常規儀表的分類

一、壓力儀表

二、溫度儀表

三、流量儀表

四、液位儀表

五、分析儀表

按功能分類:

指示類儀表包括就地顯示的壓力表、溫度表、液位計、流量計等。

開關類儀表常見的有溫度開關、壓力開關、流量開關、溫度開關、液位開關等。

變送器類儀表包括溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、液位變送器等。

定義

檢測儀表-----將檢測元件、變送器及顯示裝置統稱為檢測儀表。

一次儀表-----一般為將被測量轉換為便于計量的物理量所使用的儀表，即為檢測元件。一次測量儀表是與介質直接接觸，是就地安裝的。

二次儀表-----將測得的信號變送轉換為可計量的標準電氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。

變送器是將傳感器的輸出信號轉變為可被控制器識別的信號（或將傳感器輸入的非電量轉換成電信號，同時放大以便供遠方測量和控制的信號源，一般為4--20mA電流）的轉換器。

變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號轉換器。傳感器是接受輸入量的信息，并按一定規律將其裝換為同種或別種性質輸出變量的裝置。轉換器是接受一種形式的信號并按一定規律轉換為另一種形式輸出的裝置。

變送器主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、液位變送器等。

一、壓力儀表

壓力表:通過表內的敏感元件的彈性形變，再由表內機芯的轉換機構將壓力形變傳導至指針，引起指針轉動來顯示壓力。

壓力開關

壓力開關是一種簡單的壓力控制裝置，當被測壓力達到額定值時，壓力開關可發出警報或控制信號。

壓力開關的工作原理是：當被測壓力超過額定值時，彈性元件的自由端產生位移，直接或經過比較后推動開關元件，改變開關元件的通斷狀態，達到控制被測壓力的目的。

二、溫度儀表

溫度儀表主要分為玻璃管溫度計、雙金屬溫度計、壓力式溫度計、熱電阻、熱電偶、溫度變送器、溫度開關、非接觸式溫度計等

按工作原理分：

分為膨脹式溫度計、壓力式溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計和輻射高溫計五類。

按測量方式分：

分為接觸式與非接觸式兩大類。前者測溫元件直接與被測介質接觸，這樣可以使被測介質與測溫元件進行充分地熱交換而達到測溫目的；后者測溫元件與被測介質不相接觸，通過輻射或對流實現熱交換來達到測溫的目的。

玻璃管溫度計：

這種溫度表非常簡單、普通。

目前高精度的往往使用在儀表校驗間實驗室內。

由于價格便宜，目前工廠內還有應用。

雙金屬溫度計：利用不同金屬膨脹系數不同的原理，雙金屬片在不同的溫度會有不同的彎曲度，把這個彎曲度指示出來就能顯示溫度。由于熱膨脹系數不同，雙金屬片在溫度改變時，兩面的熱脹冷縮程度不同，因此在不同的溫度下，其彎曲程度發生改變。

壓力表式溫度計：壓力表式溫度計是根據在封閉容器中的液體、氣體或低沸點液體和飽和蒸汽，受熱后體積膨脹或壓力變化這一原理而制作的，并用壓力來測量這種變化，從而測得溫度。

壓力表式溫度計主要由以下三部分組成：

溫包——溫包是直接與被測介質相接觸來感受溫度變化的元件，因此要求它具有高的強度，小的膨脹系數，高的導熱率以及抗腐蝕等性質，根據所充工作介質和被測介質的不同，溫包可用銅合金，鋼或不銹鋼來制造。

2.毛細管——它是用銅或鋼等材料冷拉成的無縫圓管，用來傳遞壓力的變化。

3.彈簧管——它就是一般壓力表用的彈性元件。

熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

熱電阻測溫原理：熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應用最多的是鉑和銅。

熱電偶是中高溫區最常用的一種溫度檢測元件。它的主要特點是測量精度高，性能穩定。

熱電偶的工作原理：

熱電偶溫度計由三部分組成：熱電偶(感溫元件)；電測部分（動圈儀表或電位差計）；連接熱電偶和測量儀表的導線（補償導線）。

熱電偶是由兩根不同的導體或半導體材料(如上圖中的A和B)焊接或絞接而成。焊接的一端稱為熱電偶的熱端(測量端或工作端)，和導線連接的一端稱為熱電偶的冷端(自由端)。組成熱電偶的兩根導體或半導體稱作熱電極。把熱電偶的熱端插入需要測溫的生產設備中，冷端置于生產設備的外面，如果兩端所處的溫度不同(譬如，熱端溫度為t，冷瑞溫度為to)，則在熱電偶回路中便會產生熱電勢E。該熱電勢E與熱電偶兩端的溫度t和to均E有關。如果保持t。不變，則熱電勢E只是被測溫度t的函數。用電測儀表測得E的數值后，便知道被測溫度t的大小。

溫度開關

傳統的溫度開關多為機械式，其分為：蒸氣壓力式溫控器、液體膨脹式溫控器、氣體吸附式溫控器、金屬膨脹式溫控器。

非接觸式溫度計是靠紅外輻射,亮度,色差等方法感應、比較，得出被測物件溫度。好處是可遙測，量程大，可測極高溫物件。如紅外測溫計、亮度測溫計等。缺點是一般精度不高。但是作為工廠輔助測溫元件是不可缺少的。

三、流量儀表

渦輪流量計

孔板流量計（含一體化孔板流量計）

質量流量計

轉子流量計

渦街流量計

超聲波流量計

電磁流量計

靶式流量計

按原理分：

力學：差壓式、浮子式、靶式、渦街等；

聲學：超聲波

電學：電磁流量計等

差壓式流量計

差壓流量計是由能將被測流量轉換成差壓信號的節流裝置(包括節流元件和取壓裝置)、導壓管和差壓計或差壓變送器及其顯示儀表三部分所組成。在單元組合儀表中，由節流裝置所產生的差壓信號，通過差壓變送器轉換成相應的電信號或氣信號，以供顯示、調節用。

由于差壓和流量呈平方根關系，故流量顯示儀表都配有開方裝置，以使流量刻度線性化。

在管道中流動的流體具有動能和位能，在一定條件下這兩種能量可以相互轉換，但參加轉換的能量總和是不變的。節流元件測量流量就是利用這個原理來實現的。在節流裝置中，應用最多的是孔板、噴嘴、文丘利管等。

孔板流量計：充滿管道的流體，當它們流經管道內的節流裝置時，流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節流件前后便產生了壓力降，即壓差，介質流動的流量越大，在節流件前后產生的壓差就越大，所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。

儀表里標準的三種節流元件：

a:孔板

b:噴嘴

c:文丘利管

轉子流量計又稱面積式流量計或恒壓降式流量計，也是以液體流動時的節流原理為基礎的一種流量測量儀表。但轉子流量計的精度受測量介質的溫度、密度和粘度的影響，而且儀表必須垂直安裝。原理：轉子流量計是由一段向上擴大的圓錐形管子和密度大于被測介質密度且能隨被測介質流量大小上下浮動的轉子組成的。

當液體自下而上流過時，轉子因受到液體沖擊而向上運動。隨著轉子的上移，轉子與錐形管之間的環形流通面積增大，液體流速減低，沖擊作用減弱，直到液體作用在轉子上向上的推力與轉子在流體中的重力相平衡。此時，轉子停留在錐管中某一高度上。如果液體流量再增大，則平衡時轉子所處的位置更高；反之則相反。因此，根據轉子懸浮的高低就可測知液體流量的大小。

渦輪流量計：當被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中磁通隨之發生周期性變化，產生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

多普勒超聲波流量計為利用多普勒效應工作。如附圖所示其通過對流體中顆粒與氣泡的反射，使得傳輸頻率被線性改變。其最終結果是發射器與接收器頻率之間的轉換，該值與流速存在直接關系。

電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律。在電磁流量計中，測量管內的導電介質相當于法拉第實驗中的導電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時，則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯（橡膠，特氟隆等）實現與流體和測量電極的電磁隔離。

四、液位料位儀表

差壓液位計

浮筒式液位計

磁翻板液位計

玻璃板液位計

鋼帶式液位計

雷達液位計

超聲波液位計

深度液位計

核輻射料位計

浮筒式液位計的檢測元件是沉浸在液體事的浮筒。它隨液位變化而產生浮力的變化，去推動氣動或電動元件，發出信號給顯示儀表，以指示被測液面的值。

圖示為浮筒式液位變送原理圖。當液位發生變化時，浮筒1（又稱沉筒）本身的重力與所受的浮力的不平衡力，經杠桿2傳至扭力管3，而扭力管產生轉角彈性變形，由心軸4傳出，經推板5傳到霍爾片6，轉換成霍爾電勢，經功率放大后轉換成統一的標準電信號輸出，以遠傳給顯示儀表指示。

差壓式液位是利用容器內的液位改變時，液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的。

圖為差壓式液位計測量原理圖。當差壓計一端接液相，另一端接氣相時，根據液體靜力學原理，有：

Pb=Pa+ρgH

式中H------液位高度

ρ------被測介質密度

g--------被測當地的重力加速度

所以有：△P=Pb-Pa=ρgH

在一般情況下，被測介質的密度和重力加速度都是已知的，因此，差壓計測得的差壓與液位的高度H成正比，這樣就把測量液位高度的問題變成了測量差壓的問題。

翻板液位計的翻板是由導磁的薄鐵皮制成。垂直排列，并各自能繞框架上的小軸翻轉（如圖）。翻板一面涂紅漆，另一面涂銀灰色漆。工作時，液位計的連通管經法蘭與容器相連通，構成一連通器。連通器中間有浮標，它隨液位的變化而變化。浮標中間有一磁鋼，其位置正好與液面一致。當液位上升時，磁鋼將吸引翻板，并將它們逐個翻轉，使紅的一面在外邊；下降時，又將它們翻過來，使銀灰的一面在外邊。即以顏色表示液位高低，十分醒目。

玻璃板液位計：根據連通器原理，將容器內介質液體引至外部玻璃板液位計內，通過透明玻璃直接顯示容器內液位實際高度。

鋼帶式液位計：罐內有浮子，有導向繩。常見的有兩種液位指示，一種為帶磁性的擺錘帶磁翻板指示。還一種是能夠直接顯示高度的帶數字的鋼帶。

五、分析儀表

可燃氣體檢測儀

在線分析儀表

在線色譜分析

在線露點分析

在線CO2分析

可燃氣體檢測器，是可燃氣體檢測儀是對單一或多種可燃氣體濃度響應的探測器。可燃氣體檢測儀有催化型、紅外光學型兩種類型。

催化型可燃氣體檢測器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應（無焰燃燒），其產生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發生變化。

紅外線氣體檢測器原理是：紅外線被可燃氣體吸收，對面的接收檢測器就接收到減弱的紅外線，同不被通過的參比紅外線接收器比較，就可以測量實際的濃度。

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