检测仪表与传感器课件

检测仪表与传感器检测仪表与传感器1内容提要概述测量过程与测量误差仪表的性能指标工业仪表的分类压力检测及仪表压力单位及测压仪表弹性式压力计电气式压力计智能型压力变送器压力计的选用及安装1内容提要概述12内容提要流量检测及仪表概述差压式流量计转子流量计椭圆齿轮流量计涡轮流量计电磁流量计漩涡流量计质量流量计2内容提要流量检测及仪表23内容提要物位检测及仪表概述差压式液位变速器电容式物位传感器核辐射物位计称重式液罐计量仪温度检测及仪表温度检测方法热电偶温度计热电阻温度计电动温度变送器3内容提要物位检测及仪表34内容提要一体化温度变送器智能式温度变送器测温元件的安装现代检测技术与传感器的发展软测量技术的发展现代传感器技术的发展4内容提要一体化温度变送器45第一节概述 用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号的仪表通常称为传感器。当传感器的输出为单元组合仪表中规定的标准信号时，通常称为变送器。5第一节 概述 用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。6第一节概述一、测量过程与测量误差6 测量过程在实质上都是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程，而测量仪表就是实现这种比较的工具。测量误差指由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。第一节 概述一、测量过程与测量误差6 测量过程在实第一节概述绝对误差xi：仪表指示值,xt：被测量的真值由于真值无法得到 x：被校表的读数值，x0：标准表的读数值 相对误差7第一节 概述绝对误差xi：仪表指示值,xt：被测量的真值由8第一节概述二、仪表的性能指标81.精确度（简称精度）说明：仪表的测量误差可以用绝对误差来表示。但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值max。两大影响因素绝对误差和仪表的测量范围相对百分误差允许误差第一节 概述二、仪表的性能指标81.精确度（简称精度）说明第一节概述 仪表的允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉“”号及“”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小结9第一节 概述 仪表的允越大，表示它的精10第一节概述10举例例1某台测温仪表的测温范围为200700，校验该表时得到的最大绝对误差为4，试确定该仪表的精度等级。解 该仪表的相对百分误差为 如果将该仪表的去掉“”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。第一节 概述10举例例1某台测温仪表的测温范围为200711第一节概述例2某台测温仪表的测温范围为1000。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？解 根据工艺上的要求，仪表的允许误差为 如果将仪表的允许误差去掉“”号与“”号，其数值介于0.51.0之间，如果选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为1.0，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。11第一节 概述例2某台测温仪表的测温范围为1000。根12第一节概述12仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也说明该仪表的精确度越高。0.05级以上的仪表，常用来作为标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多在0.5以下。仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表面板上。举例1.51.0如：第一节 概述12仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之13第一节概述 根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应该大于（至少等于）仪表校验所得的相对百分误差；根据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该小于（至多等于）工艺上所允许的最大相对百分误差。小结13第一节 概述 根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和14第一节概述2.变差 变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。图3-1 测量仪表的变差14第一节 概述2.变差 变差是指在外界条件不变的情况15第一节概述153.灵敏度与灵敏限 仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值。即 式中，S为仪表的灵敏度；为指针的线位移或角位移；x为引起所需的被测参数变化量。仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，往往用分辨力表示。第一节 概述153.灵敏度与灵敏限 仪表的灵第一节概述4.分辨率 对于数字式仪表，分辨力是指数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测参数变化量。不同量程的分辨力是不同的，相应于最低量程的分辨力称为该表的最高分辨力，也叫灵敏度。通常以最高分辨力作为数字电压表的分辨力指标。分辨率与仪表的有效数字位数有关。16第一节 概述4.分辨率 对于数字式仪表，分辨力17第一节概述175.线性度 线性度是表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。图3-2 线性度示意图 式中，f为线性度（又称非线性误差）；fmax为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。第一节 概述175.线性度 线性度是表征线性刻度仪表18第一节概述186.反应时间 反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。仪表的反应时间有不同的表示方法 当输入信号突然变化一个数值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。仪表的输出信号由开始变化到新稳态值的63.2（95）所用的时间，可用来表示反应时间。第一节 概述186.反应时间 反应时间就是用来衡量仪19第一节概述三、工业仪表的分类191.按仪表使用的能源分类气动仪表、电动仪表、液动仪表 以电为能源，信号之间联系比较方便，适宜于远距离传送和集中控制；便于与计算机联用；现在电动仪表可以做到防火、防爆，更有利于电动仪表的安全使用。一般结构较复杂；易受温度、湿度、电磁场、放射性等环境影响。优点缺点常用常用第一节 概述三、工业仪表的分类191.按仪表使用的能源分类20第一节概述202.按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类 检测仪表作用是获取信息，并进行适当的转换。显示仪表 作用是将由检测仪表获得的信息显示出来。集中控制装置 包括各种巡回检测仪、巡回控制仪等。控制仪表 可以根据需要对输入信号进行各种运算。执行器 可以接受控制仪表的输出信号或直接来自操作员的指令，对生产过程进行操作或控制。第一节 概述202.按信息的获得、传递、反映和处理的过程分21第一节概述图3-3 各类仪表的作用21第一节 概述图3-3 各类仪表的作用2122第一节概述223.按仪表的组成形式分类 基地式仪表特点是将测量、显示、控制等各部分集中组装在一个表壳里，形成一个整体。这种仪表比较适于在现场做就地检测和控制，但不能实现多种参数的集中显示与控制。这在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。分为基地式仪表和单元组合仪表 第一节 概述223.按仪表的组成形式分类 基地式仪23第一节概述 化工生产中的单元组合仪表有电动单元组合仪表和气动单元组合仪表两种。国产的电动单元组合仪表简称DDZ仪表；气动单元组合仪表简称QDZ仪表。注意 单元组合仪表是将对参数的测量及其变送、显示、控制等各部分，分别制成能独立工作的单元仪表（简称单元，例如变送单元、显示单元、控制单元等）。这些单元之间以统一的标准信号互相联系，可以根据不同要求，方便地将各单元任意组合成各种控制系统，适用性和灵活性都很好。23第一节 概述 化工生产中的单元组合仪表有电动单元组合24第二节压力检测及仪表一、压力单位及测量仪表压力压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。压力压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）24第二节 压力检测及仪表一、压力单位及测量仪表压力是指均匀垂直第二节 压力检测及仪表 为了使大家了解国际单位制中的压力单位（Pa或MPa）与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之间的换算关系表。25第二节 压力检测及仪表 为了使大家了解国际单位制中2626压力单压力单位位帕帕/Pa兆帕兆帕/MPa工程大气压工程大气压/(kgf/cm2)物理大气压物理大气压/atm汞柱汞柱/mmHg水柱水柱/mH2O（磅（磅/英寸英寸2）/（1b/in2）巴巴/bar帕帕1110106 61.01971010-5-59.8691010-6-67.5011010-3-31.01971010-4-41.4501010-4-411010-5-5兆帕兆帕110106 61 110.1979.8697.50110103 31.019710102 21.45010102 210工程大工程大气压气压9.80710104 49.807110 0-2-210.9678735.610.0014.220.9807物理大物理大气压气压1.013310105 50.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱汞柱1.333210102 21.33321010-4-41.35951010-3-31.31581010-3-310.01361.9341010-2-21.33321010-3-3水柱水柱9.80610103 39.806110 0-3-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅（磅/英寸英寸2）6.89510103 36.895110 0-3-30.070310.0680551.710.703110.06895巴巴110105 50.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1 各种压力单位换算表26压力单位帕/Pa兆帕/MPa工程大气压/(kgf/c第二节压力检测及仪表27p表P真P绝P绝大气压力线绝对压力的零线在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。图3-4绝对压力、表压、负压（真空度）的关系第二节 压力检测及仪表27p表P真P绝P绝大气压力线绝对压力28第二节压力检测及仪表28测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。1.1.液柱式压力计液柱式压力计 它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。按其结构形式的不同按其结构形式的不同 有U形管压力计、单管压力计等 优点优点这类压力计结构简单、使用方便缺点缺点 其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。第二节 压力检测及仪表28测量压力或真空度的仪表按照其转换原29第二节压力检测及仪表2.2.弹性式压力计弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。3.3.电气式压力计电气式压力计 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。29第二节 压力检测及仪表2.弹性式压力计 它是将被测压力转换成30第二节压力检测及仪表4.4.活塞式压力计活塞式压力计 它是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的。优点优点缺点缺点测量精度很高，允许误差可小到0.05%0.02%。结构较复杂，价格较贵。30第二节 压力检测及仪表4.活塞式压力计 它是根据水31第二节压力检测及仪表二、弹性式压力计31定义定义 弹性式压力计弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。优点优点 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。第二节 压力检测及仪表二、弹性式压力计31定义 弹性32第二节压力检测及仪表321.1.弹性元件弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。图3-5 弹性元件示意图 弹簧管式弹性元件如图如图(a)(a)和和(b)(b)所示，所示，波纹管式弹性元件如图如图(e)(e)所示，所示，薄膜式弹性元件如图如图(c)(c)和和(d)(d)所示。所示。第二节 压力检测及仪表321.弹性元件 弹性元件是一33第二节压力检测及仪表332.2.弹簧管压力表弹簧管压力表 分分类类使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。用途 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。1弹簧管；2 拉杆；3 扇形齿轮；4 中心齿轮；5 指针；6 面板；7 游丝；8 调整螺丝；9 接头弹弹簧簧压压力表力表第二节 压力检测及仪表332.弹簧管压力表 分类使用的测压元34第二节压力检测及仪表基本测量原理基本测量原理 单圈弹簧管是一根弯成270圆弧的椭圆截面的空心金属管子。管子的自由端B封闭，另一端固定在接头上。当通入被测的压力p后，由于椭圆形截面在压力p的作用下，将趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大，产生的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力p的大小。注意注意：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。34第二节 压力检测及仪表基本测量原理 单圈弹簧管是一根35第二节压力检测及仪表 在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内，即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件，甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。警惕！警惕！35第二节 压力检测及仪表 在化工生产过程中，36第二节压力检测及仪表图3-7 电接点信号压力表1，4 静触点；2 动触点；3 绿灯；5 红灯 压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据需要灵活调节。36第二节 压力检测及仪表图3-7 电接点信号压力表1，4 37第二节压力检测及仪表三、电气式压力计定义定义电电气气式式压压力力计计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。37优点优点1.该仪表的测量范围较广测量范围较广，分别可测710-5Pa至5102MPa的压力，允许误差可至0.2；2.由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。第二节 压力检测及仪表三、电气式压力计定义电气式压力计是一种第二节压力检测及仪表图3-8 电气式压力计组成方框图组成组成 一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。38第二节 压力检测及仪表图3-8 电气式压力计组成方框图组成 39第二节压力检测及仪表几种常见的传感器或变送器：几种常见的传感器或变送器：1.1.霍尔片式压力传感器霍尔片式压力传感器 霍霍尔尔片片式式压压力力传传感感器器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。图3-9 霍尔效应 霍尔电势霍尔电势可用下式表示 式中，UH为霍尔电势；RH为霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关；B为磁感应强度；I为控制电流的大小。39第二节 压力检测及仪表几种常见的传感器或变送器：1.霍尔片式40第二节压力检测及仪表注意注意 霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。提高B和I值可增大霍尔电势UH，但两者都有一定限度，一般I为320mA，B约为几千高斯，所得的霍尔电势UH约为几十毫伏数量级。导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导体的霍尔电势小得多。40第二节 压力检测及仪表注意 霍尔电势与磁感应强度和电流41第二节压力检测及仪表 将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹簧管压力传感器，如图3-10所示。图3-10 霍尔片式压力传感器1弹簧管；2 磁钢；3 霍尔片 当被测压力引入后，在被测压力作用下，弹簧管自由端产生位移，因而改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置，使所产生的霍尔电势与被测压力成比例。利用这一电势即可实现远距离显示和自动控制。41第二节 压力检测及仪表 将霍尔元件与弹簧管配合，4242第二节压力检测及仪表2.2.应变片压力传感器应变片压力传感器 应应变变片片式式压压力力传传感感器器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。图3-11 应变片压力传感器示意图1应变筒；2外 壳；3密封膜片42第二节 压力检测及仪表2.应变片压力传感器 43第二节压力检测及仪表3.3.压阻式压力传感器压阻式压力传感器 压阻式压力传感器压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。工作原理工作原理43第二节 压力检测及仪表3.压阻式压力传感器 压阻式44第二节压力检测及仪表图3-12 压阻式压力传感器1基座；2单晶硅片；3导环；4螺母；5密封垫圈；6等效电阻特点特点 精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单；便于实现显示数字化；可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。44第二节 压力检测及仪表图3-12 压阻式压力传感器1基座；45第二节 压力检测及仪表4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 力力矩矩平平衡衡式式压压力力变变送送器器是一种典型的自平衡检测仪表，它利用负反馈的工作原理克服元件材料、加工工艺等不利因素的影响，使仪表具有较高的测量精度（一般为0.5级）、工作稳定可靠、线性好、不灵敏区小等一系列优点。45第二节 压力检测及仪表4.力矩平衡式压力变送器 46举例举例以以DDZ-DDZ-型电动力矩平衡压力变送器为例型电动力矩平衡压力变送器为例 图3-13DDZ-型电动力矩平衡压力变送器示意图1测量膜片；2轴封膜片；3主杠杆；4矢量机构 5量程调整螺钉；6连杆；7副杠杆；8检测片（衔铁）；9差动变压器；10反馈动圈；11放大器；12调零弹簧；13永久磁钢 DDZ-型系列为直流24V供电，输出420mA（DC）,两线制，安全防爆。被测压力p作用在测量膜片1上，通过膜片的有效面积转变成集中力Fi，即 f为膜片的有效面积。（3-13）46第二节压力检测及仪表举例以DDZ-型电动力矩平衡压力变送器为例 图3-13DD47第二节压力检测及仪表 该变送器是按力力矩矩平平衡衡原原理理工作的。根据主、副杠杆的平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。当主杠杆平衡时，应有当主杠杆平衡时，应有（3-14）式中，、分别为Fi、F1离支点O1的距离。（3-15）将式（3-13）代入式（3-14），有式中,为一比例系数。47第二节 压力检测及仪表 该变送器是按力矩平衡原理工第二节压力检测及仪表而式中，、分别为F2及电磁反馈力 离支点O2的距离。将式（3-18）代入式（3-17），得（3-18）（3-17）（3-19）（3-16）联立式（3-16）与（3-19），得（3-20）式中，为转换比例系数。48第二节 压力检测及仪表而式中，、分别为F2及电磁反馈力第二节压力检测及仪表5.5.电容式压力变送器电容式压力变送器 电电容容式式压压力力变变送送器器是一种开环检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高等优点，其输出信号是标准的420mA（DC）电流信号。工作原理工作原理图3-14 电容式差压变送器原理图1隔离膜片；2，7固定电极；3硅油；4测量膜片；5玻璃层；6底座；8引线49先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。第二节 压力检测及仪表5.电容式压力变送器 电50第二节压力检测及仪表 电容式差压变送器的结构电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，过载后的恢复特性很好，这样大大提高了过载承受能力。与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级。小结小结50第二节 压力检测及仪表 电容式差压变送器的结构可以有效51第二节压力检测及仪表四、智能型压力变送器 智智能能型型压压力力或或差差压压变变送送器器是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。可进行远程通信 利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定；其精确度高，使用与维护方便。特点特点51第二节 压力检测及仪表四、智能型压力变送器 智能型第二节压力检测及仪表举例举例以美国费希尔以美国费希尔-罗斯蒙特公司的罗斯蒙特公司的3051C3051C型智能差压变型智能差压变送器为例介绍其工作原理。送器为例介绍其工作原理。图3-15 3051C型智能差压变送器（420mA）方框图52第二节 压力检测及仪表举例以美国费希尔-罗斯蒙特公司的30553第二节压力检测及仪表图3-16 手持通信器的连接示意图 3051C3051C型型智智能能差差压压变变送送器器所用的手持通信器为275型，带有键盘及液晶显示器。可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室中，接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。实现的功能（1）组态（2）测量范围的变更（3）变送器的校准（4）自诊断53第二节 压力检测及仪表图3-16 手持通信器的连接示意图 54第二节压力检测及仪表 要对智能型差压变送器每五年校验一次，智能型差压变送器与手持通信器结合使用，可远离生产现场，尤其是危险或不易到达的地方，给变送器的运行和维护带来了极大的方便。注意注意54第二节 压力检测及仪表 要对智能型差压变送器每五年55第二节压力检测及仪表五、压力计的选用及安装1.1.压力计的选用压力计的选用 压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求，结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析，一般考虑以下几个问题。仪表类型的选用仪表类型的选用 仪表精度级的选取仪表精度级的选取 仪表测量范围的确定仪表测量范围的确定55第二节 压力检测及仪表五、压力计的选用及安装1.压力计的选用56第二节压力检测及仪表举例举例 例3 某台往复式压缩机的出口压力范围为2528MPa，测量误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察，并能高低限报警，试正确选用一台压力表，指出型号、精度与测量范围。解由于往复式压缩机的出口压力脉动较大，所以选择仪表的上限值为 根据就地观察及能进行高低限报警的要求，由本章附录一，可查得选用YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa。56第二节 压力检测及仪表举例 例3 某台往复式压缩机的出第二节压力检测及仪表 由于 ，故被测压力的最小值不低于满量程的 1/3，这是允许的。另外，根据测量误差的要求，可算得允许误差为 所以，精度等级为1.5级的仪表完全可以满足误差要求。至此，可以确定，选择的压力表为YX-150型电接点压力表，测量范围为060MPa，精度等级为1.5级。57第二节 压力检测及仪表 由于 ，故被测压力的最小58第二节压力检测及仪表1.1.压力计的安装压力计的安装 （1 1）测压点的选择）测压点的选择应能反映被测压力的真实大小。要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。测量流动介质的压力时，应使取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持平齐，不应有凸出物或毛刺。测量液（气）体压力时，取压点应在管道下（上）部，使导压管内不积存气（液）体。58第二节 压力检测及仪表1.压力计的安装 （1）测压点的选择59第二节压力检测及仪表（2 2）导压管铺设）导压管铺设 导压管粗细要合适，一般内径为610mm，长度应尽可能短，最长不得超过50m，以减少压力指示的迟缓。如超过50m，应选用能远距离传送的压力计。导压管水平安装时应保证有1:101:20的倾斜度，以利于积存于其中之液体（或气体）的排出。当被测介质易冷凝或冻结时，必须加设保温伴热管线。取压口到压力计之间应装有切断阀，以备检修压力计时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。59第二节 压力检测及仪表（2）导压管铺设 导压管粗细要合适60第二节压力检测及仪表（3 3）压力计的安装）压力计的安装压力计应安装在易观察和检修的地方。安装地点应力求避免振动和高温影响。60第二节 压力检测及仪表（3）压力计的安装压力计应安装在易观61第二节压力检测及仪表测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接与测压元件接触图3-17（a）；对于有腐蚀性介质的压力测量，应加装有中性介质的隔离罐，右图（b）表示了被测介质密度2大于和小于隔离液密度1的两种情况。图3-17 压力计安装示意图压力计；切断阀门；凝液管；取压容器61第二节 压力检测及仪表测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防止62第二节压力检测及仪表压力计的连接处，应根据被测压力的高低和介质性质，选择适当的材料，作为密封垫片，以防泄漏。当被测压力较小，而压力计与取压口又不在同一高度时，对由此高度而引起的测量误差应按pHg进行修正。式中H为高度差，为导压管中介质的密度，g为重力加速度。为安全起见，测量高压的压力计除选用有通气孔的外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处，以防发生意外。62第二节 压力检测及仪表压力计的连接处，应根据被测压力的高低63第三节流量检测及仪表一、概述 介介质质流流量量是控制生产过程达到优质高产和安全生产以及进行经济核算所必需的一个重要参数。流量大小流量大小：单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小，即瞬时流量。总总量量：在某一段时间内流过管道的流体流量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累计值。定义定义63第三节 流量检测及仪表一、概述 介质流量是控制生第三节流量检测及仪表质量流量质量流量MM体积流量体积流量Q Q如以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是流量流量计计：测量流体流量的仪表。计计量表量表：测量流体总量的仪表。64第三节 流量检测及仪表质量流量M体积流量Q如以 t 表示时间65第三节流量检测及仪表1.1.速度式流量计速度式流量计 以测量流体在管道内的流速作为测量依据来计算流量的仪表。2.2.容积式流量计容积式流量计 以单位时间内所排出的流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。3.3.质量流量计质量流量计 以测量流体流过的质量M为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。65分类第三节 流量检测及仪表1.速度式流量计 以测量流体66第三节流量检测及仪表二、差压式流量计 差差压压式式（也也称称节节流流式式）流流量量计计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。66第三节 流量检测及仪表二、差压式流量计 差压式（也称67第三节流量检测及仪表1.1.节节流流现现象与流量基本方程式象与流量基本方程式（1 1）节节流流现现象象 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称为节流现象。节流装置包括节流件和取压装置。节流装置包括节流件和取压装置。67第三节 流量检测及仪表1.节流现象与流量基本方程式（1）节流68第三节流量检测及仪表图3-18 孔板装置及压力、流速分布图 要准确测量出截面、处的压力有困难，因为产生最低静压力p2的截面的位置随着流速的不同会改变。因此是在孔板前后的管壁上选择两个固定的取压点，来测量流体在节流装置前后的压力变化。因而所测得的压差与流量之间的关系，与测压点及测压方式的选择是紧密相关的。注意注意68第三节 流量检测及仪表图3-18 孔板装置及压力、流速分布图69第三节流量检测及仪表（2 2）节节流基本方程式流基本方程式 流量基本方程式是阐明流量与压差之间定量关系的基本流量公式。它是根据流体力学中的伯努利方程和流体连续性方程式推导而得的。可以看出可以看出要知道流量与压差的确切关系，关键在于的取值。流量与压力差P的平方根成正比。69第三节 流量检测及仪表（2）节流基本方程式 流量70第三节流量检测及仪表2.2.标标准准节节流装置流装置 国内外把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。70第三节 流量检测及仪表2.标准节流装置 国内外把最常用71第三节流量检测及仪表图3-19 孔板断面示意图如左图，标准孔板对尺寸和公差、粗糙度等都有详细规定。举例举例 其中dD应在0.20.8之间；最小孔径应不小于12.5mm；直孔部分的厚度h（0.0050.02）D；总厚度H0.05D；锥面的斜角3045等等，需要时可参阅设计手册。71第三节 流量检测及仪表图3-19 孔板断面示意图如左图，标准72举举例例第三节流量检测及仪表标准孔板采用角接取压法和法兰取压法，标准喷嘴为角接取压法。我国我国规规定定标准节流装置取压方法角接取压法法兰取压法分为图3-20 环式取压结构1管道法兰；2环室；3孔板；4夹紧环72举例第三节 流量检测及仪表标准孔板采用角接取压法和法兰取压法73第三节流量检测及仪表 环室取压法能得到较好的测量精度，但是加工制造和安装要求严格，如果由于加工和现场安装条件的限制，达不到预定的要求时，其测量精度仍难保证。所所以以，在现场使用时，为了加工和安装方便，有时不用环室而用单独钻孔取压，特别是对大口径管道。73第三节 流量检测及仪表 环室取压法能得到较好的测量74第三节流量检测及仪表优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点标准孔板应用广泛，结构简单，安装方便，适用于大流量的测量流体经过孔板后压力损失大，当工艺管道上不允许有较大的压力损失时，便不宜采用。标准喷嘴和标准文丘里管压力损失较孔板小结构比较复杂，不易加工74第三节 流量检测及仪表优点缺点标准孔板应用广泛，结构简单，安第三节流量检测及仪表 标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104105以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变。节流装置将管道中流体流量的大小转换为相应的差压大小，但这个差压信号还必须由导压管引出，并传递到相应的差压计，以便显示出流量的数值。75第三节 流量检测及仪表 标准节流装置仅适用于测量管76第三节流量检测及仪表3.3.差差压压式流量式流量计计的的测测量量误误差差 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1020。不仅需要合理的选型、准确的设计计算和加工制造，更要注意正确的安装、维护和符合使用条件等，才能保证差压式流量计有足够的实际测量精度。注意注意76第三节 流量检测及仪表3.差压式流量计的测量误差 在现77第三节流量检测及仪表误差产生的原因误差产生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，或有堵塞、渗漏现象差压计安装或使用不正确到78页到82页77第三节 流量检测及仪表误差产生的原因被测流体工作状态的变动。78第三节流量检测及仪表78 导压管要正确地安装，防止堵塞与渗漏，否则会引起较大的测量误差。对于不同的被测介质，导压管的安装亦有不同的要求，下面分类讨论。图3-21 测量液体流量时的取压点位置图3-22 测量液体流量时的连接图1节流装置；2引压导管；3放空阀；4平衡阀；5差压变送器；6贮气罐；7切断阀第三节 流量检测及仪表78 导压管要正确地安装，防79第三节流量检测及仪表a)取压点应该位于节流装置的下半部，与水平线夹角为045。b)引压导管最好垂直向下，如条件不许可，导压管亦应下倾一定坡度（至少120110），使气泡易于排出。c)在引压导管的管路中，应有排气的装置。测测量液体的流量量液体的流量时时，应该应该使两根使两根导压导压管内都充管内都充满满同同样样的的液体而无气泡，以使两根液体而无气泡，以使两根导压导压管内的液体密度相等。管内的液体密度相等。79第三节 流量检测及仪表a)取压点应该位于节流装置的下半部，80第三节流量检测及仪表80 测测量气体流量量气体流量时时，上述的，上述的这这些基本原些基本原则则仍然适用。仍然适用。a)取压点应在节流装置的上半部。b)引压导管最好垂直向上，至少亦应向上倾斜一定的坡度，以使引压导管中不滞留液体。c)如果差压计必须装在节流装置之下，则需加装贮液罐和排放阀，如图3-23所示。测测量蒸汽的流量量蒸汽的流量时时，要，要实现实现上述的基本原上述的基本原则则，必，必须须解决蒸解决蒸汽冷凝液的等液位汽冷凝液的等液位问题问题，以消除冷凝液液位的高低，以消除冷凝液液位的高低对测对测量精量精度的影响。常度的影响。常见见的接法的接法见图见图3-243-24所示。所示。第三节 流量检测及仪表80 测量气体流量时，上述的这些基本81第三节流量检测及仪表图3-23 测量气体流量时的连接图1节流装置；2引压导管；3差压变送器；4贮液罐；5排放阀图3-24 测量蒸汽流量的连接图1节流装置；2凝液罐；3引压导管；4排放阀；5差压变送器；6平衡阀81第三节 流量检测及仪表图3-23 测量气体流量时的连接图182第三节流量检测及仪表82差压计或差压变送器安装或使用不正确也会引起测量误差。由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、2和平衡阀3，构成三阀组，如图3-25所示。测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的介质流量时，必须采取隔离措施。常用的两种隔离罐形式如图3-26所示。第三节 流量检测及仪表82差压计或差压变送器安装或使用不正确83第三节流量检测及仪表图3-25 差压计阀组安装示意图1，2切断阀；3平衡阀图3-26 隔离罐的两种形式83第三节 流量检测及仪表图3-25 差压计阀组安装示意图1，284第三节流量检测及仪表三、转子流量计841.1.工作原理工作原理 以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量测量方法。图3-27 转子流量计的工作原理图第三节 流量检测及仪表三、转子流量计841.工作原理 第三节流量检测及仪表转子流量计中转子的平衡条件是（3-25）由式（3-25）可得根据转子浮起的高度就可以判断被测介质的流量大小或将式（3-26）代入上两式，得或（3-26）85第三节 流量检测及仪表转子流量计中转子的平衡条件是（3-25第三节流量检测及仪表862.2.电远传电远传式式转转子流量子流量计计 它可以将反映流量大小的转子高度h转换为电信号，适合于远传，进行显示或记录。LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送及电动显示两部分组成。（1 1）流量）流量变变送部分送部分图3-28 差动变压器结构第三节 流量检测及仪表862.电远传式转子流量计 它可87第三节流量检测及仪表转换原理 若将转子流量计的转子与差动变压器的铁芯连接起来，使转子随流量变化的运动带动铁芯一起运动，那么，就可以将流量的大小转换成输出感应电势的大小。87第三节 流量检测及仪表转换原理 若将转子流量计的转子与88第三节流量检测及仪表88（2 2）电动显电动显示部分示部分图3-29 LTD系列电远传转子流量计第三节 流量检测及仪表88（2）电动显示部分图3-29 LT89第三节流量检测及仪表3.3.转转子流量子流量计计的指示的指示值值修正修正 转子流量计的流量标尺上的刻度值，对用于测量液体来讲是代表20时水的流量值，对用于测量气体来讲则是代表20，0.10133MPa压力下空气的流量值。所以，在实际使用时，要根据具体体情况进行修正。（1 1）液体流量）液体流量测测量量时时的修正的修正（3-31）89第三节 流量检测及仪表3.转子流量计的指示值修正 第三节流量检测及仪表如果被测介质的黏度与水的黏度相差不大，可近似认为是常数，则有（3-32）整理后得（3-34）（3-33）90第三节 流量检测及仪表如果被测介质的黏度与水的黏度相差不大，第三节流量检测及仪表同理可导得质量流量的修正公式为当采用耐酸不锈钢作为转子材料时，t7.9g/cm3，水的密度w1g/cm3，代入（3-34）与式（3-36）得（3-35）（3-36）（3-37）（3-38）91第三节 流量检测及仪表同理可导得质量流量的修正公式为当采用耐第三节流量检测及仪表当介质密度当介质密度f变化时，密度修正系数变化时，密度修正系数K KQ Q、K KMM的数值见下表。的数值见下表。tKQKMtKQKM tKQKM0.400.6701.516 0.950.9711.022 1.501.2720.8470.450.6461.435 1.001.0001.000 1.551.2970.8370.500.6831.365 1.051.0280.979 1.600.3230.8270.550.7191.307 1.101.0560.960 1.651.3510.8180.600.7541.256 1.151.0840.943 1.701.3760.8090.650.7871.211 1.201.1110.927 1.751.4010.8000.700.8191.170 1.251.1390.911 1.801.4270.7920.750.8511.134 1.301.1650.897 1.851.4530.7850.800.8821.102 1.351.1930.884 1.901.4770.7780.850.9121.073 1.401.2200.872 1.951.5040.7710.900.9441.046 1.451.2450.859 2.001.5290.764表3-2 密度修正系数表92第三节 流量检测及仪表当介质密度f变化时，密度修正系数KQ第三节流量检测及仪表举例举例例4现用一只以水标定的转子流量计来测量苯的流量，已知转子材料为不锈钢，t7.9g/cm3，苯的密度为f0.83g/cm3。试问流量计读数为3.6L/s时，苯的实际流量是多少？解由式（3-37）计算或由表3-2可查得 将此值代入式（3-33），得 即苯的实际流量为4L/s。93第三节 流量检测及仪表举例例4现用一只以水标定的转子流量计94第三节流量检测及仪表94（2）气体流量测定时的修正对被测介质的密度、工作压力和温度均需进行修正。当已知仪表显示刻度Q0，要计算实际的工作介质流量时，可按下式修正。注意：注意：上式计算得到的Q是被测介质在单位时间（小时）内流过转子流量计的标准状态下的容积数（标准立方米），而不是被测介质在实际工作状态下的容积流量。第三节 流量检测及仪表94（2）气体流量测定时的修正对被测介95第三节流量检测及仪表95举例举例例5 某厂用转子流量计来测量温度为27，表压为0.16MPa的空气流量，问转子流量计读数为38Nm3/h时，空气的实际流量是多少？解已知Q038Nm3/h，p10.160.101330.26133MPa，T127273300K，T0293K，p00.10133MPa，101.293Kg/Nm3。将上列数据代入上式，便可得 即这时空气的流量为60.3Nm3/h。第三节 流量检测及仪表95举例例5 某厂用转子流量计来测量温96第三节流量检测及仪表96（3）蒸汽流量测量时的换算 转子流量计用来测量水蒸气流量时，若将蒸汽流量换算为水流量，可按式（3-35）计算。若转子材料为不锈钢，t t 7.9g/cm3，则有 当时第三节 流量检测及仪表96（3）蒸汽流量测量时的换算 第三节流量检测及仪表 若已知某饱和蒸汽（温度不超过200）流量值时，可从上式换算成相应的水流量值，然后按转子流量计规格选择合适口径的仪表。可以看出可以看出97第三节 流量检测及仪表 若已知某饱和蒸汽（温度不超过298第三节流量检测及仪表四、椭圆齿轮流量计981.1.工作原理工作原理图3-30 椭圆齿轮流量计结构原理通过椭圆齿轮流量计的体积流量2.2.使用特点使用特点 适用于高黏度介质的流量测量。测量精度较高，压力损失较小，安装使用也较方便。椭圆齿轮流量计的入口端必须加装过滤器。椭圆齿轮流量计的使用温度有一定范围。椭圆齿轮流量计的结构复杂，加工成本较高。第三节 流量检测及仪表四、椭圆齿轮流量计981.工作原理图3第三节流量检测及仪表五、涡轮流量计99图3-31 涡轮流量计1涡轮；2导流器；3磁电感应转换器；4外壳；5前置放大器优点优点 安装方便。测量精度高，可耐高压。反应快，可测脉动流量。输出信号为电频率信号，便于远传，不受干扰。缺点缺点 一般应加过滤器。安装时，前后要有一定的直管段。第三节 流量检测及仪表五、涡轮流量计99图3-31 涡轮流量第三节流量检测及仪表六、电磁流量计100能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维液体的流量。图3-32 电磁流量计原理图感应电势的方向由右手定则判断，大小由下式决定（3-43）而（3-44）将式（4-44）代入式（4-43），得第三节 流量检测及仪表六、电磁流量计100能够测量酸、碱、盐第三节流量检测及仪表注意注意 只能用来测量导电液体的流量，且导电率要求不小于水的导电率，不能测量气体、蒸汽及石油制品等的流量。要引入高放大倍数的放大器，会造成测量系统很复杂、成本高，并且易受外界电磁场的干扰。使用中要注意维护，防止电极与管道间绝缘的破坏。安装时要远离一切磁源。不能有振动。101第三节 流量检测及仪表注意 只能用来测量导电液体102第三节流量检测及仪表七、漩涡流量计 精度高、测量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。图3-33 卡曼涡街102 漩涡流量计是利用有规则的漩涡剥离现象来测量流体流量的仪表。第三节 流量检测及仪表七、漩涡流量计 精度高、测量范围第三节流量检测及仪表 热敏检测法电容检测法应力检测法超声检测法漩涡频率的检测方法图3-34 圆柱检出器原理图1空腔；2圆柱棒；3导压孔；4铂电阻丝；5隔墙满足hL0.281时，则所产生的涡街是稳定的。由圆柱体形成的卡曼漩涡，其单侧漩涡产生的频率为103第三节 流量检测及仪表 热敏检测法漩涡频率的检测方法图3-3104第三节流量检测及仪表八、质量流量计1041.1.直接式直接式质质量流量量流量计计图3-35 科氏力流量计测量原理科氏力流量计的测量原理是基于流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力。质量流量第三节 流量检测及仪表八、质量流量计1041.直接式质量流量第三节流量检测及仪表优点优点 能够直接测量质量流量，不受流体物性（密度、黏度等）的影响，测量精度高；测量值不受管道内流场影响，没有上、下游直管段长度的要求；可测各种非牛顿流体以及黏滞和含微粒的浆液。缺点缺点 它的阻力损失较大；零点不稳定；管路振动会影响测量精度。105第三节 流量检测及仪表优点 能够直接测量质量流量，不受流体物106第三节流量检测及仪表1062.2.间间接式接式质质量流量量流量计计（1）测量体积流量Q的仪表与密度计配合图3-36 涡轮流量计与密度计配合质质量流量量流量（2）测量Q2的仪表与密度计配合图3-37 差压流量计与密度计配合第三节 流量检测及仪表1062.间接式质量流量计（1）测量体第三节流量检测及仪表（3）测量Q2的仪表与测量Q的仪表配合图3-38 差压流量计与涡轮流量计配合107第三节 流量检测及仪表（3）测量Q2的仪表与测量Q的仪表配108第四节物位检测及仪表一、概论3几个概念几个概念液位 料位液位计 界位计测测量物位的两个目的量物位的两个目的按其工作原理分按其工作原理分为为直读式物位仪表 差压式物位仪表浮力式物位仪表 电磁式物位仪表核辐射式物位仪表 声波式物位仪表光学式物位仪表第四节 物位检测及仪表一、概论3几个概念液位 料位测109第四节物位检测及仪表二、差压式液位变送器41.1.工作原理工作原理图3-39 差压液位变送器原理图图3-40 压力表式液位计第四节 物位检测及仪表二、差压式液位变送器41.工作原理图3第四节物位检测及仪表将差压变送器的一端接液相，另一端接气相因此 当被测容器是敞口的，气相压力为大气压时，只需将差压变送器的负压室通大气即可。若不需要远传信号，也可以在容器底部安装压力表，如图3-40所示。5第四节 物位检测及仪表将差压变送器的一端接液相，另一端接气相111第四节物位检测及仪表62.2.零点迁移零点迁移问题问题图3-41 负迁移示意图在使用差压变送器测量液位时，一般来说实际应用中，正、负室压力p1、p2分别为则第四节 物位检测及仪表62.零点迁移问题图3-41 负迁移示第四节物位检测及仪表迁移迁移弹弹簧的作用簧的作用改变变送器的零点。迁移和迁移和调调零零都是使变送器输出的起始值与被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。迁移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，它不改变量程的大小。7第四节 物位检测及仪表迁移弹簧的作用 改变变送器的零点。迁移113第四节物位检测及仪表图3-42 正负迁移示意图图3-43 正迁移示意图举例举例 某差压变送器的测量范围为05000Pa，当压差由0变化到5000Pa时，变送器的输出将由4mA变化到20mA，这是无迁移的情况，如左图中曲线a所示。负迁移如曲线b所示，正迁移如曲线c所示。8第四节 物位检测及仪表图3-42 正负迁移示意图图3-43 114第四节物位检测及仪表3.3.用法用法兰兰式差式差压变压变送器送器测测量液位量液位图3-44 法兰式差压变送器测量液位示意图1法兰式测量头；2毛细管；3变送器 单法兰式 双法兰式法法兰兰式差式差压变压变送器送器按其按其结结构形式构形式9 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题，应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器，如下图所示。第四节 物位检测及仪表3.用法兰式差压变送器测量液位图3-4115第四节物位检测及仪表三、电容式物位传感器1.1.测测量原理量原理图3-45 电容器的组成1内电极；2外电极两两圆圆筒筒间间的的电电容量容量C C当当 D D 和和 d d 一定时，电容量一定时，电容量 C C 的大小与的大小与极板的长度极板的长度 L L 和介质的介电常数和介质的介电常数 的乘积的乘积成比例。成比例。10通过测量电容量的变化可以用来检测液位、料位和两种不同液体的分界面。第四节 物位检测及仪表三、电容式物位传感器1.测量原理图3-第四节物位检测及仪表2.2.液位的液位的检测检测3-46 非导电介质的液位测量1内电极；2外电极；3绝缘套；4流通小孔当液位为零时，仪表调整零点，其零点的电容为对非导电介质液位测量的电容式液位传感器原理如下图所示。当液位上升为H时，电容量变为电容量的变化为11第四节 物位