-现代检测技术课件优秀PPT.ppt
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1、 现代检测技术非电量测量技术:将除电量以外的物理量(化学量)如;温度、压力、振动、化学成分、位移等用各种手段变换为电量,从而进行精确测量的技术。现代检测技术近50年发展起来,具有很多技术上的优点(1)它的反应速度快(2)可以测量微弱信号,并将转换的电信号进行长距离传输,便于远距离操作与限制。(3)测量精度高,能自动连续地进行测量(4)可输出的电信号易与计算机连接、记录和处理数据。电炉限制系统电 炉 TS 加热器限制装置限制用计算机系统绘 图 机显 示 屏加热器检测与限制系统框图测 控 对 象传 感 器测量电路显 示 器记 录 器报 警 器限制电路执 行 器单 片 微 机框图各部分作用传感器:干
2、脆感受被测物理量,并把其转换成与被测物理量有确定函数关系的电压、电流或电路参量(电阻、电容、电感)再输出给其他仪表。测量电路:也称检测电路。分为模拟检测电路和数字检测电路。模拟检测电路:传感器放大器解调滤波运算 变换变换数字检测电路传 感 器信号调理多 路 开 关主 放 大 器采样保持器模/数转换器 检测技术的发展趋势1、不断扩大测量范围,提高牢靠性和精度用热电偶场时间连续测量高温介质的温度达25003000体温计测温精度为0.011;工业ICT2、开发集成化、一体化、多功能的传感器传感器与信号调整电路集成化一体化,日本产多离子传感器.用一滴血液可同时快速检测出Na、K、H的浓度。3、非接触测
3、量技术红外线测温、电涡流测金属材料厚度4、利用计算机使测量智能化完成自校准、自调零、自动测试、修正测试结果 温度传感器1、热电偶温度传感器热电偶:将温度变更转换为电势变更的传感器。由两种不同材料的导体(或半导体)焊接而成,焊接端为热端,与导线连接端为冷端。热电偶的工作原理:两种不同的导体(或半导体)成闭合回路,两接点温度分别为T、T0(TT0)回路中就会产生电动势,接在回路中的毫伏计就会偏转。两接点温差越大指针偏转越大。热电偶分度表:使热电偶冷端温度保持不变,将另一端与被测物体接触,可以通过测量热电势来确定温度数值,把热电偶的热电势与工作端温度之间的关系制成表格。常用热电偶种类贵金属(1)铂铑
4、10-铂热电偶(S)长期测温可测1300,短期可测温1600(2)铂铑13铂(R)(3)铂铑30铂铑6 廉金属:1、铜康铜(T)2、铁康铜(J)3、镍铬铜镍(E)快速消耗微型热电偶:铂铑30-铂铑6 热电偶结构:由热电极、绝缘子、疼惜管、接线盒 与热电偶配套的测量仪表:用高精度数字电压表干脆测量其输出,通过查分度表得到温度值。现在多接受一体化的温度变送器处理后,干脆送到一般显示记录仪。热电阻传感器电阻温度计:将温度的变更转化为电阻值的变更,通过测量电桥转换成电压信号,然后送到显示仪表指示或记录被测温度。热电阻测温线路:工业热电阻多接受三线制接法。热电阻RT构成电桥一臂,当被测R1 R2 R3R
5、RRRTE介 质 温 度 变 化 时,热 电 阻 RT 阻 值 随着 变 化,使 测 量电 桥 失 去 平 衡,电 桥输 出 端 则 有 信 号 输 出,此 信 号 反 映了 温 度 变 化。半导体热敏电阻特点:灵敏度高、体积小、反应快半导体热敏电阻分为三种类型(1)NTC热敏电阻(负温度系数)(2)CTR热敏电阻(负)(3)PTC热敏电阻(正)集成温度传感器:在一块微小的半导体芯片上集成了包括敏感器件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的各个单元它使传感器和集成电路融为一体。热电偶、热电阻的典型应用金属表面温度的测量热电偶炉温限制系统钢水漏钢预报系统接受集成温度传感器的数字式温度
6、计电动机疼惜器 热电偶炉温限制系统n n热电偶热电偶MvMv定值定值器器n n电阻炉电阻炉vv放大放大器器PIDPID调整调整器器触发器触发器执行器执行器n n接触器接触器XCTXCT220V220V限制信号限制信号电动机疼惜器电路图 KM KMk k1 1n nk kVTVT1 1VSVS2 2n nR R3 3RTRT3 3n n380V380Vn nKM1KM3KM1KM3c c1 1VD1VD3VD1VD3KM4KM424V24VS2S2S1S1R R4 4R R5 5 压力传感器弹性式压力传感器:当被测压力作用于弹性元件时,弹性元件就产生相应变形,依据变形的大小,可以知道被测压力的数
7、值。如:弹簧管式压力表。霍尔片式远传压力传感器。应变片式压力传感器:当弹性敏感元件受压力作用产生变形,贴在上面的应变片也随着发生相应变形,从而使应变片阻值也随着变更,将应变片接入电桥电路中,就可将阻值变更转变为电压或电流的变更,由此反映压力变更。压磁式测力传感器压磁效应:某些铁磁材料受机械力F作用后,内部产朝气械力,引起其磁导率(或磁阻)发生变更。受压缩时,沿应力方向其磁导率下降,沿着与应力垂直的方向则增加;若受拉,磁导率变更正好相反。压磁元件受力作用后,磁弹性体的磁阻(或磁导率)发生与作用力成正比的变更,测出磁阻变更即间接测定了力值。压磁元件及工作原理:由若干形态相同的硅钢片叠合而成,孔1、
8、2间的绕组W12为励磁绕组,用于接入励磁电源;孔3、4间的绕组W34用于产生感应电势。当压磁元件无外力作用时,由于铁心磁性的各相同性,四个区域的磁导率相同,磁力线呈轴对称分布,绕1、2孔闭合,不与绕组W34交链,W34不会产生感应电动势,输出为零。当压磁元件受外力F作用时,A、B区域受到较大应压力,磁导率下降,磁阻增大;C、D区域基本处于自由状态,磁导率基本不变,此时部分磁力线不再通过A、B区域,而是绕过C、D区域闭合,并与绕组W34交链,从而在二次侧绕组中感应出电动势E。作用力F越大。转移磁通越多,E也越大,F和电流I或电压U呈线性关系 液位测量超生波式液位计:利用回声测距的方法对液位进行连
9、续测量。H探头容器探头既可发出超声波又可接收超声波,当超声波达到液体与气体的分界面时,由于两种介质的密度相差悬殊,声波几乎全部被反射,假如超声波探头从放射到接收超声波所经过时间T,超声波在介质中传播速度为v,则探头到液面的距离为H=(1/2)vt特点:非接触测量,可测范围广,探头寿命长,探头本身不能承受高温、声速受到介质的温度、压力影响,造价高。电容式液位计将液位的变更转换成电容量的变更,通过测量电容量的大小,来间接测量液位凹凸的液位测量仪表。电极绝缘套管容器在液体中插入一根带绝缘套管的电极,金属电极作为一个电极,容器和液体可视为另一个电极,绝缘套管为中间介质,三者组成圆筒形电容器C=2L/L
10、n(D/d)C与L成正比。当液位变更时,电容器两极被浸没的长度也随着变更,液位越高,电极被浸没的就越多,相应的电容量越大.光纤液位传感器基本结构 发光器件 受光器件显示电路光纤敏感元件发光器件射出来的光通过传输光纤送到敏感元件,在敏感元件的球面上,一部分光透过,其余的被反射回来,敏感元件与液体相接触,光透射量增大,反射量削减,由反射量可知道敏感元件是否接触液体.反射光量确定于被测定物质的折射率,折射率越大,反射光量越小.来自敏感元件的反射光通过光纤由受光器件的光电晶体管进行光电转换后输出.可对水和油等进行物质判别,能检测两种液体界面.核辐射式液(物)位计放射源放射源n n探测器探测器n n位置
11、放大位置放大接收器接收器整形整形计数器计数器指示指示显示仪表显示仪表电信号电信号核辐射式液(物)位计放射性同位素的原子核在核衰变中放出各种带有确定能量的粒子或射线的现象-核辐射同位素放射源所产生的射线能够穿透物质层,射线在穿透物质层时有一部分被吸取掉,其透射强度随物质的厚度而变,I=I0e-,、射入介质前和通过介质后的射线强度,为介质对射线的吸取系数,H为介质厚度,I0、为常数,只要能测知穿过介质后的射线强度I,那么介质的厚度即物位的高度,可求出。放射源和接收器放置在被测容器旁,由放射源放射出的射线强度I0 穿过设备和被测介质,由探测器接收并把探测出的射线强度I转换成电信号,经放大器放大送入显
12、示仪表进行显示油箱油量检测系统电机传感器CXC0R1RPR2U显示装置减速器放大器流量检测差压流量传感器:在工业过程测量与限制中,应用最广泛的是差压式流量计,在全部测量液体气体和蒸汽流量的场合,多接受差压流量计.这种流量计是用节流装置或其他检测元件与差压计配套运用来测量流量,具有结构简洁,运用寿命长,适应性强和价格较低等优点.产生差压的装置有:孔板、文丘里管、喷嘴、靶式流量计、皮托管和均速管等。这些节流装置在我国和国际上都已标准化,完全符合国家已定的设计安装和运用规程的各项条件时,流量和差压之间的关系可不经个别校准,而在规定的误差范围内,干脆用计算方法确定。当流体通过设置在管道中的节流件时,造
13、成流束局部收缩,其流速提高,压力削减,这个节流件两侧的压差与通过的流量有关,流量越大,压差越大,利用此压差来测量流量。孔板及取压装置孔板是一片带有圆孔的薄板,孔的中心位于管子的中心线上,K(P1-P2)孔板一般用于测量干净的液体、气体和低速蒸汽,在50MM以上的管线上,同心孔板是最一般的节流件.孔板用不锈钢制造,孔板安装时,必需垂直于管道轴线,其不垂直度不得大于1度.依据上下游取压的位置,孔板流量计的取压方式:角接取压、法兰取压、缩流取压、环室取压。电磁流量计是一种测量导电液体体积流量的仪表ENSV在管内壁上设置相对两个电极,沿垂直于连接两电极的直线和液体流淌方向加上磁场。E=BVD体积流量Q
14、=ED/4B内部结构:测量管上下装有励磁线圈;一对电极装在测量管内壁与液体接触,引出感应电势;测量导管处于磁场中;绝缘衬里:保证感应电势引起的信号电极间的电位差不被金属导管所短路。适用范围:测量含有固体颗粒或纤维的液固两相流体,如矿桨、泥浆、污水等。对于大管径供水管道最为合适。电涡流式传感器工业中可以测量位移、厚度、振动等。i1H1H2x线圈中通以高频正弦沟通电流i1,在线圈四周产生一个交变磁场H1若被测导体置与于该磁场范围内,则在导体内产生电涡流i2,此涡流将产生一个新的磁场H2,H2与H1方向相反。涡流传感器在金属体中产生的涡流,其渗透深度与传感器线圈的励磁电流的频率有关,分为高频反射式低
15、频透射式电缆线圈探头高频信号施加于电感线圈,产生高频磁场,作用于被测金属体,在表面形成电涡流,此涡流产生电磁场反作用线圈,变更电感的大小,L主要确定于线圈与金属板距离.X L f U低频透射式电涡流传感器正弦波振荡器产生的低频电压u1加到放射线L1u2u1圈L1两端,产生一个交变磁场,若两线圈间无被测材料,此磁场干脆贯穿L2,感生交变电势u2.假如线圈匝数、结构、两者相对距离,u2是一个确定值。当在之间放一金属板后,L产生的磁力线穿过金属板,并产生涡流,使达到L的磁场减弱,使u2减小。金属板厚度越大,电涡流消耗越大,则u2越小,u2的大小间接反映了金属板的厚度。L2微波测厚仪n n微波在传播过
16、程中遇到被测物金属表面时被反射,且反射的波长微波在传播过程中遇到被测物金属表面时被反射,且反射的波长与速度都不变的特性进行厚度测量。与速度都不变的特性进行厚度测量。n n在被测金属物体上下表面各安装一个终端器。微波信号源发出的在被测金属物体上下表面各安装一个终端器。微波信号源发出的微波,经过环行器微波,经过环行器A A由传输波导管传输到上终端器,再由上终端由传输波导管传输到上终端器,再由上终端器放射到被测物体上表面上,微波在被测物上表面全反射后回到器放射到被测物体上表面上,微波在被测物上表面全反射后回到上终端器,再经过传输波导管、环行器A、下传输波导管传送到下终端器。由下终端器放射到被测物下表
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