熱工量電測法

1、第11章 熱工量電測法11.1 壓力和差壓的電測法11.1.1 壓力的概念、單位和測量方法一、壓力的概念和術語壓力流體介質作用于單位面積的力壓力術語間的關系圖11-1-11、絕壓Pa是相對于絕對真空(絕對零壓力)所測得的壓力 2、表壓Pg 大氣壓力3、負壓Pv真空度V低于大氣壓力的絕對壓力4、差壓Pd兩個壓力之間的差值二、壓力單位 三、壓力測量方法1、壓力平衡法(1) 砝碼壓力平衡式活塞式壓力計(2) 液體壓力平衡式液柱式壓力計2、彈性變形法彈性式壓力計應用最普遍3、電測法(1)直接法，如壓電式壓力傳感器，壓阻式、壓力傳感器。 (2)間接法以壓力敏感型彈性元件作為敏感器配接傳感器，11.1.2

2、壓力敏感器能夠將壓力轉換為應變和位移的彈性敏感元件 一、彈簧管 圖11-1-2 彎曲成C形的空心扁管，一端與接頭相連，另一端(自由端)密封二、波紋管 圖11-1-3 帶同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，一端開口，另一端(自由端)封閉三、膜片 用金屬或非金屬制成的圓形薄片。平膜片斷面是平的 圖11-1-4a波紋膜片斷面呈波紋狀 圖11-1-4b四、膜盒：兩個膜片邊緣對焊起來，構成膜盒(圖11-1-4c)。幾個膜盒連接起來，組成膜合組(圖11-1-4d) 五、薄臂圓筒 圖11-1-5 壁厚一般都小于圓筒直徑的1/20，圓筒的一端開口，一端不通， 筒壁在圓周方向和軸向上的應變均與壓力P成正比。11.1.3

3、壓力的電測法一、應變式壓力傳感器共同點：將應變片粘貼到壓力敏感型彈性元件上，由彈性元件或彈性元件組合將壓力轉換為應變，再由應變電橋將應變轉換為電壓輸出。1、膜片式壓力傳感器 圖11-1-62、筒式壓力傳感器 圖11-1-73、組合式壓力傳感器 圖11-1-8二、位移式壓力傳感器 共同點：將位移傳感器的可動局部與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，壓力敏感型彈性元件將壓力轉換為位移，再由位移傳感器將位移轉換為電量，1、 電容式壓力傳感器 圖11-1-9 2、 電感式壓力傳感器 圖11-1-103、 電位器式壓力傳感器 圖11-1-11 4、 霍爾式壓力傳感器 圖11-1-125、光電式壓力傳感器

4、 圖11-1-13 三、諧振式壓力傳感器振弦式 圖11-1-14、 振弦式壓力傳感器 圖11-1-14、 振膜式壓力傳感器 圖748、 振筒式壓力傳感器 圖745四、壓阻式壓力傳感器圖11-1-15 硅膜片上做四個相等的電阻，經(jīng)蒸鍍鋁電極及連線，接成惠斯登電橋。五、壓電式壓力傳感器圖11-1-16 薄壁筒底承受外部壓力為 壓電晶片組所受力F1與外部壓力F之比為11.1.4差壓電測法一、差壓敏感器把差壓轉換為應變或位移測量膜片應變或中心點位移與測量膜片兩側壓力差成正比二、電容式位移式差壓傳感器 圖946公共動極板將兩側壓力差轉換成位移，使兩電容差動變化與壓差成正比。 三、應變式差壓傳感器測量膜片

5、應變與兩側壓力差成正比1、應變式應變片粘貼在膜片上 圖11-1-62、硅壓阻式在硅膜片上制作應變電阻 圖11-1-15 3、金屬薄膜式薄膜應變電阻直接制作在金屬膜片上11.2溫度電測法11.2.1溫度的概念、單位和測量方法一、溫度的概念 溫度是表征物體冷熱程度的一種物理量，是物體內局部子無規(guī)那么運動劇烈程度的標志。二、溫度的單位攝氏溫度t和華氏溫度°F的換算公式為： 國際開爾文溫度T(K)和國際攝氏溫度t()，二者的換算公式為 三、溫度測量方法、 接觸式溫度傳感器與被測物體發(fā)生接觸、 非接觸式溫度傳感器與被測物體不發(fā)生接觸11.2.2接觸式測溫法一、將溫度轉換為非電量溫度敏感器1、熱

6、膨脹式將溫度轉換成位移 液體膨脹式 酒精溫度計、水銀溫度計 固體膨脹式熱敏雙金屬元件 圖11-21 自由端的彎曲撓度2、壓力式將溫度轉換為壓力二、將溫度轉換為電量溫度傳感器1熱電阻和熱敏電阻2熱電偶3半導體PN結4集成溫度傳感器：電流型、電壓型、數(shù)字型11.2.3溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法、采用熱電阻或熱敏電阻圖11-2-2 RP用于調滿度，Ro用于調零圖11-2-5 RP8為滿度調整電阻圖11-23是三線連接法，消除連接導線電阻造成的測量誤差。圖11-2-4是四線連接法，消除連接導線電阻和電位器接觸電阻造成的測量誤差。 2、采用熱電偶 圖5-3-7 采用單只熱電偶 圖11-2-

7、7 采用多只熱電偶串聯(lián)，可提高靈敏度，減小相對誤差 、采用二極管、三極管和集成溫度傳感器1） 采用二極管、三極管 圖61112） 采用集成溫度傳感器 圖11-2-10 RP1用于調零，RP2用于調滿度。 二、平均溫度的電測法、 采用集成溫度傳感器 圖11-2-11 、采用熱電偶 圖11-2-81采用熱電偶并聯(lián) 圖11-2-8(a) 2采用熱電偶串聯(lián) 圖11-2-8(b) 三、溫度差的電測法1、采用雙熱電阻或熱敏電阻電橋 圖11-2-62、采用熱電偶反向串聯(lián) 圖11-2-93、采用AD590 圖11-2-12 4、采用晶體管 圖11-2-1311.2.4非接觸式測溫法一、 電渦流式測溫法 保持電

8、渦流傳感器線圈幾何參數(shù)、與導體間距離、電流頻率不變，使電渦流傳感器的參數(shù)只隨導體的溫度而變化。二、 輻射式測溫法1、熱輻射效應 溫度熱輻射2、熱輻射式溫度傳感器適用于高溫400200測量 輻射式溫度傳感器一般包括兩局部：光學系統(tǒng)，用于瞄準被測物體，把被測物體的輻射能聚焦到輻射接收器上。 光路中大多插入機械調制片，將恒定的或變化極慢的輻射信號調制成交變的，以便放大。輻射接收器，利用各種熱敏元件或光電元件將會聚的輻射能轉換為電量。1全輻射溫度傳感器接收被測物體輻射的全光譜范圍，不加濾光片。2局部輻射溫度傳感器接收被測物體輻射的局部光譜范圍，加濾光片。 紅外測溫儀圖11-2-143光電亮度溫度傳感器

9、只接收被測物體輻射的單色光，加濾光片 圖11-2-154光電比色溫度傳感器只接收被測物體輻射的紅光、藍光，兩個波長的亮度比，隨溫度變化 圖11-2-16 三、光導纖維測溫法11.3流量的電測法11.3.1 流量的概念體積流量 單位：m/s L/min m3/n 平均流速 質量流量 單位：kg/s kg/h總量 單位：m3 單位：kg11.3.2流量轉速轉換法一、橢圓齒輪流量計容積式流量計 圖11-3-1流量 n轉速總量 N轉數(shù) 每轉送出流體體積二、渦輪式流量計 圖11-3-2軸向流速 所以 電動勢頻率 儀表常數(shù) 11.3.3流量差壓、力、位移轉換法一、流量差壓轉換法 二、流量力轉換法靶式流量計圖11-3-4 三、流量位移轉換法轉子流量計圖11-3-5 1、玻璃錐管適用于透明液體2、金屬錐管適用于混濁液體 11.3.4流量頻率轉換法一、渦亍流量計 圖11-3-6 所以 漩渦頻率f的檢測 圖11-3-7二、懸浮陀螺流量計 圖11-3-8感應電勢頻率與流量成正比11.3.5流量溫度轉換法一、托馬斯流量計 圖11-3-9 加熱器電功率 加熱器前后端溫度差1、P保持恒定，通過測測G非線性關系2、保持恒定，通過測P測G線性關系二、熱量氣體微流量計 圖11-3-10流量Q溫度差電橋電壓三、熱敏電阻流