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1、第10章 热工量电测法,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,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,10.1 压力和差压的电测法,10.1.1 压力的概念、单位和测
2、量方法 二、压力单位,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，,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,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，一端与接头相连，另一端(自由
3、端)密封,图10-1-2 C型弹簧管,10.1 压力和差压的电测法,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,图10-1-3 波纹管,10.1 压力和差压的电测法,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）,图10-1-4 膜片和膜盒,10.1 压力和差压的电测法,10.1 压力和差压的电测法,10.1.2 压力敏感器 四、膜盒： 两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒(图
4、10-1-4c)。 几个膜盒连接起来，组成膜合组(图10-1-4d),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。,图10-1-5 薄壁圆筒,10.1 压力和差压的电测法,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 2、筒式压力传感器 图10-1-7 3
5、、组合式压力传感器 图10-1-8,10.1 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,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、筒式压力传感器 图10-1-7,图10-1-7 筒式压力传感器,10.1 压力和差压
6、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,图10-1-8 组合式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,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 2、电感式压力传感器 图10-1-10 3、电位器式压力传感器 图10-1-1
7、1 4、霍尔式压力传感器 图10-1-12 5、光电式压力传感器 图10-1-13,10.1 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,图10-1-9 电容式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,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， 2、电感式压力
8、传感器 图10-1-10,图10-1-10 电感式压力传感器,10.1 压力和差压的电测法,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,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， 4、霍尔式压力传感器 图10
9、-1-12,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,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,图10-1-13 光电测压原理图,10.1 压力和差压的电测法,10.1 压力和差压的电测法,10.1.3 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
10、,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,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。,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,10.1 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
11、,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,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),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
12、.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。,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,10.2温度电测法,10.2.1 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。,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
13、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,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,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,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,10.2
14、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,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。,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,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,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,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
