温度测量仪表

第一节温度测量仪表温度是表征物体冷热程度的物理量。

开尔文是热力学温度的单位，符号为K；摄氏度是摄氏温度的单位，符号为C测量温度的仪表型号用“W”表示产品所属的大类。

测量温度的常用仪表有双金属温度计、压力式温度计、热电偶和热电阻等。

一、双金属温度计双金属温度计是利用两种热膨胀率不同的金属结合在一起制成的温度检出元件来测量温度的仪表。

下图为WSS-401型双金属温度计的结构，其保护套管的材料有不锈钢和黄铜两种，前者公称压力6.4MAa，后者公称压力4.0MAa、6.4MAa：二、压力式温度计压力式温度计是利用充灌式感温系统测量温度的仪表，主要由温度、毛细管和显示仪表组成。

下图为常用压力式温度计外型：三、热电偶热电偶作为温度的检测元件，通常与显示仪表配套，用于直接测量各种生产过程中液体、蒸汽和气体介质以及金属表面等的温度，也可将其毫伏信号送给巡测装置、温度变送器、自动调节器和计算机等根据热电偶的结构不同，有普通热电偶和凯装热电偶两种。

前者的热电偶丝套有耐热绝缘套管（如瓷珠）并装在瓷或金属的保护套管内；后者则将热电偶丝、绝缘材料（电熔氧化镁）和金属保护套管三者组合加工成一整体。

但它们的基本结构相同，都是由热电偶元件、保护套管、安装固定装置、接线盒等部件组成的。

1、普通热电偶2、铠装热电偶四、热电阻热电阻是电阻值随温度变化的测温元件，其电阻值随温度上升而增大。

热电阻的受热部分（感温元件）用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。

五、电站测温专用热电偶和热电阻1、热套式热电偶热套式热电偶采用热套保护管与热电偶可分离的结构。

使用时可将热套焊接或机械固定在设备上，然后装上热电偶，即可工作热套式热电偶的感温元件为铠装热电偶各种用途的热套式热电偶的外形尺寸如下图：3、轴承温度计轴承温度计有轴承铂电阻和轴承热电偶两种，其外形尺寸是一样的，如左图所示。

弹性固定装置能在保护套管上自由移动，并可随意固定。

4、电机绕组铜电阻电机绕组铜电阻主要用于测量电机绕组、定子及其他小间隙表面温度，其感温元件压制在非金属绝缘材料的保护片中。

它除具有热电阻的一般特性外，还具有抗振、耐压、绝缘等优点。

外形尺寸如下图所示：5、电机铁心热电偶电机铁心热电偶主要用于测量电机的定子铁心温度，其优点与电机绕组铜电阻相同。

其型号为WRCT－01，分度号T，测量范围0～150℃。

其外形尺寸如下图。

六、温度变送器温度变送器与热电偶、热电阻配合，将温度或温差信号转换成4～20mA或0～10mA、1～5V的直流信号。

一体化温度变送器的敏感元件感受温度后所产生的微小电压，经电路模块放大、线性校正等一系列处理后，变成恒定电流输出信号，其特点如下：1）变送器小型化，可以直接放入通用的热电偶或热电阻接线盒内，不需另配其他配件。

2）二线制变送器直接输出4～20mA直流信号（一般电源的额定工作电压为直流24V）3）对于热电偶，省去了昂贵的补偿导线（模块自身有参比端温度补偿）；对于热电阻，减少了引线电阻误差的影响。

4）输出阻抗高，输出信号大，抗干扰能力强。

由于是恒流输出，具有较强的远传能力。

5）变送器部件精确度高、功耗低、工作稳定可靠。

变送器部件自身的基本误差一般在±0.5％以下。

一体化温度变送器如右图。

第二节压力和差压测量仪表垂直作用在单位面积上的力称为压力。

压力测量仪表有：压力计－用于测量气体或液体压力的仪表。

最简单的形式是充有液体（水或水银）的U形管，其一端连通到被测压力处，另一端连通大气。

压力表－用弹性压力检出元件制成的、指示大于周围大气压力（环境压力）的流体压力值的仪表。

真空表－用弹性压力检出元件制成的、指示小于周围大气压力（环境压力）的流体压力值的仪表。

压力真空表－用弹性压力检出元件制成的、指示小于或大于周围大气压力（环境压力）的流体压力值的仪表。

在工程上，一般测量压力的仪表本身也承受着大气压力，因此只能测出绝对压力与大气压力之差，称为表压力。

两压力之差称为差压，差压测量仪表一般是配合节流装置测量流体的测量和配合平衡容器测量容器的液位，有时也直接用来测量差压、压力或负压（真空）。

一、液体压力计和玻璃管差压计液体压力计和玻璃管差压计一般用玻璃管制成，用水或水银作为工作液体，利用液柱产生的重力与被测压力相平衡，从而可用液柱高度来反映被测压力或差压数值。

二、弹性元件压力表由弹性压力检出元件（下称弹性元件）制成的压力表，当承受压力时，弹性元件在其弹性极限内产生的一个可测量的变形。

此变形经传动机构放大后，使指针在度盘上指示出相应的压力值。

现根据不同的弹性元件，介绍几种压力表。

1、单圈弹簧管压力表单圈弹簧管压力表广泛用于测量对铜合金不起腐蚀作用的液体、气体和蒸汽的压力。

它的弹性元件是自由端封闭的特殊成型管。

当管内和管外承受不同压力时，自由端产生一定的直线位移，再通过连杆带动扇形齿轮进行角位移转换，由指针在度盘上指示出相应的压力值。

压力表的型号组成及其代号含义如下：2、膜片压力表膜片压力表的弹性元件是一膜片，被测介质通过接头或法兰进入膜片室，由于压力的作用，膜片产生位移，此位移再通过传动部件（动作过程与弹簧管压力表同），使指针指示被测压力值。

常用的膜片压力表型号有YP型普通膜片压力表和YPF型耐腐蚀膜片压力表等，前者适用于测量对铜合金不起腐蚀作用的黏性介质压力；后者适用于测量腐蚀性较强、黏度较大的介质压力。

膜片压力表有0～0.1，0～0.16，0～0.25，0～0.4，0～0.6，0～1，0～1.6，0～2.5MPa等测量范围的压力表和－0.1～0MPa测量范围的真空表。

表壳外径有100mm 和150mm两种。

3、隔膜式压力表隔膜式压力表由膜片隔离器、连接管和普通压力表三部分组成，并根据被测介质的要求，在其内腔填充以适当的工作液。

被测介质的压力作用于隔膜片上，使之产生变形，压缩内部充填的工作液，借助于工作液的传导，压力表显示出被测压力值。

它适用于测量有腐蚀性、高黏度、易结晶、含有固体状颗粒、温度较高的液体介质的压力或负压。

膜片压力表外形尺寸如下图隔膜式压力表的测量范围：螺纹接口的为0～0.16MPa至0～60MPa；法兰接口的为0～0.16MPa至0～25MPa。

被测介质温度：直接型的为－40～＋60℃；其他连接管形式的为－40～＋200℃。

4、膜盒压力表膜盒压力表的弹性元件为膜盒，适用于测量空气或其他无腐蚀性气体的微压或负压。

被测介质一般由内径为8mm的橡皮软管插到压力表接头上引入。

常用的YEJ－101型矩形膜盒压力指示表用于指示；YEJ－111型单限压力指示调节仪装有压力低于下限（或高于上限）给定值时进行开关量输出的附加装置；YEJ－121型双限压力指示调节仪装有可在压力低于下限和高于上限给定值时进行开关量输出的附加装置；YEM－101型集装式压力指示仪，是一种可密集安装多台机心的竖式压力指示仪。

膜盒压力表的测量范围见表如下，仪表一般使用至测量上限的¾。

5、电接点压力指示控制仪表（1）电节点压力表：电节点压力表以弹簧管为测量元件，表壳直径一般为150mm，具有指示及控制电气信号通断功能，有直接作用（型号YX－150）和磁助直接作用两种方式。

压力测量范围与单圈弹簧管压力表相同（见表压力表测量范围）。

仪表接点功率：直接作用式10V·A（最高工作电压380V、最大允许电流0.7A）；磁助直接作用式30 V·A（最高工作电压380V、最大允许电流1A）。

电接点压力表外形尺寸如下图所示：2）压力指示控制仪表：YFK－04型压力控制器是由机械式压力指示与电接点机构组合而成的电接点压力指示控制仪表。

其触点数可为一组（上限或下限）或二组（上、下限），触点电压220V、电流3A（或380V，2A），电线出口用航空插头引接。

压力测量范围同表压力表测量范围。

其外形尺寸见下图。

三、远传压力表和压力变送器远传压力表和压力变送器作为检测仪表，接受被测压力信号，并按一定规律转变为相应的电信号输出，与配套的显示仪表组成压力测量系统，前者自身还兼有机械显示装置。

根据输出电信号的不同，与之配套的显示仪表亦各异，如下表所示。

远传压力表和压力变送器的配套显示仪表远传压力表和压力变送器的弹性元件根据被测压力的大小，分别采用弹簧管、膜片、膜盒或波纹管等。

五、膜盒差压变送器膜盒差压变送器由差压测量容室（弹性元件为膜盒）、三通导压阀、差动变压器及电信号转换放大电路等部分组成，将差压信号转变成标准电信号。

变送器的型号组成及其代号含义如下六、微位移平衡式模拟变送器模拟变送器在国外大致经历了三个发展阶段，第一阶段从40年代后期开始，采用位移平衡式原理（如双波纹管差压变送器）；50年代起进入第二阶段，出现了力平衡式变送器（如DDZ系列中的压力和差压变送器）；第三阶段从70年代初开始，以微位移检测和转换技术为基础，称为微位移平衡式变送器。

微位移平衡式模拟变送器的测量元件（膜片或膜盒）在被测压力或差压作用下，产生微小位移（一般在0.1mm以下），从而改变电子器件的参数（如电容、振动频率、电阻等），再经电子电路转换为转换为4～20mA模拟信号输出。

它们的共同特点是精确度高，稳定可靠，体积和质量小，结构简单，装配调整方便，并具有零位迁移和阻尼可调等功能。

我国引进和生产此类变送器的单位有：西安仪表厂，引进生产美国罗斯蒙特公司1151系列电容式变送器；中美合资上海福克斯波罗有限公司，生产820系列振弦式变送器；大连仪表厂，引进生产日本日立公司E系列扩散硅变送器等。

1、1151系列电容式变送器1151系列电容式变送器采用全密封电容感测元件δ室，直接感侧压力。

被测介质压力通过隔离膜片，由灌充液体传送到δ室中心的测量膜片；另一侧可以是大气基准压力（用于测量计示压力）、真空（用于测量绝对压力）或其他比较压力（用于测量差压），以同样的方式传递到测量膜片。

测量膜片的位移正比于作用在其上的差压，此位移由其两侧的电容固定极板检测出来，由此而产生的电容量变化被电子线路转换成二线制4～20mA，DC输出信号。

1151系列电容式变送器的工作原理如下图所示变送器的供电电源电压为24V，DC，无负载时变送器可工作在12V，DC，最大为45VDC。

差压变送器的精确度：对于低、中、高差压变送器为0.2级；对于高差压、高静压差压变送器为0.25级；对于微差压变送器为0.5级。

2、820系列振弦式变送器820系列振弦式变送器由传感部件和电子器件两部分组成，传感器膜盒感受的压力通过液体传递通道，传递到内部张紧的弦上，改变其张力，可是张弦的机械谐振频率发生变化。

弦的谐振频率量经电子器件转换成二线制的4～20mA，DC输出3、E系列扩散硅变送器E系列扩散硅变送器，采用了无机械可动部件的扩散硅半导体传感器，其工作原理如左图所示。