测控作业80749298

测控技术概论 大作业 综述分数阅卷人 1写作能力 2排版规范性 一 3参考文献规范性 二课后体会 三奇思妙想 四换位思考 总 分 学期 2013 2014 1 学期 学院 光电工程学院 专业 测控技术与仪器 班级 130104 姓名 李爱民 学号 130104107 提交日期 2013 年 12 月 12 日 一 综述 电磁流量计的基本原理 李爱民 摘要 电磁流量计是 20 世纪 50 60 年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测 量仪表 电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流量的 感应式仪表 关键词 法拉第 流量计 电磁感应原理 励磁方式 一 测量原理 根据法拉第电磁感应定律 当一导体在磁场中运动切割磁力线时 在导体的两端即产生 感生电势 e 其方向由右手定则确定 其大小与磁场的磁感应强度 B 导体在磁场内的长 度 L 及导体的运动速度 u 成正比 如果 B L u 三者互相垂直 则 e Blu 与此相仿 在磁感应强度为 B 的均匀磁场中 垂直于磁场方向放一个内径为 D 的不导磁管 道 当导电液体在管道中以流速 u 流动时 导电流体就切割磁力线 如果在管道截面上垂 直于磁场的直径两端安装一对电极 图 3 17 则可以证明 只要管道内流速分布为轴对称 分布 两电极之间也特产生感生电动势 e BD u 式中 u 为管道截面上的平均流速 由此可得管道的体积流量为 3 由上式可见 体积流量 qv 与感应电动势 e 和测量管内径 D 成线性关系 与磁场的磁感应 强度 B 成反比 与其它物理参数无关 这就是电磁流量计的测量原理 需要说明的是 要使式 3 严格成立 必须使测量条件满足下列假定 磁场是均匀分布的恒定磁场 被测流体的流速轴对称分布 被测液体是非磁性的 被测液体的电导率均匀且各向同性 二 励磁方式 励磁方式即产生磁场的方式 由前述可知 为使式 3 严格成立 第一个必须满足的条件就 是要有一个均匀恒定的磁场 为此 就需要选择一种合适的励磁方式 目前 一般有三种 励碰方式 即直流励磁 交流励磁和低频方波励磁 现分别予以介绍 1 直流励磁 直流励磁方式用直流电产生磁场或采用永久磁铁 它能产生一个恒定的均匀磁场 这种直 流励磁变送器的最大优点是受交流电磁场干扰影响很小 因而可以忽略液体中的自感现象 的影响 但是 使用直流磁场易使通过测量管道的电解质液体被极化 即电解质在电场中 被电解 产生正负离子 在电场力的作用下 负离子跑向正极 正离子跑向负极 如图所 示 这样 将导致正负电极分别被相反极性的离子所包围 严重影响仪表的正常工作 所 以 直流励磁一般只用于测量非电解质液体 如液态金属等 直流励磁方式 2 交流励磁 目前 工业上使用的电磁流量计 大都采用工频 50Hz 电源交流励磁方式 即它的磁场是 由正弦交变电流产生的 所以产生的磁场也是一个交变磁场 交变磁场变送器的主要优点 是消除了电极表面的极化于扰 另外 由于磁场是交变的 所以输出信号也是交变信号 放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容易得多 如果交流磁场的磁感应强度为 B Bm sin wt 则电极上产生的感生电动势为 e Bm Dusin wt 被测体积流量为 qv D 式中 Bm 磁场磁感应强度的最大值 w 励磁电流的角频率 w 2 f t 时间 f 电源频率 由式 3 40 可知 当测量管内径 D 不变 磁感应强度 Bm 为一定值时 两电极上输出的感 生电动势 e 与流量 qv 成正比 这就是交流磁场电磁流量变送器的基本工作原理 值得注意的是 用交流磁场会带来一系列的电磁干扰问题 例如正交干扰 同相干扰等 这些干扰信号与有用的流量信号混杂在一起 因此 如何正确区分流量信号与干扰信号 并如何有效地抑制和排除各种干扰信号 就成为交流励磁电磁流量计研制的重要课题 3 低频方波励磁 直流励磁方式和交流励滋方式各有优缺点 为了充分发挥它们的优点 尽量避免它们的 缺点 70 年代以来 人们开始采用低频方波励磁方式 它的励磁电流波形如图所示 其频 率通常为工频的 1 4 l 10 方波励磁电流波形 从图可见 在半个周期内 磁场是恒稳的直流磁场 它具有直流励磁的特点 受电磁干扰 影响很小 从整个时间过程看 方波信号又是一个交变的信号 所以它能克服直流励滋易 产生的极化现象 因此 低频方波励磁是一种比较好的励磁方式 目前已在电磁流量计上 广泛的应用 概括一下 它具有如下几个优点 能避免交流磁场的正交电磁干扰 消除由分布电容引起的工频干扰 抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流 5 参考文献 1 赵继聪 周盼 秦魏 2 北京航天航空大学出版社 2004 3 北京工业大学出版社 2008 二 课后体会 通过学习测控技术概论后 我深深的感受到这门学科在当今光电科技发展中的重要性 何在现实生活中的需求性 因此对于每个学习本专业的学生来说学好本门学科是很有必要 的 这用才能赶得上当今迅速发展的科技潮流 才能在科学前沿有所作为 下面我就以自 己本学科的了解做以概论 测控技术顾名思义 是关于测控技术与仪器这个专业的概述 分析 这个专业很宽泛 凡是与测量控制 仪器仪表有关的都会用到吧 很杂 就像我们 学的东西一样 多且杂 经过本学期的学习 对专业的认识在原有基础上有了进一步更深的了解 而且对将来 就业方向和就业前景有了初步的了解 同时对测控仪器系统有了更深入的认识和感悟 以 我之见 一个系统能否正常安全的运行 测试与控制无疑起到了举足轻重的作用 倘若没 有很好的测控系统 那么一切的设想都是空谈 可以说没有测控系统的正常运行就不能使 其他设备更好的发挥其效用 无论怎么样复杂或是简单的系统 测控系统都无疑是重要环 节 测控就像我们人体的免疫警告系统 一旦发现异常就会随时发出警报并做出相应的补 救措施 其重要性可是可想而知 还有一个方面 在了解这些系统同时 对一些科学仪器 的了解和正确使用是至关重要的 因此我们应该全方位的去学习和掌握本门学科 三 奇思妙想 至少 300 字 根据所学测控专业知识 阐述自己的一个奇思妙想 甚至是 异想天开的想法 要具有独特性 创新性 并较详细地有条理地表达出来 杜绝雷同 抄 袭 关于室内空气检测及控制进行设计 如今室内空气质量已成为一大难题 例如当室内 空气中的二氧化碳气体达到一定浓度时 若不及时控制 会影响人们的工作效率 因此如 果能有一种能及时检测及控制空气质量是相当重要的 对室内的空气进行及时净化 这样 就能为人们提供一个比较舒畅轻松自在的工作和学习环境 因此我们就称它为空气转化器 转化器的主要工作原理就是能自动检测空气中二氧化碳等污染的浓度 若未达标 该仪器 将自动吸收并转化这些污染物 通过一系列的化学反应和电离的物理反应 将二氧化碳中 的氧原子通过以上原理的处理 最后以氧气的形式释放出来 从而使空气达到有合适的指 标 四 换位思考 至少 200 字 假定你是一名大学专业教师 请制订一个学生乐于接受 老师易于执行的课堂管理模式 教学方法 考试或考核方法 要求将教师 学生和课堂