第二章 参数检测((河南理工大学))

1、1第二章第二章 参数检测参数检测 自然界的很多参数为非电量参数，诸如自然界的很多参数为非电量参数，诸如温度、压力、物位、流量、机械量、物体成温度、压力、物位、流量、机械量、物体成分等。本章主要介绍这些非电量参数检测基分等。本章主要介绍这些非电量参数检测基本原理、检测方法及其实现技术。本原理、检测方法及其实现技术。2第一节第一节 概述概述 一、一、 参数检测的意义参数检测的意义 参数检测是把反映生产过程状态的参数定参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化。量化。 用于生产管理、质量管理、实现节能降耗；用于生产管理、质量管理、实现节能降耗； 优化控制系统，实现生产过程的自动化；优化控制系统，实现生

2、产过程的自动化； 进行故障诊断，减少或避免事故的发生。进行故障诊断，减少或避免事故的发生。3二、参数检测的一般方法二、参数检测的一般方法 参数的检测是以自然规律为基础，利用参数的检测是以自然规律为基础，利用某些敏感元件特有的物理、化学和生物等效某些敏感元件特有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一物理物理( (化学化学) )量的变化。量的变化。 4光学法：光学法：利用光的发射、透射、折射和反利用光的发射、透射、折射和反射定律或性质进行检测。射定律或性质进行检测。红外测温仪红外测温仪5力学法：力学法：利用敏感元件将被测量转变成机利用敏感

3、元件将被测量转变成机械位移、变形实现对被测量的检测。械位移、变形实现对被测量的检测。弹簧秤弹簧秤6热学法：热学法：根据被测介质的热物理量根据被测介质的热物理量(参数参数)的的差异以及热平衡原理进行参数的检测。差异以及热平衡原理进行参数的检测。 热线风速仪热线风速仪7 电学法：电学法：利用敏感元件把被测变量转换成利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学量电压、电阻、电容等电学量 电子体温计用电子体温计用NTCNTC热敏电阻热敏电阻8声学法：声学法：利用超声波在介质中的传播以及利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反射等性质进行参数的在介质间界面处的反射等性质进行参数的检测检测 超

4、声波流量计超声波流量计9磁学法：磁学法：利用电磁感应原理实现对被测量利用电磁感应原理实现对被测量测量的方法。测量的方法。 电磁流量计电磁流量计 E=kBdV 式中： E- 为感应电动势信号（V）; B- 磁通密度（T）; d- 测量管内径（m）; V 流体流速（m/s） 10射线法：射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度与射线所穿过的物质层厚质吸收，吸收程度与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关。度、物质的密度等性质有关。 X X射线探伤射线探伤11对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元件来实现，但由于

5、被测对象是千差万别的，件来实现，但由于被测对象是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此在选择敏感敏感元件的特性也不一样，因此在选择敏感元件时要考虑以下因素：元件时要考虑以下因素： （1 1）敏感元件的适用范围）敏感元件的适用范围（2 2）敏感元件的参数测量范围）敏感元件的参数测量范围（3 3）敏感元件的输出特性）敏感元件的输出特性12三、常见的检测参数三、常见的检测参数热工量：热工量：n温度、压力（压强）、压差温度、压力（压强）、压差 、真空度、流量、流速、物、真空度、流量、流速、物位、液位位、液位机械量：机械量：n尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移、角位移、速度、尺寸（长度、厚度、角度）、

6、直线位移、角位移、速度、加速度加速度 、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）13物体的性质和成分量：物体的性质和成分量：n酸碱度、浓度、密度、黏度、浊度等酸碱度、浓度、密度、黏度、浊度等状态量：状态量：n 颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰度）等。度、灰度）等。 电工量电工量（U、I、f、R、Z、E、B 在电工、电在电工、电子等课程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）子等课程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）常见的检测参数（常见的检测参数（续）续）14第二节第二节 温度的检测温度的检测 一、

7、一、 概述概述1 1、温度的概念、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度是表征物体冷热程度的物理量。u 温度在微观上，表现为大量分子运动平均温度在微观上，表现为大量分子运动平均强度。分子运动愈剧烈其温度表现越高。强度。分子运动愈剧烈其温度表现越高。u 温度在宏观上，变现为热传导和热平衡。温度在宏观上，变现为热传导和热平衡。任意两个温度不同的物体，只要有温度差存在，任意两个温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热平衡为止。物体温度相等，即达到热平衡为止。 152 2、温标、温标 为了保证温度

8、量值的准确和统一，应该建立一为了保证温度量值的准确和统一，应该建立一个用来衡量温度高低的标准尺度，简称为温标。个用来衡量温度高低的标准尺度，简称为温标。 常用温标：常用温标：（1）摄氏温标）摄氏温标 摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰点为摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰点为0度，沸点为度，沸点为100度，中间等分为度，中间等分为100格，每格为格，每格为摄氏摄氏1度，符号为度，符号为1742年，瑞典科学家安德斯年，瑞典科学家安德斯摄尔修斯（摄尔修斯（Anders Celsius，1701-1744）最先定义的）最先定义的。 16（2 2）华氏温标）华氏温标 华氏温标规定标准大气压下纯水的冰点为华

9、氏温标规定标准大气压下纯水的冰点为3232度，水度，水沸点为沸点为212212度，中间等分度，中间等分180180格，每格为华氏格，每格为华氏1 1度，符号度，符号为为。华氏温标和摄氏温标的换算为：华氏温标和摄氏温标的换算为：F=9/5 C+32C=5/9 (F-32)德国物理学家：华伦海特首先定义的。德国物理学家：华伦海特首先定义的。17（2 2）热力学温标（开尔文温标）热力学温标（开尔文温标 、绝对温标、绝对温标 ） 以热力学定律为基础的一种理论温标，已被国际计量以热力学定律为基础的一种理论温标，已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。大会采纳作为国际统一的基本温标。 （ K K ）

10、规定摄氏零下规定摄氏零下273.15为零点，其分度法与为零点，其分度法与摄氏温标相同（即摄氏温标上也相差摄氏温标相同（即摄氏温标上也相差1，绝对，绝对温标上相差温标上相差1K）。目前中国已规定采用这种热力）。目前中国已规定采用这种热力学温标。学温标。k=273.15+t或 t=k-273.15水的冰点：水的冰点：273.15K，沸点：，沸点：373.15K。183 3、测温方法、测温方法（1）接触式测温）接触式测温 感温元件直接与被测对象相接触，两者进行感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡，此时感温元件充分的热交换，最后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温

11、度必然相等，温度计的示的温度与被测对象的温度必然相等，温度计的示值就是被测对象的温度。值就是被测对象的温度。 （2）非接触式测温）非接触式测温 感温元件不与被测对象直接接触，而是通过感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射实现热交换，据此测出被接受被测物体的热辐射实现热交换，据此测出被测对象的温度。测对象的温度。 19 接触式与非接触式测温特点比较方式接触式非接触式测量条件感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变被测对象的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度；被测对象不对感温元件产生腐蚀需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测

12、量范围特别适合1200以下，热容大，无腐蚀性对象的连续在线测温。对高于1300以上的温度测量较困难原理上测量范围可以从超低温到极高温，但1000以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的物体温度精度工业用表通常为1.0、0.5、0.2及0.1级，实验室用表可达0.01级通常为l.0、1.5、2.5级响应速度慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为23秒其他特点整个测温系统结构简单，体积小，可靠，维护方便，价格低廉；仪表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量与控制系统整个测温系统结构复杂，体积大，调整麻烦，价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度(需进一步转换)；不易组成测温、控温一

13、体化的温度控制装置204.接触式测温：接触式测温：（1）膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺）膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，该变化与温度具有一定寸或体积会发生变化，该变化与温度具有一定的函数关系的函数关系玻璃液体温度计玻璃液体温度计21双金属温度计双金属温度计(1) 固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计2223(2) 压力式温度计：压力式温度计：根据一定质量的液体、气体根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的。原理制成的。24 原理：原理：温包、毛温包、毛细管、弹簧管内充有细管、弹簧管内充有工作物质

14、，工作物质工作物质，工作物质的体积随温度变化而的体积随温度变化而变化，产生压力，使变化，产生压力，使连杆推动指针移动。连杆推动指针移动。波登管波登管-弹簧管弹簧管25(3)热电阻温度计：热电阻温度计：利用金属利用金属(包括合金包括合金)导体或导体或金属氧化物半导体做成温度敏感元件，当温度金属氧化物半导体做成温度敏感元件，当温度变化时，其电阻值也发生变化。所以可利用随变化时，其电阻值也发生变化。所以可利用随温度而变化的电阻值来进行测量温度。温度而变化的电阻值来进行测量温度。 26热电阻温度传感器热电阻温度传感器金属式金属式- 热电阻；（铂、铜、铁、镍等）热电阻；（铂、铜、铁、镍等）半导体式半导体

15、式- 热敏电阻热敏电阻27各种温度传感器各种温度传感器28(4)热电偶温度计：热电偶温度计：基于塞贝克热电效应原基于塞贝克热电效应原理。理。 29(5) 热敏电阻温度计：热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温用电阻值随电阻体温度而显著变化的半导体电阻制成的度而显著变化的半导体电阻制成的 30材料：材料：分类：分类： 正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻(PTC)负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻(NTC)临界温度系数热敏电阻临界温度系数热敏电阻(CTR) 半导体半导体 - 半导体热电阻半导体热电阻热敏电阻热敏电阻 TBTAeR非线性非线性 家用电器家用电器电熨斗、电冰箱、电饭煲、洗衣机、电暖壶、

16、烘干机、电熨斗、电冰箱、电饭煲、洗衣机、电暖壶、烘干机、电烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、电烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、汽车电子汽车电子电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅测量仪器测量仪器流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感器、环境监测仪、器、环境监测仪、办公设备办公设备复印机、传真机、打印机、扫描仪复印机、传真机、打印机、扫描仪农业园艺农业园艺温室控制、人工气候箱、烘干系统、温室控制、人工气候箱、烘干系统、医疗器具医疗器具体温计、人工透析、散热系统体

17、温计、人工透析、散热系统工业生产工业生产电动机过热保护、电动机过热保护、热敏电阻的应用热敏电阻的应用31应用实例：基于热敏电阻的电机过热保护器：应用实例：基于热敏电阻的电机过热保护器： Rt1 Rt2 Rt3 ：热敏电阻：热敏电阻(NTC) ，安装在三相绕组附近，安装在三相绕组附近 温度低时温度低时 ：电阻阻值大：电阻阻值大 三极管不导通三极管不导通 继电器不吸合继电器不吸合 电机电机运行运行温度高时温度高时 ：电阻阻值小：电阻阻值小 三极管导通三极管导通 继电器吸合继电器吸合 电机电机停止停止325. 非接触式测温：非接触式测温： 任何物体，若其温度超过绝对零度，就会任何物体，若其温度超过绝

18、对零度，就会以电磁波的形式向周围辐射能量。通过检测被以电磁波的形式向周围辐射能量。通过检测被测物体热辐射能量，进而确定被测物体温度的测物体热辐射能量，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。仪表，通称为辐射式温度计。 玻耳兹曼定律：玻耳兹曼定律：E：全辐射强度；：全辐射强度；：玻耳兹曼常数；：玻耳兹曼常数；T:绝对温度。绝对温度。33辐射测温仪表主要组成辐射测温仪表主要组成34(1) 光学高温计：光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测准光源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测物体的温度。物体的温度。 35(2)光电高温计：光电

19、高温计：36（3 3）辐射式温度传感器）辐射式温度传感器 红外辐射红外辐射 - 物体本身有一定的温度（电机物体本身有一定的温度（电机/电器电器/火炉火炉/冰块）冰块）物体温度越高物体温度越高 - 红外辐射能量越大。红外辐射能量越大。 特点：非接触测量，远距离特点：非接触测量，远距离/带电带电/不能直接接触不能直接接触 - 不不影响温度分布；影响温度分布； 速度快；灵敏度高；测量范围广速度快；灵敏度高；测量范围广(-101300 C)；抗干扰。；抗干扰。37第三节第三节 压力的检测压力的检测 一、一、 概述概述1 1、基本概念、基本概念 工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力工程上把垂直均匀作用在

20、单位面积上的力称为压力，即物理学中定义的压强。称为压力，即物理学中定义的压强。国际单位：帕斯卡，简称：帕（国际单位：帕斯卡，简称：帕（PaPa）。即）。即1N1N的的力垂直作用在力垂直作用在1m1m2面积上所形成的压力。面积上所形成的压力。38 （1 1）工程大气压：符号）工程大气压：符号atat。即。即1kg1kg力垂直作用力垂直作用在在1cm1cm2面积上所形成的压力。面积上所形成的压力。2.工程单位工程单位（2）标准大气压：符号，）标准大气压：符号，atm。即在纬度。即在纬度45的的海平面上，海平面上， 0时的平均大气压。时的平均大气压。 （3）约定毫米汞柱：符号，）约定毫米汞柱：符号，

21、mmHg。即在标准重。即在标准重力加速度下，力加速度下， 0时时1mm高的水银柱在高的水银柱在1cm2的底的底面上所产生的压力。面上所产生的压力。（4）约定毫米水柱：符号，）约定毫米水柱：符号，mmH2O。即在标准。即在标准重力加速度下，重力加速度下， 4 时时1mm高的水柱在高的水柱在1cm2的的底面上所产生的压力。底面上所产生的压力。39 （1 1）绝对压力）绝对压力 作用与物体表面上的全部压力作用与物体表面上的全部压力3.表述方法表述方法（2）大气压力）大气压力 地球表面上的空气柱重力所产生地球表面上的空气柱重力所产生 的平均压力。的平均压力。（3）相对压力）相对压力 绝对压力与大气压力

22、之差。绝对压力与大气压力之差。（4）差压）差压 任意两个压力之差。任意两个压力之差。40二、压力检测的主要方法及检测仪表二、压力检测的主要方法及检测仪表 （1）液柱式压力检测）液柱式压力检测 根据流体静力学原理，根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量把被测压力转换成液柱高度来实现测量. U型压力计型压力计41U形管压力计形管压力计P=P1P2 =g(h1+h2)42（2）弹性式压力检测）弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量的原理，将被测压力转换成位移来实现测量 常用弹性元件常用弹性元件43弹性压力计的组成框图弹性压力计的

23、组成框图 44弹簧管压力计弹簧管压力计单圈弹簧管单圈弹簧管连杆连杆支座支座管接头管接头指针指针扇形齿轮扇形齿轮45（3 3）电气式压力检测）电气式压力检测 利用敏感元件将被测利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等位差等 压电式压力传感器压电式压力传感器46 一般用压力表传递压力信息的距离一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距离传输压力信息，不能很远，要向远距离传输压力信息，往往是将弹性测压元件与电气传感器相往往是将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器，工业上常称为差结合构成压力变送器，工业上常称为差压变送器

24、。它能以统一信号进行传输、压变送器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。显示和控制。 （4 4）压力变送器）压力变送器47电容式压力变送器电容式压力变送器48三、三、 压力仪表的选择压力仪表的选择 1. 仪表量程的选择仪表量程的选择u 被测压力较稳定：最大工作压力不应超过被测压力较稳定：最大工作压力不应超过 仪表满量程的仪表满量程的3/4u 被测压力波动较大或测脉动压力：最大工被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的作压力不应超过仪表满量程的2/3u 为保证测量准确度：最小工作压力不应低为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的于满量程的1/3u 优先满足最大工作压力

25、条件优先满足最大工作压力条件492、仪表精度的选择、仪表精度的选择 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。最大绝对误差应小于仪表的基本误差。 根据生产允许的最大测量误差确定仪表的根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪表表 503 3、仪表类型的选择、仪表类型的选择u 被测介质的性质被测介质的性质u 对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u 使用的环境使用的环境51第四节

26、第四节 流量的检测流量的检测 一、一、 基本概念基本概念 vSqvdSvSqvdSvSqvdS 流量的表示：可用体积流量和质量流量表示。流量的表示：可用体积流量和质量流量表示。流量：是指单位时间内通过某截面的流量：是指单位时间内通过某截面的流体数量。流体数量。 流体主要包括：气体、蒸汽和液体。流体主要包括：气体、蒸汽和液体。52vSqvdS1 体积流量体积流量流体数量以体积表示称为体积流量流体数量以体积表示称为体积流量 ： 2 质量流量质量流量流体数量以质量表示称为质量流量流体数量以质量表示称为质量流量 ：mvqq 3 3总流量：总流量：某段时间内流体的累积流量，称某段时间内流体的累积流量，称

27、为总流量。为总流量。 3(/ )mh(/ )kg h：流体密度。：流体密度。53二、流量检测方法及常用的流量检测仪表二、流量检测方法及常用的流量检测仪表 1 1 差压法差压法 在管路内安装上检测元件（节流元件），在管路内安装上检测元件（节流元件），当流体流过节流元件时，在其上、下游间产生当流体流过节流元件时，在其上、下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。系，因此，检测此压差，即可变换出流量。54差压式流量计差压式流量计的结构的结构55节流孔板节流孔板压力变小压力变小 56节流装置节流装置（取压管及取压管及

28、内部的节流内部的节流孔板）孔板）节流孔板节流孔板后取压管后取压管 前取压管前取压管前取压管压前取压管压力大，后取力大，后取压管压力小。压管压力小。572 2、容积法（容积式流量计）、容积法（容积式流量计） 根据输送流体的根据输送流体的容积空间容积空间大小实现流量的大小实现流量的测量。测量。容积空间容积空间的运动次数的运动次数(或运动速度或运动速度)与流与流量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。段时间内的累积流量。 容积式流量计容积式流量计:椭园齿轮式流量计、旋转叶椭园齿轮式流量计、旋转叶轮式水表等。轮式水表等。58椭圆齿轮流量计59

29、每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。基本原理基本原理主动齿轮主动齿轮从动齿轮从动齿轮603 3、速度法（涡轮流量计、电磁流量计）、速度法（涡轮流量计、电磁流量计） 原理：测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出原理：测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。按流速测量的方法不同，能构成多种多样的流流量。按流速测量的方法不同，能构成多种多样的流量仪表和检测系统。量仪表和检测系统。614 4、流体阻力法、流体阻力法 利用流体流动给设置在管道中的阻力体利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用力大小和流量大小有关。以作用力，作用力大小和流量大

30、小有关。 靶式流量计：靶式流量计：电容电桥受到电容电桥受到流体作用力后流体作用力后失去平衡，有失去平衡，有电压输出。电压输出。625. 5. 流体振动法流体振动法 （涡街流量计）（涡街流量计） 在管道中放入挡块，使流体流过后产生振在管道中放入挡块，使流体流过后产生振动，可得到与流量有关的频率输出信号。流量动，可得到与流量有关的频率输出信号。流量大，流体振动频率高。大，流体振动频率高。 旋涡产生示意图旋涡产生示意图 阻挡物交替旋涡63u 在工业生产中，往往需要检测质量流量。在工业生产中，往往需要检测质量流量。所以在测量时，需将测出的体积流量，乘以密所以在测量时，需将测出的体积流量，乘以密度换算成

31、质量流量。度换算成质量流量。u 但有时但有时密度随温度、压力而变化，所以在密度随温度、压力而变化，所以在测量流体体积流量时，要同时测量流体的压力测量流体体积流量时，要同时测量流体的压力和密度，进而换算出质量流量和密度，进而换算出质量流量。u 在温度、压力变化比较频繁的情况下，难在温度、压力变化比较频繁的情况下，难以达到测量的目的。这样便希望用质量流量计以达到测量的目的。这样便希望用质量流量计来测量质量流量，而无需再人工进行上述换算。来测量质量流量，而无需再人工进行上述换算。6、质量流量检测、质量流量检测 64三、常用流量仪表的选用三、常用流量仪表的选用1、量程范围；、量程范围； 2、各种节流件

32、的选用；、各种节流件的选用； 3、不同的仪表在不同的测量范围和不同的介质、不同的仪表在不同的测量范围和不同的介质中使用，其准确度会不同；中使用，其准确度会不同； 4、不同的仪表的可靠性和可维护性不同。、不同的仪表的可靠性和可维护性不同。 65第五节第五节 物位的检测物位的检测 一、一、 基本概念基本概念 在生产过程中，对生产物料在生产过程中，对生产物料( (块料、粉料或颗粒块料、粉料或颗粒物料、液体物料）所具有的体积或在容器内的相对高物料、液体物料）所具有的体积或在容器内的相对高度的检测称为物位检测。度的检测称为物位检测。 物位物位 统指液位、料位和界面的位置。统指液位、料位和界面的位置。 u

33、（1 1）液位）液位 指设备和容器中液体介质表面的高低。指设备和容器中液体介质表面的高低。u（2 2）料位）料位 指设备和容器中所储存的块状、颗粒指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。或粉末状固体物料的堆积高度。 u（3 3）界位）界位 指界面位置。指界面位置。 vSqvdSvSqvdSvSqvdS66二、物位检测仪表的分类二、物位检测仪表的分类按所使用的物理原理可分为：按所使用的物理原理可分为： 1 1、直读式物位检测仪表、直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口采用侧壁开窗口或加旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。或加旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。 2 2、静压式

34、物位检测仪表、静压式物位检测仪表 基于流体静力学原理，适基于流体静力学原理，适用于液位检测。用于液位检测。 3 3、浮力式物位检测仪表、浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测。定律，适用于液位检测。 4 4、机械接触式物位检测仪表、机械接触式物位检测仪表 通过测量物位探头与通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量。物料面接触时的机械力实现物位的测量。 5 5、电气式物位检测仪表、电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元件置将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等

35、也将改变容等也将改变 67三、常用物位检测仪表三、常用物位检测仪表 1 1利用液体的浮力进行检测利用液体的浮力进行检测 浮子液位计浮子液位计682 2利用液位引起的压力进行检测利用液位引起的压力进行检测 693 3、电磁法测量液位、电磁法测量液位 SCd704 4、其他液位检测方式、其他液位检测方式 超声波法：超声波法：超声波在两种不同介质的分界面处会产生反射和折射。特别对于声阻抗(声速与介质密度的乘积)差别较大的界面，几乎为全反射。S=CT/2C-声速；T-传输时间71光学法：激光测量物体距离光学法：激光测量物体距离D=Ct/2C-光速；t-传输时间。72微波法：雷达式液位计微波法：雷达式液

36、位计雷达液位计发射能量很低的极短的微波脉冲，通过天线系统发射并接收。微波以光速传播，测得传播时间即可求得液位高度。 d=CT/2 73四、影响物位测量的因素四、影响物位测量的因素 1 1、液位测量的特点、液位测量的特点（1 1）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。泡沫的现象，使液面变得模糊。（2 2）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量

37、不均匀的现象。量不均匀的现象。（3 3）容器中的液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、）容器中的液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、悬浮物等。悬浮物等。 2 2、料位测量的特点、料位测量的特点（1 1）料面不规则，存在自然堆积的角度。）料面不规则，存在自然堆积的角度。（2 2）物料排出后存在滞留区。）物料排出后存在滞留区。（3 3）物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。）物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。 3 3、界位测量的特点、界位测量的特点界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。74第六节第六节 机械量的检测

38、机械量的检测 一、一、 位移的检测位移的检测 线位移量：质点在直线方向上位置的变化量；线位移量：质点在直线方向上位置的变化量；角位移量：质点在角度方向位置的变化量。角位移量：质点在角度方向位置的变化量。长度和角度的测量：这里则强调对运动量的测量。长度和角度的测量：这里则强调对运动量的测量。 检测方式：非电量或非电转换成电量。检测方式：非电量或非电转换成电量。转换结果：可以是模拟量或是数字量。转换结果：可以是模拟量或是数字量。75常用的检测方法：常用的检测方法：u（1）直接用非电检测）直接用非电检测 ；u（2）将位移量转换成模拟量）将位移量转换成模拟量 1）敏感元件将位移）敏感元件将位移 变换成

39、电量变换成电量 2）利用某些功能材料的效应将位移变换为电）利用某些功能材料的效应将位移变换为电量量 u（3）将位移量转换成数字量）将位移量转换成数字量 76二、力和质量的检测二、力和质量的检测 1 1、力的常见检测方法、力的常见检测方法 力的特性：力的特性：（）力是物体之间的相互作用，它可以改变物（）力是物体之间的相互作用，它可以改变物体的运动状态，或改变物体所具有的动量，使物体的运动状态，或改变物体所具有的动量，使物体产生加速度体产生加速度（）力还可以使物体中产生应力，发生应变，（）力还可以使物体中产生应力，发生应变，因此，可以利用这些变化来实现对力的检测。因此，可以利用这些变化来实现对力的

40、检测。77平衡型测力法平衡型测力法 78利用弹性体变形测力法利用弹性体变形测力法 利用金属导体的应变效应利用金属导体的应变效应79利用压磁效应测力法 磁效应：磁效应：铁磁材料受到外力拉、压作用时，铁磁材料受到外力拉、压作用时，其内部产生应力，其导磁率会发生变化其内部产生应力，其导磁率会发生变化80压电效应：某些电介质晶体在特定压力作用下，晶体端面出现异性电荷分布，形成电场。812、质量的检测方法、质量的检测方法 质量测量仪表是用于工业生产过程中对质量进行质量测量仪表是用于工业生产过程中对质量进行自动检测的仪表。因为人们习惯地将质量称为重量，自动检测的仪表。因为人们习惯地将质量称为重量，所以，常

41、将质量测量仪表称为重量测量仪表。所以，常将质量测量仪表称为重量测量仪表。 目前，在工业生产过程中应用最多的质量测量仪目前，在工业生产过程中应用最多的质量测量仪表是各种电子秤。表是各种电子秤。 电子秤电子装置的核心是称重传感器，称重传感电子秤电子装置的核心是称重传感器，称重传感器是将质量信号转换为电信号的器件。器是将质量信号转换为电信号的器件。 目前在电子秤中大量应用的称重传感器是电阻应目前在电子秤中大量应用的称重传感器是电阻应变式称重传感器。变式称重传感器。82电子皮带秤电子皮带秤托辊称重传感器托辊称重传感器速度传感器速度传感器积分运算积分运算8384速度速度测量测量线速度测量（线速度测量（m/sm/s，km/h)km/h) 角速度测量角速度测量(rad/s) (rad/s) （转速测量（转速测量( (转转/ /分）分）三、速度和振动的检测三、速度和振动的检测 1、速度的检测、速度的检测85线速度的检测：线速度的检测： 物体运动的线速度可以从物体在一定时间物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得。这种方法只能求某段距离或时间的时间求得。这种方法只能求某段距离或时间的平均速度，只有一定条件下才能求得瞬时线速平均速度，只有一定条件下才能求得瞬时线速度。度。 86测速发电机测速发电机把转速转换