变送器基础知识
各种仪表的基础知识(电磁流量计压力表式温度计等)
各种仪表的基础知识(电磁流量计压力表式温度计等)
常规仪表的分类
一、压力仪表
二、温度仪表
三、流量仪表
四、液位仪表
五、分析仪表
按功能分类
指示类仪表包括就地显示的压力表、温度表、液位计、流量计等。
开关类仪表常见的有温度开关、压力开关、流量开关、温度开关、液位开关等。
变送器类仪表包括温度变送器、压力变送器、流量变送器、液位变送器等。
定义
检测仪表-----将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表。
一次仪表-----一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，即为检测元件。
一次测量仪表是与介质直接接触，是就地安装的。
二次仪表-----将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。
即包括变送器和显示装置。
变送器是将传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号，同时放大以便供远方测量和控制的信号源，一般为4--20mA电流）的转换器。
变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。
传感器是接受输入量的信息，并按一定规律将其装换为同种或别种性质输出变量的装置。
转换器是接受一种形式的信号并按一定规律转换为另一种形式输出的装置。
变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、液位变送器等。
一、压力仪表
压力表:通过表内的敏感元件的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指。
仪表知识
自动控制系统一、基础知识1、控制系统的构成通常是指由一个被控对象、一个检测元件及传感器（或变送器）、一个调节器和执行器所构成，如下图所示：被控对象——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量——被控对象内要求保持数值的工艺参数。
操纵变量——受控制器操纵的，用于克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
干扰——除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值——被控变量的预设值。
偏差——被控变量的设定值与实际值之差。
2、闭环自动控制与开环自动控制闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
如下图：压力测量仪表2011年课件（童选萍）一、压力测量与压力单位1、什么是压力，它的法定计量单位是什么？压力是垂直均匀地作用在单位面积上的力，它的法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa。
1Pa就是1牛顿（N）的力作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力，即1Pa=1N/m2=1kg.ms-2/m2=1kg/m.s21MPa=1000kPa=106Pa2、为什么液柱高度也可以表示压力？因为压力是单位面积上所受的力，即P=F/S式中F—作用力，N；S—面积，m2。
又因为F=hsρg式中ρ——液体密度，kg/m3；h——液柱高度，m；g——重力加速度，m/s2；所以P= hsρg/s= hρg （N/ m2）由上可知，压力等于液柱高度、液体密度和重力加速度的乘积。
液体的密度ρ在一定的温度下是不变的，所以压力也可以用液柱高度来表示。
3、写出其它压力单位与法定单位Pa（帕斯卡）之间的换算关系。
1毫米水柱（mmH2O）=9.806375Pa≈9.81Pa1毫米汞柱（mmHg）=133.322Pa≈1.333×102Pa1工程大气压（kgf/cm2）=9.80665×104≈9.81×104Pa1物理大气压（atm）=101325Pa≈1.0133×105Pa1巴（bar）=1000mbar=105Pa4、什么是绝对压力、大气压力、表压及真空度？它们的相互关系是怎样的？绝对真空下的压力称为绝对零压，以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力。
压力变送器工作原理
压力变送器工作原理压力变送器是一种常用的工业自动化仪器，用于测量液体或气体的压力，并将压力信号转换为标准的电信号输出。
本文将详细介绍压力变送器的工作原理。
一、压力变送器的基本构成1.1 压力传感器：用于感应被测介质的压力，并将压力转换为电信号。
1.2 信号调理电路：对传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理。
1.3 输出部分：将处理后的信号转换为标准的电信号输出，通常为4-20mA或0-10V。
二、压力变送器的工作原理2.1 压力传感器感应压力：当被测介质施加压力时，压力传感器内部的压力敏感元件（如应变片、电容器等）会产生位移或变化。
2.2 信号调理电路处理信号：传感器输出的微弱信号经过信号调理电路的放大、滤波等处理，使其符合标准的电信号输出要求。
2.3 输出部分输出电信号：经过处理后的信号被转换为标准的电信号输出，用于连接控制系统或显示仪表。
三、压力变送器的工作原理3.1 压力传感器的选择：根据被测介质的性质、测量范围、工作环境等因素选择合适的压力传感器。
3.2 信号调理电路的设计：根据传感器输出信号的特点设计合适的信号调理电路，确保输出信号的准确性和稳定性。
3.3 输出部分的校准：对输出部分进行校准，确保输出的电信号符合标准要求，提高测量的准确性。
四、压力变送器的应用领域4.1 工业自动化：压力变送器广泛应用于工业自动化领域，用于监测各种液体或气体的压力。
4.2 石油化工：在石油化工生产过程中，压力变送器用于监测管道压力、储罐压力等参数。
4.3 汽车制造：汽车制造过程中需要对发动机油压、制动系统压力等进行监测，压力变送器可以实现这些测量。
五、压力变送器的发展趋势5.1 远程监测：随着物联网技术的发展，压力变送器将更多应用于远程监测和控制领域。
5.2 智能化：压力变送器将逐渐实现智能化，具备自动校准、故障诊断等功能。
5.3 多参数测量：未来压力变送器可能会实现多参数（如温度、流量等）的同时测量，提高测量的全面性和准确性。
计量基本知识
3．容积式流量计：主要利用流体连续通过一定容积之后 进行流量累积的原理。属于这类流量计的有椭圆齿轮流 量计和腰轮流量计。适用于高粘度介质流量的测量，如 齿轮、腰轮流量计。 4．其它类型流量计：如基于电磁感应原理的电磁流量计、 涡街流量计等。
二、差压式流量计
差压式流量测量方法，是根据伯努利方程提供
当热电偶热端和冷端 的温度不同时，回路 就会产生一定大小的 热电势，这种物理现 象称为热电效应。热 电势的值与热电偶的 金属材料性质和冷热 端之间的温度差有关， 而与热电极的长度和 直径无关。如图所示。
热电偶正在大量地被铠装热电偶所替代，这是因为铠装热 电偶有以下特点： （1）测量反应速度快。 （2）可弯曲性能好，方便安装和测量 （3）使用寿命长。 （4）抗振性能好。
b 仪表误差 仪表的准确度是用仪表误差的大小来说明其指示值与被 测量真值之间的符合程度，误差越小，准确度越高。 仪表的准确度用仪表的最大引用误差 （即仪表的最 大允许误差 ）来表示，即
仪表误差是对仪表在其测量范围内测量好坏的整体评价。
C 仪表精度等级a（去掉仪表误差的正负号和”%“）仪表精度等 级是按国家统一规定的允许误差大小来划分成若干等级的。 仪表的精度等级越小，仪表的测量准确度越高。目前中国生 产的仪表的精度等级有
校验压力表应注意哪些事项？ 应在5~30℃室温下进行； 被检表的指针轴应位于刻度盘孔中心，当轻敲表壳指 针位置不变动的情况下，再往校验器上安装被检表。 标准表与被检表安装后，两个表的指针轴应高度相等， 以免由于液位不同造成指示误差，否则哪一表指针轴 的位置底，哪个表的指示值就会偏大。 校验中观察被检表指针动态，校对读数时，先对准标 准表刻度，再从被检表上看误差数值。
变送器的工作原理及其应用
变送器的工作原理及其应用变送器是一种常见的工业自动化传感器设备，用于将各种物理量转换成相应的电信号并传输给控制系统，以实现监测、控制和调节等功能。
变送器在许多领域都有广泛的应用，如工业生产、环境监测、能源管理等。
变送器的工作原理可以简单描述为输入、转换和输出三个过程。
首先，变送器接收来自被测物理量的输入信号，如温度、压力、湿度等。
然后，通过内部的传感器或电路对输入信号进行转换和处理。
最后，变送器将输出信号传输到控制系统或显示设备，供后续的监测和控制。
变送器的输入信号是各种不同的物理量，下面以温度变送器作为例子来说明其工作原理。
温度变送器通常采用热电阻或热电偶作为感温元件，当被测温度发生变化时，感温元件会产生相应的电阻或电势差变化。
变送器会通过内部的电路对这些变化进行放大、线性化和补偿等处理，以确保输出信号的准确性和可靠性。
最终，输出信号可以是模拟信号，如电流或电压，也可以是数字信号，如4-20mA信号或数字通信信号。
变送器为各个领域提供了许多应用方面。
以下是几种常见的变送器应用：1.工业过程控制：变送器广泛应用于工业自动化系统中的过程控制，如化工、石油、电力、冶金、制药等。
它们用于监测和控制过程中的温度、压力、液位、流量等物理量，以保证工业生产的安全、稳定和高效。
2.环境监测：变送器被用来监测大气中的环境参数，如温度、湿度、气压、PM2.5等。
这些数据对于城市规划、环境保护和气象预测等方面都具有重要意义。
3.能源管理：变送器可以用于监测和控制能源消耗，如电力、水、气体等。
通过对能源使用情况的实时监测和调节，可以实现能源的合理利用和节约。
4.医疗健康：变送器被广泛应用于医疗设备，如血压计、心电图仪、血糖仪等。
它们用于检测和监测人体的生理参数，以帮助医生判断病情和制定治疗方案。
5.农业领域：变送器应用于农业生产中的土壤监测、水质监测、气象监测等。
通过对农田环境的检测和调节，可以提高农作物的产量和质量。
常见热工仪表基础知识
仪表基础知识1、测量误差概念1.1、误差的分类按误差数值表示的方法分为：绝对误差、相对误差、引用误差；按误差出现的规律分为：系统误差（规律误差）、随机误差（偶然误差）、疏忽误差（粗大误差）1.2、真值与约定真值（近似真值）、相对真值（标准表示值）1.3、仪表的精度等级是指基本误差（仪表在规定参比工作条件下，即标准工作条件下的最大误差）的最大允许值，精度=（最大误差/测量范围）*100%2、化工过程仪表的分类2.1、按读取测量值的位置可分为：就地测量仪表（如就地压力表、温度计、液位计、流量计等）和远传信号测量仪表（各类变送器、位置开关等）2.2、按测量参数性质可分为：分析、流量、物位（液位）、压力、温度、电量、机械量等3、分析仪表3.1、按分析目的分为：安全检测报警分析仪（可燃、有毒气体检测）、成分分析仪表3.2、成分分析仪的分类：离线分析仪（分析室仪器）、在线分析仪（COD分析仪、PH计、F离子分析仪等）4、流量测量4.1、流量的概念：是指单位时间内流过管道某一截面的流体数量。
分为体积流量和质量流量，质量流量M=体积流量Q *流体密度ρ。
质量流量的常用单位有：kg/h、t/h等，体积流量的常用单位有：l/h、m3/h等。
4.2、流体流动状态的分类：A、层流（雷诺数Re〈2300） B、过渡流（2300〈Re〈4000） C、紊（湍）流（雷诺数Re〉4000）。
雷诺数是指流体惯性力与粘性力的比值。
4.3、与流体有关的物理参数：温度、压力、密度、粘度、速度、流量等。
4.4、流体的密度与温度、压力的关系：气体的密度随温度的升高而减小、随压力的增大而增大，液体的密度主要随温度升高而减小、而与压力关系不大。
4.5、流量测量仪表种类有：涡街流量计、金属管转子流量计、孔板节流装置流量计、锥形管流量计、威力巴流量计、楔式流量计、质量流量计、电磁流量计等。
4.6、流量计的分类流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。
温度变送测量原理
温度变送测量原理
温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表，主要用于工业过程温度参数的测量和控制。
其基本测量原理可以分为以下几个步骤：信号接收：温度变送器接收现场热电阻的电阻信号。
信号处理：接收到的电阻信号经过隔离和线性化处理。
信号转换：处理后的电阻信号被转换成与温度值成线性关系的标准信号。
具体来说，热电阻温度变送器的基本测量原理是通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值 (电压/电流)，再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。
这样，温度变送器就可以将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。
需要注意的是，温度变送器的供电电源不得有尖峰，否则容易损坏变送器。
此外，测高温时 (>>100℃)传感器腔与接线盒间应用填充材料隔离，防止接线盒温度过高烧坏变送器。
热工仪表基础知识
热工仪表基础知识————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：热工仪表基础知识第一章、热工测量和仪表第一节、测量的基本概念一、测量:1、测量是人们借助专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算,将被测量x 0以测量单位U 的倍数显示出来的过程。
2、被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x ：3、热工测量是指压力、温度等热力状态参数的测量,通常还包括一些与热力生产过程密切相关的参数的测量 。
二、测量方法:按测量结果的获取方式来分（1)直接测量法：使被测量直接与测量单位进行比较，或者用预先标定好的测量仪器进行测量、从而得到被测量数值的测量方法，称直接测量法。
(2)间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的其他各变量、再按函数关系进行计算，从而求得被测量数值的方法,称为间接测量法。
按被测量与测量单位的比较方式来分(1)偏差测量法：测量器具受被测量的作用,其工作参数产生与初始状态的偏离，由偏离量得到被测量值,称为偏差测量法。
(２)微差测量法：用准确已知的、与被测量同类的恒定量去平衡掉被测量的大部分,然后用偏差法测量余下的差值，测量结果是已知量值和偏差法测得值的代数和。
（3）零差测量法：用作比较的量是准确已知并连续可调的,测量过程中使它随时等于被测量，也就是说，使已知量和被测量的差值为零，这时偏差测量仅起检零作用,因此，被测量就是已知的比较量。
0x U μ=0x xU≈三、测量误差测量误差是被测量参数的测量值x 与其真值μ的之差。
真值常用的方法有:(1）用标准物质(标准器)所提供的标准值，例如水的三相点。
（２）用高一级的标准仪表测量得到的值来近似作为真值。
（3）对被测量进行N 次等准确度测量,各次测量值的算术平均值近似为真值。
N 越大，越接近真值。
常见的测量误差表达方式:1．绝对误差２.实际相对误差 3.标称相对误差 4.折合误差折合误差一般用于比较测量仪表的优劣。
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通用压力变送器基础知识
传感器静态特性指标
线性度：理想状态下，压力传感器的输入量与输出量之间为线性对应关系，但
实际上输入量与输出量的校准曲线和拟合直线之间总会有一定的偏离。我们把规 定条件下校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度 或者非线性误差。
重复性：在同一工作条件下，输入量按同一方向在其测量范围内多次变化所得
压力变送器基础知识
其它
CHR3016W、3026W投入式液位变送器 供电电源：24VDC、输出信号：4~20mA、两线制（红正、蓝负） 过载能力：无特殊要求的为量程的2倍 壳体采用316L不锈钢，防护等级：IP68 密封胶采用311混合胶，混合比例为1:1（比例失调会延长固化时 间），固化时间室温24小时。
术语
灵敏度：传感器输出量的增量与相应的输入量的增量之比。 零点稳定性：规定的工作条件下，传感器保持零点不变的程度。 零点漂移：输入量为零时的漂移（不加负载的情况下)。 过载：被测量超出传感器的测量范围的现象。 分辨力：传感器可能检测到的被测量的最小变化值。 绝缘电阻：规定条件下传感器指定的绝缘部分之间所测得的电阻。 工作温度范围：保证传感器性能指标的环境温度范围。 温度补偿：用于抵消或减少传感器温度误差的措施。 工作寿命：规定条件下，传感器能可靠地进行工作的总时间或总次数。 精确度：测量的正确度和精密度的综合。 精密度：测量中所测数值重复一致的程度。
通用变送器装配
装配
变送器由壳体、芯体、电路板和赫斯曼接头组成。 壳体由基座、压环、管套组成。基座内径19mm（±0.04mm）。 壳体应检测合格并清洗。 芯体直径19mm（±0.02mm），应输出信号正常、检测合格。芯 体膜片禁止用尖锐物碰触，防止造成损伤。 装配流程：
芯体采用悬浮式安装，将芯体从保护帽中取出，在密封圈（O型圈）上涂润滑 油后放入基座，用工装均匀用力压入基座内。将压环旋入基座，拧紧后回旋一圈 或半圈。按照芯体说明书标注的接线方式将芯体引线焊接于电路板焊接标识处 （E+、E－、S+、S－），将电路板固定在压环上,电路板标识（24+、GND）处接 线进行调试。
压力变送器基础知识
其它
CHR3000 变送器 供电电源：24VDC、输出信号：4~20mA、两线制（1正、2负） 过载能力：无特殊要求的为量程的2倍 壳体采用316L不锈钢，防护等级：IP65（接插件连接）IP67（电 缆式连接） 常用壳体分为断面密封和水线密封两种。
压力变送器基础知识
其它
变送器性能计算
变送器性能计算表
编号 行 程 正 温度 循环次数 湿度 平均 值 供电电压 正反 平均 值 理 论 值 端点连 线值 测量 误差 正 测量 误差 反 非线 性 重复 性
序号
1
2
3
回差
1 ... 6
反 正 反 正 反 准确度 非线性 重复性 回差
系统误差
变送器性能计算注解
有关
压力传感器的零位输出电压0mv左右，满量程输出电压（100~150） mv。输出距离较近时（10m~15m），可采用电压输出；输出距离 较远（50m）时，输出的电压信号会衰减，应采用电流输出。 变送器是输出标准信号的传感器。标准信号是指物理量的形式和 数值范围都符合国际标准的信号，例如直流电流（0~10）mA， （4~20）mA；直流电压（1~5）V；气体压力（20~100）kpa。其 输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系，通常为线性 函数。 压力变送器由敏感元件和转换元件组成。压力形式分为表压 （G）、绝压（A）、差压（D）。
1、平均值：正反行程值的平均数 2、正反行程平均值：子样值/6 3、理论值：16/n-1*各检定点数+4 4、端点连线值：实际最大值2-最小值2/n-1*各检定点数+最小值 5、测量误差：正、反平均值1-理论值3 6、非线性：正反行程平均值2-端点连线值4 7、回差：反行程平均值1-正行程平均值1 8、重复性：（各子样值-平均值1）平方之和/n-1 开根 9、准确度：3*重复性+系统误差 系统误差：测量误差正最大+负最大（绝对值）/2/16*100 10、非线性、回差、重复性：取最大值/满量程16*100
变送器精度
变送器精度等级
精度等级 1级 0.5级 准确度%FS 非线性%FS ±1.0 ±0.5 ≤0.50 ≤0.25 回差%FS ≤0.25 ≤0.15 重复性%FS ≤0.25 ≤0.15
0.25级
±0.25
≤0.15
≤0.10
≤0.10
变送器性能测试
测试条件
（1）额定工作电压：24VDC （2）试验场地维持在下列标准大气条件范围以内： ① 温度范围：20±2℃； ② 相对湿度：25% ～ 75%； ③ 气压：86kPa ～ 106kPa。
通用压力变送器基础知识
通用压力变送器基础知识
定义
传感器：能感受规定的物理量（被测量）并按照一定规律转换成可用信号输出
的器件。由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件：直接感受被测量的元件。 转换元件：能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于输出或测量的电信号
的部分。当输出为规定的标准信号时，称为变送器。
到的特性曲线的不一致性。
回差（迟滞）：指在检定时，对应同一个检定点升压和降压时的输出值之间
的偏差。
准确度：指其最大允许基本误差与满量程输出值之比的百分数。 零点漂移：输入量为零时的变化值。 温度漂移：当温度发生变化时，压力传感器的输出值也会随之发生变化，简称
温漂。
通用压力变送器基础知识
变送器绝缘测试
绝缘电阻
测试电压：500V，在被试变送器不施加激励电源条件下，用绝缘电阻测试仪给变 送器施加500V的直流电压，测出变送器引出线与壳体之间的绝缘电阻。测得的绝 缘电阻值试验前不低于20MΩ，试验后不低于1MΩ。
绝缘强度
在变送器各组端子和外壳之间施加试验电压550V，历时1min。试验结果应无击穿 和飞弧现象，试验后应立即测量绝缘电阻和进行性能试验。
通用变送器调试
调试接线示意图
24VDC 电流 表 变送器
调试：将装好的半成品变送器安装在压力源上，输入24VDC电源，在不施加压
力的情况调节零位（或采集零位）；加压至所需满量程压力稳定5秒后，调节满量 程（或采集满量程）；缓慢卸压至中间压力值，观察输出中间值是否符合精度要 求；卸压至零点。往复三次，直至输出值符合精度要求。
件、维护使用条件、温湿度等条件影响。
稳定性：在一定时间内，传感器在相同条件下维持其原来性能的程度。 预热时间：为保证传感器在整个规定允差范围内运行，测量开始前向传感器通
电所需要的时间。
激励（电源）：为使传感器正常工作而施加的电压。
通用变送器基础知识
压力传感器：能感受压强并转换成可用输出信号的传感器。 压阻元件：应用半导体材料的压阻效应，将被测物理量转换成相应的电阻值的
元件。
半导体应变片：用锗、硅等半导体材料作为敏感栅的应变片。 一次仪表：可以把物理量感受并转换出来。 二次仪表：被测量已经检测的信号，拿来显示和控制。通用压力变送器基础知识 术语
测量范围：在允许误差限内被测量值的范围。 零位：使输出的绝对值为最小的状态，如平衡状态。 满量程输出：在规定条件下传感器测量范围上限和下限输出值之间的代数差。 输出阻抗：在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。 输入阻抗：在输出端开路时，传感器输入端测得的阻抗。 可靠性：在规定条件下，传感器正常工作的可能性。（概率）受时间、环境条
测试方法
（1）变送器在测试条件下放置2h后，将检定设备与被检变送器连接好，通电预热 30min。 （2）给变送器施加不少于3次的预压，使被试变送器压力升到测量上限值，待压 力稳定后降压，返回零点。然后在包括变送器测量上、下限的全量程范围内选择 均匀分布的6个试验点进行，并且重复三次或三次以上的升、降压测试循环。 （3） 通过上述试验获得的数据，按公式计算测量误差。
CHR3100变送器 供电电源：24VDC、输出信号：4~20mA、两线制（out+、out-） 过载能力：无特殊要求的为量程的2倍 壳体为防爆壳体，基座采用316L不锈钢，防护等级：IP65 有LED显示功能和普通类型两种：普通类型利用滑动变阻器调 节输出值；LED显示类型通过显示面板调节设置输出值、显示压 力值和各项参数。