第3章 工艺参数的检测和调节仪表
自动化仪表的基本知识
温度的检测与调节仪表
压力的检测与调节仪表
湿度的检测与调节仪表
液位的检测与调节仪表
流量的检测与调节仪表
风速检测仪表
其他的调节器和控制器
自动化仪表的基本知识
自动化仪表的分类
1.按其功能不同分类：检测仪表、显示
仪表、调节仪表和执行器四类。
2.按其结构不同分类：基地式仪表和单
元组合式仪表两大类。
3.按生产过程中各种参数分类：温度指
示调节仪表、压力指示调节仪表、液位指示
调节仪表、湿度等指示调节仪表和自动调节
执行机构。
自动化仪表的品质指标
1.仪表的精确度（也称精度）
精确度是反映仪表指示值接近被测实际
值程度的品质指标。
（1）绝对误差
仪表指示值与被测参数实际值的差值称
为仪表的绝对误差。
绝对误差=仪表指示值-被测实际值
（2）相对误差：绝对误差与被测量
指示值的百分比称为相对误差。
（3）仪表基本误差：
例如，有两只测温范围不同的仪表，设
最大绝对误差都是1℃，则
测温范围为0～100℃的仪表：
测温范围为0～40℃的仪表：
量程为0～100℃的仪表，误差仅占
测温范围的%，仪表的基本误差小，
精确度较高。可见，仪表基本误差不仅
与绝对误差有关，而且还与仪表的量程
有关。
（4）仪表的精确度：某一类仪表的允许
误差是指在规定的工作条件下，这类仪表所
允许具有的最大仪表基本误差。允许误差去
掉百分号的数值就是精确度等级。如精度等
级为级的仪表，其允许误差不超过%。
常用仪表的精确度等级有级、
级、级、级等。级以下的仪表可
以当作标准仪表。
某测量点最大可能出现的误差为：
例如，当温度的读数为100℃时，
级量程为0～300℃的温度计，其
而级量程为0～100℃的温度计，其
只有仪表运用在满刻度时，测量结果
的精确度才等于仪表的精确度。因此，在
选用仪表时，应尽量使被测参数值在仪表
量程的上限部分。但同时也要考虑到被测
参数可能出现的最大值不要超过仪表的量
程，以免损坏仪表。
2.变差
正反行程
间仪表指示值
的最大差值与
仪表量程范围
之比的百分数
表示仪表的变
差。
仪表的变差不能超过其精度。变差越
小，仪表的再现性越好，工作越可靠。
3.灵敏度和灵敏限
（1）灵敏度。灵敏度表示测量仪表对
被测参数变化的敏感程度。
仪表灵敏度越高，越能感觉被测参数
的微小变化。
（2）灵敏限。仪表的灵敏限是指当仪
表的输入量相当缓慢地从零开始逐渐增加
到仪表的指示值发生可察觉的极微小的变
化时，所需输入量的最小变化值。仪表的
灵敏限是衡量测量仪表在量程的零点不灵
敏程度的指标，亦称为死区。当输入量比
它更小时，就观察不到示值的变化。
自动化仪表的初选知识
一般说来，应首先确选定仪表的
种类，然后考虑仪表的调节规律，再
根据是否要求自动记录与指示等功能
来确定仪表的类型。另外，还应考虑
仪表的量程、精度等级、分度号及其
他方面的具体要求。最后确定所需仪
表的具体方案。
温度的检测与调节仪表
膨胀式温度检测调节仪表
1.电接点水银温度计
这种温度计与普通的水银温度计
相比，增加了调节机构，从而可以发
出温度双位调节信号。电接点水银温
度计有固定接点式和可调接点式两
种。
电接点水银温度计有两条铂金属丝，一条铂
丝的一端焊在玻璃温包内，使铂丝浸于温包的
水银中，另一端烧结在玻璃外壳上作引出线。
另一条铂丝做成螺旋状，一端同钨丝一起固定
在指示铁下端，另一端烧结在玻璃外壳上，作
钨丝的引出线。当旋转电接点水银温度计上部
的磁钢套时，指示铁能随着在上标尺刻度范围
内做上下移动，它的下沿在标尺上所指出的即
为给定值。当被测温度上升到给定值时，水银
柱面和钨丝相碰，浸于水银中的铂丝通过水银
与钨丝接通。对于外电路来说，相当于通过水
银触点发出一个温度上限讯号。电接点水银温
度计有上、下两个标尺，上标尺用于指示温度
的给定值，通过下标尺可以直接读出被测介质
的温度。
电接点水银温度计的接点额定
电流很小，不大于50mA（一般为
20mA以下），因此，在与继电器、
电磁阀等配合使用时，不能直接进
行连接，中间需经电子放大。电接
点水银温度计由于精度较高，多用
于冷却物冷藏间的温度控制和空调
系统室温或露点温度控制。
2.双金属温度计
双金属温度计的测温元件是用线
膨胀系数相差较大的两种不同金属材
料叠焊在一起制成的。由于两个金属
片的线膨胀系数不一样，当温度升高
时，双金属片将向膨胀系数小的一侧
弯曲，温升越高，弯曲就越大。
它是利用双金属片形变位移
的大小与温度变化成正比的关
系，通过杠杆放大机构带动指
针，指示出温度值。同时通过杠
杆带动记录指针（笔），在匀速
前进的记录纸上自动记录出所测
温度。
双金属温度计也
可以用作极值温度信
号器。
当温度升高，双
金属片弯曲变形到一
定限值时，双金属片
与调节螺钉接触使电
路接通，信号灯亮。
如果用继电器代替信
号灯，就可以实现对
温度的极值保护。
双金属温度计结构简单，机械强
度大，价格低廉。但其精度低，量程
和使用范围有限。
双金属温度计常用结构有两种：
一种是轴向结构，一种是径向结构，
可根据生产操作中的安装方便及便于
观察来选择轴向或径向结构。
压力式
温度检测调节
仪表
1.压力式
温度计
由温包、毛细管和弹簧管组成
的封闭空间内充满液体（或气
体）。当被测温度发生变化时，温
包内的液体体积由于热胀冷缩而发
生变化，对弹簧管的压力也发生变
化，迫使弹簧管变形而使其自由端
发生偏转，带动指针指出被测的温
度值。
电接点压力式指示温度计的三个指
针相互绝缘，引出三根导线。当温度升
高到所调上限值时，指针与上限值定位
指针接触，发出温度上限信号；当温度
降到下限值时，指针与下限值定位指针
接触，发出温度下限信号。
电接点压力式指示温度计，适用于
20m之内的工业设备上的气体、液体和
蒸气的温度测量，也可作为温度调节系
统的电路开关。
2.压力式温度控制器
各种压力式温度控制器，
虽然在结构上各有特点，但他
们的工作原理是相同的。
WTZK-50型温度控制器的结构主要由感
温系统和调节机构两部分组成。
由温包、毛细管和波纹管所组成的密封
感温系统内，充注工质（如R12、R22或其他
对温度敏感的物质）。当温包感受到被测温
度变化时，温包内工质的压力也随着变化，
这个压力作用在波纹管上，使波纹管伸长或
缩短，输出一个位移信号，对杠杆4产生一个
顶力，该顶力矩与和主调弹簧8所产生的力
矩，对着刀口支点14形成力矩平衡。
当被测温度升高时，温包18和波纹管
19内压力增大，传动杆向上的顶力矩
增大当传动杆力矩大于主调弹簧的力
矩时，杠杆逆时针转动，压住幅差弹
簧20。若被测温度继续升高到调定值
的上限，传动杆的顶力矩大于主弹簧
的拉力矩与幅差弹簧的顶力矩之和，
杠杆继续转动，带动跳簧片左移，动
触点与静触点11断开，与静触点9闭合，
发温度上限信号；
若被测温度下降，传动杆的顶力矩也下
降，杆杠绕支点顺时针方向转动，刚
转动一点，不足以使跳簧片动作，只
有被测温度降到控制器调定值的下限
时，跳簧片动作，带动动触点右移，
使之与静触点9断开与静触点11闭合，
发温度下限信号。
主调节弹簧力的大小，决定了
温度控制器的下限动作值，转动
主调螺杆8就可以改变主调弹簧的
预紧力，也就是改变了控制器下
限温度值。调节时指针随主调节
弹簧上下移动，在标尺上可以直
接指示出下限温度值。
当被测温度升高，传动杆顶动杠杆逆时针转
动一段距离后，便顶住了幅差弹簧，这时触点还
没有变位，而杠杆要继续转动，在继续克服主调
弹簧拉力矩的同时，还必须克服幅差弹簧的顶力
矩，才能使触点变位。可见，转动幅差旋钮3，调
节幅差弹簧20的弹力，可改变上限动作温度值
（即改变幅差）。温度调节器上限＝下限值+幅差。
值得注意的是幅差调节旋钮上分0～10格的刻度，
每格并不代表一度，而是幅差分档的相对数，以0
为最小幅差，10为最大幅差。一般幅差可调范围
为3～5℃。
WTZK-50型温度控制器广泛用于各种冷藏库
和空气调节系统的温度控制。
电阻式温度检测调节仪表
-102型动圈式温度指示仪
XCZ-102型动圈式温度指示仪
采用铂热电阻或铜热电阻做测温元
件。可对各种工业对象中的气体、
液体、蒸气和烟雾的温度进行远距
离指示。
XCZ-102型动圈式温度指示仪由不平衡电桥和
动圈测量机构两部分组成。动圈仪表测量机构的
核心是一个磁电式毫伏表。由表面绝缘的细铜丝
绕成矩形线圈2，用张丝（弹性金属丝）1支承于
永久磁铁3的磁场中。当测量的直流毫伏信号加在
此线圈上时，线圈中则有电流流过，产生了电磁
力，在线圈的有效边上产生大小相等、方向相反
的力偶，在力偶的作用下，形成力矩，推动线圈
转动。力矩推动线圈转动的同时，张丝被扭转变
形，产生与力矩相反的阻力矩，当两力矩平衡时，
线圈便停止转动。该线圈的转角与所测毫伏电势
有关。当面板直接刻划成温度刻度时，装在动圈
上的指针就指示出相应的温度值。
不平衡电桥采用了两级稳压管稳压电源供电。
由图中四个桥臂中的相关电阻构成电桥。为了减
小连接导线的温度变化而引起的附加温度误差，
热电阻 采用三线制接法接入桥路。 为外接导线
电阻， 、 是调节仪表指针起点的电阻。由于环
境温度的变化对动圈的阻值也会有影响，温度升
高动圈阻值增大。为此，在动圈支路接入一只热
敏电阻 ，利用热敏电阻的阻值随温度升高而变
小的特性进行补偿。电阻 可以补偿热敏电阻温度
特性的非线性，提高热敏电阻的互换性和仪表刻
度的线性化程度。电阻 是满刻度调整电阻，用于
改变仪表量程和调整满刻度。
电路工作原理：当热电阻 的阻值为仪
表刻度起点所对应的阻值时，电桥平衡，
电桥输出电压 为零，没有电流流过动圈，
指针不发生偏转；当被测温度升高时， 增
大，电桥的平衡被破坏，就有一个毫伏级
的电压输出，有电流流过动圈，在磁场的
作用下，使指针发生偏转。而且被测温度
偏离平衡温度越高时， 阻值变化越大，输
出电压就越高，不平衡电流就越大，指针
偏转就越大，因此根据指针偏转大小就可
以确定被测温度的数值。
-12型温度控制器
TDW-12型温度控制器是无指示的温度控
制仪表，能对被控制对象实现二位或三位控
制。仪表采用集成电路运算放大器，因而线
路简单，工作可靠，体积小，精度高。适用
于冷藏库、空调系统作温度控制。
TDW-12型温度控制器由测温数字电桥、
线性放大器、双稳开关电路和输出继电器等
组成。
Yeiy
Yeiy
Yeiy
系列小型自动平衡电
桥记录调节仪
XDD系列小型自动平衡电桥
记录调节仪与热电阻或其他能产
生电阻值变化的变送器配套使
用，对温度或其他参数进行显
示、记录、调节。
该仪表采用平衡电桥测温。当热
电阻的阻值随温度变化后，电桥输出
不平衡信号，经放大器放大后操纵可
逆电动机。一方面带动滑动可变电阻
移动，使电桥重新平衡，同时显示出
温度数值。另一方面带动记录笔或调
节机构。与此同时同步电动机带动记
录纸匀速卷动，记录笔便在记录纸上
用曲线记下被测参数的大小。
仪表有单笔、双笔、多点及带PID电动
调节器等几种。单笔仪可连续测量、记录
一个参数；双笔仪可同时连续测量、记录
二个参数；多点仪有3点和6点两种，周期
地循环打点记录各点参数；带PID电动调节
器的仪表，除可测量和记录一个参数外，
还能对该参数进行比例积分微分调节。
电子平衡式显示调节仪表的测量精度高，
而且能自动显示记录。常用的这类仪表还
有XB系列电动式温度指示调节仪、XBW系
列自动平衡式显示记录仪等。
压力的检测与调节仪表
压力检测仪表
1.弹簧管压力表
弹簧管压力表的测量范围极广，品种规格很
多。按精度等级来分，有精密压力表、标准压力
表、普通压力表；按信号显示来分，有双面压力
表、电接点压力表、远传压力表、数字式压力表
等；按现场条件分，有防爆压力表、耐震压力
表、耐酸压力表等等。上述压力表都是以普通弹
簧管压力表为基础，只需在结构上或是在材料上
稍加改变，就能满足各种各样的测压需要。
压力表的检测元件为单圈弹簧管1，它是一根
弯成270°圆弧且截面为椭圆形的空心金属管。其
一端固定在表座上，并与接头9连接；另一端封闭，
可自由移动，称为自由端，如图3-14（b）中B端。
经接头9通入被测压力后，由于椭圆截面的空心管
在压力的作用下将趋于圆形，弯成圆弧形的弹簧
管便随之产生向外挺直的扩张变形，从而使弹簧
管的自由端B产生微小位移。这一微小的变形位
移通过拉杆2使扇形齿轮3作逆时针方向偏转，于
是带动与指针同轴的中心齿轮4作顺时针方向偏转。
这一传动过程，使得自由端的微小位移得以放大，
从而使指针5在面板6的刻度标尺上显示出被测压
力值。
弹簧管自由端的位移与被测压力之间成正比
关系，因此弹簧管压力表的标尺刻度是线性的。
在图3-14（b）中，游丝7
用来克服因扇形齿轮和中心齿
轮间的传动间隙而产生的仪表
变差。调整螺钉8用于改变机
械传动的放大倍数，改变其位
置，可以调整压力表的量程。
2.电触点信号压力表
在工业上常常采用电触点信号压力表，
将被测压力控制在某一范围内。
电触点信号压力表是在普通弹簧管压
力表的基础上，加装简单的开关线路所构
成的。它能在压力偏离给定范围时，通过
电路的开合及时发出预警信号，以提醒操
作人员注意；或者通过中间继电器实现压
力的自动调节。
工作原理：压力表指针上有动触点2
，表盘上另有两根可调节的指针，分
别接有静触点1和4，当压力超过上限
给定值（由静触点4的指针位置确定）
时，动触点2和静触点4接触，红色信
号灯5的电路被接通，使红灯亮。若压
力低至下限给定值时，动触点2与静触
点1接触，便接通绿色信号灯3的电路。
静触点指针1、4的位置可根据需要灵
活调节。
压力调节与控制仪表
-22型压力控制器
YWK-22型压力控制器是将高压过高
保护和低压过低保护两部分合并装在一
个壳体内，适用于制冷压缩机的排气压
力过高和吸气压力过低保护，也称为高
低压控制器。
结构：高压部分由气箱、波纹
管、高压调节弹簧、调节螺母、调
节螺杆、调节盘和复位按钮等组
成。低压部分由低压气箱、低压跳
脚、差值调节盘、差值弹簧、低压
调节盘、抽空拔杆和微动开关组
成。
工作原理：当系统管路中压力升高，气
箱1内波纹管被压缩，当压力达到控制器调
定值上限时，波纹管克服主调弹簧力的作
用推动顶杆，顶动跳板3，带动微动开关19
动作，使其触点断开，切断电源，停止制
冷压缩机工作并发出报警信号。在高压部
分微动开关动作后，跳脚板上突出边缘即
被扣住自锁。系统压力下降后也不能自行
复位，须待事故排除后，按手动复位按钮
10，才能使自锁装置脱扣，微动开关触点
重新闭合，允许制冷压缩机重新启动。
低压保护部分的波纹管内加有负压小弹簧。机
器正常运转时，波内负压小弹簧及系统压力将波纹
管压缩，微动开关处于被压紧的通路状态；吸气压
力降低，波纹管被拉长，当压力低于控制器的下限
值时，低压调节弹簧向下推动低压跳脚扳；使微动
开关动作，触点变位，切断电源使制冷压缩机停止
工作。低压保护部分无自锁机构，待压力回升以后，
波纹管向上推动跳脚板可使微动开关重新处于通路
状态。为了利用本台制冷压缩机对系统抽真空时不
使低压保护起作用，设有“运转-抽空”旋杆18。旋
到抽空位置时保护切除掉；旋杆在运转位置时，仍
恢复低压部分的保护作用。转动调节螺母，改变主
调弹簧的预紧力，可以改变高压或低压保护的设定
值，设定值可以从两个窗口上分别读出来。转动幅
差调节盘，可以改变低压保护通路和断路之间的压
力幅差。
-12型压力控制器
YWK-12型压力控制器是作系统压力调节
的控制器。高压控制器的结构与YWK-22型压
力控制器的高压部分相同，但没有自锁和手动
复位装置，增加了幅差调节机构，上下限的通
断特性也不同；低压控制器的结构与高压控制
器相同，只是波纹管与弹簧的规格不同；负压
控制器的结构与YWK-22低压部分基本相同，
但没有“运转-抽空”旋杆。
YWK-12型压力控制器刻度窗
口上设置两根指针。一根是主针
（绿针），随主弹簧调定一个限位；
另一根是副针（红针），将幅差值
折算到主刻度上，表示另一个限位。
因此，YWK-12型压力控制器控制
压力的上下限位调定值，在窗口均
能直接读出。
3.压差控制器
（1）CWK-22型压差控制器
CWK-22型压差控制器主要
用于制冷压缩机的油压差保护，
故又称油压差控制器。
控制器由两个波纹管对置设置。从曲轴箱来的
低压压力接至上端气箱，下端气箱接至油泵的出
口端，感受油泵排出压力。两个波纹管的力方向
相反，都作用在顶杆6上，通过调节弹簧来平衡。
另外，CWK-22型压差控制器内部附有电热丝加
热的双金属片延时机构。设置延时机构的原因是；
第一，制冷压缩机启动时，建立正常的油压差需
要一定的时间，油泵的油压控制必须把这一段时
间除去，没有一定的延时，制冷压缩机就启动不
了，第二，在制冷压缩机运转中，由于曲轴箱压
力不稳或带进液体工质，使油压不稳 或成泡沫
状，均有可能使油压降到危险压力以下，但经若
干秒后油压往往能自行恢复，加上延时机构后，
可避免不必要的频繁停车。
机器开始启动时，CWK-22压差控制器同时通电，电
接点1、2、4接通，加热器通电加热，开始延时，欠压指
示灯亮。在调定的延时时间内，若油压差上升到调定值，
调节弹簧5被压缩，顶杆6带动跳脚板7，推动差压开关触
点动作，使1、3接通，1、2断，延时机构和欠压指示灯
被切除，制冷压缩机投入正常运转；若在调定的延时时
间内，油压差没能升到调定值，双金属片受热变形，推
动延时开关动作，使触点4、5接通，4、1断开，切断制
冷压缩机电源，并发出报警信号。延时开关被双金属片
顶动变位时，延时开关的凸钮即被机械扣住，不能自行
复位。须人工手按复位按钮以后，延时开关的凸钮才被
释放，触点复位，允许制冷压缩机重新启动。但延时开
关切断电源而使制冷压缩机停车后，至少需隔5min，待
双金属片延时机构冷却复原后，才能按复位按钮复位。
否则延时时间将不准确。
转动压差调节螺母，可改变主
弹簧的预紧力，从而改变油压差
的设定值。该值是控制器的上限，
在仪表的刻度板上指示出来。下
限油压差等于上限（指示值）减
去幅差。幅差为，且不
可调。改变电加热丝与双金属片
之间的距离，即可改变延时开关
的延时时间。
（2）CWK-11型压差控制器
CWK-11型压差控制器主要用于
氨泵不上液保护，保护氨泵进出口压
差在一定的数值之上，以免发生气蚀
现象。此外，该仪表也可用于其他液
泵。
CWK-11型压差控制器的结
构和工作原理与CWK-22基本相
同，但缺少延时机构，使用时若
需延时，应另配时间继电器。窗
口的刻度扳上指针指出的是控制
器的下限压差。上限等于指针数
值加开关差（）。
CWK-11型压差控制器用作氨泵断液保护时,上
端气箱接氨泵入口，下端气箱接氨泵出口，另配时
间继电器作延时机构。图3-22所示为CWK-11的电
气接线图。氨泵刚启动时，压差尚未建立，触点1、
2通，时间继电器通电延时。在调定的延时时间内，
压差达到控制器的上限值，波纹管推动顶杆上移，
带动微动开关动作，使触点2、3闭合，1、2断开，
将时间继电器KT从电路中切除，氨泵投入正常运
转；若在调定的延时时间内，氨泵的进出口压差达
不到上限值，时间继电器KT动作，其触点切断氨
泵电源，使氨泵停止运转。在氨泵运转过程中，如
果氨泵进出口压差低于控制器下限时，控制器触点
1、2接通，继电器KT重新延时。在延时时间内，
压差恢复到控制器上限，氨泵继续运转；恢复不到
上限则停泵。
（3）CPK-1型微压差控制
器
CPK-1型微压差控制器主
要用于采用冷风机降温的库房
发不定时的冲霜信号，也可以
与电动执行机构配合用于空调
系统作压差、流量控制。
CPK-1型微压差控制器中
的膜片将仪表分成高、低压两
个密闭腔室。当两腔室的压力
差增大到等于或超过调定值时，
膜片硬芯对杠杆端部的作用力
也随之增大到一定值，带动微
动开关动作，触点变位，发压
差上限信号。
在冷风机降温的库房中，空气在冷风机的作用
下在室内循环。空气流过蒸发管组时，必将产生压
力损失，因而冷风机的下部进风口和上部出风口是
有风压差的。当冷风机的进、出口风压差达到调定
值时，发出冲霜信号。
通过调节螺丝5可以调节微压差控制器的给定值。
CPK-1型微压差控制器体积小，灵敏度高。但
用于冻结间时，由于室内湿度大，库温低，容易造
成软管内冻塞，使控制失灵，这点在使用时应注意。
湿度的检测
与调节仪表
湿度检测
仪表
1.干湿球
温度计
干湿球温度计由两支完全相同的温度计组
成。由于湿球上水分蒸发吸热，使湿球表面空
气层的温度下降。因此，湿球温度通常总是低
于干球温度。干湿球温度差与被测空气的湿度
有关。空气越干燥，湿球上水分蒸发越快，干
湿球温度差越大；空气越潮湿，湿球上水分蒸
发越慢，干湿球温差越小；若是饱和空气，则
干湿球温度差为零。知道了干湿球温度计的读
数后，就可以通过查表或计算，求得空气的相
对湿度。
干湿球温度计结构简单、价格便宜，但测
量范围一般限于0℃以上，而且需经常保持湿
球纱布套的湿润和清洁，维护工作较麻烦。
2.毛发式
湿度计
毛发湿度计是将一根（或一束）脱脂毛
发的一端固定在金属架上端的调节杠上，
另一端与杠杆相连。当毛发因空气湿度不
同而长度发生变化时，牵动杠杆，带动指
针沿弧形刻度盘移动，直接指示出空气的
相对湿度。
毛发式湿度计的结构简单，价格低廉，
工作可靠，而且不需要经常维护。但毛发
使用一段时间后，易塑性变形和老化，影
响测量精度。
湿度检测与调节仪表
1.干湿球湿度调节器
TH型干湿球信号发送器与TS系列湿度调
节器配合，可实现湿度的偏差指示、双位、三
位、比例积分和比例积分微分调节。输出信号
可分为继电器开关信号和连续电流输出信号
（0～10mA）。
2.电阻式湿度调节器
NSZ-11型电阻式湿度指示调节
仪是利用氯化锂湿敏元件测量空气
的相对湿度的。仪表可以远距离湿
度显示并发出湿度双位调节信号，
与增湿机构和减湿机构相配合，对
湿度进行双位调节。
氯化锂湿敏元件作为测量桥路的一个桥臂，
当空气湿度达到给定值时，测量桥路输出讯号为
零；当空气相对湿度偏离给定值时，氯化锂湿敏元
件阻值的变化破坏了电桥的平衡，使测量桥路有电
信号输出。该电信号经射极跟随器阻抗变换、交流
放大器放大、整流后送给湿度指示仪表。经电桥检
测出的湿度信号，同时经另一路射极跟随器阻抗变
换、交流放大器放大、送到相敏放大器去控制继电
器动作，使相应的增湿或减湿机构运行，实现湿度
的自动控制。
仪表面板上设置了给定旋钮和差值范围调节
旋钮，用以调节仪表的给定值和幅差。
液位的检测与调节仪表
直读式液位计
1.管式液位计
液位计根据结构不同，可分为板
式液位计和管式液位计。根据液位计
与贮液容器的连接方式不同，又可分
为法兰式连接和管接头式连接。
液位计的对外连接法兰或接管与贮液容
器连接后，两者形成“连通器”，透过视孔玻
璃可直接观察到容器内的液位高度。
在液位计的针型阀内装有钢球，当发生
意外的泄漏时，阀内钢球借助介质压力压在
阀体通径处，阻止容器内的介质大量外流，
当介质压力低于时，其闭锁作用则不
可靠。在液位计的上阀装有螺塞可供放气之
用，下阀也装螺塞可供取样、排污和清洗。
液位控制器
-40型电感式浮球液位控
制器
UQK-40型电感式浮球液位控制
器适用于以氨、R12、R22为工质的
制冷系统，与电磁阀配合使用，可
自动控制容器内工质的液位。
UQK-40型电感式浮球液位控制器的给
定值由浮球阀体的安装位置确定。液位的
起始值（下限）用红色油漆标在阀体上，
画有，“A —”处为氨系统的起始液位，“F
—”为氟利昂系统的起始液位，安装时对准
所需控制的液面即可。阀体内装有不锈钢
浮球，阀体上部是电感线圈，浮杆由浮球
带动在线圈内随液面的变化而上下移动，
使线圈电抗发生变化。一定的液位高度
（相对于起始液位）有相应的电抗与之对
应。
当容器中液位升高，浮球上升，线圈的电抗也
增大，线圈两端的交流电压信号增大，通过桥式整
流，使加在三极管V8的基极电位下降，当线圈电抗
增大到一定值时，V8截止，V9饱和导通，继电器K
线圈通电，触点6、7通，发液位上限信号；当液位
下降，浮球下降，线圈电抗减小，线圈两端交流电
压减小，经整流后，使加在三极管V8的基极电位升
高，当V8的基极电位升高到某一数值时，V8饱和导
通，V9截止，双稳开关电路翻转，继电器K线圈断
电，触点6、7断开，7、8通，发液位下限信号。控
制器的幅差可在0～60mm范围内调节。
-41、42型电感式浮球液位控制器
UQK-41、42型电感式浮球液位控制器主
要由玻璃管液位指示器和浮球开关两部分组
成。两种型号的结构基本相同，大部分零件
通用。
玻璃管液位指示器与制冷系统中用的直
读式液位指示器相同。UQK-41型常用于容
器放油控制，UQK-42型常用于压缩机加油
控制。
接近开关由串联型晶体管稳压电源供电。
三极管V4、电容 和变压器 、 组成振荡
器，只要线圈 的相位正确，选择合适的匝
数比，就能保证起振。 组成谐振回路，
接在V4集电极，使振荡器输出波形良好，
振荡频率也同时确定。当指示液位的浮子
未进入接近开关控制区时，振荡器振荡正
常，振荡电压由 藕合输出，经二极管V1
整流后，给三极管V5提供一正偏压，使V5
饱和导通，V5饱和导通后将三极管V6基极
电位箝在低电位，迫使V6、V7截止，继电
器K不动作；
当浮子进入接近开关工作区时，浮子在振荡器的
高频磁场中产生涡流，使振荡回路品质因素下降，
破坏了振荡条件，迫使高频振荡器停振， 线圈
无振荡电压输出，V5截止，而 、 向V6的基极
提供了一个正向偏压，使V6饱和导通，V7随即也
饱和导通，继电器K动作，其触点输出开关信号。
当V7管子由饱和转向截止时，其集电极所带继电
器线圈要产生自感电动势，很可能将V7击穿，加
V13续流二极管，是为自感电势提供一个通路，
保护V7不被击穿。 是正反馈电阻，用以提高开
关电路翻转灵敏度。
UQK-41型常用于容器放油控制时，当容
器液位升到上限时，上限油位接近开关动
作，常开触点1K1闭合，放油继电器3K吸
合，发出放油信号并通过3K1触点自锁，使
得在放油过程中油位下降到上限以下时放
油仍能持续进行。直到油位到下限时，下
限接近开关动作，其常闭触点2K1断开，使
放油继电器3K释放，停止放油。UQK-42型
用于压缩机加油控制时，油位降到下限时，
加油继电器4K吸合加油，油位升到上限时
停止加油。
水位
控制
器
SY型晶体管水位控制器可根据喷水室底池
（或回水箱）的水位变化，控制回水泵的启停而
保持水位的恒定。其输出是继电器的触点。
工作原理：电源供电后，如果水池水位低于“
高”水位时，继电器不动作；当水位升到“高”、“
中”水位极板接通时，三极管V4基极电路接通，
V4饱和导通，继电器K吸合，输出常闭触点6、7
断开。也就是说，它通过继电器（比如浮沉式水
银继电器）控制水泵的启动。由于是用一对常开
触点与“中”水位组成继电器自锁电路，所以只有
当水位下降到“中”极板位置以下时，继电器K才
释放，水泵停止运行。
流量的检测与调节仪表
流量的检测仪表
1.靶式流量计
靶式流量计具有结构简单，安装维修方便，不
易堵塞等优点。除了可以测量液体、气体和蒸气流
量外，尤其是可以测量粘度较高的介质和含有固体
颗粒的浆液以及腐蚀性介质的流量。但是，由于靶
式流量计所测的介质种类繁多，仪表制造厂一般只
能统一采用水为介质进行流量校验和标定，因此在
使用时还需要进行个别标定才能保证精度。另外测
量的压力损失较大。
液体流动的推力作用在一悬挂于流束中
的靶上（也可以说这个推力就是靶对流体的
阻力，因此靶式流量计是一种流体阻力式流
量计），流体作用于靶上的推力大体上有流
体流动的动压力、靶对流体流动的节流作用
所产生的静压差和流体的粘性摩擦力。根据
伯努利方程可以计算出靶上所受推力的大小，
只要测得靶上所受到的液体推力就可以知道
被测介质流量的大小。推力的测量可采用紧
贴在悬臂梁上的应变片，由靶杠杆推动组成
流量变送器来完成。
流量控制器
正常工作时，流体对靶片产生的作
用力与弹簧的拉力平衡，形成一种电路
状态。当流体流量发生变化时，靶片所
受作用力与弹簧力的平衡被破坏，靶片
产生转动，拨动微动开关使其触点变
位，对流体的流量进行控制或超限报
警。每个靶式流量控制器上有三副靶
片，不同的管径与流量应选用不同的靶
片，以达到最佳的调节效果。
风速检测仪表
叶轮风速仪
叶轮式风速仪是利用流动的空气推动仪
器上的一个用轻金属制成的转轮，转轮转
速的快慢与风速成正比。根据单位时间内
转轮的转数，通过机械计数装置，在表盘
上显示风速值。图3-45所示为内部自带计
时装置的自记式叶轮风速仪。图3-46所示
为其内部传动示意图。叶轮受到气流动压
力作用发生旋转运动，其转数由轮轴上齿
轮传递给计数器和指针，便指示出风速的
大小。
当将该仪器置于测点处时，气流方向应垂直于
叶轮平面，当叶轮旋转正常后，再按动启动压杆，
手指应随按随放（按放时间不要大于1s）。这时
计时指针开始走动。当走过30s后，可听到轻微“
咔嚓”声，表示传动机构已经与计风速指针接触，
风速指针便开始走动。待时间过60s后，又可听到
“咔嚓”声，传动机构与计风速指针脱离接触，风
速指针停止走动（再过30s计时指针也自行停止）
。此时读取长、短指针的示值之和即为每分钟的
风速，再除以60就是所测的风速值了。测试完后，
按回零压杆，使指针归回零位，为下次使用作好
准备。
叶轮风速仪的灵敏度为
范围内的较小风速。空调测试
中，主要用于测量风口和空调
设备（如加热器、表面式冷却
器和喷水室）的风速。
转杯式风速仪
转杯式风速仪的作用原理、构造与叶轮风速仪
基本相似，只是将风速感应元件叶轮换成了3个
（或4个）半球形的转杯（风杯）。因转杯结构牢
固，机械强度大，能承受速度较大气流的压力，
因而能够测量较大的风速。一般为1～20m/s，也
有1～40m/s的。有的仪表还带有风标，用以指示
风向。
杯式风速仪与叶轮风速仪的使用方法类似。计
时指针走一圈为120s，其中开始100s为计数时间，
后20s收尾。按下启动压杆后，计时指针与风速指
针同时启动，待过100s后，可听见“咔嚓”声，风
速指针停止走动。读取表盘示值即为风速
（m/s）。
热电风速仪
制冷与空调系统中常用的是热球式热电风速
仪，它由热球式测头和测量仪表两部分组成。测
头是将镍铬线圈和测量热球温度的热电偶一同置
于玻璃球内。当通过镍铬线圈的加热电流一定时，
玻璃热球测头的温度将随风速的大小而变化，风
速越大，球体散热越快，其温升越小，玻璃热球
测头内的热电偶产生的热电动势也小；风速越小，
球体散热越慢，其温升越大，测头内热电偶的热
电动势也就越大。热电偶热电动势的大小，通过
测量仪表转换成相应的电流由表头指示出来。在
表盘上可直接读出风速值。
其他的调节器和控制器
程序控制器
型时间程序控制器
融霜总是按照一定的顺序进行。例如，采用水
和热氨联合融霜的系统，融霜程序为：第一步关闭
供液阀、风机停转和关闭回气阀，然后开启排液阀
和热氨阀；第二步开启融霜水泵和进水阀，向蒸发
器淋水；第三步停止融霜水泵和关闭进水阀；第四
步关闭热氨阀和排液阀，然后开启回气阀和供液
阀，风机运转，融霜结束，系统恢复正常降温。若
用时间程序控制器把融霜过程的每一步都用时间控
制进行，即可实现自动融霜。
TDS-04型为定时融霜程序控制，TDS-05型为
指令融霜程序控制。
TDS型时间程序控制器为四刀三段式，工作
时，自动按照所调定的四个接点三个时间区段依次
发出电气信号，控制自动融霜。控制器的最后—个
信号为切换复原信号，控制工作过程完毕后即自动
恢复原状、三个区段时间分配为：第一区段0～
20min；第二区段0～30min；第三区段为0～
15min，控制全程最长65min。具体使用时可根据
需要调整各区段时间，也可将某区段时间调零，即
切除该区段。
型分级步进能量调节器
在制冷装置中，常以蒸发温度或蒸发压
力为调节参数，实现能量调节，使制冷压缩
机的能量与系统的热负荷相匹配。
TDF型分级步进能量调节器是专门为制
冷系统设计的能量调节仪表。它能根据调节
参数的变化，对制冷机群进行定点延时分级
调节，对制冷压缩机能量的增减实现步进控
制。
TDF型分级步进能量调节器有TDF-01型和
TDF-02型两种，其结构基本相同，仅所配
的测量元件不同。TDF-01型要求直接输入0
～10mA的直流信号，当调节参数的信号不
同时，应通过变送器加以变送。如以蒸发压
力作调节参数时，可通过压力变送器（如
YSG-01型电感式压力变送器）将压力信号
变化转变为0～10mA的直流信号变化。TDF
-02型表内装有将热电阻信号转变成0～
10mA直流信号的线路，故与Ptl00型铂热电
阻配合使用，铂热电阻直接与仪表联接即可。
一般以蒸发温度作调节参数。
（1）分级：TDF型分级步进能量调节器
最多有八级继电器输出（可在4～8级内调
节）。每级可控制一台或几台制冷压缩机，
也可以控制制冷压缩机的几组气缸，视机群
的规模而定。八级能量输出的调节方式为分
级步进式。步进方式有加速上载、延时上
载、延时卸载、加速卸载四种。延时时间为
0～30min可调，加速时间为延时时间的
1/8。
（2）定点：TDF型分级步进能
量调节器的调节定点有4个设定值，
即过高限、高限、低限、过低限，
由装在仪表背面的4个拨盘开关分别
设定。输入的调节参数与这4个设定
值比较，根据比较的结果，按预定
的调节规律输出调节信号。
（3）延时：当制冷压缩机的制冷量小于系统的热
负荷，调节参数上升到高限时，调节器自动开始延
时，延时时间到，调节参数若仍在高限，就在原来
所在的能量级基础上增加一个能量级运行，即制冷
压缩机延时上载；当制冷量远远小于热负荷，调节
参数达过高限时，调节器自动缩短延时时间，加速
上载，使制冷压缩机增加一个能量级；当制冷量大
于热负荷，使调节参数达到低限或过低限时，调节
器使制冷压缩机延时卸载或加速卸载，降低一个能
量级运行；当制冷量与热负荷基本相等，调节参数
在设定值的高限和低限之间时，调节器的输出不发
生变化，制冷压缩机能量不增不减，维持运行在现
有的能量级。
（4）步进：所谓的“步进”调节，就是指
根据制冷量与热负荷的不平衡程度，逐级增
加或减少制冷压缩机能量的调节方式。增能
和减能采取延时的目的是防止热负荷出现虚
假现象，避免能量增减频繁。当调节参数达
到或超过设定值的过高限或过低限时，说明
制冷量与热负荷相差太大，需要加速扭转这
种局面。这时，调节器发出加速增能或加速
减能信号，使调节参数尽快回复到高低限之
间。
这种调节的实质是调节参数幅差不变，
机器投入运行的级数与系统热负荷成正比。
热负荷增减多少，机器的能量跟随增减多
少，总使制冷压缩机处于和热负荷相适应的
状况下运行。这种调节有两个特点：一是使
调节参数总在控制的范围内，幅差可以很
小；二是根据热负荷将制冷压缩机分成几个
能量级，制冷压缩机能量跟随热负荷的变化
成比例地增减，机器使用比较合理。
复习思考题
3-1 自动化仪表按功能分为哪几类？
3-2 自动化仪表的品质指标有哪些？常用表
的精确度等级有哪几种？
3-3 电接点水银温度计的工作原理是什么？
3-4 双金属温度计的工作原理是什么？
3-5 WTQK-50型温度控制器由哪些部分组
成？其工作原理是什么？
3-6 TDW-12型温度控制器由哪些部分组
成？其电路工作原理是什么？
3-7 弹簧管式、电接点式、膜盒式、波纹管
式压力表的工作原理是什么？
3-8 YWK-22型压力控制器由哪些部分组
成？其工作原理是什么？
3-9 CWK-22型压差控制器由哪些部分组
成？其工作原理是什么？
3-10 CWK-11型压差控制器由哪些部分组
成？其工作原理是什么？
3-11 干湿球温度计的结构和特点是什么？
3-12 画出干湿球湿度调节器的调节方框
图。
3-13 画出NSZ-11湿度指示调节仪的原理方
框图，它是如何实现湿度控制的？
3-14 差压式远距离液位计的工作原理是什
么？
3-15 UQK-40型电感式浮球液位控制器电气
线路的工作原理是什么？
3-16 差压式流量计和电远传转子流量计的工
作原理是什么？
3-17 叶轮风速仪、杯式风速仪、热电风速
仪如何使用？
3-18 试叙焓值调节器的作用原理。
3-19 试叙气动调节阀的作用原理。
3-20 试叙TDF型分级步进能量调节器的调节
规律。
