传感器原理及应用-项目式教学--第2版-教学ppt课件 --项目四液位和流量检测.ppt

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1、项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤单元三、单元三、流量的检测方法流量的检测方法单元二、单元二、超声超声波传感器波传感器单元一、单元一、电容式传感器测量液位电容式传感器测量液位项目四、项目四、液位和流量的检测液位和流量的检测 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤液位测量实例连通器2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一

2、张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤单元一、单元一、电容式传感器测量液位电容式传感器测量液位单元目标：单元目标：通过电容式传感器的液位检测应用通过电容式传感器的液位检测应用训练，达到了解常用电容式传感器检测组件的训练，达到了解常用电容式传感器检测组件的外形和基本原理；熟悉工业常用的液位检测方外形和基本原理；熟悉工业常用的液位检测方法；掌握电容传感器与测量电路和显示仪表的法；掌握电容传感器与测量电路和显示仪表的连接方法；学会电容式液位传感器检测系统的连接方法；学会电容式液位传感器检测系统的安装、调试和维

3、修方法的目的。安装、调试和维修方法的目的。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤任务一、任务一、认识电容式传感器认识电容式传感器 活动活动1：认识电容式传感器的转换元件认识电容式传感器的转换元件 电电容容式式传传感感器器转转换换元元件件的的工工作作原原理理可可以以用用来来说说明明。当当忽忽略略边边缘缘效效应应时时，其其电电容容量为量为:2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯

4、片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动2：认识电容式传感器的测量电路及仪表认识电容式传感器的测量电路及仪表常用典型的测量电路有以下几种常用典型的测量电路有以下几种:1 1）交流电桥电路交流电桥电路交流电桥电路交流电桥电路2)2)调频电路调频电路调频电路调频电路3)3)脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路脉冲宽度调制电路4)4)运算式电路运算式电路运算式电路运算式电路 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤一、交流

5、桥式一、交流桥式测量电路测量电路 电容电容C C1 1、C C2 2、C C3 3、C CX X构成交流单臂桥式构成交流单臂桥式电路。由高频电源经电路。由高频电源经变压器接到电容桥的变压器接到电容桥的一个对角线上，另一一个对角线上，另一个对角线上接有交流个对角线上接有交流电压表。电压表。1 1、单臂桥式电路、单臂桥式电路2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤2 2、差分式桥式电路、差分式桥式电路 电容电容CxCx1 1和和CxCx2 2为为差分式电容式传

6、感元差分式电容式传感元件。由高频电源经变件。由高频电源经变压器副边接到差分式压器副边接到差分式电容式传感元件上。电容式传感元件上。输出电压端接有交流输出电压端接有交流电压表。输出电压为：电压表。输出电压为：2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤二、调频二、调频测量电路测量电路 电容式传感元件电容式传感元件作为作为LCLC振荡器谐振回振荡器谐振回路的一部分，当电容路的一部分，当电容传感器工作时，电容传感器工作时，电容C CX X发生变化，使振荡发生变化，使

7、振荡器的频率器的频率f f发生相应发生相应的变化。调频振荡器的变化。调频振荡器的频率为的频率为:2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤三、脉冲宽度调制三、脉冲宽度调制测量电路测量电路 利用传感元件电利用传感元件电容容C1C1、C2C2的慢充电和的慢充电和快放电的过程，使输快放电的过程，使输出脉冲的宽度随电容出脉冲的宽度随电容传感元件的电容量变传感元件的电容量变化而改变，通过低通化而改变，通过低通滤波器得到对应于被滤波器得到对应于被测量变化的直流信号。测量

8、变化的直流信号。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤四、运算式四、运算式测量电路测量电路 当放大器的开环当放大器的开环增益增益AvAv和输入阻抗和输入阻抗Z Zi i足够大时，输出电压足够大时，输出电压与传感元件的电容变与传感元件的电容变化成线性关系化成线性关系,即即:2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活

9、动1、观察和了解电容式液位传感器系统观察和了解电容式液位传感器系统 探头探头(转换元件转换元件)的两个极的两个极(也也可以探头是一个极，金属液体灌可以探头是一个极，金属液体灌壁是另一个极壁是另一个极)有空气间隙，且液有空气间隙，且液体相互绝缘安装于液体灌顶。当体相互绝缘安装于液体灌顶。当液体进入空气隙后，探头的电容液体进入空气隙后，探头的电容值因介电常数改变而发生变化。值因介电常数改变而发生变化。传感器的测量电路，将液位传感器的测量电路，将液位改变引起电容量的变化转换为电改变引起电容量的变化转换为电量的变化，送给显示仪表显示出量的变化，送给显示仪表显示出来，实现了液位的连续测量。来，实现了液位

10、的连续测量。任务二、任务二、电容式传感器的液位检测应用训练电容式传感器的液位检测应用训练 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动2、电容式传感器、电容式传感器检测液位实用训练的内容和方法检测液位实用训练的内容和方法1 1）实训目的实训目的实训目的实训目的2)2)实训原理实训原理实训原理实训原理3)3)准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材4)4)主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标5)5)根据

11、使用要求选型根据使用要求选型根据使用要求选型根据使用要求选型6)6)安装与调试方法安装与调试方法安装与调试方法安装与调试方法2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤一、实训目的一、实训目的紧密结合生产实际进行电容式传感器检测系统实训，可紧密结合生产实际进行电容式传感器检测系统实训，可以理论联系实际，提高学生现场的分析判断能力、动手能力以理论联系实际，提高学生现场的分析判断能力、动手能力和操作技能，掌握电容式液位传感器系统的安装工艺和调试和操作技能，掌握电容

12、式液位传感器系统的安装工艺和调试方法。方法。二、实训原理二、实训原理 我们选择水的液位检测，其电容传感元件（探头）是有我们选择水的液位检测，其电容传感元件（探头）是有一定距离且相互绝缘的同轴式探头。检测时，探头的上部隔一定距离且相互绝缘的同轴式探头。检测时，探头的上部隔着空气（着空气（r r1 1），），下部充满水（下部充满水（r r8080），），它将水位它将水位h h变化变化引起的介电常数的变化换成对应的电容量变化。测量电路引起的介电常数的变化换成对应的电容量变化。测量电路（变送器）是集成转换电路，它将电容量的变化再转换成对（变送器）是集成转换电路，它将电容量的变化再转换成对应的应的 4

13、42020m Am A输出电信号，可以远距离用电流表显示出水位。输出电信号，可以远距离用电流表显示出水位。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤电电容式容式传传感器感器测量测量物位物位原理示意图原理示意图2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤三、准备工具、仪表和器材三、准备工具、仪表和器材 1 1、实实训训工工具具

14、：尖尖嘴嘴钳钳、螺螺丝丝刀刀和和电电烙烙铁铁（2020W35WW35W）等电工工具一套；等电工工具一套；2 2、实实训训仪仪表表：万万用用表表、兆兆欧欧表表、电电流流毫毫安表等各一块；安表等各一块；3、实实训训器器材材：选选定定的的CTS-DLQ型型电电容容式液位传感器系统一套。式液位传感器系统一套。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤四、主要技术指标四、主要技术指标 1 1、工作电源：工作电源：AC220VAC220V10%10%或或 DC24VDC

15、24V；2 2、功耗：功耗：3 3W W；3 3、响应延时：响应延时：2 23 3秒。秒。4 4、仪表工作环境温度：、仪表工作环境温度：-20-204545。5 5、探极工作（介质）温度：、探极工作（介质）温度：(普通型普通型D D：-20-206060），），（中温型中温型Z Z：-40-40200200），（），（高温型高温型H H：-40-40800800），），（常温型常温型P P：-20 -206060）；）；6 6、介质压力：、介质压力：压力型压力型Y3MPaY3MPa（其余型号为常压）；其余型号为常压）；7 7、输出方式：、输出方式：4 420 20 m m A A变送信号；变送

16、信号；8 8、负载能力：、负载能力：600 600欧姆；欧姆；9 9、检测范围：、检测范围：11000 11000p p；10 10、传感器防护等级：传感器防护等级：IP65IP65；11 11、精度：精度：1%1%F F.S S。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤五、根据使用要求选型五、根据使用要求选型 1 1、根据现场液位灌的材料和高度来选择传感器、根据现场液位灌的材料和高度来选择传感器的探头长度。我们选用非金属液位灌，测量液位高的探头长度。我们

17、选用非金属液位灌，测量液位高度不超过度不超过0.50.5米，故选用同轴探头。超过米，故选用同轴探头。超过2.52.5米应选米应选用轻型缆式探头。其探头长度应稍短于料仓高度。用轻型缆式探头。其探头长度应稍短于料仓高度。2 2、本次训练的使用要求：介质常温、本次训练的使用要求：介质常温P P、常压、常压、标准安装标准安装B B（见图见图4 44 4）、电源）、电源D(DC24V)D(DC24V)、同轴式同轴式探头探头T(T(长长0.50.5米米)，故选用对应型号为：，故选用对应型号为：CTS-DLQ-P-CTS-DLQ-P-B-D-T-500B-D-T-500。2023/1/10项目四项目四 返回

18、第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤（一）、机械和（一）、机械和电电气安装气安装1 1、严格按使用说明书进行正确机械安装；、严格按使用说明书进行正确机械安装；2 2、严严格按使用格按使用说说明明书进书进行正确的行正确的电电气安装。气安装。六、安装与调试方法六、安装与调试方法标准法兰图标准法兰图 探极操作盘和接线端子探极操作盘和接线端子 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻

19、灯片下一张幻灯片作者：于彤1 1、满仓键（、满仓键（MHMH）；）；2 2、空仓键（空仓键（MLML）；）；3 3、运行、运行/标定状态指示灯（标定状态指示灯（DYDY、绿色），绿色），4 4、电源指示灯（、电源指示灯（DEDE、红色）；红色）；5 5、接线端子；、接线端子；6 6、空仓标定指示灯（、空仓标定指示灯（DLDL、绿色），绿色），7 7、满仓标定指示灯（、满仓标定指示灯（DHDH、绿色），绿色），8 8、清除键（、清除键（MOMO），），与空仓、满仓键配合使用。与空仓、满仓键配合使用。（二）、操作盘的功能（二）、操作盘的功能2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第

20、一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤1 1、检验检验方法方法；2 2、调试调试方法方法；3 3、记录测记录测量数据量数据。（三）、正确的（三）、正确的检验检验与与调试调试输输出出电电流流I I0 0（m m A A）水位高度水位高度H H（cmcm）2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤用压力传感器测量液位用压力传感器测量液位 p=gH 2023/1/10项目四项目四

21、返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤差压式液位计原理差压式液位计原理 p=pB-pA=pA+gHpA=gH 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤应用实例应用实例电容式油量表电容式油量表2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下

22、一张幻灯片作者：于彤单元二、单元二、超声波传感器超声波传感器单元目标：单元目标：通过本单元的训练，达到熟悉常用超通过本单元的训练，达到熟悉常用超声波传感器检测组件的外形和基本原理；掌握工声波传感器检测组件的外形和基本原理；掌握工业常用测距的检测方法；学会超声波测距传感器业常用测距的检测方法；学会超声波测距传感器检测系统安装和调试。检测系统安装和调试。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤任务一、任务一、认识超生波传感器认识超生波传感器 活动活动1：认识超

23、生波认识超生波（1 1）声声波波是是指指人人耳耳能能感感受受到到的的一一种种纵纵波波，其其频频率率范范围围为为1616HzHz2KHz2KHz。当当声声波波的的频频率率低低于于1616HzHz时时就就叫叫做做次次声声波波，高高于于2 2KHzKHz则则称称为为超超声声波波。一一般般把把频频率率在在2 2KHzKHz到到2525M MHzHz范范围围的的声声波波叫叫做做超超声声波波。超超声声波波传传感感器器频频率率超超过过2020K KHZHZ，它它是是一种机械波。一种机械波。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯

24、片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤 超声波的频率愈高，声场超声波的频率愈高，声场的方向性愈好，能量愈集中，的方向性愈好，能量愈集中，声波越接近光波的某些特性声波越接近光波的某些特性（如反射、折射定律）。当超（如反射、折射定律）。当超声波向两个不同的介质传播时。声波向两个不同的介质传播时。入射波以入射波以角从第一种界面传角从第一种界面传播到第二种介质时，在介质分播到第二种介质时，在介质分界面会有部分能量反射回原介界面会有部分能量反射回原介质中的波，我们称为反射波；质中的波，我们称为反射波；剩余的能量透过介质分界面在剩余的能量透过介质分界面在第二种介质内继续传播，又称第二

25、种介质内继续传播，又称为折射波。为折射波。活动活动1：认识超声波认识超声波（2 2）2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤 1 1、超生波超生波反射定律：入射角反射定律：入射角的正弦与反射角的正弦与反射角的正弦之的正弦之比等于入射波所处介质的波速比等于入射波所处介质的波速c c与反射波所处介质的波速与反射波所处介质的波速c c1 1之比。之比。2 2、超生波超生波反射定律：入射角反射定律：入射角的正弦与折射角的正弦与折射角的正弦之的正弦之比等于入射波所处

26、介质的波速比等于入射波所处介质的波速c c与反射波所处介质的波速与反射波所处介质的波速c c2 2之比。之比。3 3、超生波超生波投射率：当超声波从第一个介质垂直入射到第二投射率：当超声波从第一个介质垂直入射到第二个介质传播时，透射声压与入射声压之比。个介质传播时，透射声压与入射声压之比。4 4、超生波超生波反射率：而反射声压与入射声压之比。反射率：而反射声压与入射声压之比。当入射波和反射波的波形、波速一样时，入射角等于反射角。当入射波和反射波的波形、波速一样时，入射角等于反射角。当超生波从密度小的介质入射到密度大的介质时，透射率和反射当超生波从密度小的介质入射到密度大的介质时，透射率和反射率

27、都较大。率都较大。活动活动1：认识超声波认识超声波（3 3）2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动1：认识超声波认识超声波（4 4）1 1、纵波：波源质点振动方向与波的传播方向一致的波。、纵波：波源质点振动方向与波的传播方向一致的波。2 2、横波：波源质点振动方向垂直于波的传播方向的波。、横波：波源质点振动方向垂直于波的传播方向的波。3 3、表表面面波波：波波源源的的质质点点的的振振动动介介于于纵纵波波和和横横波波之之间间且且沿沿着着表面传播，随

28、深度的增加而振幅迅速衰减的波。表面传播，随深度的增加而振幅迅速衰减的波。4 4、兰兰姆姆波波：波波源源质质点点将将以以纵纵波波分分量量或或横横波波分分量量形形式式振振动动，以特定频率被封闭在特定有限空间时产生的制导波。以特定频率被封闭在特定有限空间时产生的制导波。横横波波、表表面面波波和和兰兰姆姆波波只只能能在在固固体体中中传传播播，纵纵波波可可以以在在固固体、液体和气体中传播。体、液体和气体中传播。纵纵波波、横横波波、表表面面波波及及兰兰姆姆波波的的传传播播速速度度取取决决于于介介质质的的弹弹性性常常数数和和介介质质密密度度，同同种种介介质质不不同同波波形形或或同同一一波波形形不不同同介介质

29、质，其传播波速度都是不相同。其传播波速度都是不相同。超生波形主要分为：纵波、横波、表面波和兰姆波超生波形主要分为：纵波、横波、表面波和兰姆波2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动2、认识超声波转换元件认识超声波转换元件（1）超声波探头的分类：超声波探头的分类：以以超声波作为检测手段，必须产超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波，完成生超声波和接收超声波，完成这种功能的装置就是超声波传这种功能的装置就是超声波传感器转换元件，习惯上称为超感器

30、转换元件，习惯上称为超声波探头或换能器。它可以分声波探头或换能器。它可以分直探头（纵波）、斜探头（横直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）和双探兰姆波探头（兰姆波）和双探头（一个探头反射、一个探头头（一个探头反射、一个探头接收）。接收）。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动2、认识超声波转换元件认识超声波转换元件（2）超超声声波波的的工工作作原原理理：超超声声波波由由换换能能器器（

31、交交变变电电能能和和机机械械能能相相互互转转换换）产产生生的的，换换能能器器有有压压电电式式、磁磁致致伸伸缩缩式式、电磁式几种。我们仅以压电式换能器为例说明其工作原理。电磁式几种。我们仅以压电式换能器为例说明其工作原理。压压电电式式是是利利用用压压电电晶晶体体的的谐谐振振来来工工作作的的，超超声声波波发发生生器器内内部部结结构构有有并并联联的的两两个个压压电电晶晶片片和和一一个个共共振振板板，当当压压电电晶晶片片的的两两个个极极外外加加脉脉冲冲信信号号，其其频频率率等等于于压压电电晶晶片片的的固固有有振振荡荡频频率率时时，压压电电晶晶片片将将会会发发生生共共振振，并并带带动动共共振振板板振振动

32、动，便便产产生生超超声声波波。反反之之，如如果果两两电电极极间间未未外外加加电电压压，当当共共振振板板接接收收到到超超声声波波时时，将将压压迫迫压压电电晶晶片片作作振振动动，将将机机械械能能转转换换为为电电信信号号，这时它就成为超声波接收器了。这时它就成为超声波接收器了。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立

33、即返回开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度，一般约为中的传播速度，一般约为340m/s。根据计时器记录的时间根据计时器记录的时间t，就就可以计算出发射点距障碍物的距离可以计算出发射点距障碍物的距离s，即：即：活动活动3 3、研究研究超声波传感器测距的工作原理超声波传感器测距的工作原理2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于

34、彤超声波液位检测超声波液位检测 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤超声波传感器的测量电路：超声波传感器的测量电路：一般由处理单元、一般由处理单元、输出电路输出电路组组成，处理单元控制超声波信号的发送和接收、串行数据发送、成，处理单元控制超声波信号的发送和接收、串行数据发送、计算出测距的数值和温度校正。计算出测距的数值和温度校正。输出输出电路对物体反射超声波回电路对物体反射超声波回波信号进行放大、整形和输出数据。波信号进行放大、整形和输出数据。超声波传

35、感器的显示仪表：超声波传感器的显示仪表：一般由一般由LED数字电路组成，数字电路组成，LEDLED上直接显示被测距离。上直接显示被测距离。超声波传感器系统：超声波传感器系统：由换能器和处理单元、输出、显示电由换能器和处理单元、输出、显示电路组成。路组成。活活动动4 4：电电容式容式传传感器的感器的测测量量电电路及路及显显示示仪仪表表2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动1、观察和了解超声波传感器测距测温控制器观察和了解超声波传感器测距测温控制器

36、超超声声波波数数字字显显示示测测距距测测温温控控制制器器,利利用用了了超超声声波波在在空空气气中中传传播播特特性性,检检测测物物体体距距离离时时不不接接触触被被测测物物体体。因因此此，可可以以测测量量各各种种物物体体（包包括括固固体体和和液液体体）的的距距离离。实实现现了了测测距距的的自自动动化化控控制制。它它可可以以校校正正温温度度对对超超声声波波在在空空气气中中的的传传播播速速度度的的影影响响，还还可以显示其环境的温度值。可以显示其环境的温度值。任务二、任务二、超声波传感器检测距离的应用训练超声波传感器检测距离的应用训练 2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第

37、一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤活动活动2、超声波传感器、超声波传感器检测距离实用训练的内容和方法检测距离实用训练的内容和方法1 1）实训目的实训目的实训目的实训目的2)2)实训原理实训原理实训原理实训原理3)3)准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材准备工具、仪表和器材4)4)主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标5)5)根据使用要求选型根据使用要求选型根据使用要求选型根据使用要求选型6)6)安装与调试方法安装与调试方法安装与调试方法安装与调试方法2023/1/10项目四项目四 返

38、回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤一、一、实训目的实训目的 紧紧密密结结合合生生产产实实际际，理理论论联联系系实实际际进进行行超超声声波波传传感感器器检检测测距距离离系系统统实实训训，进进一一步步提提高高现现场场的的分分析析判判断断能能力力、动动手手能能力力和和操操作作技技能能，掌掌握握超超声声波波传传感感器器检检测测距距离离系系统统安安装装工工艺艺、调试步骤和维修方法。调试步骤和维修方法。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻

39、灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤二、二、实训原理实训原理 单单片片机机P PL LC CB B2 20 0控控制制的的超超声声波波测测距距测测温温控控制制器器原原理理图图2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤 IC1IC1（PLCB20PLCB20）芯芯片片是是键键盘盘扫扫描描和和显显示示驱驱动动功功能能的的微微处处理理器器,该该芯芯片片控控制制超超声声波波信信号号的的发发送送和和接接收收，串串行行数

40、数据据发发送送和和温温度度校校正正及及采采样样频频率率的的输输入入。并并通通过过运运算算后后转转换换成成温温度度数数据据,校校正正不不同同温温度度下下距距离离误误差差,再再在在LEDLED上上显显示示检检测测物物体体距距离离的的厘厘米米数数值值。同同时时和和已已输输入入的的预预置置数数进进行行比比较较，若若达达到到预预置置值值则则进进行行开开关关量量信信号号的的输输出出。IC2IC2（74047404反反相相驱驱动动器器）集集成成电电路路芯芯片片，在在电电路路中中驱驱动动LEDLED。IC3 IC3（NE555NE555时时基基）集集成成电电路路芯芯片片，在在本本电电路路中中作作为为温温控控频

41、频率率振振荡荡器器使使用用。IC4 IC4（CXA20106ACXA20106A接接收收电电路路）集集成成电电路路芯芯片片,它它的的内内部部包包括括了了前前置置放放大大、限限幅幅、整整形形、输输出出等等功功能能。它它接接收收物物体体反反射射超超声声波波回回波波信信号号,提提供供给给IC1IC1检检测测。通通过过本本控控制制器器键键盘盘预预置置输输入入开开启启或或关关闭闭的的测测距距控控制数值，可输出制数值，可输出12001200BITBIT串行数据信号。串行数据信号。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张

42、幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤三、三、准备工具、仪器仪表和器材准备工具、仪器仪表和器材1、实实训训工工具具：尖尖嘴嘴钳钳、螺螺丝丝刀刀和和电电烙烙铁铁（20W35W）等电工工具一套；等电工工具一套；2、实训仪表：万用表、示波器各一台、实训仪表：万用表、示波器各一台；3、实实训训器器材材：见见图图412超超声声波波数数字字显显示测距测温控制器电路一套。示测距测温控制器电路一套。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤四、四、主要技术指标

43、主要技术指标 1 1、测距量程：、测距量程：30 30cm cm 1000cm1000cm；测温范围：测温范围：-20-20+60+60；2、测试精度：空气中测距精度、测试精度：空气中测距精度0.51cm；测温精度测温精度1；3 3、数据显示：、数据显示：LEDLED显示：距离单位为显示：距离单位为cmcm，温温度单位为度单位为 ；设置；设置；4、键盘输入：开启值和关闭值都为、键盘输入：开启值和关闭值都为301000cm；5 5、工作环境：干电池或可充电池供电、工作环境：干电池或可充电池供电,直直流电压为流电压为1212V,V,工作工作电流为电流为50毫安，毫安，2023/1/10项目四项目四

44、 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤五、五、根据使用要求选型根据使用要求选型 1 1、根据现场液位灌的材料和高度来选择传感器、根据现场液位灌的材料和高度来选择传感器的探头长度。我们选用非金属液位灌，测量液位高的探头长度。我们选用非金属液位灌，测量液位高度不超过度不超过0.50.5米，故选用同轴探头。超过米，故选用同轴探头。超过2.52.5米应选米应选用轻型缆式探头。其探头长度应稍短于料仓高度。用轻型缆式探头。其探头长度应稍短于料仓高度。2 2、本次训练的使用要求：介质常温、本次训练

45、的使用要求：介质常温P P、常压、常压、标准安装标准安装B B（见图见图4 44 4）、电源）、电源D(DC24V)D(DC24V)、同轴式探同轴式探头头T(T(长长0.50.5米米)，故选用对应型号为：，故选用对应型号为：CTS-DLQ-P-B-CTS-DLQ-P-B-D-T-500D-T-500。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤 （一）（一）电电气安装气安装 1 1、严严格格按按使使用用说说明明书书进进行行正正确确的的电电气气连连接接，接收接收

46、电电路路应应用用铁铁皮屏蔽以增加抗干皮屏蔽以增加抗干扰扰的性能的性能；2 2、超超声声波波探探头头表表面面严严禁禁用用手手及及其其它它物物体体触触摸摸，以免以免产产生信号滞后性及生信号滞后性及损损坏。坏。（二）（二）调试调试与与检测检测 1 1、在在测测距距中中应应保保证证测测距距仪仪与与被被测测物物体体距距离离为为定定值值，要要和和被被测测物物体体成成一一条条直直线线，使使测测得得距距离离读读数的准确性；数的准确性；2 2、把把K1K1拨拨到到测测温温档档LEDLED应应显显示示温温度度值值,使使 LEDLED显示值与水银温度计一致即可。显示值与水银温度计一致即可。六、六、安装与调试方法安装

47、与调试方法2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤 观观察察LEDLED读读数数与与物物体体距距离离之之间间的的变变化化关关系系，记记录录数数据据，绘绘出出关关系系曲曲线线。并并且且计计算算出出该该传传感感器器检测检测系系统统的灵敏度的灵敏度K=LK=L/L/L。（三）（三）记录测记录测量数据量数据LEDLED读读数数L L（cmcm）物体距离物体距离 L L（cmcm）2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片

48、上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤单元三、单元三、流量的检测方法流量的检测方法单元目标：单元目标：通过本单元的训练，达到熟悉常用超通过本单元的训练，达到熟悉常用超生波传感器检测组件的外形和基本原理；掌握工生波传感器检测组件的外形和基本原理；掌握工业常用的流量检测方法；学会超生波流量传感器业常用的流量检测方法；学会超生波流量传感器检测系统安装和调试。检测系统安装和调试。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片

49、作者：于彤任务一、任务一、了解流量检测的意义及常见方法了解流量检测的意义及常见方法 活动活动1 1：流量的检测意义流量的检测意义 流流量量的的检检测测对对于于实实现现生生产产过过程程中中的的自自动动化化，提提高高生生产产效效率率，保保证证产产品品质质量量，保保障障安安全全生生产产，促促进进科科学学技技术术的的进进步，都具有十分重要的意义。步，都具有十分重要的意义。在在工工农农业业生生产产、军军事事工工程程、航航天天技技术术和和日日常常生生活活中中，流量检测在占有重要地位。流量检测在占有重要地位。目目前前，随随着着科科学学技技术术的的发发展展，流流量量检检测测引引入入超超声声波波、激激光光、电电

50、磁磁、核核技技术术及及微微计计算算机机等等新新技技术术，使使得得无无接接触触无无活活动动部部件件的的间间接接测测量量技技术术迅迅速速发发展展，为为流流量量检检测测开开拓拓新新的的领域。领域。2023/1/10项目四项目四 返回第一张返回第一张返回第一张返回第一张 上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片上一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片下一张幻灯片作者：于彤流量是指流体在单位时间内通过某一截面的体积数或流量是指流体在单位时间内通过某一截面的体积数或质量数，分别称为体积流量和质量流量。若将瞬时流量对质量数，分别称为体积流量和质量流量。若将瞬时流量对时间进行积分，求出累计体积或阶级质量的