过程参数检测技术实验报告

过程参数检测技术实验报告

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实验一 压力表和压力变送器的校验、使用及特性分析

1 实验目的

1.1 了解压力表和霍尔式压力变送器的测量原理及使用方法。 1.2 掌握用活塞式压力计校验测压仪表的方法。

1.3 通过对压力表和压力变送器的校验进一步了解仪表变差、绝对误差、相对误

差及精度等基本概念。 2 实验内容

2.1 学习活塞式压力计的操作方法。 2.2 对弹簧管压力表进行精度校验。

2.3 对霍尔式压力变送器进行精度校验和量程调整。 3 实验所用仪器设备

• 活塞式压力计 • 标准压力表

1台 1块

• 弹簧管压力表 1块 • HYD-2型霍尔式压力变送器 1块 • 数字万用表 4 校验步骤和方法

校验仪器连接图如图

1台

用活塞式压力计作为压力表的压力输入源，关闭活塞式压力计上的切断阀a、

b、c、d。将标准压力表、被校压力表或压力变送器分别安装在相应的压力输出端口。

4.1 弹簧管压力表的校验

4.1.1 检查活塞式压力计是否正常

• 打开进油阀，转动手轮将螺旋杆旋出再旋进往复几次，将管内的空气挤出（在顺时针转动手轮将螺旋杆旋进时，观察油罐内没有气泡出现为止）。 • 逆时针转动手轮，将油罐中的油抽到发生器中来（螺旋杆旋出10cm左右即可）。然后关闭进油阀d，打开切断阀b、c。

• 顺时针转动手轮产生压力，观察标准表指针上升到被校表最大压力时，停止加压，保持五分钟，检查发生器是否有泄漏。若标准表指针保持不动，说明没有泄露。若标准表指针下移，说明有泄漏，查处漏处，减压后进行处理。然后再重新检查指导不泄漏为止。然后逆时针旋转手轮是标准表指针指零。 4.1.2 精度校验

在被校表量程范围内均匀取5点，填入表“被校表示值”一栏。 分别进行正行程校验和反行程校验

4.1.3 将校验数据列表，计算仪器的绝对误差、变差及精度。

被校表示值 序号 MPa 1 2 3 4 5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 标准表示值 正行程MPa 反行程MPa 绝对误差 正行程MPa 反行程MPa 变差 MPa 0 1.5级 仪表精度 0.220 0.220 -0.020 -0.020 0.410 0.408 -0.010 -0.008 0.002 0.604 0.592 -0.004 0.008 0.012 0.790 0.798 0.981 0.985 正行程0.010 0.002 -0.008 0.019 0.015 -0.004 1.200标准表示值/MPa1.0000.8000.6000.4000.2000.0000.20.40.6被校表示值/MPa0.81.0正行程

反行程1.200标准表示值/MPa1.0000.8000.6000.4000.2000.0000.20.40.6被校表示值/MPa0.81.0反行程

4.2 霍尔式压力变送器的调校

将霍尔式压力变送器装在校验连接图中被校表的位置上，接好电源线，输出信号用数字万用表监测。 4.2.1 检查活塞式压力计是否正常 4.2.2 霍尔式压力变送器零点、量程调整

• 转动手轮，是标准压力表指针指零，测量变送器此时的输出应为0mV，若不是，进行零点调整，使之为0mV。

•转动手轮，是标准压力表指针指到被校表最大值，测量变送器此时的输出应为20mV，若不是，进行量程调整，使之为20mV。 4.2.3 精度校验

在被校变送器量程范围内均匀取6点，填入表内“标准表示值”一栏。 • 正行程校验：顺时针转动手轮，是标准表指针由零逐渐上升到被校变送器的量程最大值，分别测取并记录变送器在各校验点的实际输出值。 • 反行程校验：逆时针转动手轮，是标准压力表指针由量程最大值逐渐下降到各被校刻度值，分别测取并记录变送器在各校验点的实际输出值。 4.2.4 将校验数据列表，计算仪器绝对误差、变差及精度。

序号 变送器实际输变送绝对误差 出 器标准输正行反行程正行反行程出mA 程mA mA 程mA mA 6.00 8.00 6.01 6.02 8.01 8.02 变差mA 精度 1 2 3 4 5 6 0.01 0.02 -0.01 0.01 0.02 -0.01 0.00 0.02 -0.02 0.50.00 0.02 -0.02 级 0.00 0.01 -0.01 0.02 0.01 0.01 10.00 10.00 10.02 12.00 12.00 12.02 14.00 14.00 14.01 16.00 16.02 16.01 变送器输出正行程20.0015.00/mA10.005.000.000.005.0010.00/mA15.0020.00正行程

变送器输出反行程2015/mA10500.00反行程5.0010.00/mA15.0020.00

5 注意事项

•转动手轮加压或降压时不能太快，防止空气进入产生误差 •校验过程应保证被校表指针单方向无跳动地移动

6 实验总结

被校弹簧管压力表存在系统误差，精度为1.5级量程0~1.6MPa。被校表在测量0.4~0.8MPa范围内的压力值误差小，建议测量压力大约0.4~0.8MPa时使用。 霍尔压力变送器比较精准精度为0.5级，正行程的误差较小，反行程误差较大。建议使用时正行程测量压力。

活塞式压力计使用时标准表和被校表的切断阀不能打开过多以免转手轮加压时压力过大阀门喷出油。转动手轮加压和降压时不能旋转太快，正行程加压超过被校值时，应先降压再增压到被校验值；反行程降压超过被校验值时，应先加压再降压到被校验值。

实验二 测温数字显示仪表的校验

1. 实验目的

1.1 了解XMT智能型数字显示仪表的基本功能及使用方法。 1.2 掌握XMT智能型数字显示仪表的功能检查方法。 1.3 掌握XMT智能型数字测温显示仪表的精度校验防范。 2. 实验内容

2.1 观察XMT智能型数字显示仪表的内部结构及组成。

2.2 分别对XMT-121型（热电偶输入）和XMT-121型（热电阻输入）数字显示仪

表进行功能检查和精度校验。 3. 实验所用主要仪器设备 • 数字万用表

1台

1台 1台

• 毫伏信号发生器 • 精密电阻箱

• XMT-121型和XMT-121型数字显示仪表各1台

4. 校验步骤和方法

4.1 XMT-121型智能数字显示仪表的功能检查和精度校验 将XMT-121型仪表按后面板接线图接好线 4.1.1 功能检查

（1） 检查仪表是否正常工作

• 该仪表具有热电偶冷端温度补偿功能。将仪表接通电源后，输入为0mV时，仪表应显示室温，且用手摸接在表外端子上的温度补偿电阻Rt一段时间，显示值应有所增加。

• 该仪表内有两个继电器。可置上限、下限两个控制点。调节毫伏发生器改变输入信号使显示值由室温上升至满度过程，可听到表内继电器吸合/断开动作声响。 （2） 参数设定 设定量程为0~850℃

（3） 检查控制情况 4.1.2 精度校验

• 用水银温度计测室温t0，由分度表查得E（t0，0℃），

• 在仪表量程范围内均匀取5点，分别查分度表得E（t0，0℃），并计算出E（t，t0）= E（t，0℃）- E（t0，0℃）

列表：t0= 21 ℃ E（t，0℃）= 0.838 mV 标准 t （℃） E（t,t0) (mV) 显示 t（℃） 绝对误差 t(℃) 最大相对误差（%） 0 -0.838 1 1 200 7.299 205 5 400 15.557 403 3 1.06% 600 24.064 608 8 800 32.439 809 9 N=850℃:；r=△tmax/N*100%=1.06%，所以精度为1.5级

• 用毫伏发生器给仪表分别输入校验温度点对应的毫伏数E（t，t0）（数字万用表监测），记录仪表显示的温度值。

4.2 XMT-122智能型数字显示仪表的功能检查和精度校验

将XMT-122型仪表按后面板图接好线，接线方式为三线制 4.2.1 功能检查

（1） 检查仪表是否正常工作

• 该仪表为热电阻Pt100输入，调节标准电阻箱，由100Ω逐渐增加时，显示温度应随之增加（注：电阻输入不能超过满度所对应的阻值）。

• 该仪表内有两个继电器，可置上限、下限两个控制点，调节标准电阻箱改变输入信号使显示值由0℃上升满度过程，可听到表内继电器吸合/断开的动作声响。

（2） 参数设定

设定量程为0~300℃ （3） 检查控制情况

调节标准电阻箱给仪表输入被测参数P测，检查继电器动作情况及接点输出开/关状态

• 在仪表量程范围内均匀取6点，分别查分度表的Rt

列表 标准 t （℃） R (Ω) 显示 t（℃） 绝对误差 t(℃) 最大相对误差（%） 0 100 0 0 50 119.4 48.9 -1.1 100 138.5 98.2 -1.8 150 157.3 147.6 -2.4 200 175.8 196.8 -3.2 250 194.0 246.2 -3.8 1.27% 量程N=300℃；r=△tmax/N*100%=1.27%；所以精度为1.5级

5、实验总结

热电偶温度表可能存在线性递增的系统误差，热电偶的测量范围较广可以测量高温，因为冷端温度不是0℃，需要引入冷端补偿才能正常使用。本次实验室温21℃，使用温度补偿后校验得精度为1.5级。热电偶使用建议测量高温这样的相对误差较小。

热电阻温度表同样可能存在线性递增系统误差，热电阻阻值在低温范围变化大，所以热电阻温度表适合测量一些不是很高的温度。本次实验使用热电阻表精度为1.5级。使用时注意三线制接法，否则影响测量精度。 使用热电偶时注意其上温度补偿电阻，不要触摸影响校验。

实验三 一体化温度变送器模块的校验及使用

1. 实验目的

1.1 了解一体化温度变送器（以下简称温变）模块的功能及使用方法。 1.2 掌握一体化温度模块的校验方法。 2. 实验内容

2.1 分别对SWBR（配热电偶）和SWBZ（配热电阻）两种一体化温变模块进行精

度校验。

2.2 改变负载电阻RL（应用时后序仪表的内阻），观察对测量的影响。 3. 实验所用主要仪器设备 • 数字万用表 1台 • 毫伏信号发生器 1台 • 标准电阻箱 1台 • 毫安表 1台

• SWEBR-K型和SWEBZ-Pt100型一体化温变模块各一块。 4. 校验步骤和方法 校验接线如下图

4.1 SWEBR-K型一体化温变模块的校验

用毫伏发生器代替热电偶给温变模块输入，输出4 – 20mA用毫安表测量。负 载电阻RL用电阻箱代替。该温变RLmax为500Ω，校验时RL置250Ω。 4.1.1 精度校验

• 用水银温度计测室温t0，由分度表查得E（t0，0℃），

• 在仪表量程范围内均匀取6点，分别查分度表得E（t0，0℃），并计算出E（t，t0）= E（t，0℃）- E（t0，0℃）

列表：t0= 21 ℃ E（t，0℃）= 0.838 mV 标准 t（℃） E(t,t0) （mV） 0 -0.838 4.00 4.08 0.08 200 7.299 7.20 7.21 0.01 400 600 800 1000 15.557 24.064 32.439 40.426 10.40 13.60 16.80 20.00 10.41 0.01 13.62 0.02 16.75 -0.05 20.06 0.06 标准I （mA） 实际I（mA） 绝对误差△I（mA） 最大相对误差（%） 仪表精度0.5级

0.50% • 调节毫伏发生器给校温模块分别输入校验温度点对应的毫伏数E（t，t0）（用数字万用表监测）。由毫伏表读取温变输出电流I，并记录。 4.1.2 改变负载电阻RL，观察对测量的影响

• 给被校温变输入至满量程信号（由毫安表观测温变输出电流I为20mA） • 改变RL（调节代替RL的电阻箱）由0Ω逐步增加，观察温变输出的变化， 并记录。

I （mA） RL （Ω）

20 250 20 250—560 ≤19.92 ≥560 4.2 SWBZ-Pt100型一体化温变模块的校验

用标准变阻箱代替热电偶给温变输入，除此之外，校验所用的仪器及接线同4.1项。

4.2.1 精度校验

• 在仪表量程范围内均匀取6点，分别查分度表的Rt 列表：

标准 t （℃） 0 100 4 4.00 0 60 120 180 240 300 123.24 146.06 168.46 190.45 212.02 7.2 7.19 -0.01 10.4 13.6 16.8 20 Rt （Ω） 标准I （mA） 实际I （mA） 绝对误差△I（mA） 最大相对误差（%） 仪表精度0.2级

10.39 13.60 16.78 19.97 -0.01 0 -0.02 -0.03 0.188% • 调节标准电阻箱给被校温变分别输入校验温度点对应的电阻Rt，由毫安 表读取温变输出电流I，并记录。

4.2.2 改变Rt，观察对测量的影响（同4.1.2项）

I （mA） RL （Ω） 20 250 20 250—510 ≤19.92 ≥510 5、实验总结

配热电偶一体化温变模块的精度校验为0.5级；配热电阻一花温变模块的精度校验为0.2级。

热电偶一体化温变模块的测量范围大，适合测量高温；热电阻一体化温变模块较低温度时的精度高，适合测量较低温度。 RL>RLMAX时变送器无法正常工作，因为IRLMAX=E，RL过大时变送器两端电压小于正常工作电压。所以RL大到一定程度时测量数据不可靠。

因为量程上限是电流最大为20mA时候，最大负载电阻在此时求得，RL的变化使得电流变化最先在此时产生。