第3章 过程参数检测与变送-4 流量检测仪表
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工业过程参数检测技术
3.1 温度检测
自然界中几乎全部旳物理化学过程都与温度紧密 有关，所以温度是工农业生产、科学试验以及日 常生活中需要普遍进行测量和控制旳一种主要物 理量。
温度只能经过物体随温度变化旳某些特征来间接 测量，而用来量度物体温度数值旳标尺叫温标。 它要求了温度旳读数起点（零点）和测量温度旳 基本单位。目前国际上用得较多旳温标有华氏温 标、摄氏温标、热力学温标.
接触不良等会带来测量误差，另外温度太高和腐蚀 性介质影响感温元件旳性能和寿命。
3.1 温度检测
措施: 接触式、非接触式。 非接触式测温
感温元件不与被测对象相接触，而是经过 辐射进行热互换，故可防止接触测温法旳缺陷， 具有较高旳测温上限。另外，非接触测温法热 惯性小，可达千分之一秒，故便于测量运动物 体旳温度和迅速变化旳温度，以及腐蚀、有毒 介质旳温度。 缺陷：测量精度低、测量距离和中间介质影响 成果
3.1 温度检测
部分辐射温度计旳光路系统如图所示，一般 由主镜和次镜一组发射系统来完毕焦距旳调整， 使成像集中在热敏元件表面。
而目镜系统主要用于对目旳旳瞄准、热敏元 件旳输出信号经过测量电路来完毕信号旳放大 和整流。测量电路涉及测量桥路、前置放大、 选频、移相放大以及相敏整流等部分。
3.1 温度检测
热电效应及基本定律：两种不同材料 旳金属丝两端牢固地接触在一起，构成 图所示旳闭合回路，当两个接触点(称为 结点)温度t和t0不相同步，回路中既产生 电势，并有电流流通，这种把热能转换 成电能旳现象称为热电效应。
3.1 温度检测
均质导体定律 由均质材料构成旳热电偶、热电动势旳 大小只与材料及结点温度有关。与热电 偶旳大小尺寸、形状及沿电极温度分布 无关。如材料不均匀、因为温度梯度旳 存在，将会有附加电动势产生。
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
过程参数检测及仪表复习资料最终有用
测量过程有三要素：测量方法；测量单位；测量工具。
测量的定义：人们借助某种工具，通过某种方法，将被测量X0显示出来(单位为U)。
绝对误差：仪表的测量值和真实值之间的代数差。
示值误差：示值误差是指仪表的某一个测量值〔示值〕的误差，它反映在该点仪表示值的准确性。
根本误差：在规定的正常工作条件下，仪表整个量程范围内各点示值误差中绝对值最大的误差称为仪表的根本误差。
允许误差：按计量部门的规定，仪表厂家保证某一类仪表的根本误差不超过某个规定的数值，此数值就被称为仪表的允许误差。
允许误差是一种极限误差，在仪表刻度范围内各点的示值误差均应保证小于至多等于允许误差值。
测量误差来源：测量装置的误差、环境误差、方法误差、人员误差。
准确度等级:以引用误差〔γa〕的形式表示的允许误差去掉百分号剩下的数值就称为仪表的准确度等级灵敏度：当输入量很小时，其输出信号的变化值及对应的输入信号变化值的比值。
线性度〔非线性误差〕：反映仪表的输入输出特性曲线及选用的比照直线之间的偏离程度。
回差〔变差〕：输入量上升和下降时，同一输入量相应的两输出量平均值之间的最大偏差及量程之比的百分数称为仪表的回差。
产生的原因：它通常是由于仪表运动系统的摩擦、间隙、弹性元件的弹性滞后等原因造成的。
重复性：第 1 页同一工作条件下，按同一方向输入信号，并在全量程范围内屡次变换信号时，对应同一输入值，仪表输出值的一致性成为重复性。
重复性是检测系统最根本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证准确度：表示测量结果及测量真值之间的接近程度。
分辨率：反映仪表对输入量微小变化的反响能力。
漂移：工作条件和输入信号不变,经规定时间后输出的变化,称为漂移仪表的检定方法：标准物质检定法：被检测表检测某种标准值，从而确定仪表的示值误差。
示值比拟检定法：被检仪表及标准仪表同时去测量同一被测量,比拟两者的指示值,确定仪表的质量指标粗大误差：明显歪曲结果，使测量值无效的误差。
原因：测量者主观过失，操作错误，测量系统突发故障。
第三章过程检测技术误差及压力测量
引用 误 差:
δ=△max/ （x上 －x 下）=0.5%
三仪表的性能指标
1.精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。
允
max x上 x下
100 %
k%
精确等级：将仪表允许的引用误差±号及%号去掉，和国家规 定的 精度等级比较后，确定仪表的精度等级 国家规定的精确度等级有：
。求出：
允
max x上 x下
100 %
k%
去掉%和±并与国家精度等级相比，取相等或高档的精度等级。
例3：
② 或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求： 即仪表的量程N和精度等级都已知，判断仪表是否满足工艺要求。
先算出仪表的： △允max=N×δ% 再测出仪表的： △测max=X指－X0 再 比 较： △测max ≤ △允max 合格
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前言
●检测仪表：用来检测生产过程中工艺参数的技术工具。 ●感 传 器：将生产工艺参数转换为一定的便于传送的 信号（如气信号或电信号）的仪表。 ●变 送 器：当传感器的输出信号为单元组合仪表中规 定的标准信号时，如：气压信号（0.02～0.1MPa或电 压、电流信号（0～10mA或4～20mA） ，称为变送器
指
0
的 仪表的读数（标准表的指
示 值）
2 相对误差：某一点的绝对误 差与标准表在这一点的指示值 x0之比。
y x x0 100 %
x0
x0
3 引用误差：将绝对误差折合成仪表测量范围（量程范围）的百分 数
max 100 %
x上 x下
x上 ——仪表的测量上限 x下——仪表的测量下限
N——仪表的量程（x上－x下）
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
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， x x0 x0 ：标准表的读数值
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。
3.2 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。 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 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式 显示。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
自动检测技术及仪表-课后作业
9. 若用铂铑30-铂铑6热电偶测量某介质的温度，测得的电动势为5.016mV，此时热电偶冷端温 度为40℃，试求该介质的实际温度为多少？ 10. 已知热电偶的分度号为K，工作时的冷端温度为30℃，测得的热电势为38.5mV，求工作端的 温度是多少。如果热电偶的分度号为E，其他条件不变，那么工作端的温度又是多少？
1、教材P69第12题； 2、以上题目中的第4、5、6、7题。
第 三 讲
第四章 过程参数检测技术及仪表----过程参数的检测方法
1. 检测过程参数的作用是什么？工业上常见的过程参数主要有哪些？ 2. 过程参数的测量方法有哪些？如何考虑选用测量方法。 3. 传感器、变送器的作用各是什么？二者之间有什么关系？ 4. 简述变送器的基本构成及理想输入输出特性，写出其输入输出表达式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6. 一台温度变送器当输入信号从100℃变到900℃时，输出信号由4mA上升至
20mA，求此台仪表的灵敏度。 7. 测量80mA的电流信号，要求最大误差小于1.2mA，下列仪表选哪台合 适？
(a)、0~200mA 1.0级
(b)、0~100mA 1.0级
(c) 、 0~100mA 1.5级
本章节应完成的作业如下：
2、论述自动检测技术的发展趋势。
动 检 测 技 术 及 仪 表
杨
第二章：检测仪表系统的构成原理
1. 自动检测系统的基本构成是什么？各环节的作用是什么？ 2. 自动检测仪表及系统的种类主要有哪些？简述其发展方向。
3. 检测的基本方法有哪些？其特点是什么？如何确定检测方法。
4. 传感器的作用是什么？基本构成原理有哪能些? 5. 检测仪表系统的信号选择方法有哪能些？ 6. 提高仪表检测精度的方法.有哪能些？ 第 二 讲
1、教材P69第12题； 2、以上题目中的第4、5、6、7题。
第 三 讲
第四章 过程参数检测技术及仪表----过程参数的检测方法
1. 检测过程参数的作用是什么？工业上常见的过程参数主要有哪些？ 2. 过程参数的测量方法有哪些？如何考虑选用测量方法。 3. 传感器、变送器的作用各是什么？二者之间有什么关系？ 4. 简述变送器的基本构成及理想输入输出特性，写出其输入输出表达式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6. 一台温度变送器当输入信号从100℃变到900℃时，输出信号由4mA上升至
20mA，求此台仪表的灵敏度。 7. 测量80mA的电流信号，要求最大误差小于1.2mA，下列仪表选哪台合 适？
(a)、0~200mA 1.0级
(b)、0~100mA 1.0级
(c) 、 0~100mA 1.5级
本章节应完成的作业如下：
2、论述自动检测技术的发展趋势。
动 检 测 技 术 及 仪 表
杨
第二章：检测仪表系统的构成原理
1. 自动检测系统的基本构成是什么？各环节的作用是什么？ 2. 自动检测仪表及系统的种类主要有哪些？简述其发展方向。
3. 检测的基本方法有哪些？其特点是什么？如何确定检测方法。
4. 传感器的作用是什么？基本构成原理有哪能些? 5. 检测仪表系统的信号选择方法有哪能些？ 6. 提高仪表检测精度的方法.有哪能些？ 第 二 讲
流量检测及仪表
节流式流量计通常由能将流体流量转换成差压信号的节流 装置及测量差压并显示流量的差压计组成．安装在流通管 道中的节流装置也称“一次装置”，它包括节流件、取压 装置和前后直管段．显示装置也称“二次装置”，它包括 差压信号管路利测量中所需的仪表．
一).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测量 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。通常以检测件的型式对差压式流 量计分类，如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流 量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压 计，差压变送器和流量显示及计算仪表，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。 差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压 力、物位、密度等)。
质量流量M
M Q 或
体积流量Q
Q M
如以 t 表示时间，则流量和总量之间的关系是
Q总 Qdt,
0 t
M 总 Mdt
0
t
流量计：测量流体流量的仪表。 计量表：测量流体总量的仪表。
二分类
1.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.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.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。
按用途分类
1）标准节流装置；2）低雷诺数节流装置；3）脏污流节 流装置；4）低压损节流装置；5）小管径节流装置；6） 宽范围度节流装置；7）临界流节流装置；
测量原理:
过程仪表基础知识
3、灵敏度 ▀ 灵敏度:是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反应能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值. 灵敏度有时也称“放大比”，也是仪表静特性贴切线上各点的斜率。增加放大倍数可以提高仪表灵敏度，单纯加大灵敏度并不改变仪表的基本性能，即仪表精度并没有提高，相反有时会出现振荡现象，造成输出不稳定。仪表灵敏度应保持适当的量。 然而对于仪表用户，诸如化工企业仪表工来讲，仪表精度固然是一个重要指标，但在实际使用中，往往更强调仪表的稳定性和可靠性，因为化工企业检测与过程控制仪表用于计量的为数不多，而大量的是用于检测。另外，使用在过程控制系统中的检测仪表其稳定性、可靠性比精度更为重要。
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第二章、温度测量仪表
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失； 在冷却操作中移出热量。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
举例 PDT-2120 P—代表压力 D—代表差压 T—代表传送或变送器
三、仪表位号的表示方法 1、仪表位号的组成
2、被测变量和仪表功能的字母代号
第一节 热量传递的方式
本节的主要内容
一、热传导 二、对流传热 三、辐射传热
第二章、温度测量仪表
在环境工程中，很多过程涉及加热和冷却： 对水或污泥进行加热； 对管道及反应器进行保温以减少系统的热量散失； 在冷却操作中移出热量。
辐射传热
通过物质的分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程。
流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，仅发生在液体和气体中。通常认为是流体与固体壁面之间的热传递过程。
物体各部分之间无宏观运动
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。 (5)若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？
化工仪表第三章俞金寿过程自动化及仪表
可知：热电偶回路中接入第三种导 体后，只要该导体两端温度相同， 热电偶回路中所产生的总热电势与 没有接入第三种导体时热电偶所产 生的总热电势相同；同理，如果回 路中接入更多种导体时，只要同一 导体两端温度相同，也不影响热电 偶所产生的热电势值。因此热电偶 回路可以接入各种显示仪表、变送 器、连接导线等。
缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结 构复杂，价格比较昂贵。
第二十一页，共149页。
3.2.2Leabharlann 热电偶(1) 测温原理——热电效应
将两种不同材料的导体或半导体A和B连在一起组成一个闭 合回路，而且两个接点的温度θ≠θo,则回路内将有电流产生 ，电流大小正比于接点温度θ和θo的函数之差，而其极性则 取决于A和B的材料。
第十一页，共149页。
[例2] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，工艺要求该仪 表指示值的误差不得超过±4 ℃，应选精度等级为多少的 仪表才能满足工艺要求。
解 根据工艺要求，仪表的最大允许误差为
m ax1100 4600100% 0.8%
±0.8%介于允许误差±0.5%与±1.0%之间，如果选择 允许误差为±1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为 600～1100℃，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大 绝对误差为±5℃，超过了工艺的要求。所以只能选择 一台允许误差为±0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表 ，才能满足工艺要求。
图3.6 吹气型热电偶
第三十二页，共149页。
(2) 补偿导线 解决参比端温度的恒定问题。 补偿导线要求：价格便宜，0~100℃范围内的热电性质与 要补偿的热电偶的热电性质几乎完全一样
θ0
补偿导线
第三十三页，共149页。
现场
控制室
缺点：容易受到外界因素的干扰，测量误差较大，且结 构复杂，价格比较昂贵。
第二十一页，共149页。
3.2.2Leabharlann 热电偶(1) 测温原理——热电效应
将两种不同材料的导体或半导体A和B连在一起组成一个闭 合回路，而且两个接点的温度θ≠θo,则回路内将有电流产生 ，电流大小正比于接点温度θ和θo的函数之差，而其极性则 取决于A和B的材料。
第十一页，共149页。
[例2] 某台测温仪表的量程是600--1100℃，工艺要求该仪 表指示值的误差不得超过±4 ℃，应选精度等级为多少的 仪表才能满足工艺要求。
解 根据工艺要求，仪表的最大允许误差为
m ax1100 4600100% 0.8%
±0.8%介于允许误差±0.5%与±1.0%之间，如果选择 允许误差为±1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为 600～1100℃，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大 绝对误差为±5℃，超过了工艺的要求。所以只能选择 一台允许误差为±0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表 ，才能满足工艺要求。
图3.6 吹气型热电偶
第三十二页，共149页。
(2) 补偿导线 解决参比端温度的恒定问题。 补偿导线要求：价格便宜，0~100℃范围内的热电性质与 要补偿的热电偶的热电性质几乎完全一样
θ0
补偿导线
第三十三页，共149页。
现场
控制室
化工仪表培训资料
原理
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
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。
压力检测及仪表
（2）弹性元件
弹性元件
弹簧管式 波纹管式
E（t, t0）=E (t, t1)+E (t1, t0) E（t, t1）= E (t, t0)-E (t1, t0) 补偿电桥法 补偿热电偶法
温度检测及仪表
（4）热电极材料的选择
对热电极材料的要求： 物理性能稳定，能在较宽的温度范围内使用，其热
电特性不随时间变化； 化学性能稳定，不易氧化和电极间不相互渗透； 热电势和热电势率要大（温度变化1℃引起的热电
4. 热电偶温度计
（1）热电偶工作原理
由两种不同的导体（或半导体）A、B组成的闭合回路，当接
点1、2处于不同温度时，回路就会出现电动势，称为热电
动势，简称为热电势。 这一由温度产生电动势的现象称为热电现象。 这两根导体（或半导体）称为热电极。
温度检测及仪表
热电势是由温差电势和接触电势组成。 • 温差电势
9
第二章 压力检测及仪表
压力检测及仪表
压力检测的意义还不局限于自身，有些其 他参数的测量，如物位，流量等往往是通 过测量压力或压差来进行的，即测出了压 力或压差，便可确定物位或流量。
压力检测及仪表
1.压力单位
（1）常见压力单位
国际单位制（SI）---帕（Pa）， 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
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' 2 2
2．容积式流量计
A A q B q B q A
B
qv 4 V
3．电磁式流量计
基于电磁感应定律
N q
qV
1 4
D v
2
D
4B
vห้องสมุดไป่ตู้
E
v
s
磁感应强度B 管道直径D v为流体平均流速，则感生电动势
E BDv
(三)流量检测
4 、转子流量计
当p1 p 2 F2 (上托力）
v1
v2
v3
p m ax
p1
p p2
p3
v1 2
2
p1
v2 2
2
p2
v1
v2 v3
A1 v1 A 2 v 2
A 0 A1
v2
1 1
2 2
2
( p1 p 2 )
A0
A1
为节流元件的开孔截 为管道截面积
μ为流束收缩系数。
令
p p1 p 2
qv
▼典型流量检测仪表
1、差压式流量计
1）节流装置—孔板、喷嘴、文丘利管
q p (4 ~ 20mA DC ,1 ~ 5V DC ,0.2 ~ 1Kgf / cm
2
(三)流量检测
差压流量计实例
(三)流量检测
节流装置实例
I
II
III
(三)流量检测
2）流量孔板的工作原理
式中， 根据伯努利方程和连续性原理：
A 0
1
2 2
2
( p1 p 2 ) A0
2
p
qm
A 0
1
2 2
2 ( p1 p 2 ) A0
2 p
I0
If
(三)流量检测
R1
VD4
R6
R5
VD3
3)开放运算及其实现
R1 0 R '1
R4
VD2 VD1
R9 R8 R7
R3 R2
v1 d
f St
v1 — 流速（m / s ); d — 迎流面最大宽度； St “斯特拉哈尔数”
（圆柱体St=0.21、三角柱体St=0.16 ）
q V Kf
K为结构常数
(三)流量检测
涡街流量计实例
6．质量流量计 科氏力质量流量计
B
C
A
★A、B、C三处各装一组压电换能器。 ★换能器A在外加交流电压作用下产生交变力，使两个U 型管产生上、下振动，换能器B和C用于检测两管的振动 幅度。 ★位于出口侧的换能器C输出的交变信号将超前于位于入 口侧换能器B的输出信号，二种信号的相位差与流过的质 量流量成正比。
(三)流量检测
1．流量的概念
在工程中，所谓流量是指在单位时间内流过工艺管道的流
体数量，表以q。它的单位可以根据不同的流量测量原理和实际 需要，有下列三种表示方法． 1.体积流量qV(m3／h或l／m等) 2.重量流量qG(kgf／h) 3.质量流量qM(kg/h)
2．流量检测的主要方法
（1）体积流量检测法 —— 容积法、速度法 容积法：是在单位时间内以标准固定体积对流动介质连 续不断地进行测量，以排出流体固定容积数来计算流量。 仪表：椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计、刮板式流 量计等。 特点：受流体状态影响较小，适用于测量高粘度流体， 测量精度高。
当I 0 I f VD1通 R 7 // R2 R2 I f VD2通 R8 //( R4 R3 R7 // R2 ) I f 最终形成如图 所示的平方函数, 即 :
p f ( I r ) I r , 也即I 0 I f (反馈动圈电流)
v
2
2
s
'
v — 环形面积处介质平均速度； s — 最大截面积；
'
— 比例系数； — 流体密度
当重力大于浮力 F1 (下坠力） v g ( )
' '
g — 重力加速度； v — 转子体积；
'
— 转子材料密度
'
(三)流量检测
当F1 F2时，转子处于平衡位置h, 则有
q v Ah
'
A — 转子流量的结构参数；
— 流量系数；
h — 转子的位置量或输出量
重要结论:转子流量计的流量与位置呈线性关系.
(三)流量检测
转子流量计实例
(三)流量检测
5、旋涡流量计(涡街流量计)
(1)结构图 实验研究表明：当 h 0.281 l 时，旋涡呈稳定现象。则：
q f(· )
Δ p
+
KA
—
Io
Δ p' φ (· )
动圈
If 10
6 .4
3 .6 1 .6 0 .4 0 I0 2 4 6 8 10
(三)流量检测
由图a）可知： p f (q) q ,当（ ） f (), K A
2
有 Ir 由图b）可知：
1
()
f ()q q
速度法：先测量管道内流体的平均流速，再乘以管道截 面积求得流体的体积流量。 仪表：差压式流量计、转子式流量计、电磁式流量计、 涡轮式流量计、靶式流量计、超声波流量计等。 （2）质量流量检测法 ——直接法、间接法 直接法：由测量仪表直接测量质量流量。 优点：精度不受流体的温度、压力、密度等变化的影响。 仪表：角动式流量计、量热式流量计、科里奥力式流量 计等。 间接法：用测得的体积流量乘以流体的密度自动计算得 到质量流量。 缺点：当流体密度随流体的温度、压力等变化时，计算 繁琐，存在累计误差，测量精度受限。
2．容积式流量计
A A q B q B q A
B
qv 4 V
3．电磁式流量计
基于电磁感应定律
N q
qV
1 4
D v
2
D
4B
vห้องสมุดไป่ตู้
E
v
s
磁感应强度B 管道直径D v为流体平均流速，则感生电动势
E BDv
(三)流量检测
4 、转子流量计
当p1 p 2 F2 (上托力）
v1
v2
v3
p m ax
p1
p p2
p3
v1 2
2
p1
v2 2
2
p2
v1
v2 v3
A1 v1 A 2 v 2
A 0 A1
v2
1 1
2 2
2
( p1 p 2 )
A0
A1
为节流元件的开孔截 为管道截面积
μ为流束收缩系数。
令
p p1 p 2
qv
▼典型流量检测仪表
1、差压式流量计
1）节流装置—孔板、喷嘴、文丘利管
q p (4 ~ 20mA DC ,1 ~ 5V DC ,0.2 ~ 1Kgf / cm
2
(三)流量检测
差压流量计实例
(三)流量检测
节流装置实例
I
II
III
(三)流量检测
2）流量孔板的工作原理
式中， 根据伯努利方程和连续性原理：
A 0
1
2 2
2
( p1 p 2 ) A0
2
p
qm
A 0
1
2 2
2 ( p1 p 2 ) A0
2 p
I0
If
(三)流量检测
R1
VD4
R6
R5
VD3
3)开放运算及其实现
R1 0 R '1
R4
VD2 VD1
R9 R8 R7
R3 R2
v1 d
f St
v1 — 流速（m / s ); d — 迎流面最大宽度； St “斯特拉哈尔数”
（圆柱体St=0.21、三角柱体St=0.16 ）
q V Kf
K为结构常数
(三)流量检测
涡街流量计实例
6．质量流量计 科氏力质量流量计
B
C
A
★A、B、C三处各装一组压电换能器。 ★换能器A在外加交流电压作用下产生交变力，使两个U 型管产生上、下振动，换能器B和C用于检测两管的振动 幅度。 ★位于出口侧的换能器C输出的交变信号将超前于位于入 口侧换能器B的输出信号，二种信号的相位差与流过的质 量流量成正比。
(三)流量检测
1．流量的概念
在工程中，所谓流量是指在单位时间内流过工艺管道的流
体数量，表以q。它的单位可以根据不同的流量测量原理和实际 需要，有下列三种表示方法． 1.体积流量qV(m3／h或l／m等) 2.重量流量qG(kgf／h) 3.质量流量qM(kg/h)
2．流量检测的主要方法
（1）体积流量检测法 —— 容积法、速度法 容积法：是在单位时间内以标准固定体积对流动介质连 续不断地进行测量，以排出流体固定容积数来计算流量。 仪表：椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计、刮板式流 量计等。 特点：受流体状态影响较小，适用于测量高粘度流体， 测量精度高。
当I 0 I f VD1通 R 7 // R2 R2 I f VD2通 R8 //( R4 R3 R7 // R2 ) I f 最终形成如图 所示的平方函数, 即 :
p f ( I r ) I r , 也即I 0 I f (反馈动圈电流)
v
2
2
s
'
v — 环形面积处介质平均速度； s — 最大截面积；
'
— 比例系数； — 流体密度
当重力大于浮力 F1 (下坠力） v g ( )
' '
g — 重力加速度； v — 转子体积；
'
— 转子材料密度
'
(三)流量检测
当F1 F2时，转子处于平衡位置h, 则有
q v Ah
'
A — 转子流量的结构参数；
— 流量系数；
h — 转子的位置量或输出量
重要结论:转子流量计的流量与位置呈线性关系.
(三)流量检测
转子流量计实例
(三)流量检测
5、旋涡流量计(涡街流量计)
(1)结构图 实验研究表明：当 h 0.281 l 时，旋涡呈稳定现象。则：
q f(· )
Δ p
+
KA
—
Io
Δ p' φ (· )
动圈
If 10
6 .4
3 .6 1 .6 0 .4 0 I0 2 4 6 8 10
(三)流量检测
由图a）可知： p f (q) q ,当（ ） f (), K A
2
有 Ir 由图b）可知：
1
()
f ()q q
速度法：先测量管道内流体的平均流速，再乘以管道截 面积求得流体的体积流量。 仪表：差压式流量计、转子式流量计、电磁式流量计、 涡轮式流量计、靶式流量计、超声波流量计等。 （2）质量流量检测法 ——直接法、间接法 直接法：由测量仪表直接测量质量流量。 优点：精度不受流体的温度、压力、密度等变化的影响。 仪表：角动式流量计、量热式流量计、科里奥力式流量 计等。 间接法：用测得的体积流量乘以流体的密度自动计算得 到质量流量。 缺点：当流体密度随流体的温度、压力等变化时，计算 繁琐，存在累计误差，测量精度受限。