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1、1,第10章 热工量电测法,2,10.1 压力和差压的电测法,10.1.1 压力的概念、单位和测量方法 一、压力的概念和术语 压力流体介质作用于单位面积的力 压力术语间的关系图10-1-1 1、绝压Pa是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力 2、表压Pg Pb大气压力 3、负压Pv 真空度V低于大气压力的绝对压力 4、差压Pd两个压力之间的差值,3,10.1 压力和差压的电测法,10.1.1 压力的概念、单位和测量方法 一、压力的概念和术语 压力流体介质作用于单位面积的力 压力术语间的关系图10-1-1,图10-1-1 压力术语间的关系,4,10.1 压力和差压的电测法,10.1.1 压力
2、的概念、单位和测量方法 二、压力单位,5,10.1 压力和差压的电测法,10.1.1 压力的概念、单位和测量方法 三、压力测量方法 1、压力平衡法 砝码压力平衡式活塞式压力计 液体压力平衡式液柱式压力计 2、弹性变形法弹性式压力(应用最普遍) 3、电测法 直接法,如压电式压力传感器压阻式、压力传感器。 间接法-以压力敏感型弹性元件作为敏感器配接传感器,,6,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 压力敏感器是能够将压力转换为应变和位移的弹性敏感元件 压力位移 压力应变,7,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 一、弹簧管 图10-1-2 弯曲成C形的空心扁管,
3、一端与接头相连,另一端(自由端)密封,8,图10-1-2C型弹簧管,10.1 压力和差压的电测法,9,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 二、波纹管 图10-1-3 带同心环状波形皱纹的薄壁圆管,一端开口,另一端封闭,10,图10-1-3波纹管,10.1 压力和差压的电测法,11,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 三、膜片 用金属或非金属制成的圆形薄片。 平膜片断面是平的 图10-1-4(a) 波纹膜片断面呈波纹状 图10-1-4(b),12,图10-1-4 膜片和膜盒,10.1 压力和差压的电测法,13,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压
4、力敏感器 四、膜盒: 两个膜片边缘对焊起来,构成膜盒(图10-1-4c)。 几个膜盒连接起来,组成膜合组(图10-1-4d),14,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 五、薄臂圆筒 图10-1-5 壁厚一般都小于圆筒直径的1/20,圆筒的一端开口,一端不通, 筒壁在圆周方向和轴向上的应变均与压力P成正比。,15,图10-1-5 薄壁圆筒,10.1 压力和差压的电测法,16,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 一、应变式压力传感器 共同点:将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上,由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变,再由应变电桥将应变转换为电压输出。 1
5、、膜片式压力传感器 图10-1-6 2、筒式压力传感器 图10-1-7 3、组合式压力传感器 图10-1-8,17,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 一、应变式压力传感器 共同点:将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上,由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变,再由应变电桥将应变转换为电压输出。 1、膜片式压力传感器 图10-1-6,图10-1-6 膜片式压力传感器,18,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 一、应变式压力传感器 共同点:将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上,由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变,再由应变电桥将应变转换为电压输出。 2
6、、筒式压力传感器 图10-1-7,图10-1-7 筒式压力传感器,19,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 一、应变式压力传感器 共同点:将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上,由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变,再由应变电桥将应变转换为电压输出。 3、组合式压力传感器 图10-1-8,20,图10-1-8 组合式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,21,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 1、电容式压
7、力传感器 图10-1-9 2、电感式压力传感器 图10-1-10 3、电位器式压力传感器 图10-1-11 4、霍尔式压力传感器 图10-1-12 5、光电式压力传感器 图10-1-13,22,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 1、电容式压力传感器 图10-1-9,23,图10-1-9电容式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,24,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将位移
8、传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 2、电感式压力传感器 图10-1-10,25,图10-1-10 电感式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,26,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 3、电位器式压力传感器 图10-1-11,图10-1-11 电位器式压力传感器,27,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将
9、位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 4、霍尔式压力传感器 图10-1-12,28,图10-1-12 霍尔式微压和压力传感器结构原理图,10.1 压力和差压的电测法,29,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 二、位移式压力传感器 共同点:将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起,将压力转换为位移,再由位移传感器将位移转换为电量, 5、光电式压力传感器 图10-1-13,30,图10-1-13 光电测压原理图,10.1 压力和差压的电测法,31,10.1 压力和差压的电测法,10.1.
10、3 压力的电测法 三、谐振式压力传感器振弦式 图10-1-14 振弦式压力传感器 图10-1-14 振膜式压力传感器 图6-3-9 振筒式压力传感器 图6-3-6,32,图10-1-14 振弦式压力计的原理 1支承(夹紧件);2振弦;3膜片;4电磁铁;5拾振线圈,10.1 压力和差压的电测法,33,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 四、压阻式压力传感器图101-15 硅膜片上做四个相等的电阻,经蒸镀铝电极及连线,接成惠斯登电桥。,34,图10-1-15 压阻式压力传感器结构 1低压腔; 2高压腔 ;3硅杯 ;4引线 ;5硅膜片,10.1 压力和差压的电测法,35,10.
11、1 压力和差压的电测法,10.1.3 压力的电测法 五、压电式压力传感器图101-16 薄壁筒底承受外部压力为 压电晶片组所受力F1与外部压力F之比为,图10-1-16 压电式压力传感器,36,10.1 压力和差压的电测法,10.1.4 差压电测法 一、差压敏感器把差压传换为应变或位移 测量膜片应变或中心点位移与测量膜片两侧压力差成正比,37,10.1 压力和差压的电测法,10.1.4 差压电测法 二、电容式(位移式)差压传感器 图10-1-17 公共动极板将两侧压力差转换成位移,使两电容差动变化与压差成正比。 1、两室结构 图10-1-17(a) 2、一室结构 图10-1-17(b),38,
12、10.1 压力和差压的电测法,10.1.4 差压电测法,图 10117 电容式差压传感器的两种结构,图 (a) 1.2测量膜片(或隔 离膜片); 3感压膜片; 4.5差动电容; 6绝缘体。,图 (b) 1.2测量膜片; 3可动平板电极; 4中心轴; 5片簧; 6绝缘体; 7.8-固定电极; 9节流孔。,39,10.1 压力和差压的电测法,10.1.4 差压电测法 三、应变式差压传感器测量膜片应变与两侧压力差成正比 1、应变式应变片粘贴在膜片上 图10-1-6 2、硅压阻式在硅膜片上制作应变电阻 图10-1-15 3、金属薄膜式薄膜应变电阻直接制作在金属膜片上,40,10.2温度电测法,10.2
13、.1 温度的概念、单位和测量方法 一、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的一种物理量,是物体内部分子无规则运动剧烈程度的标志。,41,10.2温度电测法,10.2.1 温度的概念、单位和测量方法 二、温度的单位 摄氏温度t和华氏温度F的换算公式为: 国际开尔文温度T(K)和国际摄氏温度t(),二者的换算公式为,42,10.2温度电测法,10.2.1 温度的概念、单位和测量方法 三、温度测量方法 接触式温度传感器与被测物体发生接触 非接触式温度传感器与被测物体不发生接触,43,10.2温度电测法,10.2.2 接触式测温法 一、将温度转换为非电量温度敏感器 1、热膨胀式将温度转换成位移 液体膨胀
14、式 酒精温度计、水银温度计 固体膨胀式热敏双金属元件 图1021 自由端的弯曲挠度,图10-2-1 热敏双金属元件,44,10.2温度电测法,10.2.2 接触式测温法 一、将温度转换为非电量温度敏感器 2、压力式将温度转换为压力,45,10.2温度电测法,10.2.2 接触式测温法 二、将温度转换为电量温度传感器 1热电阻和热敏电阻 2热电偶 3半导体PN结 4集成温度传感器:电流型、电压型、数字型,46,10.2温度电测法,10.2.3 温度和温度差的电测法 一、单点温度的电测法 、采用热电阻或热敏电阻 图10-2-2 RP用于调满度,Ro用于调零 图10-2-3 RP8为满度调整电阻 图
15、10-2-4是三线连接法,消除连接导线电阻造成的测量误差。 图10-2-5是四线连接法,消除连接导线电阻和电位器接触电阻造成的测量误差。,47,10.2温度电测法,10.2.3 温度和温度差的电测法 一、单点温度的电测法 、采用热电阻或热敏电阻 图10-2-2 RP用于调满度,Ro用于调零,图 1022 电桥式电阻温度计的原理图,48,10.2温度电测法,10.2.3 温度和温度差的电测法 一、单点温度的电测法 、采用热电阻或热敏电阻 图10-2-3 RP8为满度调整电阻,图 1023 热敏电阻测温电路,49,10.2温度电测法,10.2.3 温度和温度差的电测法 一、单点温度的电测法 、采用热电阻或热敏电阻 图10-2-4是三线连接法,消除连接导线电阻造成的测量误差。,图 1024 电热阻测温电桥的三线连接法,50,10.2温度电测法,10.2.3 温度和温度差的电测法 一、单点温度的电测法 、采