资源描述
1基础知识引论
1、测量范围、测量上、下限及量程
测量范围：仪器根据要求精度进行测量被测变量范围
测量下限：测量范围最小值
测量上限：测量范围最大值
量程：量程=测量上限值-测量下限值
1.2.3灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达成稳定状态后，仪表输出改变量和引发此改变输入改变量之比
灵敏度
1.2.4误差
绝对误差：
绝对误差 = 示值－约定真值
相对误差：
相对误差（%）= 绝对误差/约定真值
引用误差：
引用误差（%）= 绝对误差/量程
最大引用误差：
最大引用误差（%） = 最大绝对误差/量程
许可误差：
最大引用误差≤许可误差
1.2.5正确度
仪表正确度通常是用许可最大引用误差去掉百分号后数字来衡量。正确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级数字越小，精度越高
1.2.8可靠度：
衡量仪表能够正常工作并发挥其同能程度
课后习题
1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，二者关系怎样？
检测单元完成对多种参数过程测量，并实现必需数据处理；仪表单元则是实现多种控制作用手段和条件，它将检测得到数据进行运算处理，并经过对应单元实现对被控变量调整。
关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统关键基础
1.2 经典检测仪表控制系统结构是怎样，各单元关键起什么作用？
被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员
对象——实施单元——调整单元—
作用：被控对象：是控制系统关键
检测单元：是控制系统实现控制调整作用及基础，它完成对全部被控变量直接测量，也可实现一些参数间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号转换和传输，其转换结果须符合国际标准信号制式。变：将多种参数转变成对应统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中参数改变被控对象过渡过程显示和统计下来，供操作人员立即了解控制系统改变情况。分为模拟式，数字式，图形式。
调整单元：未来自变送器测量信号和给定信号相比较，并对由此产生偏差进行百分比积分微分处理后，输出调整信号控制实施器动作，以实现对不一样被测或被控参数自动调整。
实施单元：是控制系统实施控制策略实施机构，它负责将调整器控制输出信号按实施结构需要产生对应信号，以驱动实施机构实现被控变量调整作用。
1.4 什么是仪表测量范围，上下限和量程？相互有什么关系？
测量范围：是该仪表按要求精度进行测量被测变量范围。
上下限：测量范围最小值和最大值。
量程：用来表示仪表测量范围大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值
1.6 什么是仪表灵敏度和分辨率？二者存在什么关系？
灵敏度是仪表对被测参数改变灵敏程度。
分辨率是仪表输出能响应和分辨最小输入量，又称仪表灵敏限。
关系：分辨率是灵敏度一个反应，通常说仪器灵敏度高，则分辨率一样也高。
4 温度检测
4.1 测温方法及温标
4.1.1测温原理及方法
原理：经过温度敏感元件和被测对象热交换，测量相关物理量，即可确定被测对象温度。
方法：接触式测温： 传热和对流 需要很好热接触 因为测量环境特点，对温度敏感元件结构和性能要求高
非接触式测温：热辐射 特点：测温响应快，对被测对象干扰小，可测量高温、运动被测对象。
4.1.2 温标
表4-1
国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式三部分组成。
4.2接触式测温
4.2.1 热电偶测温
1．特点：测温范围宽，性能稳定，有足够测量精度，结构简单，动态效应好，输出为电信号，可远传，便于集中监测和自动控制。
2．原理:基于热电效应,立即两种不一样导体或半导体练成闭合回路,当两个接点处温度不一样时、回路中将产生热电势。
3.闭合回路热电势：温差电势 接触电势 接触电势大小取决于两种不一样导体性质和接触点温度
4. T端称为测量端或热端，To端称为参比端或冷端。
热电偶产生热电势条件：两种不一样导体材料组成回路，两端接点处温度不一样。（必考）
热电势大小只和热电极材料及两端温度相关，和热偶丝粗细和长短无关。（必考）
热电极材料确定以后，热电势大小只和温度相关。
5.均质导体定则 中间导体定则（中间导体两端温度要相同）
中间温度定则 EAB(T,To)=EAB(T,TC)+EAB(TC,To) 热电偶分度表参比端温度为0℃
6.对热电极材料要求：热电性能稳定，物理化学性能稳定，热电特征呈线性或近似线性，价格廉价
掌握S、K型热电偶
7.一般型热电偶：热惯性大，对温度改变响应慢（绝缘管为瓷管）
凯装型热电偶：热惯性小，对温度改变响应快，挠性好，可弯曲，能够安装在狭窄或结构复杂测量场所。（绝缘材料为氧化镁或氧化铝粉末，套管材料多为不锈钢）
8.热电偶参比端温度处理：
赔偿导线法：延长型：化学成份和被赔偿热电偶相同；赔偿型：化学成份和被赔偿热电偶不一样；
参比温度测量计算方法；E（T，0）=E（T，To）+E（To，0） 分To等于0 和To不等于0（关键）
参比温度恒温法；
赔偿电桥法
4.2.2热电阻测温
1.原理：金属导体热胀冷缩
2.优点：可远传、灵敏度高、无需参比温度。金属热电阻稳定性高、交换性好、正确度高，能够用作基准仪表。
缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。
3.铂热电阻
-250℃-650℃，分度号为Pt10（精度高）、Pt100（常见）、Pt1000（灵敏度高）
精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但价格贵。
4.铜热电阻
-40-150℃，线性好
5.热电阻引线方法
二线制 引线电阻带来附加误差
三线制 消除引线电阻影响，提升测量精度
四线制 用于高精度温度测量
6.热敏电阻
正温度系数热敏电阻：电阻超出一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性增大；
负温度系数热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小。
4.3 非接触式测温
1.E=εσT4 （全辐射定律）
2.辐射测温仪表组成：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等
3.表观温度：亮度温度、辐射温度、比色温度
4．4光纤温度传感器
1.特点：灵敏度高；电绝缘性好，可适适用于强烈电磁干扰、强辐射恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电全光型探头。
2.液晶光纤温度传感器、荧光光纤温度传感器、半导体光纤温度传感器、光纤辐射温度计。
课后习题
4.1国际实用温标作用是什么？它关键由哪几部分组成？
答：作用：由其来统一各国之间温度计量。
国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式
4.2热电偶测温原理和热电偶测温基础条件是什么？
答：原理：基于热点效应立即两种不一样导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处温度不一样时、回路中将产生热电势。
基础条件：两种不一样导体材料组成回路、两端接点处温度不一样。
4.3用分度号为S热电偶测温，其参比端温度为20度，测得热电势E（t，20）=11.30mv，试求被测温度t。
答：因为E(t,20)=E(t,0)+E(0,20)
所以E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)
因为E(t,20)=11.30mV E(20,0)=0.113mV
所以E(t,0)=11.413mV 即t=115℃
4.4用分度号为K热电偶测温，一直其参比端温度为25度，热端温度为750度，其产生热电势是多少？
答：据题意所知所求电势E（750,25）=E（750,0）-E(25，0)
查K型热电偶分度表得E(25，0)= 1.0002mv E（750,0）=31.1082mv
所以，E（750,25）=31.1082-1.0002=30.1080mv
4.5在用热电偶测温时为何要保持参比端温度恒定？通常全部采取哪些方法？
答：若参比端温度不能恒定则会给测量带来误差
方法：1.赔偿导线法：延长型：化学成份和被赔偿热电偶相同；赔偿型：化学成份和被赔偿热电偶不一样；参比温度测量计算方法；参比温度恒温法；赔偿电桥法
4.6在热电偶测温电路中采取赔偿导线时，应怎样接线？需要注意哪些问题？
答：正接正，负接负。
注意问题：1.型号和极性不能接反2.赔偿导线和热电偶相连两个接点温度要相同，以免造成无须要误差3.赔偿导线要引到温度比较恒定环境（机械零点赔偿）4.不要和强电或其它干扰源，平行走线。
4.7以电桥法测定热电阻电阻值时，为何常采取三线制接线方法？
答：二线制：传感器电阻改变值和连接导线电阻值共同组成传感器输出值，因为导线电阻带来附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高场所，而且导线长度不宜过长。而采取三线制会大大减小引线电阻带来附加误差，提升精度。
4.8由多种热敏电阻特征，分析其各适用什么场所？
答：正温度系数热敏电阻：电阻超出一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性增大；适用场所：
负温度系数热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小；适用场所：可广泛应用于温度测量、温度赔偿、抑制浪涌电流等场所。
4.9分析接触测温方法产生测温误差原因，在实际应用中有哪些方法克服？
答：原因关键包含沿测温元件导热引发误差和测温元件热辐射所引发误差等；
为了降低误差 ,应注意材料和结构及安装地点选择 ,并尽可能在测温元件外部加同温屏蔽罩，加强测温传热器和测温物体间热联络。
4.10辐射测温仪表基础组成是什么？
答：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。
4.11辐射测温仪表表观温度和实际温度有什么关系？
答：
4.12某单色辐射温度计有效波长λe=0.9µm，被测物体发射率ελT=0.6，测得亮度温度TL=1100℃，求被测物体实际温度？
答：已知普朗克第二常数C2=1.4387×10-2m.k, λe=0.9µm,ελT=0.6, TL=1100℃=1373.5K。
1/TL-1/T=（λ/c2）ln(1/ελT)
代入数据得T=1436.55K=1163.05℃
4.13光纤温度传感器有什么特点？它能够应用于哪些特殊场所？
答：特点：灵敏度高；电绝缘性能好，可适适用于强烈电磁干扰、强辐射恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电全光型探头等。
适用场所：可适适用于强烈电磁干扰、强辐射恶劣环境
5、压力检测
5.1压力单位
常见单位：帕斯卡、千克力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱
1kgf/cm2=0.1Mpa
10m水深=1个大气压=1千克压力
5.1.3压力检测关键方法及分类
a、重力平衡方法 液柱式压力计 负荷式压力计（关键形式为活塞式压力计。被测压力和加于活塞上砝码重量相平衡，将被测压力转换为平衡物重量来测量。这种压力计测量范围宽、正确度高、性能稳定可靠、能够测量正压、负压和绝对压力，常见作压力校验仪表）
b、机械力平衡方法 将被测压力经变换元件转换为一个集中力，用外力和之平衡，经过测量平衡时外力能够测知被测压力。
c、弹性力平衡方法 利用弹性元件弹性变形特征进行测量。
d、物性测量方法 基于在压力作用下，测压元件一些物理特征发生改变原理。
5.2 常见压力检测仪表
5.2.1 弹性压力计
a、测压弹性元件
弹性膜片：一个外缘固定圆形片状弹性元件。
波纹管：由整片弹性材料加工而成。 灵敏度高、用于测量较低压力或压差
弹簧管：一根弯成圆弧状、含有不等轴截面金属管。 刚度较大、关键测高压
b、弹簧管压力计
弹簧管压力计是最常见直读式测压仪表
优点：现场指示、就地指示、结构简单、使用方便。价格低廉、测量范围广、应用十分广泛。
缺点：只能做现场指示
c、波纹管压差计
采取膜片、膜盒、波纹管等弹性元件制成压差计。
优点：灵敏度高、用于测量较低压力或压差
缺点: 要避免单侧压力过载
d、弹性测压计信号远传方法
电位器、霍尔元件（仪表结构简单、灵敏度高、寿命长；但对外部磁场敏感，耐振性差）、电感式、差动变压器式
5.2.3 压力传感器
a、应变式压力传感器
原理：基于导体和半导体“应变效应”，即单导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻阻值将发生改变。
优点：精度较高、测量范围可达几百兆帕、引入惠思登电桥，温度对其影响较小，适适用于温度较高地方
缺点：。。。。。。
b、压阻式压力传感器
原理：基于半导体压阻效应（压力硅）
优点：灵敏度高、体积小。
缺点：长久稳定性差、受温度影响大
c、电容式压力传感器
原理：将弹性元件位移转换为电容量改变。以测压膜片作为电容器可动极板。
优点：结构坚实、灵敏度高、过载能力大、精度高、能够测量压力和压差。
缺点：。。。。。。。
d、振频式压力传感器
原理：利用感压元件本身谐振频率和压力关系，经过测量频率信号改变来检测压力。
优点：体积小、输出频率信号，反复性好、耐振、正确度高、适适用于气体测量。
e、压电式压力传感器
原理：利用压电材料压电效应将被测压力转换为电信号。是动态压力检测中常见传感器。
优点：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源
缺点：输出阻抗高，需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检测中常见传感器，不适用测量缓慢改变压力和静态压力。
课后习题
5-1简述压力定义，单位及多种表示方法
答：单位面积收到力；帕斯卡、千克力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱
垂直作用在单位面积上力，其单位为Pa，（ P=F/S）
表示方法：绝对压力：被测介质作用在容器表面积上全部压力
大气压力：由地球表面空气柱重量形成压力
表压力：通常压力测量仪表是处于大气中，其测得压力值等于绝对压力和大气压力之差。
真空度：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，其绝对值称为真空度。
差压：设备中两处压力之差。
5-2
答：101.325-0.05=101.275Mpa 101.325+0.3=101.625Mpa 350kpa
5-3 弹性式压力计测量原理是什么？常见弹性原理有哪些？
答：利用弹性元件弹性变形特征进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管
（1）测压原理：利用弹性元件形变和压力之间存在着确定关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大方向形变固使弯曲管子力趋伸直，结果使弹簧管自由端产生一定大小位移，这个位移大小和压力相关。
（2）弹性元件类型：弹性膜片：这是一个外缘固定圆形片状弹性元件。膜片弹性特征通常由中心位移和压力关系表示。
波纹管：其由整片材料加工而成，是一个壁面含有多个同心环状波纹，一端封闭薄闭圆管。
弹簧管：是一根完成圆弧状含有不等轴截面金属管。
5-4
答：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式
5-5
答：相同点：全部是压力引发电阻阻值改变； 不一样点：应变式为金属丝，压阻式为半导体。
5-6
答：将弹性元件位移转换为电容量改变。以测压膜片作为电容器可动极板。
5-7
答：振频式压 原理：利用感压元件本身谐振频率和压力关系，经过测量频率信号改变来检测压力。优点：体积小、输出频率信号，反复性好、耐振、正确度高、适适用于气体测量。
压电式 原理：利用压电材料压电效应将被测压力转换为电信号 优点：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源 缺点：输出阻抗高，需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检测中常见传感器，不适用测量缓慢改变压力和静态压力。
5-8
答：1、取压点位置和取压口形式 2、引压管路敷设 3、测压表仪表安装
5.11、简述测压仪表选择标准
类型：其应满足生产过程要求（需了解被测介质情况，现场环境及生产过程对仪表要求）
量程：为确保测压仪表安全可靠工作，仪表量程需依据被测压力大小及在测量过程中被测压力改变情况等条件来选择。
测量精度：生产过程中元件被测压力最大绝对误差应小于仪表基础误差，可在要求精度等级中确定仪表精度。
测量压差仪表适应注意工作压力选择，应使其和被测对象工作压力相对应。
5-12
答：由题意可知，测量范围为0.5-1.4Mpa 相对误差为5%
依据测量范围可得，量程应选0-2.5Mpa
相对误差为5% 假设示值为100 误差为5 最大引用误差=（5/2.5）%=2%
所以精度为2，参考题中给出精度，选精度为2.5级。
6流量检测
表6-1流量计分类（常见流量检测方法容差式、速度式）
体积流量检测方法
（一）、容积式流量计
1、椭圆齿轮番量计
1）椭圆齿轮番量计适适用于高黏度液体测量，在使用时注意预防齿轮磨损和腐蚀，以延长使用寿命。
2）使用要求紧密配合，有一定压力，加过滤器。
2、腰轮番量计
1）腰轮番量计能够测量液体和气体，也能够测量高粘度流体。
2）腰轮番量计较椭圆齿轮番量计显著优点是能保持长久稳定性。
（二）、差压式流量计
1、节流式流量计
1）结构简单，无可动部件，可靠性较高，复现性能好。
2）适适用于多种工况下单相流体，适用管道直径范围宽。
3）缺点是流量计前后要求较长直管段，测量范围窄，压力损失大。
2、标准节流装置
标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管
1） 标准孔板
标准孔板结构简单，体积小，加工方便，成本低。但其精度较低，压力损失大，只能用于清洁流体。
2） 标准喷嘴
标准喷嘴压力损失较小，测量精度较高，通常见于高速蒸汽流量测量。但它结构复杂，体积大，加工困难，成本较高。
3）文丘里管
显著降低压力损失，有较高测量精度，能够用于脏污流体流量测量并在大管径流量测量利用较多。但它加工困难，成本最高，通常见在有特殊要求场所如低损失，高精度测量。
4） 标准节流装置使用条件
节流装置仅适适用于圆形测量管道，在节流装置前后直管段上，内壁表面应无可见坑凹、毛刺、和沉积物，对相对粗糙度和管道圆度全部有要求，管径大小也有一定限制（D最小≥50mm）
3、均速管流量计
1）结构简单，便于安装，价格廉价。压力损失小，能耗少，正确度及长久稳定性很好。适适用于大口径管道流量测量。
2）产生差压信号较低，需要配用低量程差压计，被测流体中不能含有固体粉尘和固体物，在测量脏污流体时，提议用清洁流对其定时清洗。
4、弯管流量计
1）结构简单，安装维修方便，在弯管内流动无障碍，没有附加压力损失，对介质条件要求低。
2）缺点是差压很小。
5、靶式流量计
1）靶式流量计结构简单，维护方便，不易堵塞，适适用于测量高粘度、高赃污及有悬浮固体颗粒介质流量
2）其缺点是压力损失较大，测量精度不高。
6、浮子流量计（力平衡公式）
1）能够测量多个介质流量，更适适用于中小管径、中小流量和较低雷诺数流量测量。
2）其特点是结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失较小，测量范围比较宽。
3）但仪表测量受介质密度、黏度、温度、压力、纯净度影响，也受安装位置影响。
（三）、速度式流量计
1、涡轮番量计
1）涡轮番量计能够测量气体、流体流量。但要求被测介质清洁，而且黏度大液体流量测量，通常见于测量精度要求高，流量改变快场所。
2）涡轮番量计缺点是制造困难，成本高，轴承易磨损，降低了长久运行稳定性。
2、涡街流量计
1）适适用于气体、液体、和蒸汽介质流量测量，测量几乎不受流体参数影响，涡街流量计在仪表内部无可动部件，使用寿命长。压力损失小，测量精度也比较高。
2）涡街流量计不足之处，关键是流体流速分布情况和脉动情况将影响测量正确度，旋涡发生体被玷污也会引发误差。
3、电磁流量计
1）电磁流量计要求被测介质含有导电性，不能测量气体、蒸汽和电导率低石油流量。
2）电磁流量计测量管道中无阻力件，压力损失小；测量范围宽；能够测量脉动流和双相流。
质量流量检测方法
（一）、直接式质量流量测量方法
1、 科里奥利质量流量计
1) 能够测量多个液体和浆液，也能够用于多相流测量；
2) 不受被测介质物理参数影响，不受管内流态影响，对流量计前后直管段要求不高。
3）阻力损失较大，存在零点漂移，管路振动会影响其测量精度。
2、 热式质量流量计
1） 适适用于微小流量测量。
2） 热式质量流量计结构简单，压力损失小。
3） 非接触式流量计使用寿命长。
4）缺点是灵敏度低，测量时需要进行温度赔偿。
3、 冲光式流量计
1）冲光式流量计结构简单，安装方便，使用寿命长，可靠性高，没有零点漂移。
2）适适用于多种固体粉料介质流量测量。
（二）、间接式质量流量测量方法
1、体积流量计和密度计组合方法
2、体积流量计和体积流量计组合方法
3、温度、压力赔偿式质量流量计
思索题
6-1简述流量测量特点和流量测量仪表分类。
答：1）流量测量能够归为体积流量测量和质量流量测量两类
2）流量测量仪表分为体积流量计和质量流量计；体积流量计包含容积式流量计、速度式流量计、差压式流量计；质量流量计包含推导式质量流量计和直接式质量流量计
2特点 流量方程式，
流量计仪表系数和流出系数
流量范围及范围度
测量正确度和误差
压力损失
仪表分类：体积流量计：容积式，差压式，速度式
质量流量计：推导式，直接式
6-2以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计工作原理。
椭圆齿轮番量计测量本体友一对相互齿合椭圆齿轮和仪表壳体组成、其工作原理图、两个椭圆齿轮A/B在进行出口流体压力差作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不停地将充满在齿轮和壳体之间固定容积内流体一份份地排出、齿轮转数能够经过机械或其它方法测出、从而能够得悉流体总流量
6-3简述多个差压流量计工作原理。
节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守恒定律和流动连续性定律为基础
均速管流量计：是基于动压管测速原剪发展而成一个流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信号于流体流量有确定关系，经过差压计可测出流体流量。
弯管流量计：当流体经过管道弯头时，受到角加速度作用而产生离心力会在弯头外半径侧于内半径侧之间形成差压，此差压平方根于流体流量成正比。
6-4节流式流量计流量系数和哪些原因相关？
答：流量系数和节流件形式、直径比、取压方法、流动雷诺数及管道粗糙度相关
6-5简述标准节流装置组成步骤及其作用。对流量测量系统安装有哪些要求？为何要确保测量管路在节流装置前后有一定直管段长度？（p76）
答：
6-6当被测流体温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计测量结果有何影响？
6-7、用标准孔板测量气体流量，给定设计参数p=0.8kPa，t=20，现实际工作参数p₁=0.4kpa，t₁=30，现场仪表指示为3800/h，求实际流量大小。
6-8、一只用水标定浮子流量计，其满刻度值为1000d/h，不锈钢浮子密度为7.92g/，现在用来测量密度为0.79g/乙醇流量，问浮子流量计测量上限是多少？
6-9、说明涡轮番量计原理。某一涡轮番量计仪表常数为K=150.4次/L，当它在测量流量时输出频率为f=400Hz，其对应瞬时流量时多少？
6-10、说明电磁流量计工作原理，这类流量计在使用中有何要求。
答：1）电磁流量计是基于电磁感应原理，导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧电极上将产生感应电动势，感应电动势大小和流体速度相关，经过测量次电动势能够求得流体流量。
2）电磁流量计对直管段要求不高，直管段长度为5D-10D；安装地点应尽可能避免猛烈振动和交直流強磁场。在垂直安装时，流体要自下而上流过仪表；水平安装时，两个电极要在同一平面上。电磁流量计适适用于导电性介质流量测量。
6-11、涡街流量计检测原理是什么？常见漩涡发生体有哪多个？怎样实现旋涡频率检测？
答：（1）涡街流量计检测原理是利用流体振荡原理进行流量测量、当流体流过非流线型
阻挡体时会产生稳定旋涡列、旋涡产生频率和流体留宿有着确定对应关系、测量频
率改变。就可得悉流体流量、
（2）常见旋涡发生体形状有圆柱、三角柱、矩形柱、T型柱和由以上形状组合而成组合形状
（3）旋涡频率检出有多个方法、可分为一体式和分体式两类、一体式检测元件放在旋涡发生体内、如热丝式分体式检测元件则装在旋涡发生体下游、如、压电式均利用旋涡发生时引发波动进行测量、旋涡频率采取热敏电阻检测方法、在三角主体迎面对称嵌入两个热敏电阻、通入恒定电流加热电阻、使其温度稍高于流体、在交替产生旋涡作用下、两个电阻被周期冷却、使其阻值改变、阻值改变有电桥测出、即可测得旋涡产生频率、从而知流量
6-12、说明超声流量计工作原理，超声流量计灵敏度和哪些原因相关？
答：1）超声流量计是利用超声波在流中传输特征实现流量测量。超声波在流体中传输，将受到流体流速影响，检测接收超声波信号能够测知流速，从而求得流体流量。
6-13、质量流量测量有哪些方法。
答：直接测量和间接测量
直接式质量流量计：仪表输出直接和质量流量成正比
推导式质量流量计：经过对体积流量和密度同时测量，然后把结果送入计算单元，经过运算求出质量流量。
温度，压力赔偿式质量流量计：同时测出体积流量，温度和压力，由温度和压力等参数和密度关系，经过运算装置算出介质密度，再算出质量流量。
6-14、为何科氏流量计能够测量质量流量？（p89）
6-15、说明标准流量装置作用，有哪多个关键类型？
答：标准容积法、标准质量法、标准流量计法、标准体积管法。
7物位检测
7.1.1 物位定义：物位统指设备和容器中液体或固体物料表面位置，是液位、料位、界位总称。
液位：是指设备和容器中液体介质表面高低。
料位：是指设备和容器中所贮备块状、颗粒或粉末状固体物料堆积高度。
界位：是指相界位置。比如不互容两种液体、固液之间分界面。
7.1.2物位检测分类
一、按测量方法
1、连续测量：连续性测量能连续测量物位改变。
2、定点测量：只能测量物位是否达成上限、下限或某个特定位置，定点测量通常为物位开关。
二、按工作原理
1、 直读式物位检测仪表：能直接显示容器中物位高度，方法可靠、正确，但只能就地指示。
2、 静压式物位检测仪表：适适用于液位检测。
3、 浮力式物位检测仪表：适适用于液位检测。
4、 机械接触式物位检测仪表：经过测量物位探头物位接触时机械力实现物位额测量。
5、 电气式物位检测仪表:将电气式物位敏感元件置于被测介质中，物位改变会引发电气参数改变从而检测这些参数即可知物位改变。
6、 其它检测方法：声学式、射线式、光纤式仪表等等。
7.2常见物位检测仪表
7.2.1静压式液位检测仪表
静压差计算公式：
其中，为容器上部空间压力，为零液位处压力。
7.2.11压力、差压式液位计
对于敞口容器上式中为大气压力，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示表压力即反应对应液柱静压。
差压计连接：正压侧于容器底部相通，负压侧连接容器上部气空间。
差压计安装在最低液面以下时加在压差计两侧差压为:。（注：测量仪表安装高度容器液位）
对于有可疑凝结蒸汽或采取隔离介质液位测量系统，差压计负压侧通常有一个固定压力偏置量，此时差压为：。
7.2.1.2吹气式液位计
优点：因为检测点移至顶部，其维修均很方便。
缺点：其测量精度受测压表精度，液体温度和密度对其检测有影响。
7.2.2浮力式物位检测仪表
7.2.2.1浮子式液位计
（1） 是一个恒浮力式液位计。
（2） 基础原理：经过测量漂浮于被测液面上浮子伴随液面改变而上下移动而产生位移来检测液位高低，其所受浮力大小一定。即检测浮子所在位置可知液面高低。、
（3） 浮子形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等。下面以圆柱形为例来作分析。
7.2.2.2 浮筒式液位计
（1） 是一个变浮力式液位计。
（2） 基础原理：利用浮筒被液体浸没高度不一样引发浮力改变来检测液位。
7.2.3其它物位检测仪表
7.2.3.1电容式物位计
（1） 原理：基于圆筒形电容器电容值随物位而改变。
一定条件下，为常数，则和H成正比，测量电容改变量即可得物位。
（2） 电容式物位计能够测量液位、料位和界位，关键由测量电极和电容检测电路组成。
（3） 常见电容检测方法有交流电桥法、充放电法、谐振电路法。能够输出标准电流信号，实现远距离传送。
（4） 特点：电容式物位计通常不受真空、压力、温度等环境条件影响；安装方便，结构牢靠，易维修；价格较低。 不过不适合于以下介质：如介质介电常数随温度等影响而改变、介质在电极上有沉积或附着、介质中有气泡产生等情况。
7.2.3.2超声式物位计
（1） 原理： 利用声波一些特征制成。如声波阻断式—固体、液体或气体对声波吸收能力不一样（气体最大，固体最小），由接收超声波可知物体是否达成预定位置，可实现报警或定位检测。
（2） 应用范围：液位、物位。（对环境适应性较强，应用广泛）p101
（3） 特点：无机械可动部件，安装维修方便；超声换能器寿命长；能够实现非接触式测量，适合于有毒、高粘度及密闭容器物位测量；对环境适应能力强，应用广泛。
（4） 缺点:在检测中易受介质温度、成份等改变影响。
7.2.3.3核辐射式物位计
（1） 原理;核辐射式物位计是利用核辐射线在穿透物质是将被衰减现象来确定物位。（ 射线在穿透物质时，它强度随物质层厚度指数降低，只要测出经过物质前后辐射强度，就可知厚度物位。）
（2） 组成：射线源、防护容器、射线检测器、电子转换和指示电路。
（3） 检测方法：有固定安装式和随动式两种
（4） 特点 ：含有非接触式测量特点，可用于高温高压、真空密闭等多种容器中液体或固体物料物位测量；可适应腐蚀、有毒、高粘度、爆炸性等多种困难介质和高温、高湿、多粉尘、强干扰等恶劣工作条件。其放射性安全防护方法需按相关规范操作。
7.2.3.4物位开关
（1） 用于定点测量，检测物位是否达成预定高度，并发出对应开关量信号。
（2） 特点：简单、可靠、使用方便，适用范围广。
7.3影响物位测量原因
一、液位测量特点
（1）液面波动（物料流进流出、沸腾或泡沫）
（2）大型容器中各处物理量（温度、密度和粘度）分布不均
（3）液体处于特殊状态中（高温、高压、高粘度、含大量杂质）
二、料位测量特点
（1）料面不规则
（2）物料排出后有滞留区
（3）物料间空隙不稳定
三、界位测量特点
存在浑浊段
课后习题
7-1常见液位测量方法有哪些？
（1） 压力式液位计：依据静止介质某一点所受压力和此点上方介质高度成正比，利用压力表来显示其高度。（2）直读式：直接是用和被测容器连通玻璃管来显示容器内物位高度，或在容器上开有窗口直接观察物位高度。（3）浮力式：利用漂浮在液面上浮子位置随液位改变来测量定位。（4）电气式：将物位改变转换为一些电量参数改变而进行间接测量。（5）声波式：因为物位改变引发声波遮断。（6）光学式：利用物位对光波遮断和反射原理进行测量。（7）核辐射式：放射性同位素放出射线被中间介质吸收而减弱。
7-2对于开口容器和密封压力容器用差压式液位计测量时有何不一样？影响液位计测量精度原因有哪些？
对于开口容器，在容器底部或侧面液位零点处引出压力信号，仪表指示表压力即反应对应液位静压。对于密封压力容器，可用差压计测量液位。差压式正压侧和容器底部相通，负压侧连接容器上部空间。可求液位高度。
原因：液位计本身精度、和液位温度对其密度影响、物料本身性质如温度、粘度、液面稳定、料面是否规则。
7-3利用差压变送器测量液位时，为何要进行零点迁移？怎样实现迁移？
（1） 进行零点迁移原因：因为测压仪表安装位置通常不能和被测容器最低液位处于同一高度上，所以，在测量液位是，仪表量程范围内会有一个不变附加值。
（2） 怎样实现：对感压原件预加一个作用力，将仪表零点迁移到和液位零点相重合，即实现零点迁移。
7-4恒浮力式液位计和变浮力式液位计测量原理有什么异同点？在选择浮筒式液位计时，怎样确定浮筒尺寸和重量？
恒浮力式液位计和变浮力式液位计全部属于浮力式物位检测仪表，全部是基于力平衡原理，利用液体浮力进行液位测量。恒浮力式是靠浮子随液面升降位移反应液位改变；而变浮力式则是靠液面升降对物体浮力改变反应液位改变。
在选择浮筒式液位计时，要依据其测量原理选择浮筒尺寸和质量。
设浮筒重力为G，浮力为W，则悬挂点所受重力F=G-W，
又知浮力W为
故 ：
式中，D为浮筒直径5；为被测液体密度；H为浮筒浸入液体部分高度。所以浮筒所受重力F和液位H呈线性关系，液位越高，力越小。为了提升灵敏度，应使H前系数尽可能大，所以浮筒直径D也是越大越有利。而且，为了有较大量程，浮筒长度L也要尽可能大。相关浮筒质量选择依据零点消失标准进行。
7-5物料料位测量和液位测量有什么不一样特点？
从概念上说，物料料位是指设备和容器中所储存块状、颗粒或粉末状固体物料堆积高度，其是针对固体进行测量；而液位是指设备和容器中液体介质表面高低，其是针对液体测量。
因为测量对象性质不一样，在测量方法选择上也有所不一样。通常全部物质检测方法和物位检测仪表全部能够进行液位测量，而只有机械接触式、电气式、超声式、核辐射式等适适用于料位测量。故在测量方法和测量仪表选择上，料位相对于液位有一定不足。
7-6电容式物位计、超声式物位计、核辐射式物位计工作原理，各有何特点？
（1）电容式：基于圆筒形电容器电容值随物位而改变。（2）超声式：利用回声测距原理，由发射探头发出超声脉冲，在介质中传到界面反射再返回到操头接收。（3）核辐射式：以核辐射式穿透性和物质对射线吸收特点为基础，试验证实，射线等穿透物质后，其强度随物质层厚度展现指数规律衰减。
8 机械量检测
机械量包含长度、位移、转角、转速、力、力矩、振动等。其中直线位移是机械量基础参数。如：表8-1
8.1模拟式位移检测
方法有：电容式位移检测、电感式位移检测、差动变压器位移检测、光纤位移检测、光学数字式位移检测（光栅标尺、CCD图像传感元件）
8.1.1电容式位移检测（）
变极距法（变d）
变面积法（变S）
在两个固定极板之间设置可动极板（变ε）
8.2.1 电感式位移检测方法
电感式位移传感器分自感式和互感式。
电感式位移检测和电容式位移检测全部是和被检测对象非机械接触检测方法。
8.1.3差动变压器位移检验方法（是互感式位移检测方法）P106
8.1.4光纤位移检测方法（利用光纤检测位移一个方法）
伴随被检测物体位移改变，重合部分光强发生改变，依据光强信号检测位移。
8.2光学数字式位移检测—（光栅尺）
数字式位移检测室利用栅格编码器将长度或角度改变直接转换为脉冲个数或二进制符号方法，如光栅标尺、容栅标尺等。
8.2.1光栅标尺（P107）
CCD图像传感元件（P109）
8.3转速检测（关键指数：两颗星）
方
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