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2、 压力的测量与变送
在压力测量中，通常有绝对压力，表压力、负压、 或真空度等名词。绝对压力是指介质所受的实际压力。表 压是指高于大气压的绝对压力与大气压之差，即： P表=P绝-P大 负压与真空度是指大气压力与低于大气压力的绝对压力 之差，即： P真 =P大-P绝 绝对压力、表压力、大气压力、负压力（真空度）之间 的关系如下图所示。因为各种工艺设备和测量仪表都处于 大气中，所以工程上都用表压力或真空度来表示压力的大 小。我们用压力表来测量压力的数值，实际上也都是表压 或真空度（绝对压力表的指示值除外）。因此，在工程上 无特别说明时，所提的压力均指表压力或真空度。
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1、 温度的测量与变送
在选用测温仪表解决现场测温问题时，首先要分析被测对象特点 及状态，然后根据现有温度计的特点及其技术指标确定选用的类型。 一般应考虑以下几个方面: 1．仪表的可能测温范围及常用测温范围，是否符合被测对象的温度变 化范围的要求; 2．仪表的精度、稳定性、响应时间是否适应测温要求; 3．根据测量场所有无冲击、振动及电磁场，来考虑仪表的防震、防冲 击、抗干扰性能是否良好; 4．仪表输出信号能否自动记录和远传; 5．仪表的防腐性、防爆性和连续使用期限，是否满足被测对象的要求; 6．电源电压、频率变化及环境温度变化对仪表示值的影响程度; 7．测温元件的体积大小是否适当; 8．仪表使用是否方便、安装维护是否容易。
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1、 温度的测量与变送
对于制作热电阻丝的材料是有一定技术要求的，一般 应具有下列特性；电阻温度系数要大，则测量灵敏度就高； 热容量要小，则对温度变化的响应就快，即动态特性较好； 电阻率要大，则相同的电阻值下电阻体体积就小，因而热 容量也小；在整个测温范围内，具有稳定的物理和化学性 质；要容易加工，有良好的复制性，电阻与温度的关系最 好近于线性或为平滑的曲线，以便于分度和读数；价格便 宜等。根据具体情况，目前应用最广泛的是铂和铜，分 度号Pt50铂电阻、分度号Pt100铂电阻和分度号Cu50铜电 阻、分度号Cu100铜电阻。相应的分度表 (电 阻值与温度 对照表)可在相关资料中查到。热电阻是由电阻体、保护 套管以及接线盒等主要部件所组成。除电阻体外，其余部 分的结构形状一般与热电偶的相应部分相同。
t0 t0 1 A B
2
3
t
热电偶温度计测量线路 1、热电偶 2、连接导线 3、电测仪表 仪控部
1、 温度的测量与变送
热电偶是由两根不同的导体或半导体材料 (如上图中的A和B) 焊接或绞接而成。焊接的一端称为热电偶的热端 ( 测量端或 工作端)，和导线连接的一端称为热电偶的冷端 (自由端)。组 成热电偶的两根导体或半导体称作热电极。把热电偶的热端 插入需要测温的生产设备中，冷端置于生产设备的外面，如 果两端所处的温度不同(譬如，热端温度为t，冷瑞温度为to)， 则在热电偶回路中便会产生热电势 E 。该热电势 E 与热电偶 两端的温度t和to均E有关。如果保持t。不变，则热电势E只 是被测温度t的函数。用电测仪表测得E的数值后，便知道被 测温度t的大小。
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2、 压力的测量与变送
（2）应变式压力变送器 应变式变送器以是以电为能源，它利用应变片作为 转换元件，将被测压力转换成应变片电阻值的变化，然后 经过桥式电路得到毫伏级的电量输出，供显示仪表显示被 测压力或经放大电路转换成统一标准信号后，再传送到记 录仪和调节器等仪表。 应变片有金属电阻丝应变片(金属丝粘贴在衬底上组 成的元件)和半导体应变片两类。 根据电阻应变原理，应变片在压力作用下产生弹性变 形dL/L(即应变e) ，其电阻值随之发生变化。如果已如 应变片的电阻变化与其变形(即应变)的关系，那么，通过 对应变片电阻变化的测量就可测知被测压力。
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1、 温度的测量与变送
由于热电极的材料不同，所产生的接触电势亦不同，因此不同热 电极材料制成的热电偶在相同温度下产生的热电势是不同的，这在各 种热电偶的分度表中可以查到。根据热电测温的基本原理，理论上似 乎任意两种导体都可以组成热电偶。但实际情况它们还必须进行严格 的选择，热电极材料应满足如下要求。 1．在测温范围内其热电性质要稳定，不随时间变化。 2．稳定性要高，即在高温下不被氧化和腐蚀。 3．电阻温度系数要小，导电率要高，组成热电偶后产生的热电势要大， 热电势与温度间要成线性关系，这样有利于提高仪表的测量精度。 4．复现性要好 (同种成分的材料制成的热电偶，其热电特性相一致的性 质称复现性)，这样便于成批生产，而且在使用上也可保证良好的互 换性。 5、材料组织要均匀，要有良好的韧性，便于加工成丝。 仪控部
一、四大参数的测量原理及仪表 现场仪表测量参数的分类： 现场仪表测量参数一般分为温度、压力、 流量、液位四大参数。 下面就着重介绍一 下这四大参数的测量原理，以及测量这四 大参数所运用的仪表。
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1、 温度的测量与变送
下表列出了常用测温仪麦的测温原理、测温范围和主要特 点。表中所列的各种温度计，机械式的大多只能就地指示， 幅射式的精度较差，只有电的测温仪表精度高，且测温元件 很容易与温度变送器配用，转换成统一标准信号进行远传， 以实现对温度的自动记录和调节。因此，在生产过程控制中 应用最多的是热电偶和热电阻温度计。本节仅介绍这两种温 度计。
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1、 温度的测量与变送
由上可知，温度的变化，导致了导体电阻的变化。 实验证明，大多数金属导体在温度每升高1℃时，其电阻 值要增加0.4一0.6%，热电阻温度计就是把温度变化所引 起热电阻的变化值，通过测量电路 (电桥)转换成电压(毫 伏)信号，然后由显示仪表指示或记录被测温度。 热电阻温度计与热电偶温度计的测温原理是不相同的。 热电偶温度计把温度的变化通过感温元件——热电偶转换 为热电势的变化值来测量温度的；而热电阻温度计则是把 温度的变化通过感温元件——热电阻转换为电阻的变化来 测量温度的。
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2、 压力的测量与变送
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2、 压力的测量与变送
（3）单晶硅谐振式传感器
谐振式传感器是采用超精细加工工艺在单晶硅材料上 制成两个完全一致的H型谐振梁，并以一定的频率产生振 动。其谐振频率取决于梁的长度及张力，而张力随压力的 变化而变化，实现了压力变化转换成频率信号的变化，并 采用了频率差分技术，将两个频率信号直接输出到脉冲计 数器。从而使传感器具有误差小，重复性好、分解能力和 反应灵敏度高、直接输出数字信号等特点。由于传感器良 好的特性，可使变送器几乎不受静压和温度的影响，而且 具有优良的过压性能和范围较宽的量程。
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2、 压力的测量与变送
a
b
弹簧管压力表 1、弹簧管 2拉杆 3、扇型齿轮 3、中心齿轮 5、指针 6、面板 7、游丝 8、调整螺钉 9 接头
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2、 压力的测量与变送
它的截面呈扁圆形或椭圆形，椭圆的长轴2a与图面垂 直的弹簧管的中心轴O相平行。管子封闭的一端B为自由端， 即位移输出端；而另一端A则是固定的，作为被测压力的 输入端。当由它的固定端A通入被测压力P后，由于呈椭圆 形截面的管子在压力P的作用下，将趋于圆形，弯成圆弧 形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形，使自由端B发 生位移。此时弹簧管的中心角γ 要随即减小Δ γ ，也就是 自由端将由B移到B，处，如图2-3(b)上虚线所示。此位移 量就相应于某一压力值。自由端B的弹性变形位移通过拉 杆使扇形齿轮作逆时针偏转，使固定在中心齿轮轴上的指 针也作顺时针偏转，从而在面板的刻度标尺上显示出被测 压力的数值。由于弹簧管自由端位移而引起弹簧管中心角 相对变化值Δ γ /γ 与被测压力P之间具有比例关系，因此 弹簧管压力表的刻度标尺是均匀的。
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1、 温度的测量与变送
1.1 热电偶温度计
热电偶温度计由热电偶、电测部份 (动圈仪表、电位差计或 DCS)及连接导线组成如图所示。由于热电偶的性能稳定、 结构简单、使用方便、测量范围广、有较高的准确度，且 能方便地将温度信号转换为电势信号，便于信号的远传和 多点集中测量，因而在石油化工生产中应用极为普遍。
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1、 温度的测量与变送
1.2 热电阻温度计
热电阻温度计由热电阻、电测仪表 (动圈仪表或平衡 电桥)和连按导线所组成，其中热电阻是感温元件，有导 体的和半导体两种。 热电阻温度计广泛用来测量中、低温 (一般为500℃以 下)。它的特点是准确度高，在测量中、低温时，它的输 出信号比热电偶要大得多，灵敏度高，同样可实现远传、 自动记录和多点测量。
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2、 压力的测量与变送
P表压
大气压力线
P绝压
P负压
P绝压
表压、绝压、真空之间的关系图
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2、 压力的测量与变送
压力测量仪表的品种，规格甚多。常用的压力测量方法 和仪表有：通过液体产生或传递压力来平衡被测压力的平 衡法。属于应于这类方法的仪表有液柱式压力计和活塞式 压力计；将被测压力通过一些隔离元件（如弹性元件）转 换成一个集中力，并在测量过程中用一个外界力（如电磁 力或气动力）来平衡这个未知的集中力，然后通过对外界 力的测量而得知被测压力的机械力平衡法。力平衡式压力 变送器就是属于应用此法的例子；根据弹性元件受压后产 生弹性变型的大小来测量弹性力平衡法。属于这类应用方 法的仪表很多，若根据所用弹性元件来分，可分为薄膜式， 波纹管式，弹簧管式压力表；能过机械和电子元件将被测 压力转换在成各种电量（如电压、电流、频率等）来测量 的电测法。例如电容式、电阻式、电感式、应变片式和霍 尔片式等变送器应于此法的压力测量仪表。
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1、 温度的测量与变送
热电阻的测温原理 金属导体的电阻值随温度的变比而变化的。一般说来， 他们之间的关系为: Rt=R0[1+α(t-t0)] ΔRt=Rt-R0=αR0Δt 式中 Rt 温度为t℃时的电阻值; R。 温度为t0℃(通常为0℃)时的电阻值; α 电阻温度系数即温度变化1℃时电阻值的相对变化 量，单位是 ℃-1，; Δt 温度的变化量，即t-t。=Δt ΔRt 温度改变Δt时的电阻变化量。