安全檢測(cè)復(fù)習(xí)

安全檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)

知識(shí)點(diǎn)第1章緒論1.1.4生產(chǎn)安全關(guān)鍵技術(shù)

1.災(zāi)前抑制例：熱量

事故或?yàn)?zāi)害。災(zāi)前抑制措施：感知異常，彌補(bǔ)或消除熱量具體措施：阻燃

2.前兆檢測(cè)例：事故前所表現(xiàn)出來的溫度或熱特性火災(zāi)、爆炸等事故熱像技術(shù)材料的破損缺陷直接導(dǎo)致熱或能量的異常集中分布缺陷檢測(cè)技術(shù)

3.早期監(jiān)測(cè)智能監(jiān)測(cè)：傳感手段、信號(hào)處理算法模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、專用集成芯片等技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬、虛擬實(shí)驗(yàn)。

用于災(zāi)害監(jiān)測(cè)的傳感器非常多，如化學(xué)傳感器、聲學(xué)傳感器、機(jī)械傳感器、磁傳感器、輻射傳感器、熱傳感器、生物傳感器、膜傳感器、光纖傳感器、硅傳感器、應(yīng)用MEMS的微傳感器等。

4.災(zāi)害撲救有效的撲救技術(shù)可以大幅度地減小災(zāi)害損失。撲救過程涉及清潔、高效救災(zāi)，人員疏散，人員防護(hù)，防排煙等技術(shù)。智能機(jī)器人技術(shù)定義：被測(cè)信息：傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)全部操作：檢測(cè)過程：確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為目的的全部操作2、檢測(cè)的基本概念信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）被測(cè)對(duì)象：宇宙萬物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體……）檢測(cè)器具：化學(xué)量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……廣義上是人的認(rèn)知行為，用科學(xué)的方法發(fā)現(xiàn)、度量一個(gè)客觀存在的過程,(從定性到定量的過程,例如“熱”)3、檢測(cè)方法分類：（1）按測(cè)量手續(xù)：直接測(cè)量、間接測(cè)量（2）按測(cè)量值的獲得方式：偏移法測(cè)量、零位法測(cè)量、差分式測(cè)量（3）按傳感器與被測(cè)對(duì)象是否直接接觸：接觸式測(cè)量、非接觸式測(cè)量（4）根據(jù)對(duì)象變化的特點(diǎn)：靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量*直接測(cè)量與間接測(cè)量

直接測(cè)量----與同類基準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較以得到被測(cè)量尺----物體尺寸、天平----物體重量

間接測(cè)量----被測(cè)量無法或不易進(jìn)行直接測(cè)量

自變量目標(biāo)變量

負(fù)載電阻功率=電壓電流（關(guān)系）（直接測(cè)量）

傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要手段。在檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，相當(dāng)于人的五官。人有五感：

視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺

傳感器測(cè)量電路電源指示儀記錄儀數(shù)據(jù)處理器被測(cè)量

開環(huán)

檢測(cè)系統(tǒng)*傳感器的位置（2）敏感器：把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為可用非電量傳感器的組成框圖可用非電量(2)檢測(cè)系統(tǒng)的組成檢測(cè)系統(tǒng)，是指為完成某項(xiàng)測(cè)量所使用的一系列儀器，即指由相關(guān)的器件、儀器和測(cè)量裝置有機(jī)組合而成的具有獲取某種信息之功能的整體。檢測(cè)系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)調(diào)理、信號(hào)傳輸、信號(hào)處理、顯示記錄等環(huán)節(jié)組成。典型組成見下圖所示。5、安全檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)(1)幾個(gè)概念：安全監(jiān)測(cè)儀器、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)(P7)接口總線存儲(chǔ)顯示分析監(jiān)控判斷決策一般構(gòu)成：信號(hào)檢出┇信號(hào)檢出信號(hào)檢出信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換處理顯示處理顯示處理顯示信號(hào)檢出：功能---將被測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化（detection）器件---傳感器（sensor,transducer）信號(hào)轉(zhuǎn)換：功能---將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理的形式（conversion）器件---信號(hào)調(diào)理電路（signalconditioningcircuit）處理顯示：功能---分析（analysis）、處理（processing）、顯示（display）通訊接口/總線接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、······)其它環(huán)節(jié)：存儲(chǔ)、監(jiān)控、決策力位移

速度

加速度

壓力流量溫度電阻式電容式電感式壓電式熱電式光電式磁電式電橋

放大器濾波器調(diào)制器解調(diào)器運(yùn)算器

阻抗變換器

筆式記錄儀光線示波器磁帶記錄儀電子示波器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器顯示器磁卡數(shù)據(jù)處理器

頻譜分析儀

FFT

實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀

電子計(jì)算機(jī)

被測(cè)對(duì)象

傳感器

中間變換測(cè)量裝置

顯示及記錄裝置

實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理裝置

激發(fā)裝置

信息獲取轉(zhuǎn)換顯示和處理（信號(hào)檢出部分）（信號(hào)變換部分）（分析處理部分、通信接口及總線）1.2.2安全檢測(cè)的意義

概念：安全檢測(cè)與控制技術(shù):

借助于儀器、儀表、傳感器、探測(cè)設(shè)備等工具迅速而準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)系統(tǒng)及作業(yè)環(huán)境中危險(xiǎn)因素與有毒有害因素的類型、危害程度、范圍及動(dòng)態(tài)變化，對(duì)職業(yè)安全與衛(wèi)生狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)安全技術(shù)及設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)安全技術(shù)措施的效果進(jìn)行檢測(cè)，提供可靠而準(zhǔn)確的信息，以改善勞動(dòng)作業(yè)條件，改進(jìn)生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)或設(shè)備的事故（故障）發(fā)生，所有這些運(yùn)作過程被稱為安全檢測(cè)與控制技術(shù)。

通過這種檢測(cè)和控制技術(shù)，使生產(chǎn)過程或特定系統(tǒng)按預(yù)定的指標(biāo)運(yùn)行，避免和控制系統(tǒng)因受意外的干擾或波動(dòng)而偏離正常（安全）運(yùn)行狀態(tài)并導(dǎo)致故障或事故。它是現(xiàn)代化工業(yè)安全生產(chǎn)不可缺少的技術(shù)手段，化工、石油、石化、礦山、航空、航天、航海、鐵路、電業(yè)、建筑、冶金、核工業(yè)等部門都存在安全檢測(cè)與控制技術(shù)的問題。安全檢測(cè)的工作對(duì)象：勞動(dòng)者作業(yè)場(chǎng)所有毒有害物質(zhì)和物理危害因素的檢測(cè)

狹義的安全檢測(cè)，側(cè)重于測(cè)量，是對(duì)生產(chǎn)過程中某些與不安全、不衛(wèi)生因素有關(guān)的量連續(xù)或斷續(xù)監(jiān)視測(cè)量，有時(shí)還要取得反饋信息，用以對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行檢查、監(jiān)督、保護(hù)、調(diào)整、預(yù)測(cè)，或者積累數(shù)據(jù)，尋求規(guī)律。廣義的安全檢測(cè)，是把安全檢測(cè)與安全監(jiān)控統(tǒng)稱為安全檢測(cè)，認(rèn)為安全檢測(cè)是指借助于儀器、傳感器、探測(cè)設(shè)備迅速而準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)系統(tǒng)與作業(yè)環(huán)境中危險(xiǎn)因素與有毒因素的類型、危害程度、范圍及動(dòng)態(tài)變化的一種手段。安全監(jiān)控的工作對(duì)象：對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和設(shè)施的安全狀態(tài)和安全水平進(jìn)行監(jiān)督檢測(cè)

工業(yè)危險(xiǎn)源工業(yè)事故人（勞動(dòng)者）機(jī)（生產(chǎn)過程和設(shè)備）環(huán)境（工作場(chǎng)所）人造系統(tǒng)可觀測(cè)性可控性

特點(diǎn)：狀態(tài)信息

(1)能及時(shí)、正確地對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀況做出全面檢測(cè)，預(yù)防和消除事故隱患。

(2)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行必要的指導(dǎo)，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性、可靠性和有效性，以期把運(yùn)行設(shè)備發(fā)生事故的概率降低到最低水平，將事故造成的損失減低到最低程度。

(3)通過對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、隱患分析和性能評(píng)估等，為設(shè)備的結(jié)構(gòu)修改、設(shè)計(jì)優(yōu)化和安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和信息。1．安全檢測(cè)的目的

是為職業(yè)健康安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)、為安全技術(shù)及設(shè)施進(jìn)行監(jiān)督、為安全技術(shù)措施的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)等提供可靠而準(zhǔn)確的信息，達(dá)到改善勞動(dòng)作業(yè)條件，改進(jìn)生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)或設(shè)備的事故（故障）發(fā)生。

1.2.3安全檢測(cè)的目的

新檢測(cè)方法與技術(shù)的 研究應(yīng)用實(shí)時(shí)在線安全檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)與安全評(píng)價(jià)一體化發(fā)展趨勢(shì)第2章檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)［例］被測(cè)電壓實(shí)際值大約為21.7V，現(xiàn)有1.5級(jí)、量程為0～30V的A表，1.5級(jí)、量程為0～50V的B表，1.0級(jí)、量程為0～50V的C表，0.2級(jí)、量程為0～360V的D表，四種電壓表，請(qǐng)問選用哪種規(guī)格的電壓表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差較小?

［解］：根據(jù)（1-6）式分別用四種表進(jìn)行測(cè)量由此可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差分別如下所示。A表有,B表有,C表有,D表有,答：四者比較，選用A表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差通常較小。

各類特征系統(tǒng)誤差圖示系統(tǒng)誤差(systematicerror)偶然誤差(accidentalerror)引起因素出現(xiàn)情況規(guī)律性減免方法確定因素偶然因素大小、方向固定大小、方向不固定重復(fù)出現(xiàn)隨機(jī)出現(xiàn)函數(shù)規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律加校正值校正增加平行測(cè)定次數(shù)控制系統(tǒng)誤差和偶然誤差對(duì)比(5)有效數(shù)字的計(jì)算規(guī)則

加減法:以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的為準(zhǔn)先修約后加減，結(jié)果位數(shù)也按點(diǎn)后位數(shù)最少的算。

例如,0.0121+12.56+7.8432可先修約后計(jì)算,即0.01+12.56+7.84=20.41乘除法:結(jié)果保留位數(shù)應(yīng)與

有效數(shù)字位數(shù)最少者相同。例如,(0.0142×24.43×305.84)/28.67可先修約后計(jì)算,(0.0142×24.4×306)/28.7=3.69。乘方或開方:結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)不變。例如,6.542=42.8對(duì)數(shù)計(jì)算:對(duì)數(shù)尾數(shù)的位數(shù)應(yīng)與真數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。例如：

表示分析結(jié)果的精密度和準(zhǔn)確度時(shí),誤差和偏差等只取一位或兩位有效數(shù)字。例如：E=0.123%表示為：0.1%或0.12%計(jì)算中涉及到常數(shù)以及非測(cè)量值,如自然數(shù)、分?jǐn)?shù)時(shí),不考慮其有效數(shù)字的位數(shù),視為準(zhǔn)確數(shù)值。3.有效數(shù)字修約規(guī)則各測(cè)量值有效數(shù)字位數(shù)可能不同,因此計(jì)算前要先對(duì)各測(cè)量值進(jìn)行修約。應(yīng)保留的有效數(shù)字位數(shù)確定之后,其余尾數(shù)一律舍棄的過程稱為修約。修約應(yīng)一次到位,不得連續(xù)多次修約。修約規(guī)則:為四舍六入五成雙（尾留雙），被修約≤4，舍棄，被修約數(shù)≥6則進(jìn)位，若是5將有兩種情況：前面是奇數(shù)則進(jìn)位為偶數(shù)，若前面是偶數(shù)則舍棄，若5后面還有不為0的數(shù)，則不管前面數(shù)字奇偶一律進(jìn)位。四舍六入五成雙

怎么解釋呢？就是；在需要保留的下一位數(shù)如果是4或小于4就舍去。大于等于6就進(jìn)一位。如果是5放入話就必須根據(jù)上位數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)來判斷，奇數(shù)則進(jìn)，偶數(shù)則舍。如1.245保留三位有效數(shù)字為1.24.還有就是如果5后面還有不為0的數(shù)字，也必須進(jìn)位。如1.2451保留三位有效數(shù)字為1.25.

例如,將下列數(shù)據(jù)修約為兩位有效數(shù)字8.3698.47.5497.47.45007.57.35007.47.45017.52.2.2檢測(cè)信號(hào)的時(shí)域分析幾個(gè)概念：均值、絕對(duì)均值、平均功率、有效值、峰值(正峰值或負(fù)峰值)、峰峰值、方差等。反映信號(hào)幅值隨時(shí)間變化關(guān)系

準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系準(zhǔn)確度精密度x與μ接近的程度x與接近的程度誤差表示偏差表示系統(tǒng)誤差的大小偶然誤差的大小測(cè)量結(jié)果的正確性測(cè)量結(jié)果的重現(xiàn)性準(zhǔn)確度與精密度小結(jié)準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系goodaccuracygoodprecisionpooraccuracygoodprecisiongoodaccuracypoorprecisionpooraccuracyPoorprecision結(jié)果可靠系統(tǒng)誤差大誤差抵消結(jié)果不可靠？

準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系⑴準(zhǔn)確度高，精密度一定高；但精密度高，準(zhǔn)確度不一定高。⑵在消除系統(tǒng)誤差的前提下，精密度高，準(zhǔn)確度也會(huì)高。⑶精密度差的，準(zhǔn)確度不大可能高，故精密度好是準(zhǔn)確度高的前提。

結(jié)論：只有精密度和準(zhǔn)確度都高的測(cè)量值才是可靠的。

儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差

例：某指針式電壓表的精度為2.5級(jí)，用它來測(cè)量電壓時(shí)可能產(chǎn)生的滿度相對(duì)誤差為2.5%。例．萬用表電壓、電流擋量程選擇與測(cè)量誤差加深對(duì)準(zhǔn)確度、精度、量程、絕對(duì)誤差等概念的綜合理解萬用表的準(zhǔn)確度等級(jí)一般分為0.1、0.5、1.5、2.5、5等幾個(gè)等級(jí)

準(zhǔn)確度（精確度）等級(jí)的標(biāo)定是由其最大絕對(duì)允許誤差△X與所選量程滿度值的百分?jǐn)?shù)表示的。以公式表示：A％=(△X/滿度值)×100％例如：有一個(gè)10V標(biāo)準(zhǔn)電壓，用100V擋、0.5級(jí)和15V擋、2.5級(jí)的兩塊萬用表測(cè)量，問哪塊表測(cè)量誤差??？

由公式得：第一塊表測(cè)：最大絕對(duì)允許誤差

△X1=±0.5％×100V=±0．50V。第二塊表測(cè)：最大絕對(duì)允許誤差

△X2=±2．5％×l5V=±0.375V。(1)采用準(zhǔn)確度不同的萬用表測(cè)量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差雖然第一塊表準(zhǔn)確度比第二塊表準(zhǔn)確度高，但用第一塊表測(cè)量所產(chǎn)生的誤差卻比第二塊表測(cè)量所產(chǎn)生的誤差大。

選用萬用表時(shí)，并非準(zhǔn)確度越高越好。有了準(zhǔn)確度高的萬用表，還要選用合適的量程。

(2)用一塊萬用表的不同量程測(cè)量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差例如：MF－30型萬用表，其準(zhǔn)確度為2.5級(jí)，選用100V擋和25V擋測(cè)量一個(gè)23V標(biāo)準(zhǔn)電壓，問哪一擋誤差??？

解：100V擋最大絕對(duì)允許誤差：

X(100)=±2.5％×100V=±2.5V。25V擋最大絕對(duì)允許誤差：△X（25）=±2.5％×25V=±0.625V。

用100V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓，在萬用表上的示值在20.5V－25.5V之間。用25V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓，在萬用表上的示值在22.375V－23.625V之間。由以上結(jié)果來看，△X（100）大于△X（25），即100V擋測(cè)量的誤差比25V擋測(cè)量的誤差大得多。因此一塊萬用表測(cè)量不同電壓時(shí)，用不同量程測(cè)量所產(chǎn)生的誤差是不相同的。在滿足被測(cè)信號(hào)數(shù)值的情況下，應(yīng)盡量選用量程小的擋。這樣可以提高測(cè)量的精確度。(3)用一塊萬用表的同一個(gè)量程測(cè)量不同的兩個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差例如：MF－30型萬用表，其準(zhǔn)確度為2.5級(jí)，用100V擋測(cè)量一個(gè)20V和80V的標(biāo)準(zhǔn)電壓，問哪一擋誤差小？解：100V擋的最大絕對(duì)誤差△X（100）=±2.5％×100V=±2.5V。對(duì)于20V而言，其示值介于17.5V－22.5V之間。其最大相對(duì)誤差為：A（20）％=(±2.5V/20V)×100％=±12.5％。對(duì)于80V而言，其示值介于77.5V－82.5V之間。其最大相對(duì)誤差為：

A（80）％=±(2.5V/80V)×100％=±3.1％。比較被測(cè)電壓20V和80V的最大相對(duì)誤差可以看出：前者比后者的誤差大的多。因此，用一塊萬用表的同一個(gè)量程測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同電壓的時(shí)候，誰離滿擋值近，誰的準(zhǔn)確度就高。所以，在測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)使被測(cè)電壓指示在萬用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測(cè)量誤差。3.1.1傳感器作用1敏感作用感受被測(cè)量的變化，完成信號(hào)的拾取。2轉(zhuǎn)換作用

完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成容易處理的形式，一般是將非電量轉(zhuǎn)換成電量。3.1傳感器的作用與分類第3章安全檢測(cè)常用傳感器按原理分類物理傳感器化學(xué)傳感器生物傳感器3.1傳感器的作用與分類3.1.2傳感器的分類物理傳感器物理傳感器

物性型傳感器利用某些轉(zhuǎn)換元件的物理以及某些功能 材料的特殊物理性能制成的傳感器

結(jié)構(gòu)型傳感器

基于傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理3.1傳感器的作用與分類3.1.2傳感器的分類物性傳感器舉例熱電阻熱電偶?jí)弘娦蛡鞲衅骰魻栐鞲衅鞯?.1傳感器的作用與分類3.1.2傳感器的分類熱電阻熱電偶?jí)弘姳∧鞲衅骰魻栐鞲衅?.1傳感器的作用與分類**按能量轉(zhuǎn)換方式分類3.1.2傳感器的分類3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器

用于將力、位移、形變、速度、加速度和扭矩等轉(zhuǎn)換為電阻變化。3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器電阻式傳感器原理參數(shù)變化結(jié)果l、A和ρ電阻應(yīng)變片

l

ρ電位器式傳感器熱敏電阻3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器電位器式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。

電阻應(yīng)變式傳感器彈性敏感元件電阻應(yīng)變片測(cè)量轉(zhuǎn)換電路3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器1）工作原理及結(jié)構(gòu)參數(shù)“電阻應(yīng)變效應(yīng)”和“壓阻效應(yīng)”

從半導(dǎo)體的物理性質(zhì)可知，半導(dǎo)體在壓力、溫度及光輻射作用下，均能使其電阻率發(fā)生很大的變化。

壓阻效應(yīng)指單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。半導(dǎo)體應(yīng)變片的使用方法與金屬電阻應(yīng)變片相同，即粘帖在被測(cè)物體上，隨被測(cè)試件的應(yīng)變變化其電阻發(fā)生相應(yīng)變化。

半導(dǎo)體應(yīng)變片式：材料的壓阻效應(yīng)

3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.1電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器

目前箔式應(yīng)變片應(yīng)用較多。金屬絲式應(yīng)變片使用最早。由于金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有逐漸被箔式所取代的趨勢(shì)。但其價(jià)格便宜，多用于應(yīng)變、應(yīng)力的大批量、一次性試驗(yàn)。箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過光刻、腐蝕等工藝制成的。箔的材料多為電阻率高、熱穩(wěn)定性好的銅鎳合金。箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，適合于大批量生產(chǎn)。應(yīng)變片金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片：體型、包模型、擴(kuò)散型金屬絲式箔式薄膜式2）電阻應(yīng)變片的分類和機(jī)構(gòu)分類半導(dǎo)體應(yīng)變片*.半導(dǎo)體應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小;固有頻率高，響應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能制成具有一定應(yīng)變電阻的元件。缺點(diǎn)：溫度誤差大，其穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片，故需溫度補(bǔ)償。應(yīng)變計(jì)體型薄膜型擴(kuò)散型電橋平衡的條件：R1/R2=R4/R3

3.2.1電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器3)電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路

調(diào)節(jié)RP，最終可以使R1/R2=R4/R3（R1、R2是R1、R2并聯(lián)RP后的等效電阻），電橋趨于平衡，Uo被預(yù)調(diào)到零位，這一過程稱為調(diào)零。圖中的R5是用于減小調(diào)節(jié)范圍的限流電阻。

單臂電橋電阻應(yīng)變式傳感器3.2.1電阻式傳感器材料重量的自動(dòng)檢測(cè)--配料設(shè)備

比較重量設(shè)定

原材料原理：彈簧->力->位移->電位器->電阻反饋將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)化為電容量的變化。兩平行極板組成的電容器,其電容量為:+++A0－真空介電常數(shù)，0＝8.85×10-12F/m；－極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)，＝1；A－極板面積，m2;－兩極板間的距離，m。3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.2電容式傳感器電容應(yīng)式傳感器工作原理1)極距變化型+++3)介質(zhì)變化型2)面積變化型:平面線位移型,角位移型,柱體線位移型分類3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3.2.2電容式傳感器

差動(dòng)式3.2.2電容式傳感器

靈敏度

3.2結(jié)構(gòu)型傳感器優(yōu)點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，分辨力高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可作非接觸式測(cè)量。變極距型：小位移測(cè)量，高精度。變面積型：大位移測(cè)量。變介電常數(shù)型：位移測(cè)量，溫度測(cè)量。電容式傳感器的特點(diǎn)缺點(diǎn)：輸出阻抗高，負(fù)載能力差；寄生電容大；極距變化型輸出的非線性。應(yīng)用3.2.2電容式傳感器

3.2結(jié)構(gòu)型傳感器

電容器的容量受三個(gè)因素影響，即：極距x、相對(duì)面積A和極間介電常數(shù)

。固定其中兩個(gè)變量，電容量C就是另一個(gè)變量的一元函數(shù)。只要想辦法將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成極距或者面積、介電常數(shù)的變化，就可以通過測(cè)量電容量這個(gè)電參數(shù)來達(dá)到非電量電測(cè)的目的。

電容式傳感器的應(yīng)用3.2.2電容式傳感器

3.2結(jié)構(gòu)型傳感器電容式油量表

當(dāng)油箱中注滿油時(shí)，液位上升，指針停留在轉(zhuǎn)角為m處。當(dāng)油箱中的油位降低時(shí)，電容傳感器的電容量Cx減小，電橋失去平衡，伺服電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，指針逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)（示值減?。?，同時(shí)帶動(dòng)RP的滑動(dòng)臂移動(dòng)。當(dāng)RP阻值達(dá)到一定值時(shí)，電橋又達(dá)到新的平衡狀態(tài)，伺服電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，指針停留在新的位置（

x處）。

該油量表屬于開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)？3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器

電感式傳感器的敏感元件是電感線圈，是基于電磁感應(yīng)原理，把被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。特征是具有線圈繞組。分類:按變換方式不同電感式傳感器

自感型

可變磁阻型

渦流式互感型差動(dòng)變壓器式

自感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器1）原理:電磁感應(yīng)效應(yīng)N:線圈匝數(shù)；l:鐵芯導(dǎo)磁長度；：鐵芯磁導(dǎo)率；0：空氣磁導(dǎo)率；A：鐵芯導(dǎo)磁截面積；A0：空氣導(dǎo)磁截面積；Rm：磁路總磁阻。可變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)原理1.線圈2.鐵芯3.銜鐵

間隙變化型可變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)

當(dāng)0、A0固定不變，改變時(shí)，L與呈雙曲線關(guān)系。

L與的雙曲線關(guān)系

傳感器靈敏度：自感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器2）變氣隙長度式電感傳感器面積變化型可變磁阻式傳感器結(jié)構(gòu)

當(dāng)0

、固定不變，改變A0時(shí)，L與A0呈線性關(guān)系。傳感器靈敏度：

L與A0的線性關(guān)系=常數(shù)自感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器3)面積變化型輸出特性傳感器靈敏度：變間隙型差動(dòng)變壓器①②自感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器4)差動(dòng)型

當(dāng)其它參數(shù)不變，僅改變l，使Rm變化，從而產(chǎn)生線圈電感的變化。鐵心自感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器5)螺線管型其中，n為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速；f為脈沖頻率；z為轉(zhuǎn)軸上的槽數(shù)或齒數(shù)。例:轉(zhuǎn)速的測(cè)量渦流式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器互感式電感傳感器1）工作原理:把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化成互感系數(shù)M的變化。M－互感系數(shù)(H)；表示兩線圈之間的耦合程度。其大小與兩線圈相對(duì)位置及周圍介質(zhì)的導(dǎo)磁能力等因素有關(guān)。i1－一次側(cè)線圈的勵(lì)磁電流；e12－二次側(cè)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器4）應(yīng)用:厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,壓縮,垂直度;壓力,流量,液位;張力,重力,負(fù)荷量;扭矩,應(yīng)力,動(dòng)力;氣壓,溫度;振動(dòng),速度,加速度,等。例：板的厚度均勻測(cè)量~例：張力測(cè)量▲互感式電感傳感器3.2.3電感式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器

變換原理

磁電式傳感器是把被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種轉(zhuǎn)換器，是一種機(jī)－電能量變換型傳感器。

一個(gè)匝數(shù)為N的線圈，當(dāng)穿過線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為

磁通變化率與磁場(chǎng)強(qiáng)度B、磁阻Rm、線圈運(yùn)動(dòng)速度v有關(guān)，改變其中一個(gè)因素，都會(huì)改變線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。

3.2.4磁電式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器磁電式動(dòng)圈式磁阻式線速度型角速度型N

分類3.2.4磁電式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器

動(dòng)圈式磁電傳感器l:每匝線圈的平均長度；B:線圈所在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；A:每匝線圈的截面積；:線圈運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向的夾角；k:傳感器的結(jié)構(gòu)系數(shù)。線圈3.2.4磁電式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器

線圈、磁鐵靜止不動(dòng)，測(cè)量齒輪安裝在被測(cè)旋轉(zhuǎn)體上，隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，齒的凸引起磁路磁阻變化一次，磁通也就變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其變化頻率等于被測(cè)轉(zhuǎn)速與測(cè)量齒輪齒數(shù)的乘積。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)較小，且因高速軸上加裝齒輪較危險(xiǎn)而不宜測(cè)量高轉(zhuǎn)速。開磁路變磁通式4）磁阻式傳感器3.2.磁電式傳感器3.2結(jié)構(gòu)型傳感器*電感式滾柱直徑分選裝置圖

滾柱直徑分選裝置1—?dú)飧?—活塞3—推桿4—被測(cè)滾柱5—落料管6—電感測(cè)微器7—鎢鋼測(cè)頭8—限位擋板9—電磁翻板10—容器（料斗）

動(dòng)畫*電感傳感器在仿形機(jī)床中的應(yīng)用

1—標(biāo)準(zhǔn)靠模樣板2—測(cè)端（靠模輪）3—電感測(cè)微器4—銑刀龍門框架5—立柱6—伺服電動(dòng)機(jī)7—銑刀8—毛坯2023/2/6

3.3物性傳感器3.3.1壓電式傳感器3.3.2半導(dǎo)體敏感元件3.3.3光電傳感器3.3.4霍爾傳感器2023/2/6

1.變換原理:壓電效應(yīng)

自然界某些物質(zhì)，如石英、鈦酸鋇等，當(dāng)受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，且內(nèi)部被極化，表面上會(huì)產(chǎn)生電荷，形成電場(chǎng)；當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。若在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電壓，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）天然結(jié)構(gòu)的石英晶體外形。它是一個(gè)正六面體。石英晶體各個(gè)方向的特性是不同的。石英晶體并不是在任何方向都存在壓電效應(yīng)。其中縱向軸z稱為光軸，經(jīng)過六面體棱線并垂直于光軸的x軸稱為電軸，與x和z軸同時(shí)垂直的軸y稱為機(jī)械軸。通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”，而把沿機(jī)械y方向的作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。而沿光軸z方向受力時(shí)不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。3.壓電式傳感器等效電路

1）等效電路壓電式傳感器等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)的電荷源，也可以等效為一個(gè)電壓源與電容串聯(lián)。3）壓電元件的結(jié)構(gòu)形式①并聯(lián)C′=2Cu′=uq′=2q時(shí)間常數(shù)大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，適合于慢變信號(hào)的測(cè)量。以電荷量輸出的場(chǎng)合。②串聯(lián)C′=C/2u′=2uq′=q時(shí)間常數(shù)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，適合于快變信號(hào)的測(cè)量。以電壓作為輸出的場(chǎng)合。3.3.2半導(dǎo)體敏感元件1.半導(dǎo)體熱敏電阻2.氣敏電阻3.濕敏電阻1.半導(dǎo)體熱敏電阻1）分類及特形半導(dǎo)體熱敏電阻PTCNTCCTR正溫度熱敏電阻負(fù)溫度熱敏電阻臨界溫度熱敏電阻PositiveTemperatureCoefficientNegativeTemperatureCoefficientCriticalTemperatureResistor熱敏電阻指針式顯示從頭儀表調(diào)零電位器調(diào)零度電位器熱敏電阻測(cè)量溫度的電路圖熱敏電阻應(yīng)用實(shí)例動(dòng)畫電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)裝置組成電路原理

2.氣敏電阻使用氣敏電阻傳感器（以下簡(jiǎn)稱氣敏電阻），可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)。氣敏傳感器是—種氣—電轉(zhuǎn)換元件1）材料：N型半導(dǎo)體，P型半導(dǎo)體2）工作原理：利用半導(dǎo)體氣敏元件與氣體接觸后，造成半導(dǎo)體性質(zhì)（載流子）變化來測(cè)定特定氣體成分或濃度。1.光的特性光具有波粒二象性，具有能量光電效應(yīng)——光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測(cè)量參數(shù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后將光信號(hào)作用于光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的輸出◆光敏二極管的結(jié)構(gòu)與一般二極管相似。它裝在透明玻璃外殼中，其PN結(jié)裝在管的頂部，可以直接受到光照射。光照射到光敏二極管的PN結(jié)時(shí)，電子-空穴對(duì)數(shù)量增加，光電流與照度成正比。

6.光敏二極管和光敏三極管1）光敏二極管（1）光敏二極管結(jié)構(gòu)和原理光敏二極管的反向偏置接法

光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)。在沒有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，所以反向電流很小，這時(shí)的電流稱為暗電流，相當(dāng)于普通二極管的反向飽和漏電流。當(dāng)光照射在二極管的PN結(jié)（又稱耗盡層）上時(shí)，在PN結(jié)附近產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)數(shù)量也隨之增加，光電流也相應(yīng)增大，光電流與照度成正比。

光敏二極管的反向偏置接線（參考上頁圖）及光電特性演示

在沒有光照時(shí)，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當(dāng)光照增加時(shí)，光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。

光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照4.光電自動(dòng)門自動(dòng)門光電傳感器放大圖有效檢測(cè)區(qū)域

四、被測(cè)物遮擋光通量的應(yīng)用實(shí)例

1.光電式帶材跑偏檢測(cè)器

光電傳感器

帶材走偏時(shí)，邊緣經(jīng)常與傳送機(jī)械發(fā)生碰撞，易出現(xiàn)卷邊，造成廢品。

當(dāng)帶材處于正確位置（中間位置）時(shí)，放大器輸出電壓Uo為零；當(dāng)帶材左偏時(shí)，遮光面積減小，輸出電壓反映了帶材跑偏的方向及大小。

光電式帶材跑偏檢測(cè)控制器原理1—

被測(cè)帶材2—卷取電機(jī)3—卷取輥4—液壓缸5—活塞6—滑臺(tái)7—光電檢測(cè)裝置

8—光源

9、10—透鏡

11-光敏電阻R112—遮光罩

指針將偏向左邊還是右邊？光電開關(guān)在流水線上的應(yīng)用送料器定區(qū)域式光電開關(guān)咖啡罐流水線運(yùn)行方向罐裝高度檢測(cè)儲(chǔ)料倉落料口遮斷式光電開關(guān)（計(jì)數(shù)）

光幕應(yīng)用

當(dāng)有物體遮擋住光線時(shí)，傳感器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，起保護(hù)、預(yù)警等作用。光線被遮斷（報(bào)警）2023/2/6

光電傳感器的其他用途（續(xù)）斷裂檢測(cè)電梯自動(dòng)運(yùn)行條件判斷

3.3.4霍爾傳感器1、霍爾效應(yīng)3、霍爾傳感器應(yīng)用2、霍爾元件1霍爾效應(yīng)

半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0時(shí)的情況cdab磁感應(yīng)強(qiáng)度B較大時(shí)的情況

作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高。霍爾電勢(shì)EH可用下式表示：

EH=KHIB2、霍爾元件3霍爾傳感器的應(yīng)用

霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、

三個(gè)變量的函數(shù)，即EH=KHIBcos

。利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途。第4章生產(chǎn)工藝參數(shù)檢測(cè)儀表06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院4.1溫度檢測(cè)與儀表4.2壓力檢測(cè)與儀表4.4物位檢測(cè)與儀表4.3流量檢測(cè)與儀表06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)*熱力學(xué)溫標(biāo)*國際實(shí)用溫標(biāo)*1溫標(biāo)C06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院1）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)(1)華氏溫標(biāo)(2)攝氏溫標(biāo)(3)列氏溫標(biāo)

1溫標(biāo)

06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院1）經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)攝氏、華氏、列氏溫度之間的換算關(guān)系為式中:C——攝氏溫度值；F——華氏溫度值；R——列氏溫度值。攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)都是用水銀作為溫度計(jì)的測(cè)溫介質(zhì)，而列氏溫標(biāo)則是用水和酒精的混合物來作為測(cè)溫物質(zhì)的。但它們均是依據(jù)液體受熱膨脹的原理來建立溫標(biāo)和制造溫度計(jì)的。

舉例：熱水器顯示溫度為50℃則華氏溫度為122℉則列氏溫度為40°R06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院2溫度檢測(cè)的主要方法及分類根據(jù)傳感器的測(cè)溫方式，溫度基本測(cè)量方法通?？煞殖山佑|式和非接觸式兩大類。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院根據(jù)測(cè)溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測(cè)溫可分為：1、膨脹式(包括液體和固體膨脹式)2、熱電式(包括熱電偶和PN結(jié))3、熱阻式(包括金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻)4、溫度變送器4.1.2接觸式溫度檢測(cè)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院1熱膨脹式測(cè)溫方法

基于物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。按膨脹基體可分成：液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、液體或氣體膨脹式壓力溫度計(jì)及固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)

特點(diǎn)：1、測(cè)量范圍大都在-50℃～550℃內(nèi)2、用于溫度測(cè)量或控制精度要求較低，不需自動(dòng)記錄的場(chǎng)合。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院2）雙金屬溫度計(jì)固體長度隨溫度變化的情況可用下式表示：基于固體受熱膨脹原理，測(cè)量溫度通常是把兩片線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬片感溫元件當(dāng)溫度變化時(shí)，因雙金屬片的兩種不同材料線膨脹系數(shù)差異相對(duì)很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。下圖是雙金屬溫度計(jì)原理圖：06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院2）雙金屬溫度計(jì)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院2）雙金屬溫度計(jì)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院3）壓力溫度計(jì)壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實(shí)現(xiàn)其測(cè)溫功能的。壓力溫度計(jì)的典型結(jié)構(gòu)示意圖06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院2熱電偶在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是需要測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。在溫度測(cè)量中，熱電偶的應(yīng)用極為廣泛。熱電偶是一種有源傳感器06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院結(jié)論：當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不相同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。先看一個(gè)實(shí)驗(yàn)——熱電偶工作原理演示右端稱為：自由端（參考端、冷端）左端稱為：測(cè)量端（工作端、熱端）熱電極B熱電勢(shì)AB熱電極A(1)熱電效應(yīng)2）熱電偶的測(cè)溫原理06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院通過以上演示得出結(jié)論——有關(guān)熱電偶熱電勢(shì)的討論將兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B組合成閉合回路。若兩結(jié)點(diǎn)處溫度不同，則回路中將有電流流動(dòng)，即回路中有熱電動(dòng)勢(shì)存在。此電動(dòng)勢(shì)的大小除了與材料本身的性質(zhì)有關(guān)以外,還決定于結(jié)點(diǎn)處的溫差，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)。熱電偶就是根據(jù)此原理設(shè)計(jì)制作的將溫差轉(zhuǎn)換為電勢(shì)量的熱電式傳感器。熱電效應(yīng)產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成的。AB

(1)熱電效應(yīng)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院

**---如果熱電偶的兩個(gè)電極材料相同(NA=NB)，則不會(huì)產(chǎn)生接觸電勢(shì)。因此，熱電偶的兩個(gè)電極材料必須不同。**---熱電偶回路總接觸電勢(shì)的大小只與熱電極材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)，當(dāng)兩接點(diǎn)的溫度相等時(shí)，總接觸電勢(shì)為零。（2）接觸電勢(shì)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院3）熱電偶基本定律

利用熱電偶進(jìn)行測(cè)溫,必須在回路中引入連接導(dǎo)線和儀表,接入導(dǎo)線和儀表后會(huì)不會(huì)影響回路中的熱電勢(shì)呢？（1）中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律：在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi),接入第三種導(dǎo)體C,只要其兩端溫度相同,則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒有影響。結(jié)論：熱電勢(shì)的大小僅與材料的性質(zhì)及其兩端點(diǎn)的溫度有關(guān)，而與熱電偶的形狀、大小無關(guān)。

燒斷的熱電偶可重新焊接，用于測(cè)溫。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院利用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線和顯示儀表等均可看成中間導(dǎo)體。根據(jù)中間導(dǎo)體定律只要保證連接導(dǎo)線和顯示儀表各自兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶的熱電勢(shì)沒有影響。因此中間導(dǎo)體定律對(duì)熱電偶的實(shí)際應(yīng)用有十分重要的意義。根據(jù)此定律，除可在熱電偶測(cè)溫回路中接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器外，也可以推廣到對(duì)液態(tài)金屬材料和固態(tài)金屬材料表面的溫度測(cè)量，如圖所示。有時(shí)為了提高測(cè)量精度，或者為了使用上的方便，將熱電極A和B直接插入液態(tài)金屬或焊在固體金屬表面上。例如，用熱電偶連續(xù)測(cè)量鐵水的溫度就是這樣的。在連續(xù)測(cè)量過程中，熱電極不斷地被鐵水熔掉，而根據(jù)這個(gè)定律，就不需要先焊接了。（1）中間導(dǎo)體定律06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院（1）中間導(dǎo)體定律06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院

熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，T0）時(shí)的熱電勢(shì)，等于在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，Tn）及（Tn，T0）時(shí)的熱電勢(shì)之和，其中，Tn稱為中間溫度，如圖4-9所示。其熱電勢(shì)可用下式表示：EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）

（2）中間溫度定律結(jié)論：熱電偶AB的熱電勢(shì)與A、B材料的中間溫度無關(guān)，只與結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)

中間溫度定律的實(shí)用價(jià)值在于：(1)當(dāng)熱電偶冷端不為0℃時(shí)，可用中間溫度定律加以修正；(2)由于熱電偶電極不能做得很長，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償導(dǎo)線。

06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院由分度表查得E(20,0)=0.113mv則E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=7.32+0.113=7.434mv再查分度表得其對(duì)應(yīng)的被測(cè)溫度t=808℃例用S型熱電偶測(cè)溫，熱電偶的冷端溫度t0=20℃，測(cè)得熱電勢(shì)為7.32mv，求被測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度t。解（2）中間溫度定律分度表-----熱電勢(shì)與熱端溫度之間關(guān)系列成表格注：熱電勢(shì)與熱端溫度之間關(guān)系是非線性06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度為t,t0時(shí)，用導(dǎo)體A，B組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)等于AC熱電偶和CB熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。如圖，導(dǎo)體A、B分別與標(biāo)準(zhǔn)電極C（第三種導(dǎo)體）組成熱電偶，若它們所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)為已知，即那么，導(dǎo)體A與B組成的熱電偶，其熱電動(dòng)勢(shì)可由下式求得：（3）標(biāo)準(zhǔn)電極定律實(shí)用價(jià)值：簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)電極定律是一個(gè)極為實(shí)用的定律。純金屬的種類很多，合金類型更多。要得出這些金屬之間組合而成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，工作量極大。由于鉑的物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)高，易提純，所以，通常選用高純鉑絲作為標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測(cè)得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)可直接計(jì)算。例如：熱端為100℃，冷端為0℃時(shí)，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為2.95mV，考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為-4.0mV；則鎳鉻和考銅組合成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)：2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV用于制造鉑熱電偶的各種鉑熱電偶絲（3）標(biāo)準(zhǔn)電極定律06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院如果構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極為材料相同的均質(zhì)導(dǎo)體，則無論兩結(jié)點(diǎn)溫度如何，熱電偶回路內(nèi)的總熱電勢(shì)為零——均質(zhì)導(dǎo)體定律

必須采用兩種不同的材料作為熱電極?！邷夭铍妱?dòng)勢(shì)只占極小部分（4）均質(zhì)導(dǎo)體定律06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院7）熱電偶參考端的處理熱電效應(yīng)的原理可知，熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)與兩端溫度有關(guān)。只有將冷端的溫度恒定，熱電動(dòng)勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。問題引出：**用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)-溫度時(shí)，必須滿足t0=0C的條件。與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的。在實(shí)際測(cè)溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不是0C，而且也不恒定，因此將產(chǎn)生誤差。**一般情況下，冷端溫度均高于0C，熱電勢(shì)總是偏小。應(yīng)想辦法消除或補(bǔ)償熱電偶的冷端損失。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院

解決方法冷端恒溫法

補(bǔ)償導(dǎo)線法

補(bǔ)償電橋法

7）熱電偶參考端的處理溫度修正法

06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法采用相對(duì)廉價(jià)的補(bǔ)償導(dǎo)線，可延長熱電偶的冷端，使之遠(yuǎn)離高溫區(qū)；可節(jié)約大量貴金屬；易彎曲，便于敷設(shè)。所謂補(bǔ)償導(dǎo)線：實(shí)際上是一對(duì)材料化學(xué)成分不同的導(dǎo)線，在0～100℃溫度范圍內(nèi)與配接的熱電偶有一致的熱電特性，但價(jià)格相對(duì)要便宜。若利用補(bǔ)償導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所(如儀表室)，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。7）熱電偶參考端的處理解決方法熱電偶冷端暴露于空間，受環(huán)境溫度影響熱電極長度有限，冷端受到被測(cè)溫度變化的影響問題引出功能其一實(shí)現(xiàn)了冷端遷移；其二是降低了成本。補(bǔ)償導(dǎo)線06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院在使用延長線時(shí)的應(yīng)注意以下幾方面：

①各種延長線只能與相應(yīng)型號(hào)的熱電偶配用，而且必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用；②注意極性，不能接反，否則會(huì)造成更大的誤差；③延長線與熱電偶連接的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，其溫度必須相同。（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院例:采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量爐溫。熱端溫度為800℃，冷端溫度為50℃。為了進(jìn)行爐溫的調(diào)節(jié)及顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送到儀表室，儀表室的環(huán)境溫度恒為20℃。由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出它在冷端溫度為0℃，熱端溫度為800℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為E(800，0)=33.275mV；熱端溫度為50℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為E(50，0)=2.023mV；熱端溫度為20℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為E(20，0)=0.798mV。如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動(dòng)勢(shì)為：E(800，50)=E(800，0)-E(50，0)=(33.277-2.022)mV=31.255mV(相當(dāng)于751℃)。如果熱電偶與儀表之間用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電偶延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動(dòng)勢(shì)為：E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV(相當(dāng)于781℃)。與爐內(nèi)的真實(shí)溫度相差分別為：

751℃-800℃=-49℃781℃-800℃=-19℃可見，補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是很明顯的。（1）補(bǔ)償導(dǎo)線法06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院（2）冷端恒溫法

A、0℃恒溫器將熱電偶的冷端置于溫度為0℃的恒溫器內(nèi)(如冰水混合物)，使冷端溫度處于0℃。這種裝置通常用于實(shí)驗(yàn)室或精密的溫度測(cè)量。在冰杯中，冰水混合物的溫度能較長時(shí)間地保持在0C不變。冰浴法，它消除了t0不等于0℃而引入的誤差，由于冰融化較快，所以一般只適用于實(shí)驗(yàn)室中。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院B、其他恒溫器將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，避免由于環(huán)境溫度的波動(dòng)而引入誤差。這類恒溫器可以是盛有變壓器油的容器，利用變壓器油的熱惰性恒溫；也可以是電加熱的恒溫器。這類恒溫器的溫度不為0℃，故最后還需對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端溫度修正。1—被測(cè)流體管道2—熱電偶3—接線盒4—補(bǔ)償導(dǎo)線5—銅質(zhì)導(dǎo)線6—毫伏表7—恒溫器8—混合物9—試管10—新冷端（2）冷端恒溫法

06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院3熱電阻

基于熱電阻原理測(cè)溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。熱電阻的材料：電阻率、電阻溫度系數(shù)要大，熱容量、熱慣性要小，電阻與溫度的關(guān)系最好近于線性；物理、化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，復(fù)現(xiàn)性好，易提純，同時(shí)價(jià)格盡可能便宜。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院3熱電阻

1）工作原理導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化

測(cè)量原理TR熱電阻熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其電阻也隨著發(fā)生變化的特征來測(cè)量溫度的。當(dāng)阻值變化時(shí)，工作儀表便顯示出阻值所對(duì)應(yīng)的溫度值。熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院

2014-3-22（2）銅電阻鉑電阻雖然優(yōu)點(diǎn)多，但價(jià)格昂貴電阻值與溫度的關(guān)系幾乎呈線性，電阻溫度系數(shù)也較大，而且其材料易提純，價(jià)格比較便宜，但缺點(diǎn)是在100℃以上易被氧化工業(yè)用銅熱電阻的分度號(hào)為Cu50和Cu100在-50～150℃的溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度近似呈現(xiàn)性關(guān)系，可用下式表示，即由于B、C比A小得多，所以可以簡(jiǎn)化為（4-23）例：見P13206二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院補(bǔ)充內(nèi)容測(cè)溫元件安裝注意事項(xiàng)插入深度要求測(cè)量端應(yīng)有足夠的插入深度，應(yīng)使保護(hù)套管的測(cè)量端超過管道中心線5~10mm。流體流動(dòng)方向插入方向要求保證測(cè)溫元件與流體充分接觸，最好是迎著被測(cè)介質(zhì)流向插入，正交90°也可，但切勿與被測(cè)介質(zhì)形成順流。06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院1、黑體輻射定律（自學(xué)）2、輻射測(cè)溫方法3、輻射測(cè)溫儀表4.1.3非接觸式溫度檢測(cè)06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院4.1溫度檢測(cè)與儀表4.2壓力檢測(cè)與儀表4.4物位檢測(cè)與儀表4.3流量檢測(cè)與儀表06二月20234.2壓力檢測(cè)與儀表4.2.1壓力檢測(cè)的概念與分類4.2.2液柱式壓力計(jì)4.2.3彈性式壓力計(jì)4.2.4負(fù)荷式壓力計(jì)4.2.5電測(cè)式壓力儀表4.2.6壓力儀表的選用06二月20234.2.1壓力檢測(cè)的概念與分類定義

壓力—均勻而垂直作用在單位面積上的力稱壓力.壓力的單位是“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱“帕”，符號(hào)為“Pa”

即1N的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。

式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）06二月2023壓力表示方式絕對(duì)壓力（PJ):設(shè)備內(nèi)部真實(shí)壓力.PJ

=

PB

+

PD大氣壓力（PD):由于空氣柱重力垂直作用在底面積上所產(chǎn)生的壓力。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的PD=101325Pa表壓力（PB):設(shè)備內(nèi)部或某處絕對(duì)壓力與大氣壓之差。表壓力是一個(gè)相對(duì)壓力，它以環(huán)境大氣壓力為參照點(diǎn).PB=PJ

－PD真空度（PZ負(fù)壓）:PZ＝

PD－PJ4.2.1壓力檢測(cè)的概念與分類06二月20234.2.1壓力檢測(cè)的概念與分類表壓（正壓）絕對(duì)壓力的零線大氣壓力線絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度06二月20232、壓力儀表的分類1）壓力范圍的劃分P1412）壓力儀表的分類P142

（1）按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性分類。如表4－9所示。

①液柱式壓力計(jì)。根據(jù)液體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為液柱的高度來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。如U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)和斜管壓力計(jì)等；

②彈性式壓力計(jì)。根據(jù)彈性元件受力變形的原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為位移來實(shí)現(xiàn)測(cè)量。如彈簧管壓力計(jì)、膜片壓力計(jì)和波紋管壓力計(jì)等；

③負(fù)荷式壓力計(jì)?；陟o力平衡原理測(cè)量。如活塞式壓力計(jì)、浮球式壓力計(jì)等；

④電測(cè)式壓力儀表。利用敏感元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為各種電量，根據(jù)電量的大小間接進(jìn)行檢測(cè)。06二月2023

根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量hh12211p1p2h2P0h1h211p200

常用的壓力表有U形管壓力表、單管壓力表、斜管壓力表測(cè)量原理4.2.2液柱式壓力計(jì)06二月20234.2.2液柱式壓力計(jì)或P表＝ρghP絕＝（ρgh＋P0）06二月2023單管壓力計(jì)故由于D>>d,所以項(xiàng)可以忽略被測(cè)壓力P表可寫成P表＝ρgh1

06二月2023斜管壓力計(jì)06二月2023原理：將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為彈性元件的機(jī)械變形量通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)指針指示壓力或(壓差)，也可通過某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力(或壓差)信號(hào)的遠(yuǎn)傳。

結(jié)構(gòu)：彈簧管、拉桿、扇形齒輪、中心齒輪、面板、游絲接頭。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍大，成本低缺點(diǎn)：精度差、測(cè)量范圍有限分類:膜片、彈簧管、波紋管4.2.3彈性式壓力計(jì)06二月2023測(cè)量原理P彈簧管式彈性元件P膜片式彈性元件4.2.3彈性式壓力計(jì)06二月2023當(dāng)彈性元件在軸向受到外力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮位移，即

式中F——軸向外力x——位移C——彈性元件的剛度系數(shù)

式中A——彈性元件承受壓力的有效面積P——被測(cè)壓力

測(cè)量原理x

~P4.2.3彈性式壓力計(jì)06二月20234.2.4負(fù)荷式壓力計(jì)1、活塞式壓力計(jì)校準(zhǔn)其他壓力儀表06二月2023壓力發(fā)生部分測(cè)量部分4.2.4負(fù)荷式壓力計(jì)06二月20234.2.4負(fù)荷式壓力計(jì)2、浮球式壓力計(jì)06二月2023

利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機(jī)械和電氣元件）直接把被測(cè)壓力變換為電信號(hào)來進(jìn)行測(cè)量的。

測(cè)量原理*彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等；

*非彈性元件組成的快速測(cè)壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月20231、電容式壓力計(jì)采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測(cè)量電容量C便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動(dòng)極板被測(cè)壓力測(cè)量原理

ε——電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月20231）微位移式變送器---電容式壓差計(jì)I0

測(cè)量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等.測(cè)量原理:將被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。。填充液（硅油）固定電極可動(dòng)電極P1轉(zhuǎn)換放大單元

P2電容式壓力傳感器隔離膜片4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月20232.電感式壓力計(jì)

在電感式壓力計(jì)中，大都采用變隙式電感作為檢測(cè)元件，它和彈性元件組合在一起構(gòu)成電感式壓力計(jì)。圖4-38為這種壓力計(jì)的工作原理圖。圖4-49變隙式電感壓力計(jì)工作原理圖4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月2023

如果給傳感器線圈通以交流電源，流過線圈電流Ｉ與氣隙之間有如下關(guān)系:（4-50）

式中:Ｕ為交流電壓（Ｖ）；ω為交流電源角頻率（rad/s）。通過測(cè)量線圈中電流I的大小便可得知壓力的大小4.2.5電測(cè)式壓力儀表2.電感式壓力計(jì)06二月20233、壓電式壓力計(jì)根據(jù)“壓電效應(yīng)”把被測(cè)壓力變換為電信號(hào)的。（a）單晶體

（b）剖面圖

（c）X截割的石英片

受力面積作用在受力面積上的壓力壓電常數(shù)電荷數(shù)4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月2023

彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片+彈簧管4.2.5電測(cè)式壓力儀表5、霍爾式壓力計(jì)

產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與其位移成正比，若膜盒中心的位移與被測(cè)壓力P成線性關(guān)系，則霍爾電勢(shì)的大小即反映壓力的大小。06二月2023電動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為DDZ儀表）6、差壓（壓力）變送器

作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器氣動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為QDZ儀表）

DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC20～100KPa4.2.5電測(cè)式壓力儀表06二月2023變送器考慮到系統(tǒng)中傳感器與其他裝置的兼容性與互換性，他們之間用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行傳輸國際標(biāo)準(zhǔn)：過程控制系統(tǒng)的模擬直流信號(hào)為4~20mA，模擬直流電壓信號(hào)為1~5V一般輸出為非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器需把傳感器的輸出信號(hào)通過變送器變換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，無論是儀表還是計(jì)算機(jī)只要有同樣的輸入電路或接口，就可以從各種變送器獲得被測(cè)量變量的信息，而且便于組成檢測(cè)系統(tǒng)或控制系統(tǒng)。4.2.5電測(cè)式壓力儀表6、差壓（壓力）變送器

06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院4.1溫度檢測(cè)與儀表4.2壓力檢測(cè)與儀表4.4物位檢測(cè)與儀表4.3流量檢測(cè)與儀表06二月2023

流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某截面流體的體積或質(zhì)量（體積流量，質(zhì)量流量）。在一段時(shí)間內(nèi)流過的流體量就是流體總量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的累積。

1.流量的概念

1）瞬時(shí)體積流量

體積流量Qv是以體積計(jì)算的單位時(shí)間內(nèi)通過的流體量，在工程中可用l/h（升/小時(shí)）或m3/h（立方米/小時(shí)）等單位表示。若設(shè)被測(cè)管道內(nèi)某個(gè)橫截面S的截面積為A（m），取其上的面積微元ds，對(duì)應(yīng)流速為v（m/s），則（4-51）

4.3.1流量檢測(cè)的概念與方法06二月2023

若設(shè)被測(cè)管道內(nèi)整個(gè)橫截面S上的各處流速相等，均為v（m/s），則Qv=vS。但在工程中，管道內(nèi)各處的流體流速往往是不相等的。為了解決流體中各點(diǎn)速度往往不相等的問題，設(shè)定截面S上各點(diǎn)有一個(gè)平均流速v（m/s），則有（4-52）

2）瞬時(shí)質(zhì)量流量

質(zhì)量流量Qm是以質(zhì)量表示單位時(shí)間內(nèi)通過的流體量，工程中常用kg/h（千克/小時(shí)）表示。顯然質(zhì)量流量Qm等于體積流量Qv與流體密度ρ的乘積，用數(shù)學(xué)表達(dá)式可以表示為（4-53）

4.3.1流量檢測(cè)的概念與方法06二月2023

3）累積體積流量

累積體積流量V是以體積計(jì)算的某段時(shí)間內(nèi)通過的流體量，在工程中可用l（升）或m3（立方米）等單位表示。若設(shè)被測(cè)管道內(nèi)某個(gè)橫截面S上的瞬時(shí)體積流量為Qv，則在t時(shí)間內(nèi)流體的累積體積流量則為（4-54）

若設(shè)被測(cè)管道內(nèi)整個(gè)橫截面S上的瞬時(shí)體積流量在t時(shí)刻內(nèi)相等，則V=Qvt。

4）累積質(zhì)量流量累積質(zhì)量流量M等于累積體積流量V與流體密度ρ的乘積(M=Vρ)。4.3.1流量檢測(cè)的概念與方法06二月2023瞬時(shí)流量－單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的數(shù)量。體積流量－用流體的體積來表示（qv），單位為m3/h。質(zhì)量流量－用流量的質(zhì)量來表示（qm），單位為kg/h。累積流量：一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值累積體積流量累積質(zhì)量流量流量計(jì)量－對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)流體的流量進(jìn)行測(cè)量。例：設(shè)測(cè)得流速v=10m/s，圓管道的直徑D=1m，則截面積A=0.79m2

，流量qV=7.9m3/s。在一小時(shí)內(nèi)流過的流體總量為7.9*3600=28440m3

。4.3.1流量檢測(cè)的概念與方法06二月2023

2.流量的檢測(cè)方法流體的粘度、腐蝕性、導(dǎo)電性等不一樣，測(cè)量其流量方法不同。常用流量檢測(cè)方法有節(jié)流差壓法、容積法、速度法、流體阻力法、渦輪法、卡門渦街法、質(zhì)量流量測(cè)量等。4.3.1流量檢測(cè)的概念與方法06二月2023

節(jié)流元件附近流速和壓力分布情況

檢測(cè)原理當(dāng)流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流體將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。（節(jié)流式流量計(jì)） 流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。基礎(chǔ)：流體連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。壓差影響因素： 流量、節(jié)流裝置形式、管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）4.3.2差壓式流量計(jì)06二月2023體積流量質(zhì)量流量

式中：α——流量系數(shù)

ε——流束膨脹系數(shù)

A0——節(jié)流裝置的開孔截面積

ρ——流體密度Δр——節(jié)流裝置前后實(shí)際測(cè)得的壓力差流量與壓力差的平方根成正比4.3.2差壓式流量計(jì)06二月20234.3.3容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)又稱定排量流量計(jì)，用來測(cè)量各種液體和氣體的體積流量。它是使被測(cè)流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體從出口排出，所以叫容積式流量計(jì)。它利用機(jī)械測(cè)量元件將流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測(cè)量流體體積總量。容積式流量計(jì)一般不具有時(shí)間基準(zhǔn)，為得到瞬時(shí)流量值，需要另外附加測(cè)量時(shí)間的裝置。06二月2023

容積式流量檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)測(cè)量原理設(shè)：V0——計(jì)量室的容積

n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量

根據(jù)轉(zhuǎn)子的形狀分為：

橢圓齒輪流量計(jì)（液體型）

腰輪流量計(jì)（氣體型和液體）

刮板式流量計(jì)（液體型）4.3.3容積式流量計(jì)06二月20231、橢圓齒輪型容積流量計(jì)(奧巴爾容積流量計(jì))橢圓齒輪容積流量計(jì)直接依靠測(cè)量輪嚙合，對(duì)介質(zhì)的清潔要求較高，不允許有固體顆粒雜質(zhì)流過流量計(jì)。計(jì)量室體積齒輪轉(zhuǎn)速體積流量4.3.3容積式流量計(jì)06二月2023例：橢圓齒輪流量計(jì)的半月形空腔體積為0.5L，今要求機(jī)械齒輪每轉(zhuǎn)一周跳一個(gè)字代表100L，試求傳動(dòng)系統(tǒng)的減速比。解：橢圓齒輪流量計(jì)的體積流量由題設(shè)可以得到所以減速比為：50：14.3.3容積式流量計(jì)06二月20232、腰輪流量計(jì)（羅茨型容積流量計(jì)）腰形輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，就把轉(zhuǎn)子與殼體之間所構(gòu)成的具有一定容積的計(jì)量室流體的四倍體積，從流入口送到流出口。測(cè)量原理計(jì)量室體積腰輪轉(zhuǎn)速體積流量4.3.3容積式流量計(jì)06二月2023刮板式流量計(jì)也是一種較常見的容積式流量計(jì)，流量計(jì)的轉(zhuǎn)子上裝有兩對(duì)可以徑向內(nèi)外滑動(dòng)的刮板，轉(zhuǎn)子在流量計(jì)進(jìn)出口差壓作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周排出四份“計(jì)量空間”的流體體積。只要測(cè)出轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就可以計(jì)算出排出流體的體積量。3、刮板式容積流量計(jì)刮板式流量計(jì)工作原理原理：利用刮板的縮進(jìn)、突出固流、排流。1.刮板2.凸輪3.轉(zhuǎn)子4.3.3容積式流量計(jì)06二月20232、渦輪式流量計(jì)

4.3.4速度式流量計(jì)當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性的變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示K為儀表常數(shù)06二月20233、電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理工作的流量?jī)x表。它能測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的流體體積流量。電勢(shì)差與流速關(guān)系為

4.3.4速度式流量計(jì)B為什么要采用交變磁場(chǎng)？06二月20231）超聲波的基礎(chǔ)知識(shí)4、超聲波流量計(jì)4.3.4速度式流量計(jì)06二月2023當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，會(huì)載帶流體流速的信息。因此，根據(jù)對(duì)接收到的超聲波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。傳播速度差法的基本原理為：

測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的速度之差來得到被測(cè)流體的流速。4.3.4速度式流量計(jì)06二月2023按測(cè)量原理分為：

傳播速度差

（時(shí)差法、頻差法、相差法）多普勒式相關(guān)法06二月2023安全與環(huán)境工程學(xué)院4.1溫度檢測(cè)與儀表4.2壓力檢測(cè)與儀表4.4物位檢測(cè)與儀表4.3流量檢測(cè)與儀表4.4物位檢測(cè)與儀表4.4.1浮力式液位計(jì)4.4.5雷達(dá)物位計(jì)4.4.2壓力式液位計(jì)4.4.3電容式物位計(jì)4.4.4超聲波物位計(jì)4.4.6物位儀表的選用4.4.1浮力式液位計(jì)1、恒浮力式液位計(jì)2、變浮力式液位