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　　仪表知识什么是一次仪表一次仪表是自动检测装置的部件（元件）之一。带有感受元件，用以感受被测介质参数的变化。或具有标尺，指示读数；或没有标尺，本身不指示读数。在生产过程中，对测量仪表往往采用按换能次数来定性的称呼，能量转换一次的称一次仪表，转换两次的称二次仪表。以HYPERLINK热电偶测量温度为例，HYPERLINK热电偶本身将热能转换成电能，故称一次仪表，若再将电能用电位计(或毫伏计)转换成指针移动的机械能时，进行第二次能量转换就称为二次仪表。换能的次数超过两次的往往都按两次称呼，如孔板测量流量，孔板本身为一次仪表，差压变送器没有称呼，而指示仪表则叫做二次仪表，用以指示、记录或积算来自一次仪表的测量结果。HYPERLINK常用热电偶的材料规格和线径使用温度的关系HYPERLINK热电偶分度号热电极材料线径与作用温度的关系（℃）正极（SP）负极（SN）线直径（mm）长期短期S铂铑10纯铂0.513001600R铂铑13纯铂0.513001600B铂铑30铂铑60.516001800K镍铬镍硅1.280010002.5110012003.212001300N镍铬硅镍硅1.280010002.5110012003.212001300E镍铬铜镍1.255065026507503.2750850T纯铜铜镍1.6300350J铁铜镍2.04005003.2500600 S型热电偶知识S型热电偶（铂铑10-铂热电偶）铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.02mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。铂铑10-铂热电偶优点是准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。仪器仪表分类一、工业自动化仪表和控制系统.这在国外一般简称为PA、FA.PA叫过程自动化,FA叫工厂自动化.在过程自动化和工厂自动化里所用的仪表和控制系统都属于这一类,分析仪器、电工仪器仪表有些部分也属于这一类。如热电偶、压力变送器等。二、科学测试仪器.就是分析仪器、试验机、光学仪器、测绘仪器等等.第一类仪器仪表是在生产线上用的,与生产线连在一块.而科学测试仪器是独立的,它只是在做试验的时候把样品拿到实验室用的.因此,与第一类很好区别。三、常用仪器仪表.这主要指的是供应用仪表及其他通用仪器.供应用仪表国家标准是两年前才拿出来的,我们平日里接触的也很多,比如家用电度表、煤气表等.还有一些常用的我们也把它抽出来归为这一类,像衡器、医疗仪器、计时仪器和部分常用的光学仪器。四、专用仪器仪表.这类实际上是专门供某一领域用的,比如汽车、摩托车用的仪表上升就很快,这就有了汽车仪表、摩托车仪表等等,照此还可以推广到农林牧渔等领域本安与隔爆的区别本安与隔爆型控制柜通常都安装在安全区。本质安全型防爆技术通常采用PLC控制系统，柜内配备安全栅，将危险区返回的信号线经过安全栅处理后再接入PLC输入/输出模块。目前国内通常对PLC输入信号采用本安型防爆技术，可将危险区的输入电流限制在2mA以下，因为电流很小，从本质上讲是安全的。而PLC输出信号因为价格和其它因素，通常采用隔爆型防爆技术，输出信号线通常采用铠装电缆，穿入水煤气管，接入隔爆型防爆电器，例如防爆电机等，安装中要求从控制柜到最终设备之间都要进行密封处理，将电缆与危险区进行隔离。隔爆型与本安型是两种不同的防爆电器，前者内部可能有燃爆源（如灯泡）但采取隔爆措施达到安全目的，后者不会达到爆燃能量（电压不高于12V，电流不大于100mA，比如热电阻，属于本质安全型）。虽然如此，防爆电器通常在安全场合和非安全场合分界处都安装有安全栅。HYPERLINK压力变送器基于不同工作原理也可以有以上两种区别。防爆的等级根据使用场合选择。如何选用各类变送器传感器和变送器在仪器、仪表和工业自动化领域中起着举足轻重的作用。与传感器不同，变送器除了能将非电量转换成可测量的电量外，一般还具有一定的放大作用。下面简单地介绍了各类变送器的特点，供大家参考。一、HYPERLINK一体化温度变送器HYPERLINK一体化温度变送器一般由测温探头（HYPERLINK热电偶或HYPERLINK热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。HYPERLINK一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线mA的恒流信号。热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。HYPERLINK一体化温度变送器具有结构简单、节省引线、输出信号大、抗干扰能力强、线性好、显示仪表简单、固体模块抗震防潮、有反接保护和限流保护、工作可靠等优点。一体化温度变送器的输出为统一的4～20mA信号；可与微机系统或其它常规仪表匹配使用。也可用户要求做成防爆型或防火型测量仪表。二、HYPERLINK压力变送器HYPERLINK压力变送器主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，

　　以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。其测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。压力变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（-100Pa～120MPa）和微差压变送器（0.1～1.5kPa）两种。三、HYPERLINK液位变送器1、浮球式液位变送器HYPERLINK浮球式液位变送器由磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。一般磁性浮球的比重小于0.5g/cm3，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20mA或其它标准信号输出。该变送器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。2、浮简式液位变送器浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，它是根据阿基米德浮力原理设计的。浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定*作。3、HYPERLINK静压或液位变送器该变送器利用液体静压力的测量原理工作。它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20mA或0～10mA电流方式输出。四、电容式物位变送器电容式物位变送器适用于工业企业在生产过程中进行测量和控制生产过程，主要用作类导电与非导电介质的液体液位或粉粒状固体料位的远距离连续测量和指示。电容式液位变送器由电容式传感器与电子模块电路组成，它以两线mA恒定电流输出为基型，经过转换，可以用三线或四线方式输出，输出信号形成为1～5V、0～5V、0～10mA等标准信号。电容传感器由绝缘电极和装有测量介质的圆柱形金属容器组成。当料位上升时，因非导电物料的介电常数明显小于空气的介电常数，所以电容量随着物料高度的变化而变化。变送器的模块电路由基准源、脉宽调制、转换、恒流放大、反馈和限流等单元组成。采用脉宽调特原理进行测量的优点是频率较低，对周围元射频干扰、稳定性好、线性好、无明显温度漂移等。五、超声波变送器超声波变送器分为一般超声波变送器（无表头）和一体化超声波变送器两类，一体化超声波变送器较为常用。一体化超声波变更新器由表头（如LCD显示器）和探头两部分组成，这种直接输出4～20mA信号的变送器是将小型化的敏感元件（探头）和电子电路组装在一起，从而使体积更小、重量更轻、价格更便宜。超声波变送器可用于液位、物位的测量和开渠、明渠等流量测量，并可用于测量距离。六、锑电极酸度变送器锑电极酸度变送器是集PH检测、自动清洗、电信号转换为一体的工业在线分析仪表，它是由锑电极与参考电极组成的PH值测量系统。在被测酸性溶液中，由于锑电极表面会生成三氧化二锑氧化层，这样在金属锑面与三氧化二锑之间会形成电位差。该电位差的大小取决于三所氧化二锑的浓度，该浓度与被测酸性溶液中氢离子的适度相对应。如果把锑、三氧化二锑和水溶液的适度都当作1，其电极电位就可用能斯特公式计算出来。锑电极酸度变送器中的固体模块电路由两大部分组成。为了现场作用的安全起见，电源部分采用交流24V为二次仪表供电。这一电源除为清洗电机提供驱动电源外，还应通过电流转换单元转换成相应的直流电压，以供变送电路使用。第二部分是测量变送器电路，它把来自传感器的基准信号和PH酸度信号经放大后送给斜率调整和定位调整电路，以使信号内阻降低并可调节。将放大后的PH信号与温度被偿信号进行迭加后再差进转换电路，最后输出与PH值相对应的4～20mA恒流电流信号给二次仪表以完成显示并控制PH值。七、酸、碱、盐浓度变送器酸、碱、盐浓度变送器通过测量溶液电导值来确定浓度。它可以在线连续检测工业过程中酸、碱、盐在水溶液中的浓度含量。这种变送器主要应用于锅炉给水处理、化工溶液的配制以及环保等工业生产过程。酸、碱、盐浓度变送器的工作原理是：在一定的范围内，酸碱溶液的浓度与其电导率的大小成比例。因而，只要测出溶液电导率的大小变可得知酸碱浓度的高低。当被测溶液流入专用电导池时，如果忽略电极极化和分布电容，则可以等效为一个纯电阻。在有恒压交变电流流过时，其输出电流与电导率成线性关系，而电导率又与溶液中酸、碱浓度成比例关系。因此只要测出溶液电流，便可算出酸、碱、盐的浓度。酸、碱、盐浓度变送器主要由电导池、电子模块、显示表头和壳体组成。电子模块电路则由激励电源、电导池、电导放大器、相敏整流器、解调器、温度补偿、过载保护和电流转换等单元组成。八、电导变送器它是通过测量溶液的电导值来间接测量离子浓度的流程仪表（一体化变送器），可在线连续检测工业过程中水溶液的电导率。由于电解质溶液与金属导体一样的电的良导体，因此电流流过电解质溶液时必有电阻作用，且符合欧姆定律。但液体的电阻温度特性与金属导体相反，具有负向温度特性。为区别于金属导体，电解质溶液的导电能力用电导（电阻的倒数）或电导率（电阻率的倒数）来表示。当两个互相绝缘的电极组成电导池时，若在其中间放置待测溶液，并通以恒压交变电流，就形成了电流回路。如果将电压大小和电极尺寸固定，则回路电流与电导率就存在一定的函数关系。这样，测了待测溶液中流过的电流，就能测出待测溶液的电导率。电导变送器的结构和电路与酸、碱、盐浓度变送器相同。九、HYPERLINK智能变送器HYPERLINK智能式变送器是由传感器和微处理器（微机）相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等）、数据显示、自动校正和自动补偿等。微处理器是智能式变送器的核心。它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度，并在很大程主上提高了传感器的性能。另外，智能式变送器还具有以下特点：1.具有自动补偿能力，可通过软件对传感器的非线性、温漂、时漂等进行自动补偿。可自诊断，通电后可对传感器进行自检，以检查传感器各部分是否正常，并作出判断。数据处理方便准确，可根据内部程序自动处理数据，如进行统计处理、去除异常数值等。2.具有双向通信功能。微处理器不但可以接收和处理传感器数据，还可将信息反馈至传感器，从而对测量过程进行调节和控制。可进行信息存储和记忆，能存储传感器的特征数据、组态信息和补偿特性等。3.具有数字量接口输出功能，可将输出的数字信号方便地和计算机或现场总线等连接。热电偶补偿导线结构及定义HYPERLINK热电偶补偿导线简称补偿导线，通常由HYPERLINK

　　补偿导线合金丝、绝缘层、护套、屏蔽层组成。在一定温度范围内（包括常温）、具有与所匹配的热电偶的热电动势的标称值相同的一对带有绝缘层的导线，用它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。HYPERLINK热电偶与测量装置之间使用HYPERLINK补偿导线.改善HYPERLINK热电偶测温线路的物理性能和机械性能，采用多股线芯或小直径HYPERLINK补偿导线可提高线路的挠性，是接线方便，也可调节线路电阻或屏蔽外界干扰；2.降低测量线路成本，当热电偶与测量装置距离很远，使用补偿导线可以节省大量的热电偶材料，特别是使用贵金属热电偶时，经济效益更为明显。2术语及符号2.1延长型HYPERLINK补偿导线延长型HYPERLINK补偿导线又称延长型导线，其合金丝的名义化学成分及热电动势标称值与配用的热电偶相同，用字母“X”附在热电偶分度号之后表示，例如“KX”表示K型热电偶用延长型补偿导线补偿型补偿导线补偿型补偿导线又称补偿型导线，其合金丝的名义化学成分与配用的HYPERLINK热电偶不同，但其热电动势值在0-100℃或0-200℃时与配用HYPERLINK热电偶的热电动势标称值相同，用字母“C”附在热电偶分度号之后表示，例如“KC”。不同合金丝可以应用于同一分度号的HYPERLINK热电偶，并用附加字母区别，如“KCA”、“KCB”。目前使用不多。2.3允差HYPERLINK热电偶HYPERLINK补偿导线的允差是由于测量系统中引用了补偿导线而产生的最大偏差，该值用微伏表示，其允差的大小分为精密级和普通级两种。2.4符号S——表示热电特性为精密级HYPERLINK补偿导线。普通级HYPERLINK补偿导线不标字母；G——表示一般用补偿导线；H——表示耐热用补偿导线；R——表示线芯为多股的补偿导线。线芯为单股的补偿导线不标字母；P——表示有屏蔽层的补偿导线；V——表示绝缘层或护套为聚氯乙烯材料（PVC）；F——表示绝缘层为聚四氟乙烯材料；B——表示护套为无碱玻璃丝材料。3HYPERLINK补偿导线品种按照HYPERLINK补偿导线所匹配的HYPERLINK热电偶热电偶的品种列于表1。3.2规格HYPERLINK补偿导线的线芯型式、线芯股数、线芯标称截面、合金丝直径列于表2。3.3允差等级、使用条件分类HYPERLINK补偿导线按照热电特性的允差大小分为精密级和普通级两种；按照使用温度范围分为一般用和耐热用两种。3.4结构形式3.4.1HYPERLINK补偿导线的线芯型式分为单股线芯和多股线绝缘层、护套、屏蔽层一般用HYPERLINK补偿导线的绝缘层和护套是以聚氯乙烯为主体材料；耐热用补偿导线的绝缘层是以聚四氟乙烯为主体材料，护套是以聚四氟乙烯或无碱玻璃丝（表面应涂有机硅漆或聚四氟乙烯分散液烧结）为主体材料。屏蔽层采用镀锡铜丝或镀锌钢丝纺织或用复合铝（铜）带绕包。3.5代号HYPERLINK补偿导线产品代号、使用温度范围、绝缘层和护套的主体材料列于表3。4技术要求4.1绝缘层、护套与屏蔽层4.1.1HYPERLINK补偿导线的线芯绝缘层厚度、护套厚度及最大外径应符合表4。4.1.2绝缘层一般用HYPERLINK补偿导线的绝缘层表面应平整、色泽均匀、无机械损伤；绝缘层厚度允差为表称厚度的负10%，最薄处的厚度应不小于标称值的90%减0.1mm；绝缘层应经受交流50Hz，电压为4000V的火花实验不击穿，实验机的运行速度应保证绝缘层每点经受电压作用时间不小于0.1s。耐热用HYPERLINK补偿导线绝缘层厚度允差为标称值厚度的负20%，最薄处的厚度应不小于标称值的90%减0.1mm，绝缘线芯外径允许局部放大，但粗大处外径不应超过最大外径值。4.1.3护套凡用聚氯乙烯或聚四氟乙烯作护套，其护套应紧密包在线芯的绝缘层上，绝缘层与护套不粘连，表面应平整，颜色均匀。护套厚度的允许偏差为标称值厚度的负20%，最薄处的厚度应不小于标称值的80%。用玻璃丝纺织的护套，其编织密度应不小于90%。4.1.4屏蔽层编织密度不小于80%，断头处经衔接后应修剪整齐；复合铝（铜）带应紧密贴在绝缘层上，不易松脱；屏蔽层的厚度不得大于0.8mm。4.2绝缘电阻当周围空气温度为15-35℃，相对湿度不大于80%时，HYPERLINK补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每10米不小于5MΩ。4.3物理机械性能一般用HYPERLINK补偿导线的绝缘层和护套的物理性能和老化性能应符合表5规定。4.4耐热性能耐热用补偿导线小时耐热性能试验后，立即将试样在5倍其直径的圆柱体上弯曲180度后应表面无裂纹，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每米不小于25MΩ。4.5防潮性能耐热用HYPERLINK补偿导线小时防潮性能试验后，补偿导线的线芯间和线芯与屏蔽层之间的绝缘电阻每米不小于25MΩ。4.6低温卷绕性能一般用补偿导线℃的低温卷绕试验后，用目力观察卷绕在试棒上的试样的绝缘层应

　　无任何裂纹。表1名称型号配用热电偶分度号铜-铜镍0.6补偿导线-铂热电偶S或R铁-铜镍22补偿导线补偿导线延长型导线KCAKCBKX镍铬-镍硅热电偶K铁-铜镍18补偿型导线-镍铬硅延长型导线NCNX镍铬硅-镍硅热电偶N镍铬10-铜镍45延长型导线EX镍铬-铜镍热电偶E铁-铜镍45延长型导线JX铁-铜镍热电偶J铜-铜镍45延长型导线TX铜-铜镍热电偶T钨铼3/25补偿型补偿导线WRe3-WRe25WRe5-WRe26表2线芯型式线线芯股数合金丝直径mm单股线多股线注：钨铼3/25、钨铼5/26补偿导线使用分类线绝缘层标称厚度mm护套标称厚度mm补偿导线最大外径mm单股线0.70.81.01.01.03.0*4.63.7*6.45.0*7.75.2*8.35.7*9.33.1*4.83.9*6.65.1*8.05.5*8.75.9*9.8耐热用0.20.51.01.52.50.40.40.40.40.40.30.30.30.30.32.3*4.02.6*4.63.0*5.33.2*5.83.6*6.72.4*4.22.8*4.83.1*5.63.4*6.24.0*7.3表5应用分类物理机械性能老化性能抗拉强度N/mm2伸长率%湿度%时间h强度变化率%-20~70℃-20~100℃≥12.5≥12.5≥125≥12580±2135±2168168±20±25温度传感器基础知识一、温度测量的基本概念1、温度定义：温度是表征物体冷热程度的物理量。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、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。摄氏温标（℃）规定：在标准大气压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等份，每等分为摄氏1度，符号为℃。华氏温标（℉）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等份每等份为华氏1度符号为℉。热力学温标（符号T）又称开尔文温标（符号K），或绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。国际温标：国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》，记为：IPTS-68（REV-75）。但由于IPTS-68温度存在一定的不捉，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过1990年国际ITS-90，ITS-90温标替代IPS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。1990年国际温标：a、温度单位：热力学温度是基本功手物理量，它的单位开尔文，定义为水三相点的热力学温度的1/273.16，使用了与273.15K（冰点）的差值来表示温度，因此现在仍保留这个方法。根据定义，摄氏度的大小等于开尔文，温差亦可用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度（符号T90）和国际摄氏温度（符号t90）。b、国际温标ITS-90的通则：ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的即在全量程，任何于温度采纳时T的最佳估计值，与直接测量热力学温度相比T90的测量要方便的多，而且更为精密，并且有很高的复现性。c、ITS-90的定义：第一温区为0.65K到5.00K之间，T90由3He和4He的蒸汽压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点（24.5661K）之间T90是氦气体温度计来定义。第三温区为平蘅氢三相点（13.8033K）到银的凝固点（961.78℃）之间，T90是由铂电阻温度计来定义，它使用一组规定的定义内插法来分度。银凝固点（961.78℃）以上的温区，T90是按普朗克辐射定律来定义的，复现仪器为光学高温计。二、温度测量仪表的分类温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠、测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交金刚，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测量元件不需要与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。三、传感器的选用国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。（一）、现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理选用传感器，是在进行某个量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型：要进行一个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，那一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下具体问题：量程的大小；被测位置对传感器的体积要求；测量方式为接触式或非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，是进口还是国产的，价格能否接受，还是自行研制。2、灵敏度的选择：通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好，因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号才比较大有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度，因此要求传感器本身具有很高的信躁比，尽量减少从外界引入的厂忧信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器，如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。3、频率响应特性：传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有一定的延迟，希望延迟越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点（稳态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。4、线性范围：传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。从理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值，传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。

　　当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内可以将非线性误差较小的传感器近似看作线性，这会给测量带来极大的方便。5、稳定性：传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称稳定性。影响传感器长期稳定的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减少环境影响。在某些要求传感器能长期使用而又轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。6、精度：精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高，这样就可以在满足同一测量的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器，自制传感器的性能应满足使用要求。（二)测温器：1、HYPERLINK热电阻：热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，它不广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。①HYPERLINK热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用铑、镍、锰等材料制造热电阻。②热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。必须注意两点：“热电阻和数码温度控制显示表的分度号必须一致；为了消除连接导线电阻变化的影响，必须采取三线、热敏电阻：NTC热敏电阻器，具有体积小，测试精度高，反应速度快，稳定可靠，抗老化，互换性，一致性好等特点。广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。3、HYPERLINK热电偶：热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。(1)．HYPERLINK热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。(2)．HYPERLINK热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。(3)．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。四、我国在温控领域的八大进展我国仪器仪表在实现微型化、数字化、智能化、集成化和网络化等方面紧跟国际发展的步伐，加大具有自主知识产权部分的开发研制及产业化的力度，取得了显著的进展。其中，值得提出的重大科技进展主要包括以下八个方面：1.先进工业自动化仪器仪表及系统实现了模块化与全数字集成，达到产业化要求，广泛用于钢、电、煤、化、油、交通、建筑、国防、食品、医药、农业、环保等领域，向具有自主知识产权方向迈出了坚实的一步。2.智能式系列测试仪器与自动测试系统的研究及产业化水平大幅度提高，组建了航空航天测试、机电产品测试、家用电器测试、地震监测、气象探测、环境监测等各行业的自动测试系统。总体水平达到国外先进产品水平，而售价明显低于国外产品仪表。3.微波毫米波矢量网络分析仪研制成功及批量生产，标志着我国成为继美国之后世界第二个能生产此类高精尖仪器的国家。4.研究开发出有自己特色的纳米测控及微型仪器，碳纳米管的定向制备及结构与物理性质的探测居世界领先地位。5.完成完整的电学量子标准和1.5×10－5级国家电能标准装置，使我国电计量标准处于国际先进水平。6.开展了具有自主知识产权的科学仪器攻关，提升了我国科学仪器的整体水平。7.建立了产学研相结合、国内外相结合的发展机制，拓宽了科学仪器的应用领域，如开发成功海关防伪票证的光谱仪器，在全国海关推广后，累计查获假票证价值540亿元，为国家挽回巨大经济损失。国产科学仪器的市场占有率由“八五”期间的13%提高到“九五”末期的25%。8.高强度聚焦超声肿瘤治疗系统研制成功并批量生产，超声医疗仪器在肿瘤无创治疗方面具有国际领先优势。热电偶基础知识HYPERLINK热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1．HYPERLINK热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2．HYPERLINK热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、

　　R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。（2）HYPERLINK热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。热电偶的原理及构造热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1．热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。2．热电偶的种类及结构形成（1）热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T（即分度号）七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；②两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。3．热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。例如：S型热电偶）铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂热电偶（S型热电偶）为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.02mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300℃，短期最高使用温度为1600℃。S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，符合国际使用温标的S型热电偶，长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。S型热电偶不足之处是热电势，热电势率较小，灵敏读低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。各种流量计定义及特点1概述用以测量管路中流体流量(单位时间内通过的流体体积)的仪表。有转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计和堰等。流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。总量表测量一段时间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。1.1差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计,差压变送器及流量显示仪表。它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的、种类规格庞杂的一大类仪表,它既可测量流量参数,也可测量其它参数(如压力、物位、密度等)。差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。优点:(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。缺点:(1)测量精度普遍偏低;(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;(3)现场安装条件要求高;(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。注：一种新型产品：智能探针式流量计，客服了上述缺点，几乎无压损，精度达到0.2级。应用概况:差压式流量计应用范围特别广泛,在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用,如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等;工作状态方面:常压、高压、真空、常温、高温、低温等;管径方面:从几mm到几m;流动条件方面:亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。1.2浮子流量计浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计,特别在小

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