第3章-过程参数检测仪表.ppt
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1、主要内容主要内容 3.1 概述 3.2 检测仪表的工作特性 3.3 测量误差 3.4温度检测与变送 3.5 压力检测与变送 3.6 流量检测与变送 3.7 物位检测与变送 3.8 智能检测类仪表 3.9 煤矿常用检测类仪表第三章 过程参数检测仪表 传感器变送器显示器A/D被测参数参数显示3.1 概述-检测仪表的组成电信号标准电信号3.2 检测仪表工作特性检测仪表的工作特性-能满足被测参数测量和系统运行需要而应具有的仪表输入/输出特性。通过量程与零点的调整与迁移来实现。被测参数经传感器进入变送器,经变送器输出标准信号。两者被测参数经传感器进入变送器,经变送器输出标准信号。两者 为单值关系且呈一定
2、比例关系。为单值关系且呈一定比例关系。被测量量程被测量量程 被测量上、被测量上、下限偏差值下限偏差值t to变送单元传递特性变送单元传递特性3.2 检测仪表工作特性标准信号输出上、标准信号输出上、下限偏差下限偏差 2.2.零点及迁移零点及迁移只与工作的起始点有关,而与量程和只与工作的起始点有关,而与量程和km无关。无关。代表仪器传递特性的平移。用代表仪器传递特性的平移。用xq表示。表示。零点:检测工作的起点。ymin相对应的被测量最大值。xq=0 “零迁移零迁移”xq0 “正迁移正迁移”xq0,即电阻值随着温度的升高而增加.对于半导体热电阻,其温度系数可正可负,且线性度差.3.4 温度检测与变
3、送-热电阻热电阻不适用于测量体积小和温度瞬变对象的温度。热电阻热电偶较大空间的平均温度点温度冷端温度补偿与桥式电路配接中、低温区稳定性好、准确度高测温上限高金属热电阻特性3.4 温度检测与变送-热电阻热电阻 电阻温度系数较大且稳定,测温灵敏度高;电阻率大,在相同灵敏度下减小元件的尺寸;电阻值与温度之间呈单值关系;具有化学稳定性和耐热性。0200400600800-2001234CuPtNit/价格便宜,线性程度好,但温度高易于氧化。精度高、稳定性好、性能可靠、耐氧化能力强、测温范围宽。但电阻温度系数比较小,电阻值与温度之间呈非线性关系,且价格较贵。3.4 温度检测与变送-热电阻热电阻热电阻接入
4、结构一:二线制 热电阻位于热温现场,而仪表显示或变送位于远离现场的部分,两者之间的连线电阻会对热电阻精度构成影响。理想值 r的影响不容忽视。误差3.4 温度检测与变送-热电阻热电阻实际值 电桥平衡时:3.4 温度检测与变送-热电阻热电阻热电阻接入结构二:三线制 避免或减少导线电阻对测温的影响.电阻丝在支架上绕制,由玻璃或陶瓷作外保护层,防止有害气体腐蚀和氧化。绕制中采用中间对折双绕方式,避免感应电动势。3.4 温度检测与变送-热电阻热电阻热电阻实用结构半导体热敏电阻 灵敏度高;体积小;反应快速;灵敏度高;体积小;反应快速;且且RtR(连线电阻),可以采用长距离连线;(连线电阻),可以采用长距离
5、连线;互换性、稳定性不好,有非线性;应用受限。互换性、稳定性不好,有非线性;应用受限。3.4 温度检测与变送-热电阻由多种金属氧化物按比例烧结成的半导体构成。0 40 80 120 160 180 107106105104103102101半导体热敏电阻特性PTC正温度正温度系数系数:在某区在某区段灵敏度高,段灵敏度高,适于位式温适于位式温度传感器。度传感器。NTC负温度系数负温度系数:线线性度好,用于连续性度好,用于连续变化温度场合变化温度场合.PTC3.4 温度检测与变送-热电阻功能功能:与各种热电偶、热电阻配合使用,将被测温度转换成统一的标准电流(电压),作为显示仪表,调节器或计算机模拟
6、输入采集的输入,以实现被测温度的显示、记录或控制。3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器特点:1)采用低漂移,高增益的线性集成放大电路作为主放大器,线路可靠,稳定性强。2)在热电偶、热电阻变送器中采用线性化电路,使变送器输出信号呈线性关系。3)采用安全火花防爆措施(本安),适用于具有爆炸危险场合中温度或直流毫伏信号的检测。4)采用直流24V.DC集中供电,变送器内无电源,实现“二线制”接入。4-20mA.DC输出温度变送器结构图3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器输入电路零点迁移电路反馈电路放大单元滤波限流用于零点调整量程调整3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器信号输入电路、零
7、点迁移(调整)反馈电路组成。信号输入电路、零点迁移(调整)反馈电路组成。(1)量程单元-直流毫伏量程单元直流毫伏量程单元3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器实现热电偶的冷端补偿、零点迁移、量程调整和线性化技术,实现输出电流(电压)与温度成比例关系。(2)量程单元-热电偶量程单元热电偶量程单元3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器线性化(分段线性化):通过负反馈回路,控制VD3-VD5调整反馈强度和降压系数来改变各段斜率。量程调整量程调整冷端补偿冷端补偿零点调节零点调节3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器在反馈电路中制作一个与热电偶非线性相等或相近的电路实现非线性补偿,使u与t成
8、比例。负反馈负反馈3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器VD1VD4限压,以确保限压,以确保安全防爆安全防爆要求。要求。三线制三线制接法,并在必要情况下线性化。接法,并在必要情况下线性化。对于铂电阻,存在非线性,因此,产生对于铂电阻,存在非线性,因此,产生凹函数以便补偿凹函数以便补偿。对于铜电阻,本身呈近似线性,则不需要线性化措施。对于铜电阻,本身呈近似线性,则不需要线性化措施。由零点调整桥路,反馈回路组成。由零点调整桥路,反馈回路组成。(3)量程单元-热电阻量程单元热电阻量程单元3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器正反馈正反馈3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器(2)放大单元
9、3.4 温度检测与变送-DDZ-温度变送器3.4 温度检测与变送-温度仪表选型压力:均匀垂直作用在单位面积上的力。绝对压力绝对压力P P:物体所承受的实际压力物体所承受的实际压力绝对真空绝对真空 Po=0 Po=0环境大气压力环境大气压力PatmPatm真空度:大气压力与低于大气压时的绝对压力之差。Pv-Patm0高压侧-“正压”侧低压侧-“负压”侧3.5 压力检测与变送-概念帕斯卡:-1N力垂直作用在力垂直作用在1m2面积上所形成的压力。面积上所形成的压力。工程大气压:3.5 压力检测与变送-概念(1)弹性式压力检测原理原理:根据弹性元件在弹性限度内受力变形的原理,将被测:根据弹性元件在弹性
10、限度内受力变形的原理,将被测压力转换成位移来实现测量。压力转换成位移来实现测量。要求要求:结构简单、低廉、精度高、有效测量范围广:结构简单、低廉、精度高、有效测量范围广(0.98Pa-100MPa0.98Pa-100MPa)、能远距离传送信号。能远距离传送信号。薄膜式薄膜式弹簧管式弹簧管式波纹管式波纹管式微压和低压的测量。微压和低压的测量。高压、中压或真空度测量。高压、中压或真空度测量。3.5 压力检测与变送-分类弹簧管式弹簧管式 薄膜式薄膜式 波纹管式波纹管式 3.5 压力检测与变送-分类(1)弹性式压力检测 被测压力为负压时,截面变扁,a变大,b变小;不锈钢、磷青铜的弹簧管刚性大,用来测高
11、温;黄铜的弹簧管刚性小,可用以测低压;测量范围:0-0.006Mpa,0-1000MpaA A端与被测压力介质导通,端与被测压力介质导通,B B封闭为封闭为自由端。弹簧管内空,呈椭圆形。自由端。弹簧管内空,呈椭圆形。被测压力为正压时,弹簧管截面椭圆变为圆形,a减小,b增大,自由端产生位移,位移与压力呈正比。原始 越大,b越短,同样压力下的角位移 越大,仪表灵敏度越高。3.5 压力检测与变送-分类(1)弹性式压力检测-单弹簧管(2)(2)电气式压力检测电气式压力检测原理:将被测压力的变化转换为电阻、电感、电容等电气量将被测压力的变化转换为电阻、电感、电容等电气量变化,实现压力间接测量。变化,实现
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