2 参数检测(第二章).ppt

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1、第二章第二章 参数检测参数检测简要介绍非电量参数检测方法及实现技术简要介绍非电量参数检测方法及实现技术如温度，压力、物位、流量、机械量、成分等如温度，压力、物位、流量、机械量、成分等1第一节第一节 概述概述 一、一、参数检测的意义参数检测的意义 参数检测是把反映生产过程状态的参数定参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供出对控制生产有效而适当的信息，量化，并提供出对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、原材料和能源消从而使生产管理、质量管理、原材料和能源消耗等处于最佳化。耗等处于最佳化。如传统酿酒方法利用现代检如传统酿酒方法利用现代检测实现的现代化。测实现的现代化。2二、

2、参数检测的一般方法二、参数检测的一般方法 参数的检测是以自然规律为基础，利用参数的检测是以自然规律为基础，利用某些敏感元件特有的物理、化学和生物等效某些敏感元件特有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一物理物理(化学化学)量的变化。量的变化。3光学法：利用光的发射、透射、折射、和光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行检测反射定律或性质进行检测红外测温仪红外测温仪4力学法：利用敏感元件把被测量转变成机力学法：利用敏感元件把被测量转变成机械位移、变形械位移、变形弹簧秤弹簧秤5热学法：根据被测介质的热物理量热学法：根据被测介

3、质的热物理量(参数参数)的的差异以及热平衡原理进行参数的检测差异以及热平衡原理进行参数的检测 热线风速仪热线风速仪6电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学量电压、电阻、电容等电学量 电子体温计用电子体温计用NTCNTC热敏电阻热敏电阻7声学法：利用超声波在介质中的传播以及声学法：利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反射等性质进行参数的在介质间界面处的反射等性质进行参数的检测检测 超声波流量计超声波流量计8磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感元件在磁场中表现出异及被测介质或敏感元

4、件在磁场中表现出的特性，检测被测变量的特性，检测被测变量 电磁流量计电磁流量计9射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度与射线所穿过的物质层厚质吸收，吸收程度与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关度、物质的密度等性质有关 X X射线探伤射线探伤10三、常见的检测参数三、常见的检测参数热工量：热工量：n温度温度t（、K、）n压力（压强）压力（压强）p（Pa）、）、压差压差 p、真空度、流量真空度、流量q（t、m 3）、）、流速流速v（m/s）、）、物位、液位物位、液位h（m）机械量：机械量：n尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移尺寸（长度

5、、厚度、角度）、直线位移x（m）、）、角位移角位移、速度、加速度速度、加速度a（m/s2）、转速转速n（r/min）、）、应变应变 （m/m）、）、力矩力矩T（Nm）、）、振动、噪声、质量（重量）振动、噪声、质量（重量）m（kg、t）11物体的性质和成分量：物体的性质和成分量：n空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度等浓度、液体的粘度、浊度等状态量：状态量：n 颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰度）等。度、灰度）等。电工量：电工量：nU、I、f、R、Z、E、B 12第二节第二

6、节 温度的检测温度的检测 一、一、概述概述1 1、温度的概念、温度的概念u温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个温度不同的物体，只要有温度差存在，意两个温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热平衡为止。物体温度相等，即达到热平衡为止。u温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。示。分子运动愈激烈其温度表现越高。13 当两个物体达到热平衡时，便可以从一当两个物体达到热平衡时，便可以从

7、一个物体的温度得知另一个物体的温度，这就个物体的温度得知另一个物体的温度，这就是是测温的依据测温的依据。对于既知的一个物体的某个。对于既知的一个物体的某个性质或状态随温度变化的确定关系，就可以性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温度来度量其性质或状态的变化情况，这以温度来度量其性质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度计的就是设计与制作温度计的数学物理基础数学物理基础。温度的测量：温度的测量：142、常用温标、常用温标：1 1）摄氏温标）摄氏温标摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0 0度，水沸点度，水沸点为为100100度，中间等分为度，中间等分为

8、100100格，每格为摄氏格，每格为摄氏1 1度，符号为度，符号为2 2）华氏温标）华氏温标华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为3232度，水沸度，水沸点为点为212212度，中间等分度，中间等分180180格，每格为华氏格，每格为华氏1 1度，符号为度，符号为。153 3）热力学温标）热力学温标 以热力学第二定律为基础的一种理论温标，已被国际计以热力学第二定律为基础的一种理论温标，已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。量大会采纳作为国际统一的基本温标。（K K）它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建

9、于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标。任何物理性质无关的理想温标。163 3、测温方法、测温方法（1）接触式测温）接触式测温（2）非接触式测温）非接触式测温 感温元件直接与被测对象相接触，两者进行感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡。充分的热交换，最后达到热平衡。感温元件不与被测对象直接接触，而是通过感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。被测对象的温度。17接触式测温：接触式测温

10、：膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，该变化与温度具有一定的函体积会发生变化，该变化与温度具有一定的函数关系数关系玻璃液体温度计玻璃液体温度计18双金属温度计双金属温度计固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计1920压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的理制成的 2122热电阻温度计：利用金属热电阻温度计：利用金属(包括合金包括合金)导体或金导体或金属氧化物半导体做测温质，利用随温度而变化属氧化物半导体做测温质，

11、利用随温度而变化的电阻值来进行测温的的电阻值来进行测温的 23热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应 2425热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半导体电阻制成的显著变化的半导体电阻制成的 26材料：材料：分类：分类：正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻(PTC)负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻(NTC)临界温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻(CTR)半导体半导体-半导体热电阻半导体热电阻热敏电阻热敏电阻 非线性非线性 家用电器家用电器电熨斗、电冰箱、电饭煲、洗衣机、电暖壶、烘干机、电电熨斗、电冰箱、电饭

12、煲、洗衣机、电暖壶、烘干机、电烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、汽车电子汽车电子电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅测量仪器测量仪器流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感器、流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感器、环境监测仪、环境监测仪、办公设备办公设备复印机、传真机、打印机、扫描仪复印机、传真机、打印机、扫描仪农业园艺农业园艺温室控制、人工气候箱、烘干系统、温室控制、人工气候箱、烘干系统、医疗器具医疗器具体温计、人工透析、散热系统体温计、人工透析、散热系统工业生

13、产工业生产电动机过热保护、电动机过热保护、热敏电阻的应用热敏电阻的应用27非接触式测温：非接触式测温：任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式向周围辐射能量。其中与物体本身电磁波的形式向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部分辐射，称为热辐射温度有关的传播热能的那部分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进而确定被。而把能检测被测物体热辐射能量，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。28辐射测温仪表主要组成辐射测温仪表主要组成29光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光光学高

14、温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测物体源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测物体的温度。的温度。30光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点 31辐射式温度传感器辐射式温度传感器红外辐射红外辐射-物体本身有一定的温度（电机物体本身有一定的温度（电机/电器电器/火炉火炉/冰块）冰块）-红外测温传感器红外测温传感器物体温度高物体温度高-红外辐射能多红外辐射能多特点：非接触测量，远距离特点：非接触测量，远距离/带电带电/不能直接接触不能直接接触-不影响温度分不影响温度分布布 速度快；灵敏度高；测量范围广速度快；灵敏度高；测量范围广

15、(-101300 C)；抗干扰；抗干扰32第三节第三节 压力的检测压力的检测 一、一、概述概述1 1、基本概念、基本概念 工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力，即物理学中定义的压强。（称为压力，即物理学中定义的压强。（PaPa）33 （1 1）绝对压力）绝对压力 作用与物体表面上的全部压力作用与物体表面上的全部压力描述方法：描述方法：（2）大气压力）大气压力 地球表面上的空气柱重力所产生地球表面上的空气柱重力所产生 的平均压力的平均压力（3）相对压力）相对压力 绝对压力与大气压力之差绝对压力与大气压力之差（4）差压）差压 任意两个压力之差任意两个压力

16、之差34二、压力检测的主要方法及检测仪表二、压力检测的主要方法及检测仪表（1）液柱式压力检测）液柱式压力检测 根据流体静力学原理，根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量把被测压力转换成液柱高度来实现测量 U型压力计型压力计35U形管压力计形管压力计P=P1P2 =g(h1+h2)提高工作液密度将提高工作液密度将增加压力的测量范增加压力的测量范围，但灵敏度要降围，但灵敏度要降低。低。36（2）弹性式压力检测）弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量的原理，将被测压力转换成位移来实现测量 常用弹性元件常用弹性元件37弹性压力计的

17、组成框图弹性压力计的组成框图 38弹簧管压力计弹簧管压力计单圈弹簧管单圈弹簧管拉杆拉杆支座支座管接头管接头指针指针扇形齿轮扇形齿轮39（3）负荷式压力检测）负荷式压力检测 基于静力平衡原理进基于静力平衡原理进行压力测量行压力测量 活塞式压力计活塞式压力计40（4 4）电气式压力检测）电气式压力检测 利用敏感元件将被测利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等位差等 压电式压力传感器压电式压力传感器41 一般用压力表传递压力信息的距离一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距离传输压力信息，不能很远，要向远距离传输压力信息，

18、往往是将弹性测压元件与电气传感器相往往是将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器，工业上常称为差结合构成压力变送器，工业上常称为差压变送器。它能以统一信号进行传输、压变送器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。显示和控制。（5 5）压力变送器）压力变送器42电容式压力变送器电容式压力变送器43三、三、压力仪表的选择压力仪表的选择 1.仪表量程的选择仪表量程的选择u 被测压力较稳定：最大工作压力不应超过被测压力较稳定：最大工作压力不应超过 仪表满量程的仪表满量程的3/4u 被测压力波动较大或测脉动压力：最大工被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的作压力不应超过仪表满

19、量程的2/3u 为保证测量准确度：最小工作压力不应低为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的于满量程的1/3u 优先满足最大工作压力条件优先满足最大工作压力条件442、仪表精度的选择、仪表精度的选择 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。最大绝对误差应小于仪表的基本误差。根据生产允许的最大测量误差确定仪表的根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪表表 453 3、仪表类型的选择、仪表类型的选择u 被测介质的性质被测介质的性质u 对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u 使用的环境使用的环境46