检测技术与仪表总结.doc

注：此为自动检测技术与仪表的主要内容，根据老师最后一节课说到的主要内容并根据ppt总结得。可作为大家最后复习时的参考，建议大家根据此内容复习一遍ppt或者教材。考试题型：客观题包括判断、选择（单项、不定相）【选择部分=20分】填空题【10分】名词解释【 T0A B（2）接触式测温热电偶测温（如右图）：原理：它通过将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个接触点之间存在温差时，两者之间便产生电动势，并在回路中形成热电流。因此，可将温度的变化转变成热电势或热电流的变化。BATT0ACTC中间导体定律（如右图）：A、B构成的热电偶回路接入第三种导体C，只要中间导体两端温度相同，那么中间接入的导体对热电偶回路的总热电势没有影响。中间温度定律：热电偶A、B在接点温度为T，T0 时的热电势等于热电偶A、B在接点温度为T，TC 和TC ，T0 的热电势的代数和，即补偿导线：不同型号的热电偶有不同的补偿导线，作用只是延伸热电偶的自由端，有正负极。【注意课件或教材上的计算题】热电阻测温：电阻的热效应:利用金属电阻随温度变化的规律进行测量（T变化阻值变化）热电阻的三线制接法：热电阻的四线制接法：rrrrU+-电位差计 恒流源 Irrr 热敏电阻：用金属氧化物或半导体材料作为电阻体的测温敏感元件热电偶、热电阻选用：较高温度热电偶、中低温区热电阻（常以500为分界，但不绝对）3、 温度变送器 【不考】4、 非接触式测温 测温原理：利用物体处于绝对零度之上时，其辐射能量随其温度而变化的原理，理论上测量上限无限制。黑体辐射定律：（1）斯蒂芬玻尔兹曼定律（全辐射强度定律，四次方定律）：辐射温度计 温度为T的绝对黑体，单位面积元在半球方向所发射的全部波长的辐射出射度与温度T的四次方成正比。（2） 维恩公式：从理论上说明了黑体在各种温度下能量波长分布的规律光学高温计、比色高温计（3）普朗克定律：表明温度为T的单位面积元的绝对黑体，在半球面方向辐射的波长为 的辐射出射度光学高温计：读出的温度值为亮度温度。调节时亮度平衡示意图：调节过程亮度变化：abcb5、 .新型温度传感器【不考】3、 压力检测1、压力的表示（如右图）p表压力 = p绝对压力 - p大气压力p真空度 = p大气压力 - p绝对压力单位：国际单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，工程上常用兆帕(MPa)来表示压力,1MPa=1106。2、 压力检测的主要方法(1) 液柱式压力检测：U型管压力计、单管压力计、斜管微压计（斜管压力计将单管液柱压力计的测量管倾斜放置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。）(2) 弹性式压力检测：平薄膜、波纹膜、波纹管、单圈弹簧管、多圈弹簧管(3) 电气式压力检测：霍尔片式压力传感器，应变片式压力传感器，压阻式压力传感器，力矩平衡式压力变送器，电容式压力变送器（重点）。平行板电容器的电容量表达式：e:介电常数；A:两平行板相对面积；d:两平行板间距。差动平板电容器，其电容变化与板间距离变化的关系可表示为：C0 :初始电容值；d0 :极板间初始距离；d :距离变化量。霍尔电势：UH=RHBI RH ：霍尔常数，与霍尔片材料、几何形状有关。应变片原理原理：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化。 （主要是金属）金属电阻：(4) 活塞式压力检测3、 压力检测仪表的使用和安装：应使取压点与流动方向垂直，且使取压点位于管段的直线部分，不得选在选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。4、 流量测量1、 概述流量：流量是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。质量流量：是单位时间内通过的流体质量，用qm表示，单位为kg/s。流量计：测量流体流量的仪表；计量表：测量流体总量的仪表。2、 差压式流量计（根据伯努利方程提供的基本原理，通过测量流体差压信号来反映流体流量）三种标准节流装置：标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管根据节流装置取压口位置可将取压方式分为理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压等五种；节流装置的安装：节流元件前后要有足够长直管段长度，以使流体稳定流动，一般上游侧直管段在10D - 50D之间，下游侧直管段在5D - 8D之间。3、 电磁流量计（根据法拉第电磁感应定律研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表）基本工作原理：导体切割磁力线，会产生电动势 公式推导：感应电势：流量：式中：Ex为感应电势；K为比例系数；B为磁场强度；D为管道直径；v为垂直于磁力线的流体流动速度。正交干扰：电磁流量计为了消除电极的极化现象，一般采用交变磁场。正交干扰是指相位和感应电势Ex相差90的无用信号。产生的主要原因是当电磁流量计工作，管道内充满导电液体，使被测液体、电极、电极引线和转换器的输入阻抗构成闭合回路。当闭合回路中有交变磁场通过时就要产生感应电势（干扰电势）。4、 涡街流量计在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街。旋涡的发生频率为f。频率检测方法：热敏检测法（如右图）：旋涡在圆柱体下游侧产生时，该侧流速降低，出于升力的作用，使得圆柱体下方的压力比上方高一些。当圆柱体上方产生一个旋涡时，则流体从上导压孔进入，由下导压孔流出。带走热量，改变铂金属丝的电阻值。故可由检测铂电阻丝电阻变化频率得到涡频率，进而得到流量值。还有电容检测法、超声波检测法、电磁检测法、应力检测法5、 质量流量计差压式质量流量计、涡轮质量流量计、双涡轮质量流量计。【科里奥利质量流量计不考】热式质量流量计：是利用热扩散原理测量气体流量的仪表。（如右图）原理：管道中间放置一电加热丝，其上下游相等距离处放置有两个相同的测温热电阻。若被测气体不流动，则两个热电阻的阻值相等，而流速越高，则两个热电阻的温度差值越大，对应的阻值差距也越大。将他们接在相邻桥臂中便可得到与质量流量成比例的电信号。转子流量计：又名浮子流量计，测量本体由一根自下向上扩大垂直安装的锥管和一只可以沿着锥管的轴向自由移动的浮子组成，流体自下而上流经锥形管安装：转子流量计要求垂直安装，流量计中心线与铅垂线的夹角最多不应超过5，否则会带来测量误差。【关于如何修正，看看就好】6、【涡轮流量计、椭圆齿轮式流量计看看就好】5、 物位的检测1、 物位：液位、料位、分界面（界位）的总称。2、 分类：直读式液位仪表连通器原理，有玻璃管式、玻璃板液位计等。如：玻璃管液位计浮力式物位仪表浮力原理，有恒浮力式和变浮力式两种。如：恒浮力式液位计、浮子钢带式液位计、磁浮子舌簧管液位变送器、翻板式液位计、浮筒式液位计压力式物位仪表流体静力学原理。电气式物位仪表将物位的变化转换为电量检测。反射式物位仪表利用超声波、微波反射信号行程间接测量液位。射线式物位检测利用射线在被测介质中的吸收程度。2、 差压式变送器（如右图）（1）测液位时的零点迁移问题安装位置条件的不同，使仪表存在着零点迁移问题。 负迁移：当被测液位H=0时，P= -（h2-h1）2g 0，从而使变送器在H=0时输出电流大于4 mA；H=Hmax时，输出电流大于20 mA。（2） 测量分界面（如右图）利用差压式液位计还可以测量液体的分界面：P1 = h02g +（h1+h2）1g P2=（h2+h1+h0）1g P= P1 P2 = h0 g（2 -1） 由于（2 -1）是已知的，所以压差P与分界面高度h0成一一对应关系。3、 同心圆柱式电容器的公式【重要】（如右图）：其中：D外电极内径；d内电极外径；ee极板间介质介电常数；L极板相互重叠的长度4、 核辐射式物位仪表原理：不同物质对同位素射线的吸收能力不同，一般固体最强，液体次之，气体最差。当射线射入厚度为H的介质时，会有一部分被介质吸收掉。因此测液位可通过测量射线在穿过液体时强度的变化量来实现。