传感器第5章讲义.pptVIP

传感器及应用 第5章;第5章 压力、流量和物位传感器及应用;5.1 压力传感器及应用;2.压力的单位 在国际单位制中，压力单位是帕斯卡，简称帕，代号为Pa，它的定义是在每平方米面积上，垂直作用了1牛顿的力 1Pa=1N／m2 ; 压力传感器主要类别有电位器式、应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式及振弦式等，测量范围为7×10-5～5×lO8Pa；信号输出有电阻、电流、电压、频率等形式。压力测量系统一般由传感器、测量线路和测量装置以及辅助电源所组成。常见的信号测量装置有电流表、电压表、应变仪以及计算机等。 目前利用压阻效应、压电效应或其他固体物理特性的压力传感器已实现小型化、数字化、集成化和智能化，直接把压力转换为数字信号输出，通过计算机实现工业过程的现场控制。 几种常见的压力传感器性能比较见表5-2。; 2.常用压力传感器;（2）应变式压力传感器;电感式压力传感器是用变换压力的弹性敏感元件将压力变换成位移，再由电感式位移传感器转换成电信号。在压力测量中，差动变压器式传感器应用的比较广泛。 如图5-4所示为微压力变送器的结构示意图。由膜盒将压力变换成位移，再由差动变压器转换成输出电压。内装电路，可输出标准信号，故称变送器。 ; （4）压电式压力传感器 目前较常用的膜片式压电压力传感器如图5-5所示。这种压力传感器可测量102～108Pa的压力，且外型尺寸可做得很小，其下限频率由电荷放大器决定。传感器中，常设置的一个附加质量块和一组极性相反的补偿压电晶体，以补偿测量时因振动造成的测量误差。;5.1.4 压力计的选择和使用; 例如要测量高压油喷嘴雾化剂(蒸汽)的压力，已知蒸汽压力为(2～4)×105Pa，要求最大测量误差小于104Pa，如何选择压力表呢? 根据已知条件及弹性式压力计的性质决定选Y-100型单圈管弹簧压力计其测量范围为0～6×105Pa(当压力从2×lO4Pa变化到4×105Pa时，正好处于量程的l／3～2／3)。要求最大测量误差小于104Pa，即要求仪表的相对误差 ;（1）测量点的选择 测量点的选择应能代表被测压力的真实情况。因此，取压点不能处于流束紊乱的地方，应选在管道的直线部分，也就是离局部阻力较远的地方。为避免导压管堵塞，取压点一般要求在水平管道上。在测量液体压力时，;（2）导压管的铺设(包括各种阀) 铺设导压管时，应保持对水平有1:10～1:20的倾斜度，以利于导压管内流体的排出。导压管中的介质为气体时，在导压管最低处需装排水阀；为液体时，则在导压管最高处需装排气阀；若被测液体易冷凝或冻结，必须加装管道保温设备。在靠近取压口的地方应装切断阀，以备检修压力计时使用。在需要进行现场校验和经常冲洗导压管的情况下，应装三通开关。导压管内径一般为6～1Omm，长度≤50m(以减少滞后)，否则要装变送器。; （3）压力计的安装 测量蒸汽压力或压差时，应装冷凝管或冷凝器。冷凝器的容积应大于全量程内差压计或差压变送器工作空间的最大容积变化的三倍。 当被测流体有腐蚀性，易冻结、易析出固体或是高粘度时，应采用隔离器和隔离液。隔离液应选择沸点高，凝固点低，化学与物理性能稳定的液体，如甘油、乙醇等。 被测压力波动频繁和剧烈时(如压缩机出口)可用阻尼装置。 安装压力计时应避免温度的影响，如远离高温热源，特别是弹性式压力计一般应在低于50℃的环境下工作。 安装时还应避免振动的影响。 ; 压力计安装示例如图5-8所示。在图c所示情况下，压力计上的指示值比管道内的实际压力高。这时，应减去从压力计到管道取压口之间一段液柱的压力，即;1.流量的概念 单位时间内流过管道某一截面的流体数量，称为瞬时流量。而在某一段时间间隔内流过管道某一截面的流体量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为总量或累积流量，如用户的水表、气表等。瞬时流量有体积流量和质量流量之分。; 2.流量的测量方法 生产过程中各种流体的性质各不相同，流体的工作状态（如介质的温度、压力等）及流体的粘度、腐蚀性、导电性也不同，很难用一种原理或方法测量不同流体的流量。尤其工业生产过程的情况复杂，某些场合的流体是高温、高压，有时是气液两相或液固两相的混合流体。所以目前流量测量的方法很多，测量原理和流量传感器（或称流量计）也各不相同，从测量方法上一般可分为速度式、容积式和质量式三大类。;（1）差压式流量传感器及其原理 差压式流量传感器又称节流式流量传感器，主要由节流装置和差压传感器; ;（1）电磁流量传感器的工作原理如图5-10所示，电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律测量导电性液