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念二、檢（2）靈敏度S靈敏度S表征了檢測(cè)儀表對(duì)被測(cè)量變化的靈敏程度。常用儀表的輸出變化量與輸入變化量之比來(lái)表示。靈敏度高的儀表在相同輸入信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的輸出。靈敏度實(shí)質(zhì)上是一個(gè)放大倍數(shù)，它具有可傳遞性；對(duì)于多個(gè)儀表串聯(lián)構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)，其總的靈敏度是各個(gè)儀表靈敏度之積。

§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念64（2）靈敏度S靈敏度高的儀表在相同輸入信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的輸出靈敏限（分辨率）指引起儀表輸出發(fā)生可見(jiàn)變化的最小輸入量，相當(dāng)于一個(gè)分度值。例如：A質(zhì)量?jī)x表最低能顯示1克，B質(zhì)量?jī)x表最低能顯示0.1克，B儀表的分辨率高。是反映檢測(cè)儀表靈敏程度的另一指標(biāo)。說(shuō)明了檢測(cè)儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念65靈敏限（分辨率）§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念12（3）變差（回差）在外界條件不變的情況下，檢測(cè)儀表在全量程范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)同一被測(cè)量的正行程和反行程輸出值間的最大差值稱為變差。

數(shù)值可用同一被測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出值間的最大差值與檢測(cè)儀表的滿度值之比的百分?jǐn)?shù)表示。

變差的產(chǎn)生原因主要是由于運(yùn)動(dòng)部件的摩擦、彈性元件的彈性滯后、制造工藝上的缺陷所帶來(lái)的間隙、元件松動(dòng)等?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念66（3）變差（回差）變差的產(chǎn)生原因主要是由于運(yùn)動(dòng)部（4）線性度(非線性誤差)線性度就是衡量檢測(cè)儀表輸出與輸入之間偏離線性程度的一種指標(biāo)。實(shí)際值與理論值之間的絕對(duì)誤差的最大值與系統(tǒng)滿度值之比。

為了便于信號(hào)間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實(shí)，有利于提高系統(tǒng)準(zhǔn)確度，希望系統(tǒng)具有良好的線性特性。

§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念67（4）線性度(非線性誤差)為了便于信號(hào)間的轉(zhuǎn)換與現(xiàn)實(shí)，有利于（5）準(zhǔn)確度

準(zhǔn)確度也稱為精度，儀表的準(zhǔn)確度通常用誤差的大小來(lái)表示。①絕對(duì)誤差：為檢測(cè)儀表的輸出值x與被測(cè)參數(shù)的真值x0之間的代數(shù)差值，即由于真值不能得到，實(shí)際上是用約定真值來(lái)代替，通常為標(biāo)準(zhǔn)儀表(準(zhǔn)確度等級(jí)更高的儀表)的測(cè)量結(jié)果作為約定真值。§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念68（5）準(zhǔn)確度由于真值不能得到，實(shí)際上是用約定真值來(lái)代替，通②示值相對(duì)誤差(相對(duì)誤差)儀表的絕對(duì)誤差與約定真值比的百分?jǐn)?shù)，即

相對(duì)誤差只能說(shuō)明不同測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，不能用來(lái)衡量檢測(cè)儀表本身的質(zhì)量。當(dāng)測(cè)量誤差很小時(shí)，示值相對(duì)誤差近似：§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念69②示值相對(duì)誤差(相對(duì)誤差)儀表的絕對(duì)誤差與約定③引用誤差儀表的絕對(duì)誤差與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)。即：④最大引用誤差（滿量程相對(duì)誤差）儀表的絕對(duì)誤差的最大值與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)．即§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念70③引用誤差儀表的絕對(duì)誤差與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)⑤儀表基本誤差標(biāo)準(zhǔn)條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值誤差中絕對(duì)值最大者，稱為儀表的基本誤差。§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念儀表基本誤差是表征儀表準(zhǔn)確度的一個(gè)重要指標(biāo)，并且儀表的其他誤差定義也以此為基礎(chǔ)。最大引用誤差是儀表基本誤差的主要形式。71⑤儀表基本誤差標(biāo)準(zhǔn)條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)輸出值⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過(guò)基本誤差而設(shè)的限值。把這個(gè)限值與儀表的量程L比的百分?jǐn)?shù)稱為儀表的允許誤差。根據(jù)儀表的允許誤差，去掉“±

”號(hào)及“%”后的數(shù)值就是儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，儀表的準(zhǔn)確度可劃分為若干等級(jí)，稱準(zhǔn)確度等級(jí)G。國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定所劃分的等級(jí)有…0.05，0.1，0.25，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0…等。顯然，準(zhǔn)確度等級(jí)的數(shù)字越小。儀表的準(zhǔn)確度就越高，或者說(shuō)儀表的測(cè)量誤差越小?！?-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念72⑥允許誤差：儀表制造廠為保證儀表不超過(guò)基本誤差而設(shè)的限值。把

例某臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為100℃~600℃，經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)儀表的基本誤差為±6℃，試確定該儀表的精度等級(jí)？如果將該儀表的最大引用誤差去掉“±”和“%”號(hào)后，其數(shù)值為1.2，由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有1.2級(jí)的儀表，該儀表的最大引用誤差大于1.0級(jí)儀表的允許誤差，所以該儀表的精確度等級(jí)為1.5級(jí)。

解：該儀表的最大引用誤差為:§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念73例某臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)量范圍為100℃~600℃，經(jīng)練習(xí)題一臺(tái)精度等級(jí)為0.5級(jí)，量程范圍為500℃~1200℃的電位差計(jì)，它的基本誤差是多少？解：它的基本誤差是：3.5℃§3-1測(cè)量?jī)x表中的基本概念74練習(xí)題一臺(tái)精度等級(jí)為0.5級(jí)，量程范圍為500℃~1200§3-3壓力測(cè)量?jī)x表壓力檢測(cè)方法2壓力儀表的選用33概述3175§3-3壓力測(cè)量?jī)x表壓力檢測(cè)方法2壓力儀表的選用33概述3.3.1概述

工程技術(shù)中所稱的“壓力”，實(shí)質(zhì)上就是物理學(xué)中的“壓強(qiáng)”，是指介質(zhì)垂直均勻作用于單位面積上的力。壓力常用字母p表示，其表達(dá)式為：p=F/S式中F,S―分別為作用力(N)和作用面積(m2)。單位：壓力的國(guó)際單位為“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱“帕”（Pa）。工程界長(zhǎng)期使用許多不同的壓力計(jì)量單位。如“工程大氣壓”、“標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”、“毫米汞柱”等。763.3.1概述工程技術(shù)中所稱的“壓力”，壓力單位轉(zhuǎn)換對(duì)照表77壓力單位轉(zhuǎn)換對(duì)照表24工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中壓力測(cè)量的三種情況：1.絕對(duì)壓力pab是指物體實(shí)際所承受的全部壓力。2.表壓力pe表壓力是一個(gè)相對(duì)壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上是絕對(duì)壓力與環(huán)境大氣壓力的差壓。p表壓=p絕對(duì)-p大氣在工程實(shí)際中，所說(shuō)的壓力通常是指表壓，即壓力表上的讀數(shù).3.負(fù)壓（或真空度）pv在工程中，我們習(xí)慣于把絕對(duì)壓力低于環(huán)境大氣壓力的差壓稱為負(fù)壓力。是指真空表上的讀數(shù)。p真空=p大氣-p絕對(duì)3.3.1概述

78工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中壓力測(cè)量的三種情況：3.3.1概述表壓負(fù)壓Patm79表壓負(fù)壓Patm26測(cè)量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：1．液柱式壓力表原理：液柱式壓力表是根據(jù)靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)測(cè)量壓力的。這類儀表包括U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、斜管壓力計(jì)等。3.3.1概述

80測(cè)量壓力的儀表種類很多，按轉(zhuǎn)換原理可大致分為以下四種：3.32．彈性式壓力表原理：彈性式壓力表是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成元件的位移來(lái)測(cè)量壓力的。常見(jiàn)的有彈簧管壓力表、波紋管壓力表、膜片（或膜盒）式壓力表。3.3.1概述

812．彈性式壓力表3.3.1概述283.活塞式壓力計(jì)原理：活塞式壓力計(jì)是利用流體靜力學(xué)中的液壓傳遞原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加砝碼的重量進(jìn)行壓力測(cè)量的。這類測(cè)壓儀表的測(cè)量精度很高，允許誤差可小到0.05％-0.02%，所以普遍用作標(biāo)準(zhǔn)壓力儀器對(duì)其他壓力表或壓力傳感器進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定。3.3.1概述

823.活塞式壓力計(jì)3.3.1概述294．壓力傳感器和壓力變送器原理：壓力傳感器和壓力變送器是利用物體某些物理特性，通過(guò)不同的轉(zhuǎn)換元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)的變化來(lái)間接測(cè)量壓力。根據(jù)轉(zhuǎn)換元件的不同，壓力傳感器和壓力變送器可分為電阻式、電容式、應(yīng)變式、電感式、壓電式、霍爾片式等多種形式。3.3.1概述

834．壓力傳感器和壓力變送器3.3.1概述一、彈性式壓力表測(cè)壓原理：是利用彈性元件在被測(cè)壓力作用下產(chǎn)生彈性變形的原理來(lái)度量被測(cè)壓力的。當(dāng)彈性元件受壓力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，于是輸出位移或力；再把位移或力通過(guò)一定的元件轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)。彈性元件的特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)壓范圍寬，被測(cè)壓力低至幾帕，高達(dá)數(shù)百兆帕都可使用，測(cè)量精度也較高，在目前的測(cè)壓儀表中占有統(tǒng)治地位。3.3.2壓力檢測(cè)方法84一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法31一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法85一、彈性式壓力表3.3.2壓力檢測(cè)方法32單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，作為位移輸出端，彈簧管的另一端固定，作為被測(cè)壓力的輸入端，當(dāng)被測(cè)壓力從輸入端通入后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下將趨于圓形，因而彎成弧形的彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴(kuò)張變形。其自由端就從B移到B’。從而將壓力變化轉(zhuǎn)換成位移量，壓力越大，位移量越大。86單圈彈簧管原理：其截面一般為扁圓形或橢圓形，管子自由端封閉，8734波紋管原理：在波紋管中引入壓力時(shí)，其自由端產(chǎn)生伸縮變形，可以得到較大的線位移，但壓力—位移特性的線性不如彈簧管。3.3.2壓力檢測(cè)方法88波紋管3.3.2壓力檢測(cè)方法35膜片：?jiǎn)文て瑴y(cè)壓元件主要用于低壓的測(cè)量，一般使用金屬膜片，也有橡膠膜片。膜片式壓力計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：可測(cè)微壓和粘滯性介質(zhì)壓力。膜片3.3.2壓力檢測(cè)方法89膜片：?jiǎn)文て瑴y(cè)壓元件主要用于低壓的測(cè)量，一般使用金屬膜片，也二、電容式壓力變送器1、差動(dòng)平板電容器的工作原理差動(dòng)平板電容器共有三個(gè)極板，其中中間一個(gè)電極板為活動(dòng)電極板，兩端為固定電極板。電容器在初始狀態(tài)下，活動(dòng)極板正好位于兩固定電極板的中間。3.3.2壓力檢測(cè)方法每個(gè)電容的容量為:90二、電容式壓力變送器差動(dòng)平板電容器共有三個(gè)極板，其中中間一個(gè)當(dāng)受到外界作用，使中間的活動(dòng)電極板產(chǎn)生一個(gè)微小的位移后：3.3.2壓力檢測(cè)方法其兩個(gè)電容的差值為d0原理：電容變化量和活動(dòng)極板的位移成正比。91當(dāng)受到外界作用，使中間的活動(dòng)電極板產(chǎn)生一個(gè)微小的位移后：32、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成2、3-不銹鋼基座1、4-紋波隔離膜片5、-玻璃層6、-金屬薄膜（固定）7、-測(cè)量膜片（活動(dòng)）3.3.2壓力檢測(cè)方法922、電容式差壓變送器：由電容差壓傳感器和轉(zhuǎn)換單元兩大部分組成三、擴(kuò)散硅壓力變送器擴(kuò)散硅壓力變送器屬應(yīng)變式壓力變送器。電阻應(yīng)變?cè)恚寒?dāng)電阻體在外力作用下，產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值也將隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱之為電阻應(yīng)變效應(yīng)。通過(guò)對(duì)電阻變化量的檢測(cè)，即可得知其受力情況。擴(kuò)散硅壓力變送器檢測(cè)部件的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。3.3.2壓力檢測(cè)方法93三、擴(kuò)散硅壓力變送器3.3.2壓力檢測(cè)方法40硅杯膜片上按特定方