过程检测关键技术及仪表专业课程设计郭立瑞.doc

目 录

第1章 绪论 - 1 -
1.1 课题背景及意义 - 1 -
1.1.1 工程背景 - 1 -
1.1.2 设计目 - 1 -
1.2 总实验装置以及设计原理 - 2 -
1.2.1 实验装置简介 - 2 -
1.2.2 设计原理 - 3 -
1.3 检测和控制重要参数 - 4 -
第2章 温度测量 - 5 -
2.1 实验管流体进出口温度测量和控制 - 5 -
2.1.1 检测办法设计以及根据 - 5 -
2.1.2 仪表种类选用以及设计根据 - 5 -
2.1.3 测量注意事项 - 7 -
2.1.4 误差分析 - 7 -
2.2 水浴温度测量 - 7 -
2.2.1 检测办法设计以及根据 - 7 -
2.2.2 仪表种类选用以及设计根据 - 7 -
2.2.3 测量注意事项 - 8 -
2.2.4 误差分析 - 9 -
2.3 管壁温度测量 - 9 -
2.3.1 检测办法设计以及根据 - 9 -
2.3.2 仪表种类选用以及设计根据 - 9 -
2.3.3 测量注意事项 - 10 -
2.3.4 误差分析 - 10 -
第3章 水位测量 - 11 -
3.1 补水箱水位测量 - 11 -
3.1.1 检测办法设计以及根据 - 11 -
3.1.2 仪表种类选用以及设计根据 - 11 -
3.1.3 测量注意事项 - 12 -
3.1.4 误差分析 - 12 -
第4章 流量测量 - 14 -
4.1 实验管内流体流量测量 - 14 -
4.1.1 检测办法设计以及根据 - 14 -
4.1.2 仪表种类选用以及设计根据 - 14 -
4.1.3 测量注意事项 - 16 -
4.1.4 误差分析 - 17 -
第5章 差压测量 - 18 -
5.1 实验管出入口差压 - 18 -
5.1.1 检测办法设计以及根据 - 18 -
5.1.2 仪表种类选用以及设计根据 - 18 -
5.1.3 测量注意事项 - 20 -
5.1.4 误差分析 - 20 -
第6章 总结及心得体会 - 21 -
参照文献 - 22 -

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义
1.1.1 工程背景
换热设备污垢形成过程是一种极其复杂能量、质量和动量传递物理化学过程，污垢普遍存在于各种换热过程中，它存在给换热设备安全、经济运营导致了极大危害。因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决难题之一。
污垢问题绝大多数是由冷却水水质不良导致，因而冷却水阻垢技术及设备不断涌现和发展。既有阻垢技术及设备，阻垢机理千差万别，阻垢效果参差不齐，互相之间缺少行之有效比较办法和原则，导致管理上混乱，也给顾客选型与使用带来不便，亟待有一种通用、科学可靠阻垢效果监测监测评价办法以及在线评测设备，以判断这些办法可行性，从而增进水解决技术向无污染、高效节能、自动化限度更高方向发展。
1.1.2 设计目
结合工程实际，模仿实战环境，加强学生对所学课程《检测技术及仪表》理解，学会查找资料、方案比较以及设计计算等普通科研环节，进一步提高分析解决实际问题能力。通过在模仿实战环境中系统锻炼，使学生学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。
本设计题目以多功能动态实验装置为对象，规定综合此前所学知识，参照有关文献资料，完毕此实验装置所需检测参数检测。设计检测方案，涉及检测办法、仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生因素等等。
1.2 总实验装置以及设计原理
1.2.1 实验装置简介
如图1所示实验装置是东北电力大学节能与测控研究中心杨善让专家为首课题组基于测量新技术—软测量技术开发多功能实验装置。基于本实验装置，先后完毕国家、东北电力公司、省、市多项科研项目并获奖，鉴定结论为国际领先。当前承担国家自然科学基金、973项目某些实验工作。
补水箱
集水槽
监控系统
模仿换热器

图1-1 多功能动态模仿实验装置外形图

本实验装置模仿换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成。水浴中平行放置两实验管，独自拥有补水箱和集水箱，构成两套独立实验系统。可以做平行样实验和对比实验。为获取水解决药剂效果、强化换热管污垢特性、污垢状态下强化管换热效果等等，管内流体普通为人工配制易结垢高硬度水或是具有固体微粒等致垢物质。

图1-2 实验装置流程图

1-恒温槽体；2-实验管段；3-实验管入口压力；4-管段入口温度测点；5-管壁温度测点；6-管段出口温度测点；7-实验管出口压力；8-流量测量；9-集水箱；10-循环水泵；11-补水箱；12-电加热管
设备主体是由两根管构成管式换热器。这两根管是可以拆装，它们都可以作为实验管,如对于单纯监测水质污垢热阻来说，则两根实验管可同步进行两种水质或不同工况污垢热阻检测。也可以将其中一根作为实验管，另一根作原则比较管，以便比较水解决办法效果。管内工质为欲模仿实际换热器冷却水或据其重要成分派制工艺流体。管外是由电加热器和温度调节器构成可调温度恒温水浴。实验管段安装有壁温、出入口介质温度、实验段流动压降等测点所有测量信号经由传播电缆通过数据采集器送入计算机，实现了污垢热阻在线自动监测。
1.2.2 设计原理
面对沉积物监测手段分别有：热学法和非传热量污垢监测法。热学法中又可分为热阻表达法和温差表达法两种；非传热量污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。这些监测办法中，对换热设备而言，最直接并且与换热设备性能能联系最密切莫过于热学法中污垢热阻法。
表达换热面上污垢沉积量特性参数有：单位面积上污垢沉积质量m，污垢层平均厚度δ和污垢热阻R。这三者之间关系由下式表达：
(1-1)

图1-3 干净和有污垢时温度分布及热阻
测量污垢热阻普通原理如下：
设传热过程是在热流密度q为常数状况下进行，图1-3（a）为换热面两侧处在清洁状态下温度分布，其总传热热阻为：
(1-2)
图1-3（b）为两侧有污垢时温度分布，其总传热热阻为
(1-3)
如果假定换热面上污垢积聚对壁面与流体对流传热系数影响不大，则可以为
于是从式(1-3)减去式(1-2)得
（1-4）
式(1-4)表白污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则经常规定测量局部污垢热阻，这可通过测量所规定部位壁温表达。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：
（1-5）
（1-6）
若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定，则两式相减有
（1-7）
这样，换热面有垢一侧污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下壁温和热流而被间接测量出来。
1.3 检测和控制重要参数
1、温度：涉及实验管流体进口（20~40℃）、出口温度（20~80 ℃）、实验管壁温（20~80 ℃）以及水浴温度（20~80 ℃） ；
2、水位：补水箱上位安装，距地面2m，其水位规定测量并控制，以适应不同流速需要，水位变动范畴200mm~500mm；
3、流量：实验管内流体流量需要测量，管径Φ25mm，流量范畴0.5~4m3/h；
4、差压：由于结垢导致管内流动阻力增大，需要测量流动压降，范畴为0~50mm水柱。

第2章 温度测量

2.1 实验管进出口温度测量
实验管流体进口（20~40℃）、出口温度（20~80 ℃）。
2.1.1 检测办法设计以及根据
温度测量有接触式和非接触式，由上述实验装置可知，实验装置进出口管直径较小，为Φ25mm，故不适当使用体积较大温度计，否则会增长流动阻力影响流速，并且所选测温元件基本规定是构造简朴、以便、体积小、敏捷度高。而惯用接触式有膨胀式温度计、热电阻和热电偶，由于膨胀式温度计精度虽高但此实验装置存在水浴加热过程，使用时毛细现象很容易导致附加误差；加之热电阻测温范畴为-200~800℃，热电偶为-200~2300℃，低温测量时热电阻温度计精度比热电偶温度计要高。因此综合上述各方面考虑，本次设计拟采用热电阻温度计。
热电阻温度计重要特点是测量精度高，性能稳定。它是运用金属导体或金属氧化物半导体做被测温质，运用导体或半导体阻值随温度变化这一现象测量温度。因而，只要测量出感温热电阻阻值变化，就可以测量出温度。
2.1.2 仪表选取以及根据
出入口流体温度测量选取Pt100热电阻
（1）测量办法选取：运用Pt100热电阻测量进出口温度；
（2）测量根据：热电阻温度计重要特点是测量精度高，性能稳定。它是运用金属导体或金属氧化物半导体做被测温质，运用导体或半导体阻值随温度变化这一现象测量温度。因而，只要测量出感温热电阻阻值变化，就可以测量出温度。
（3）仪表选取：惯用热电阻有铜热和铂热电阻，但铜热电阻电阻率低，体积大，热响应慢，因此选用铂热，而铂热有Pt10和Pt100，后者用于650度如下温区，因此采用Pt100热电阻。此外，Pt100温度传感器还具备抗震动、稳定性好、耐高压等长处。Pt100温度传感器是Pt100热电阻，随着温度变化而变化。在零摄氏度时电阻为100Ω；在100℃时，阻值为138.5Ω。

图2-1 Pt100热电阻

（4）产品参数
厂家： 陕西天康智能仪表公司
型号： WZP 2
分度号： PT100
最小置入深度： ≥200mm
测温范畴： -200~500℃
精度级别： A 级
容许偏差： ±（0.15+0.002|t|）℃
热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起测量误差。这是由于测量热电阻电路普通是不平衡电桥。热电阻作为电桥一种桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻一某些，这一某些电阻是未知且随环境温度变化，导致测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥电源端，别的两根分别接到热电阻所在桥臂及与其相邻桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来测量误差。

图2-2 热电阻三线制接法
2.1.3 测量注意事项
（1）热电阻温度计测量实验管进、出口温度时应注意接线方式，由于引线有长短和粗细之分，也有材质不同，此外引线在不同环境下电阻值也会发生变化，为了避免连线电阻对测温影响，在使用时热电阻需采用三线制连接方式；
（2）热电阻和显示仪表分度号必要一致。
2.1.4 误差分析
（1）分度误差，该误差取决于材料纯度和加工工艺。
（2）通电发热误差，由于电阻通电后会产生自升温现象，从而带来测量误差。该误差无法消除，但可用规定最大电流＜6。
（3）线路电阻不同或变化引入测量误差，可通过串联电位器调节，此外规定三线、四线接线办法也可以减小误差。
2.2 水浴温度测量
该实验装置模仿换热器是由恒温水浴作为热源加热实验管段（约2m），水浴温度由温控器、电加热管以及保温箱体构成，模仿换热器中恒温水浴温度为20~80 ℃。
2.2.1 检测办法设计以及根据
由实验装置规定分析，水槽内水浴温度是一种存在一定变化物理量，而水浴温度又通过温控器来实时监控从而达到恒温。因而，测温仪表规定较高敏捷性和精准度。另一方面，水浴温度变化范畴在20~80℃之间，属于低温测量。综合以上规定，本次设计拟 选用电接点温度计。
2.2.2 仪表种类选用以及设计根据
选取电接点温度计
（1）测量办法：运用电接点温度计测量水浴温度。
（2）选用根据：在感温包附近引一条导线，温度刻度处再引一导线，当温度上升到某刻度时，水银柱就把外电路接通，反之温度降到该刻度如下，又把外电路断开，这样循环往复，使恒温水槽控制在一种微小变化范畴，既可以提供温度批示又能发出通断控制信号。

图2-3 电接点温度计
（3）产品参数
厂家： 安徽天康智能仪表公司
产品执行原则： JB/T8803-1998 /GB3836-83
型号： WSSX-481W
标度盘公称直径： 100mm
测温范畴： -20℃-+300℃
精度级别： 1.0、1.5
热响应时间： ≤40s
防护级别： IP55
正常工作大气条件： 温度-25-+55℃，相对湿度≤85﹪。
设定点误差： 不超过基本误差限1.5倍。
切换差： 不超过基本误差限1.5倍。
2.2.3 测量注意事项
（1）与水银接触导线必要不被水银腐蚀，并且不沾附水银。
（2）通过电接点水银温度计信号必要是低电压小电流。
（3）测量时从感温包附近和从和螺母轴端引出导线会被水腐蚀，并且破碎后水银会污染环境。
2.2.4 误差分析
（1）分度误差。该误差取决于材料纯度和加工工艺。
（2）当水银柱与细导线接触后，如果温度还继续上升，水银将在管壁与细导线缝隙中升高，变化了玻璃管横截面积，温度批示值就不精确了。
（3）测量仪表由于内部传动机构间隙和摩擦阻力，使测量成果产生回差。
2.3 管壁温度测量
实验管道在恒温水槽中，通过与水槽中水进行热互换传热，壁温范畴20~80 ℃。
2.3.1 检测办法设计以及根据
由测量情形可知管壁温度用普通热电偶和热电阻都不易测量，测温环境规定测温仪器可以附着在管壁表面，并且得具备能弯曲、便于安装、热响应时间快、稳定性和复现性好、体积不能太大等规定，要在测温点将水浴与管壁分开，面积又不能太大，否则影响换热。接触式测温中热电阻和热电偶比较适合，但热电阻不易安装，因此本次设计拟选取热电偶。
2.3.2 仪表种类选用以及设计根据
选取K型铠装热电偶
（1）测量办法选取：运用k型铠装热电偶测实验管壁温度。

图2-4 k型铠装热电偶
（2）仪表选用根据及特点：用热电偶测量壁温，依照中间导体定律使采用仪表测量热电偶热电动势成为也许，也使采用热电偶开路测量金属壁温、液态金属等测量成为也许，k型热电偶是当前用量最大便宜金属热电偶，并且线性度好，稳定性和复现性好，它具备能弯曲、便于安装、耐高温、热响应时间快、体积小等长处；可以安装在狭窄或构造复杂测量场合；它可以直接测量各种生产过程中从-20~100℃范畴内液体、蒸汽和气体介质以及固体表面温度。
（3）产品参数
厂家： 北京圣瑞科仪表公司
型号： WRNK-436
测温范畴： -200～+500℃
精度级别： ±0.3℃
测量端形式： 单支
接线方式： 3线制
过程连接： M12×1.5 M16×1.5
测量范畴： -20~150℃
接线盒材质： 铸铝合金不锈钢 
防护级别： IP65
2.3.3 测量注意事项
（1） 热电偶热电动势是热电偶工作端两端温度函数差，而不是热电偶冷端与工作端两端温度差函数。
（2）在使用中，补偿导线应具备与所匹配热电偶热电动势称值相似特性；并且补偿导线与热电偶正负极性不能接错，补偿导线与热电偶接点温度也必要相似。
2.3.4 误差分析
（1）热电偶测温属于接触测温法，传感器要与被测对象接触，并与周边环境有传热关系，因而传感器与被测对象不可避免存在传热误差，并且不能通过提高传感器精准度使其减小，另一方面尚有水浴影响和热电偶冷端产生误差等。
（2）电阻丝与引线接点处构成热电偶，若接点处温度不同将产生附加电动势。
（3）由于材料纯度和加工工艺也许引起分度误差。

第3章 水位测量

3.1 补水箱水位测量
补水箱是上位安装，距地面2米，需要检测其水位，水位变动范畴是200mm～500mm,并且在不同流速时，用循环水泵来控制水位。
3.1.1 检测办法设计以及根据
水位属于液位测量，而惯用液位测量有静压法液位测量，但仅合用于敞口容器以及无杂质，低粘度液体，浮子式液位计虽然它构造简朴，工作可靠，测量范畴较大，但由于实验流体为易结垢高硬度水，浮子也会受到腐蚀，导致浮子所受浮力发生变化，影响测量成果。此外，浮子上承受力除重锤重力外，尚有绳索自身重力，以及绳与滑轮之间摩擦力等，也会带来测量误差。电容式液位测量适当水分含量恒定不变物位测量并且此实验中若具有污垢导电液粘附在电极上会导致虚假水位，此处规定对循环水泵进行控制，因此本次设计拟选取电接点式水位计。
3.1.2 仪表型号选取以及根据
选取电接点水位计
（1）办法选取：运用电接点水位计测量补水箱水位。
（2）选用根据：电接点水位计是运用汽、水介质导电率存在极大差别性质来测量水位，它由水位传感器和显示某些构成，
水位传感器就是一种带有若干个电接点水位测量筒。电接点绝缘子可以使电极与测量筒筒壁绝缘，筒壁为公共电极。水位达到某一电极处，接通它与公共电极之间形成电接点，交流电流过显示灯亮。因而，水位高低就决定了电接点浸入水中数量多少，由显示灯点亮数量就可以懂得水位高低。对水位控制可以通过A/D转换后通过单片机编程实现控制功能。
（3）产品参数
厂家： 江苏博仪自动化仪表公司
价格： 500元
测量范畴： 100～1000mm
测量点数： 最大为19个点
工作压力： 0.6～22.5Mpa
工作温度： -80～400℃
制式： 二线制与多线制。
精度： 2mm
工作电压： 5V、220V
批示方式： 双色批示，有水位为绿色，无液位为红色
报警批示： 上限定值相应绿灯闪烁；下限相应红灯闪烁。
报警值： 有上限下限，液位有效控制，顾客报警可任意组合。
输出触点规格： 220V，2A

图3-1 电接点水位计
3.1.3 测量注意事项
（1）在温度剧变时要防止电泄露，且保证电接点与筒壁有较好绝缘。
（2）使用过程中应定期进行清洗，清除筒体内污垢杂质。
（3）为保证测量筒内有较好水质，必要保证测量筒有一定散热性，否则会导致回流流量增大，在测量筒和与实验箱连接管道中产生差压，形成测量误差。
3.1.4 误差分析
（1）由于电级是以一定间距安装，这就决定了测量存在固定误差。
（2）由于水位测量筒散热导致冷却误差，使回流流量增大，在测量筒和与实验箱连接管道中产生差压，形成测量误差。

第4章 流量测量

4.1 实验管内流体流量测量
实验管内流体流量需要测量，且管径为Φ25mm，流量范畴0.5~4m3/h。
4.1.1 检测办法设计以及根据
当前惯用流量测量办法有四类，一是差压式，例如说节流式孔板，喷嘴，但考虑到实验管段管径只有25mm，空间很小，几乎很难再在管中放置大节流件，这样会导致压力损失，使流速减小，从而影响流量测量，因此节流件暂时不考虑，惯用电磁流量计由于这次是人工配制易结垢高硬度水或是具有固体微粒等致垢物质，其导电率变化较大，不固定，因此不适当采用电磁式流量计。而浮子式普通只用于测量常温常压下透明介质，并且浮子上下移动不稳定带来测量误差，涡街虽然测量不受流体参数变化影响，但对于高粘度，低流速，小口径状况受限制。涡轮成本高，有可动部件，存在磨损问题。超声波流量计虽然不会产生阻力且不会变化流体流动状态，但普通用于难于观测大口径状况。因此综上所述，选取本次设计拟使用靶式流量计。
4.1.2 仪表种类及根据
选取靶式流量计
（1）测量办法选取：运用靶式流量计测量实验管里流量。
（2）仪表选用根据：一方面由于管径小，流速较低，而它特点是合用于低速测量，测量小流量时对外界震动干扰不敏感；耐高温，可测量高温介质；测量精度高，重复性好，精度可达千分之二；在大某些状况下，可以测量高粘度流体，对流体粘度变化不敏感不会由于流体产气愤旋现象影响计量精度；不怕管道杂质影响，不怕堵塞；压力损失较小，只有老式孔板六分之一，不大于涡街，节能效果明显。
（3）仪表工作原理：靶式流量计由靶式流量变送器和显示仪表两某些构成，在流体通过管道中，垂直于流动方向设立一圆形靶子作为节流件，靶子与管壁之间形成环形流通截面，故又把靶子称为环形孔板。流体通过时由于受阻必然要冲击圆盘形靶，靶上所受作用力与流速之间存在一定关系。因而通过力矩转换方式测出靶上所受作用力或动压，便可求出流速和流量。

图4-1靶式流量计工作原理图
F=ξρu2A/2 (4-1)
A=πd2/4 (4-2)
式中D---管道内径；α--流量系数；---靶径比
qm=αD（-） (4-3)
= （4-4）
式中F---靶受到流体阻力；ξ—阻力系数；A---靶迎流面积；d---靶直径；u---靶和管壁间环面积中平均流速；ρ---介质密度

（4）仪表特点：整台仪表在设计中无可动部件、双层夹层构造，保温效果好；可选用各种防腐及耐高低温材质（如哈氏合金，钛等）；整机可做成全密封无死角（焊接形式），无任何泄漏点，可耐42MPa高压；仪表内设自检程序，故障现象一目了然；传感器不与被测介质接触,不存在零部件磨损,使用安全可靠；可就地采用干式标定办法，即采用砝码挂重法。单键操作可完毕标定；具备各种安装方式供选取，如选取在线插入式，安装费用低；能精确测量高温500度工况下气体、液体流量；计量精确，精度可达到1.0%；重复性好，普通为0.05～0.08%，测量迅速；压力损失小，仅为原则孔板1/2△P左右；抗干扰，抗杂质能力特强。

（5）产品参数：
口 径： DN15～DN500mm
公称压力： 0.6～42MPa
工况温度： +80℃～500℃
精 度 ： ±1.0～±2.5%FS
量 程 比： 1：5
壳 体： 304不锈钢
供电方式： 内置3.6VDC锂电池；外供24VDC
输出信号： 4～20mA二线制；脉冲0～1000HZ；
防护级别： IP65；IP67
防爆标志： 本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4
表头显示： 累积流量；瞬时流量；工况温度；工况压力

图4-2 靶式流量计
4.1.3 测量注意事项
(1)对同一介质来说,在不同温度和压力条件下,密度也会变化,因而在流量计量时,必要对介质密度进行补偿。
(2)靶几何尺寸、形状、构造、管道内径、直径比、被测介质性质关于,当流体雷诺数达到一定数值时，阻力系数不随雷诺数变化。
4.1.4 误差分析
(1)由上述公式可知，流量与流体密度关于，但此实验装置是对污垢进行监测，流体密度会受污垢影响，导致测量误差。
(2)由于靶受到力包括了流体粘滞性所产生摩擦力，并且本次流体流量较小，不能忽视，因此使测得流速偏小。

第5章 差压测量

5.1 实验管出入口差压
由于结垢导致管内流动阻力增大，需要测量流动压降，范畴为0~50mm水柱。
5.1.1 检测办法设计以及根据
惯用压力测量办法有液柱式压力计，但此办法中由于这次实验装置存在水浴加热过程，很容易引起管内毛细现象变化，产生测量误差，因此此办法不适当。弹簧管压力计普通又不用于测差压；压阻式压力计由于其中应变片也容易受测量环境影响，使阻值发生变化，并且弹性元件与应变片线膨胀系数很难完全一致，从而存在测量误差；而电容式差压传感器在使用时存在寄生电容(引线电容及仪器中各元件与极板间电容等）、铁损等因素。因此综上分析，我打算采用压电式压力传感器。
5.1.2 仪表种类选用以及设计根据
选取压电式压力计
（1）测量办法选取：运用压电式压力计测量实验管出入口差压。
（2）仪表选用根据：由于这次实验装置管径Φ25mm，属于小管径范畴，压电式压力传感器体积小，不会对实验装置导致太大附加压力，并且该压力计体积小，构造简朴，工作可靠，更换压电元件可以变化压力测量范畴，加之在配用电荷放大器时，可以将各种压电元件并联来提高传感器敏捷度，测量范畴变宽，并且精度也比较高，频率响应好，是动态压力检测中惯用传感器。
（3）仪表工作原理：对于某些电介质物体，在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之变形时，其内部会产生极化现象，使物体两个表面产生符号相反电荷，当外力去掉后，它又恢复到不带电状态，物体产生电荷量与外力大小成正比，这种现象成为压电效应，压电式压力传感器就是运用压电材料压电效应将被测压力转为电信号。

图5-1 压电式压力计原理图

压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件一种侧面与膜片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引出。被测压力均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电荷。电荷量用放大器放大，转换为电压或电流输出。由压电材料制成压电元件受到压力作用时产生电荷量与作用力之间呈线性关系。
Q=kSp （5-1）
式（5-1）中Q---电荷量；k—压电常数；S—作用面积；p—压力
（4）仪表特点：体积小，构造简朴，工作可靠，测量范畴宽，可测100MPa一下压力，测量精度较高，频率响应高，可达30kHz，是动态压力检测中惯用传感器。但由于压电元件存在电荷泄露，故不适当测量缓慢变化压力和静态压力。
（5）产品参数
厂家：华威传感器系统工程有限公司
价格：86元
重要技术指标：
下页：表2压电式压力计重要技术指标

表5-1 压电式压力计重要技术指标
量程范畴
100，250KPa
过载能力
≤150%F.S
敏捷度
～12，5pC/KPa
非线性
≤0.5%
固有频率
≥200kHz
上升时间
≤2μs
抗冲击
≤g
信号输出
L5
探头直径
Φ7mm
安装方式
螺纹压杆
工作温度
-40℃～125℃
特点及应用
短波、长声波、冲击波、弹丸激波等高频压力测量
5.1.3 测量注意事项
（1）在测量前，由于使用中仪表会因弹性元件疲劳、传动机构磨损及腐蚀、电子元件老化等导致测量误差，因此使用前需进行校准。
（2）压力测量时，取压口开口原则为在保证加工以便和不堵塞状况下，尽量小，且取压孔轴线尽量垂直于流束，倾角在5到10度之间，避免倾角倒向流束方向，取压孔表面无毛刺、无明显倒角。
（3）传感器与测压装置相连时要注意传感器安装孔及传感器安装端面清洁，若测压孔端面未清理干净安装,安装传感器时也许会导致传感器敏感面受伤。传感器输出端应保持清洁干燥,这样可提高传感器绝缘阻抗。
5.1.4 误差分析
（1）由于压电元件存在电荷泄漏，因此使测量成果较实际压力偏小，这也是压电式不适当测量缓慢变化压力和静态压力因素。
（2）由于使用中仪表会因弹性元件疲劳、传动机构磨损及腐蚀、电子元件老化等导致测量误差。
（3）取压孔若太大，就会对流体流动扰动增大，若孔径太小，动态误差又会增大。

第6章 总结及心得体会

本次课程设计，教会了我不能忘掉所学过知识。在此前学习中，咱们学都是课本上知识，并没有付诸于实践。通过本次课程设计，我懂得了如何把所学知识串联起来构成一种整体系统，协助我更好地理解了检测技术与仪器等专业知识。
更重要是，通过本次课程设计，我学会了如何把所学课本知识应用于实践中去，并学会了如何去思考整个系统仪表选用。实践过程中我遇到了某些困难，但在解决问题过程中，我学会了运用团队力量和如何发现问题、分析问题，进而解决问题。本次课程设计不但增强了我学习专业课兴趣，并且给了我勇气和信心，更重要是它为我后来学习指明了方向，让我后来在专业课学习上更加轻松。

参照文献

[1]孙灵芳，王建国，徐志明等，一种新型电子水解决器阻垢率在线监测评价办法及装置， 工业水解决，,20（3）：32-33
[2]杨善让，孙灵芳，王中秋.冷却水解决技术阻垢效果评价办法研究与实行.工业水解决，,20(增刊)：137-139
[3] 孙灵芳，杨善让，徐志明等，一种新型在线冷却水动态模仿实验装置，仪器仪表学报，，23，（3）：630-631
[4]杨善让，徐志明，孙灵芳. 换热设备污垢与对策.第二版.北京：科学出版社，
[5]王建国.检测技术及仪表.北京：中华人民共和国电力出版社，
[6]HG/T2160-1991#冷却水动态模仿实验办法.北京：中华人民共和国原则出版社,1997.
[7]孙灵芳，王建国，杨广华等，水解决技术阻垢效果评价装置检测系统研发，东北电力学院学报，,25（1）:80-83