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自动检测技术与装置复习大纲一、检测技术的基本知识检测仪表的基本组成;仪表的检测范围、量程及误差;检测仪表的基本性能(精度、变差、灵敏度及线性度)检测仪表的组成:传感器+变送放大机构+显示器仪表的工作条件:参比工作条件:仪表校验、标定的环境条件正常工作条件:仪表能正常使用的环境条件。仪表的测量范围和量程:测量范围:XminXmaxH程:L=XmaxXmin仪表的测量误差:1r系统误差:.误差分类(来源):X随机误差基栗误差疏忽误差 ,测量误差的表示与计算:A、绝对误差: X=X X0( X:仪表示值 X0:标准值)X100%B、相对误差:X 0X maxC、相对百分误差:引J一一 100%例子:某温度计检测范围是 02。0%,X mi00 C时显示是110c Xi=10 CX2=10 CAI= 5%附加误差一,测10C时显示是20C&=10%辿=100%检测仪表的性能指标1、精度:反映仪表检测精密和准确程度的指标。我国仪表常用的精度等级:0.005 0.010.02 0.04 0.05表示方法:根据仪表的相对百分误差,去掉号与号后的数值。(规范化:形成精度等5.00.10.250.350.51.01.52.54.0VAto时;EAB(t,t0)04、热电偶冷端温度的处理:为什么要进行冷端温度补偿?答:因为分度表是左后CTC时的对应关系,且所用仅表都是在to二CTC刻度,而实际情况M0C,且经常波动,故需进行冷端温度补偿.A、补偿导线:A作用:将冷端从温度较高、波动较大移到温度较低、相对稳定的隹置口条件:工材料热电特性(0-100七)与相应热偶相同或相近.材料价格比相应热偈低,来源丰富./、E*(t,t0)常用补偿导线:车白铐io钳(S)铜一铜馍馍铭一馍硅延伸型馍铭一馍硅(K)1.铜一康铜替代型银铭一铜银(E)银铭一铜银使用注意:正负不能接错;与所配热电偶同型号;接点温度相同;使用环境温度范围小于100C。补偿导线的方法也称是热偶冷端温度的部分(不完全)补偿法B,冷埔温度补偿:EaB(3t0)TEAB(t,0)(完全补偿)计算法:A补偿申桥法】用冰槽使力保持零度。一般用于实验口也AB(九0)=Erb(匕十。)“AB(=0,)标准值=测量值+修正值5、热电偶的结构:1、普通型:(装配型)热电极 绝豫管、 保护管,接线盒7热电酝热常绝缘子小结】、常用热电偶、分度号及主要特点:2、热电偶冷端温度姆里:补偿导线, 计算补偿 自动补借,作业:如图为s型热偶测温线路,由于疏忽将第二段补偿 导线接反,求:搂线盒保护套管热审的缘子热电极热电偶的结杓 输入到显示仪表的总电势为多少?由于第二段补偿导线接反引入的误差是多少?计算法例:例:K型热电偶测温,冷端温度为30C,测得的热电势为24.9mV,求热端温度。解:Eab(t,0)=Eab(t,30)+Eab(30,0)=24.9+1.203=26.103mV查分度表得t=628.3CEab(J土0)4Erb(to,。)=EAB(t,O)Lu/*RCu复习:aj热电偶基本结桂r测温原理:-基物.仃-口EisCX,t)+rO13常用热电偶:S.K.E,3.热电偶冷端温度处理工+4、热电偶的不足a第三节热电阻温度计T热电阻测温系统;热电阻+连接线+显示仪表r十月/显测温JJ示、元件/表1.热电阻测温原理:电阻的阻值随温度的变化而变化。金属导体:tfRttL=RtJl+a(t-t。才半导体:tr一RiAR=aRt0(At)2、常用热电阻:A、伯电阻:PtioPtlOO(Ko-IOQ)(Rd=1002)-200-650B、铜电阻:CU5QCuiooRpt=Ro(1+At+Bt2)Rcu=Ro(1+&t)(Ro=50Q)(Ro二100Q)0t507503、热电阻的结构:电阻体、绝缘管、保护管、接线盒小结型常用热电阻“分度号,起始电阻及主要痔点:邛第一节概述:压力定义:单位面积所受的作用力。公式:p-标准单位;Pa(N/m:P表大气压力线P大PiiP 员-1,箪对零压力线kPaMPa绝对压力P绝压力表示方法i表压力P表绝P大负压力P负P绝P大r真空度J压力仪表可分若,丸类:,波柱灰压力计a弹性压力计一电/压力计白话卷尤为力计弹簧管压力表、检测原理:弹性原理:弹性元件受压的变形量,与所受作用力成正比。F=CS、弹簧管压力表的结构:弹簧管:,传送放大机构:L显示装置:一、弹簧管:压力传感器是一根弯成270圆弧的椭圆形截面的空心金属管子。固定端O:输入压力P自由端Q:产生位移4XP-AXX=KpP或丫=KiP二、售送放大机构:拉杆位移传递扇形齿轮杠杆变换放大中心齿轮齿轮放大游丝一克服余差xcts=K,X三、显示装置:指针:刻度盘:0270O第三节压力仪表的选择、校验与安装:1、压力表的选择,主要考虑以下方面:量程.易废方嬖当(1)仅表垂吞:根据被测压力的大小。PmQ/3(P刻maxP则minP刻minPmin之I(P刻maxP刻min)+P则min量程系列:11.62.546X10n(2)仅袤檐灰:根据生产允许的最大检测误差。(3)仪表什美.矍号:根据被测介质性质、现场环境条件。72.压力仪表的校验:一.主要内容,专点、量程、误差、变裁、线性。.(压力发生黯产生标准信号)A、等点、尾程调整:B、误差、变差、线性校验:标准值20%40b60、80%1OO%被校表读数(上行程)被枚衣i卖妫(:下行程)d3,压力仪表的安装:(1)测压点的选择直线段,取压点与流动方向垂直,连接处无毛刺;测液体时,取压.热在管道下半部,在最高点装集气器;测气体时,取压点在管道上半部,在屐低点装气液分离器。(2)导压管长度:350m,内径:6lOmmio装切断阀和件热管。(3)压力计A安装位置合适;压力计与管道不在同一水平时,应进行修正。A测量特殊介质(面温、腐蚀、粘性)时,采取相应描犯;例子:十现有一台检测范围是。L6MP,精度为L5级的普通.压力表口校验结果如下表,问该表是否合格?它能否用于某容器罐的压力检测?(容器罐工作压力为0.8LOMPa,要求检测的绝对误差不允许大于0.05MPa,)标准值MPa0.00.40.51.21.6被校表读数(上行程)0.0000.3850.79012101.595被校表读数(下行程)0.00004030.810L2151.595箫;基本误差=0.015/L6XL00%”94%L5%变差=0.02L6X100%=L25%1.5%基本误差和变差都小于该表的允许误差,所以该表合格.L6X(14-3)=0,53L0J该表可用于某容寸1.6X1.5%=!J.C240,05检测误差满足要求器灌的压力检测口!一小结及作业,4压土表示方法:弹簧管压力表的原理:小强簧管压力表的结构,J弹簧管屋力表的使用:/作业;P339133四、液位检测静压式液位计(计算*) Imax (20 mA)差压变送驾标准值号(I -I -rtlAnY max * niEizAFmaxb.星国变送霜的应用:无迁移H=0: AP=O: 1=4 mAH T: ZXP 1 : I TH=10 m: P=1000:工=20 mA正汪移P0: I-=4 niA11=0; P=L00; 1 4 mAH f; ZXP T : I T-Il-io m, P-UOO: m。mAPa=Pb+PW负迁移:P+=Ph+ pgH+ pigliP- =Pb+ pigh2 P=P+P-= PgH 十 p】gh- PLgh2 =pgH + KH=0:0,为正迁移;K1总=qmdtM,PQ总*u*u第二节展压式流量计:持点:结构简单”检测可养、维护方便,有一定精度,但压力损失大,检测信号与流量是非线性关系4一、组成节流装置J节流件M导压着取压装置l差压计或变送器及显示仪表节流件:实质是阻力件J标准节流件:孔板、喷嘴、文丘利管、特殊节流件:偏心孔板、双重孔板、1/4圆缺喷嘴等S-取压装置:A、角接取压:节流件前后端面处。B、法兰取压:节流件前后25.4mm。C、D一口取压,上海D,下游-S-22标准节流装置:厂标准节流件(孔板、喷嘴)一标准取压装置(角接取压、法w取压)复习引入差压式流量计;组成节流装置导压管节流件I取压装置差压计戌变送器及显示仪表标准节流装置,标准节流件(孔板、喷嘴)标准取压装置(角接取压、法兰取压)2,:2(WP/)C2 2m2 V 122c设:流体为不可压缩理想流体一一P1 = 同时引入流速不均匀修正系数:Cl、C22 (Pl P2)1222C1mPi P2T7 口PP2qv = A2 U2 =2,C;Ci21 2 P 22 .mqvA。. 2 PqmAo 2 P对于可压缩流体,为用统一公式,引入体膨胀校正系数11qv4CA02PC2 2Tv1考虑压力损失:P1 + p22V2C22 qV2 +2P2 =一+P引入取压系数:dD二. 检测原理及流量方程二q ZkP2,流量方程工P1C12V;P2八2 2C2 V222由流体连续性方程得:设:m=Ao/A1=AAoU 1= A 02/ A1。1= m V2qvAo. 2 P qmAo; 2 1 P流量系数a常用流出系数表示CC .14】、检测原理:至佻原 理明 用微悻 篌况力怦/节谓袈置J时产咙M本 力墨高泰说说学恻拿抽.qmCA,23、公式单位:从前面推导流量公式可知qm和qv的单位是kg/s和m3/h,而A0的单位是m2在工程实际流量计算中常选用如下单位:d、D用mmAod2/42D2/44、公式中有关系数的确定:流出系数C将它应用到理论流量方程中流出系数定义为通用节流装置的实际流量值与理论流量值之比,以获得实际的流量。影响C的因素主要有:节流装置、取压方式、3、雷t若数R&管道粗糙度等,3J一CJAPT-spT对于特定节流装置,当ReRek时,流出系数为常数。标准孔板:角接取压:C Cj0.59590.0312 2.1 0.1840 8 0.00292.5(106ReDcom)0.75法兰取压标准口嘴:C=0.9900-0.226234.1-(0.0017532-0.003334.15)X(106/Re)可膨胀性系数液体:=1气体:1=1-(0.41+0.3534)p/kPi材料的热膨胀系数入d=d201+入d(t20)D=D201+入D(t20)被测流体的密度p(1)液体:p=p201+W(t20)(2)干气体:式中:p0、p1和PN、P1和T0、T1分别为标准、工作状态下气体的密度,kg/m3 ,绝对压力,Pa,绝对温度,KPiTo 0TlPnZ(3)湿气体湿气体:含有水分的气体。用湿度来描述含水分的程度。湿度:相对湿度少()和绝又湿度f(kg/m3)相对湿度:单位体积的湿气体中所含水蒸气的质量与在同等状态下湿气体中所含水蒸气的最大可能质量之比。绝对湿度:单位体积的湿气体中所含水蒸气的质量。已知相对湿度:p=pg+psPs max T 0P TZss max已知绝对湿度:0.804(0f)P1T010.804fT1PnZ压力损失访三、标准节流装置结构、尺寸和技术条件有统一标准,计算数据有统一图表,不必经个别标定就可使用的节流装置。a、标准节流件b、标准取压方式c、直管段LOLIL2四、标准节流装置的设计计算标准节流节流装置的设计计算命题有两种形式:命题1:已知管道内径、节流元件开孔直径、取压方式、被测流体参数及其它必要条件,根据所测的差压值,求被测流体的流量。命题2:已知管道内径、被测流体参数、流量及其它必要条件,要求选择适当的流量标尺上限、差压上限、节流装置的形式,并计算节流元件的开孔直径。命题1属于已经有了标准节流装置,要求根据所测的差压值算出所对应的流量;命题2要求设计新的节流装置。(校验)(设计)、笄1玉弋流型“Fl勺女装;1、节流装置的安装o节流件垂直.开孔与背道同心,不能反装,并保持入口边尖取压装骨垫片与笛壁平齐C3直管段在21内实测检查圆度,连接处无突出物2、信号管线的安装CO导压管尽可能短;内径孑6m倾斜入12;避免过冷过热二C2)取压口(3)装截止阀,对气体在低部装冷凝器、对液体在上部装集气器、最低点装沉降器注意三阀组的正确使用原则:a.不能让导压管内的凝结水或隔离液流失;b.不可使差压变送器过压。(4)装隔离器和隔离液用于高温、腐蚀性、粘性介质,隔离器一般水平安装练习: 揖出下囱中的不正确之处(3.194)第三节转子流量计1、原理:节谦存理(采用的是恒压降.变节流面枳的流量测量方法)Q一A(hc2 r结构士j圆锥型管子QhJJi转子具体公式:P221(3.193)3 .特点:运会网小疝量J方只加塞宜安装sk非林率仅袤r示值需妄修正j修正公式:P221第六节椭圆齿轮流量计-+-组成:两个相互啮合的椭圆齿轮、外壳(计量室)、转动轴qv-4nV0n齿轮转动频率周/秒测出II即可知Qv大小o主要适用高粘度流体的流量检测六、显示仪表动圈式显示仪表电子自动电位差计(计算*)电子自动平衡电桥第一节动圈式显示仪表1、分类(1)配热电偶(XCZ 101)的动圈式显示仪表(2)配热电阻(XCZ- 102)的动圈式显示仪表2、基本组成指针转角比动图EBt机构,一件原M-2rFcosp2rnlBICGSp =C2I3、测量机构及原理(1)原理矩形线圈通有电流I,置于B的磁场中尸受力矩M作用转动;平衡时有:a=Cl。一指针的转角C灵敏度2)组成乩动圈:胴蛙&118THn无胆聚h.磁钢:环形,产生辐射状磁湎;保证动圈与磁力线垂直,夹角为零口张丝:支承动圈、导流d(3)温度补供原因:由于环境温度变化,动圈电阻变化,使输出变化C补偿方法:利用热敏电阻与住洞电阻并联来进行补偿。KP)(4)旱程调整增加电阻R小可进行量程调稔及减少外线路电阻变化的影响。C5)阻尼调整配热电M时,由于R率较大使仪表出现欠PFI尼,故增加Rit稳压电源5、配热电阻的测量线路采用不平衡电桥测电阻设:当1=0时,电桥平衡,Vcd=动圜中无电流通过:当今。时,有不平衡电压Yd输出匕式与电阻的变化量成正比-R.采用三1线制卷入,每根导线的电阻为5a(3X5)动圈仪衣的不足:测量的是端电压V,不是热电势E;外线路电阻不是常数V=EIR外结构造成非线性小田:构成、原理、区别正确接线和使用诈独:阐iiB热偶测温线路不平衡电桥演I电阻与平衡电桥测旭阳有何不同?复习弓I入:共髭水仪&原理、结构。磁电库理5则最杉L杉3测空线路动幽式显示仪表的优缺点:结构简单:精度不高,一般用于显示参数。典型应用的是自动平衡式显示仪表:&H电子三注冢针以杀*缶正由,抵岛胸前也子千g电侔注及耗岳足面乙招血第二节自动电孑电履差计一、工作原理电及不南将被测也善与林准也要已知可谓)比较相等时,回路电流为零。手动电位差计结构:测量回路产生工作电流回路校验回路工作过程:1=台上SjS打向1,调RbS打向2,调RpEsRkExIRpabIRpL二、自动电子电位差计J动也子也伍差计是用可遗也动凯及一势凯械翦动凯构代替人手汲行也压平街邻作,用放大搔代替了桧流计来回不平衡电在拜控制可通也动坑的工作RbRk应用中还考虑了可测正负(双向)电势,量程可调的问题,实际的线路是一个不平衡桥路。-x+比较电压:ExUcd平衡时:Ex=UCD用于配热偶显示温度时:1/一E(t,t0)/*U#04-C右移UCDZ(至U|AB(T)下支路电阳计尊R 下=R?+R3=500计算前提E尺3工程计算Z 7a A /R ;:S=5to=55t0=25C、只考虑tD、tG得到完全补偿E=E (匕,tD) = IRv 12Rj= 10*(% - G)二 1 因g,E (t G、t DRE .+3、桥路计算E=1V L=4mAA 3 = 5002、线路电BH思考:Rm增大,指针移动方向?%增大,指针移动方向?Rp某点断线,指针移动方向?a.h为标准温度20时的中流。b、补偿温度范围050,计算时要加入5P的仪表温升。上支路电阻计算R上一%+RnP+R4r250a计算前提Rp两端有剩余电阻1=0.030.05电量程/=(J=,Gm)=L(l2入)R11P-E(trnax,tmin)rvnpZi(l-2A)90R_90AEm90-Rnp90/i(l-2Z)-E(tmin,t0)=Ii(Rg+尢Rnp)E( train, to) - /vAEm + IzR(?yL=IiRg+/vliRnp-IzRjRl250RgRuP例子:书P307第二节自动也于平街也标一、工作摩务册路靠街和用平街也林桧测也皿役。思、考:配热偶型号改变,检测温度范围不变,需改变那些电阻4平衡条件:RiR3=R?R4(b=。)R4=0-3-2)R-t问题:存在引线误差R4引入接触电阻自动电子平衡电桥X实际的线路考虑了聿点量程可调、消除接蚀电阻的彭口向等间座。类似自动电于电位差计O3、特点比较二自动电于平街包林平衡电桥电源为交直流均可配热阻用三线制连接R1=2X2. 5a自动包子电仑差计线路:不平衡桥路电源为直流测温时:配热偶用补偿导线连接电路有冷端温度补偿
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