瀑布沟电站主机自动化元件专题技术讲座

培训教材培训教材瀑布沟电站主机自动化元件专题技术讲座之一〔自动化元件设备小组〕编写人：罗青瀑电总厂技术治理委员会电气二次专业组二〇〇九年四月10目 录\l“_TOC_250033“第一局部：温度检测方法 3\l“_TOC_250032“温度的根本概念 3\l“_TOC_250031“温度检测的方法 4\l“_TOC_250030“热膨胀式测温方法 4\l“_TOC_250029“热阻式测温方法 7热电式测温方法 14\l“_TOC_250028“辐射法测温 20\l“_TOC_250027“光纤测温 23\l“_TOC_250026“其次局部：压力检测方法 28\l“_TOC_250025“压力的根本概念 28\l“_TOC_250024“压力的检测方法 29\l“_TOC_250023“液柱式压力计 29\l“_TOC_250022“弹性压力计 30\l“_TOC_250021“力平衡式压力计 35压力传感器 36\l“_TOC_250020“应变式压力传感器 36\l“_TOC_250019“压阻式压力传感器 38\l“_TOC_250018“压电式压力传感器 39\l“_TOC_250017“电容式压力传感器 41\l“_TOC_250016“第三局部：流量检测方法 43\l“_TOC_250015“流量的根本概念 43\l“_TOC_250014“流量检测的方法 43热导式流量计 43\l“_TOC_250013“超声波流量计 44\l“_TOC_250012“第四局部：液位检测方法 50\l“_TOC_250011“液位检测的方法 50\l“_TOC_250010“直接测量法 50\l“_TOC_250009“浮力法 50\l“_TOC_250008“压力法 53\l“_TOC_250007“超声波法 54\l“_TOC_250006“第五局部：位移检测方法 56\l“_TOC_250005“位移检测的方法 56\l“_TOC_250004“磁致伸缩 56\l“_TOC_250003“旋转编码器 58\l“_TOC_250002“第六局部：转速检测方法 61\l“_TOC_250001“转速测量的方法 61\l“_TOC_250000“齿盘测速 61三相点273.160.01沸点三相点273.160.01沸点373.15100.0凝固点692.73419.58凝固点1235.08961.93凝固点1337.581064.43温度的根本概念温标是表示温度大小的尺度。热力学温标1848年威廉·汤姆首先提出以热力学其次定律为根底，建立温度仅与热量K表示。它是国际根本单位制之一。国际有用温标表达热力学温度〔即能保证肯定的准确度，又使用便利、简洁实现的温标，即Scaleof1968(IPTS-68)，又称国际温标。K。1K1/273.16。温度物质氢氧温度物质氢氧水锌银金平衡状态三相点T68/K13.81T68/℃-259.31沸点25/76atm7.042-256.108沸点20.8-252.87沸点27.102-246.048三相点54.361-218.798沸点90.188-182.962摄氏温标(101325Pa)下将水的冰点与沸点中间划分一百(摄氏度，℃)表示。与热力学温标单位开尔文并用。是工程上最通用的温度标尺。摄氏温标与国际有用温标温度之间的关系如下：t=T-273.15 ℃ T=t+273.15 K华氏温标目前已用得较少，它规定在标准大气压下冰的融点为32华氏度，水的沸点212华氏度，中间等分为180份，每一等份称为华氏一度，符号用℉，它和摄氏温度的关系如下：m=1.8n+32℉ n=5/9(m-32)℃温度检测的方法温度检测方法的分类：接触式测温方式：膨胀式热阻式热电式非接触式测温方式：光电高温计辐射传感器比色温度计度计的示值就是被测对象的温度。被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。热膨胀式测温方法精度要求较低，不需自动记录的场合。气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计。玻璃温度计可以用其他凝点低的有机液体(如酒精下限为-62-90℃，而戊烷则可达-201℃)。(固定长度)浸入被测介质中，局部措施，其误差通常比全浸式大很多。压力温度计力与温度呈确定函数关系的原理来实现测温功能的。压力元件(毛细管)及压力敏感元件齿轮或杠杆传动机构、指针和读数盘组成。测温时将温包置入被测介质中，温包内的感温介质(为气体或液体或蒸发液体)因被测温度的凹凸而导致体积膨胀或收缩造成压力的增减。压力的变化经毛相应的温度。(1～60m)，它的作用主要是传递压高可达600℃，常用于汽车、拖拉机、内燃机和汽轮机的油、水系统的温度测量。双金属温度计固体长度随温度变化的状况可用下式表示，即L1＝L0[1+k(t1-t0)]式中，L1t1时的长度；L0t0时的长度；k为固体t0、t1之间的平均线膨胀系数。(俗称双金属温度计)因双金属片的两种不同材料的线膨胀系数相对差异很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形，如以下图所示。B因热膨胀而伸长，上A却几乎不变，致使双金属片向上翘，温度越高则产生的线膨胀差异越大，引起的弯曲角度也越大。双金属温度计的感温双金属元件的外形有平面螺旋型和直线螺旋型两大类，其测温范围大致为-80～600℃，精度等级通常为1.5级左右。由于其测温范围同和测温仪表。热阻式测温方法的变化转抉为电信号，从而到达测温的目的。电阻与温度的关系最好近于线性。另外，材料的物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格尽可能廉价。热电阻测温的优点是信号灵敏度高，易于连续测量，可以远传(与热电偶相比)，无需参比温度；金属热电阻稳定性高，互换性好，精度高，可以用作基准(会影响测量精度)，测量温度不能太高。常用热电阻主要有铂电阻、铜电阻和半导体热敏电阻。铂电阻测温铂电阻的电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，很稳定。国际ITS90规定，在-259.35～961.78℃温度范围内，以铂电阻温度计作为基准温度仪器。W100100R1000℃R0之比，即W100=R100/R0。W100越大，其纯度越高。目前技术已到达W100＝1.393099.9995ITS-90规定，作为标准仪器W1001.3925W1001.3850。Pt100Pt10，其中Pt100更为常用：而Pt10是600℃以上的测温。铂电阻测温范围通常最大为-200～850℃。在550℃以上高温(真空和复原气氛将导致电阻值快速漂移)只适合在氧化气氛中使用。铂电阻与温度的关系为:0～850℃范围内，铂电阻的电阻值与温度的关系为:0Rt=R0

〔1+At+Bt2〕在–200℃～0℃范围内为：Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3]式中 t℃时的铂电阻的电阻值；A、B、C——常数值，其中：3.94851×10-3℃-1B=–5.847×10-7℃-2或–5.851×10-7℃-2C=–4.22×10-12℃-4或–4.04×10-12℃-4PT100分度表铜电阻测温铜电阻的电阻值与温度的关系几乎呈线性，其材料易提纯，价格低廉；但因)250℃以上温度本身易于氧化，故通常工业用铜热电阻(分度号分别为Cu50和Cu100)一般工作温度范围为-40～120℃。其电阻值与温度的关系为：-50t150℃时，式中 为100Ω，Cu50为50Ω)；Rt℃时的铜热电阻的电阻值；、C——常数值，其中：A=4.28899×10-3℃-1B=–2.133×10-7℃-2C=–1.233×10-9℃-3热电阻的构造工业热电阻的根本构造如以下图所示：用错。电阻丝及绝缘骨架构成。作为热电阻丝的材料应具备如下条件：①电阻温度系数大，线性好，性能稳定；②使用温度范围广，加工便利；③固有电阻大，互换性好，复制性强。阻的性能。因此，作为骨架材料应满足如下要求；①在使用温度范围内，电绝缘性能好；②热膨胀系数要与热电阻相近；③物理及化学性能稳定，不产生有害物质污染热电阻丝；④足够的机械强度及良好的加工性能；⑤比热容小，热导率大。热电阻的引线形式对于铜和镍热电阻的内引线，一般都用铜、镍丝。为了削减引线电阻的影响，内引线直径通常比热电阻丝的直径大很多。热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种，如图6-4所示。①两线制所示，在热电阻感温元件的两端各连一根导线的引线形式为两线(a)为接线示意图，(b)为等效原理图。RwRt一起构成电桥测量臂，这样Rw2△Rw和因被测温度变化Rt的增量值△Rt一起成为有效信号被转换成测量信号。从而影响温度测量精度。②三线制引线，此种引线形式称为三线制热电阻。用它构成如图6-6所示测量电桥，可以三线制热电阻。③四线制所示，在热电阻感温元件的两端各连两根引线，此种引线形式称为四线制热电阻。在高精度测量时，要承受如图6-7所示四线制测温电桥。此种该电阻的影响，还可以通过CPUCD的通断，转变测量热电阻中的电流方向，消退测量过程中的寄生电势影响。测量中得到广泛的应用。其缺点是需要关心电源。热容量大限制了它在动态测量中的应用。10mA。PTC热敏电阻-50～350℃且测温要求不高的PTC热敏元件作温度传感器。大量用于各种温度测量、温度补偿及要求不高的温度掌握。PTC热敏电阻的原理PTCPositiveTemperatureCoefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛PTC是指正温度系PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过肯定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的上升呈阶跃性的增高。PTC热敏电阻是以钛酸钡的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来到达的：在晶格中钡离子PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的缘由，在于材(晶界)应在温度低时被抵消：在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流淌。而这种效应在高温时，介电常数和极PTC效应。PTC19501954年消灭了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻。PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与掌握，也用于汽车PTC热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到“开关”的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为“热敏开关上升，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增烘衣柜、空调等，还可对电器起到过宠保护作用。热敏电阻的优点热敏电阻和热电阻、热电偶及其他接触式感温元件相比具有以下优点：①灵敏度高，其灵敏度比热电阻要大1-2个数量级；由于灵敏度高，可大大降低后面调理电路的要求；各种电路匹配，而且远距离测量时几乎无需考虑连线电阻的影响；③体积小0.1～0.2mm)④热惯性小，响应速度快，适用于快速变化的测量场合；包装后，可应用于有腐蚀性气氛的恶劣环境；价格格外低廉。热敏电阻的主要缺点：①阻值与温度的关系为非线性；②元件的全都性差，互换性差；③元件易老化，稳定性较差；④除特别高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围的温度测量，使用时必需留意。热电偶测温态响应较好；输出直接为电信号，可以远传，便于集中检测和自动掌握。测温原理AB连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时．回路中将产生热电势。由于这种热电效应现象是1821年塞贝克(Seebach)首先提出的，故又称塞贝克效应。AB称恒定温度或室温，被称作参比端或参考端，俗称冷端。当热电偶两热电极材料确定后，其总电势仅与其两端点温度T、T0有关。为统一和实施便利，世界各国均承受在参比端保持为零摄氏度，即T0=0℃条件下，用试验的方法测出各种不同热电极组合的热电偶在不同热端温度下所产生的热(通常用国际摄氏温度单位)和热电偶电势对应关系表，即分度表；也可据此计算得两者的函数表达式。热电偶的分类及特性种，而国际电工委员会(IEC)推举的工业用标准热电偶为八种(目前我国的国家标准已与国际标准统一)。其中分度号为S、R、B的三种热电偶均由铂和铂铑合金、E、J的五种热电偶，是由镍、铬、硅、铜、铝、锰、镁、钴等金属的合金制成，属贱金属热电偶。这八种标准6-5所示。热电偶构造一般工业用热电偶6-12所示，热电偶通常主要由热端、热偶丝、保护管、安装固定件和接线盒5局部组成。为了保证热电偶正常工作，对其构造提出如下要求：①测量端的焊接要结实；②热电极间必需有良好的绝缘；③参比端与导线的连接要便利、牢靠；铠装热电偶端和参比端进展加工，即制成铠装热电偶。铠装热电偶的主要优点是：①测量范围宽铠装热电偶规格多，品种齐全，适合于各种测量场合，在-200～160℃温度范围内均能使用；②响应速度快与装配式热电偶相比，由于外径细、热容量小，故微小的0.01s；③挠性好、安装使用便利5倍的圆柱体上绕5圈，并可在多处位置弯曲；④使用寿命长一般热电偶易引起热电偶劣化、断线等事故，而铠装热电偶用氧化镁绝缘，气密性好．致密度高，寿命长；⑤机械强度、耐压性能好在有猛烈震惊、低温、高温、腐蚀性强等恶劣360MPa的压力；⑥铠装热电偶外径尺寸范围宽铠装热电偶材料的外径范围为0.25-8mm，12mm的产品；⑦销装热电偶的长度可以做得很长铠装热电偶材料的最大长度可达500m。热电偶温度测量补偿导线到远离热源或环境温度较恒定的地方。在现场测温中，补偿导线除了可以延长热电偶参比端，节约贵金属材料外，假设承受多股补偿导线，还便于安装与铺设；用直径粗、电导系数大的补偿导线，比端移至离热源较远或环境温度恒定的地方，但不能消退参比端不为0℃的影响0℃。热电偶冷端的温度补偿导线补偿用一种导线将热电偶冷端延长温度保持恒定。点的温度必需一样。之温度一样。参比端的形式和用途参比端参比端形式用途冰点式常用的冰点瓶是在保温瓶内盛满冰水混合物用于校正标准热电偶等高精度温度测量电子式利用半导体制冷的的原理,冷却密封的水槽,从而用于热电温度计的温把参考端温度保持在0℃,体积小,操作简洁度测量恒温槽式利用温度调整器将温度恒定。假设它的温度不是0补偿式利用不平衡电桥进展补偿,又称补偿电桥法室温式无参考端恒定装置,或将参考端置于油中利用油用于精度不太高的测的惰性使参考端温度保持全都及接近室温量0℃，在计算机尤其是微处理器和单0℃，设计了很多补偿方案不很抱负。承受下述以软件为主的补偿方式。T1的电01Eab(T，0)Eab(T，0)仪T的数值。补偿精度高的特点，因此目前已被各种智能化(热电偶)测温控温仪器广泛承受。集成温度传感器AD590利用晶体管PN结的正向压降随温度上升而降低的特性，可把晶体管PN结PN结AD公司于20世纪70年月未领先推出体积仅同一只小功率高频晶AD590。它具有如下特点：(仅两根)，使用格外便利；(4～30V范围内，5V1℃)；(AD590M为±0.2AD591为±2%)；-50～150℃；⑤它具有良好的互换性；⑥承受图6-13所示的电路，可以把AD590输出的电流信号便利地转换成电RwAD5901mv／℃，应用格外便利。辐射法测温于测量运动物体的温度是此类仪表的突出优点。辐射测温的根本原理0.3～0.72μm0.3～40μm。最大的辐射本领。人们称那些对辐射能的吸取(或辐射)除与温度有关外，还与波长有关的物体为选择吸取体；称那些吸取(或辐射)本领与波长无关的物体为灰体。(简称短出度)亦最大；其他物体的辐出度总小于确定黑体的。(Planck)热辐射定律和斯忒藩—玻耳兹曼(Stefan-Boltzam)定律。试验和理论分析说明，黑体的总辐射力量与温度的关系如下式所示：M0(T)与确定温度T的四次方成正比。上式被称作斯忒藩—玻耳兹曼定律。体的辐射亮度就可得到该物体的温度，这就是辐射测量的根本原理。光谱辐射温度计T的关系，可以测出物体的温度。及硅辐射温度计等。比色高温计(两波长下的亮度比)来测量物体温度的方法称比色测温法；把实现此种测量的仪器称为比色高温计。红外测温红外辐射光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的温度高于确定零度，0.75～1000μmxγ射线和微波、无线电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。又将红外辐射称为热辐射或热射线。红外测温的特点红外测温是比较先进的测温方法。其特点如下：温及高压物体的温度测量；目标的红外辐射即可测定温度，反映时间一般都在毫秒级甚至微秒级；③红外测温灵敏度高，由于物体的辐射能量与温度的四次方成正比，因此测出来；状况，因此测出的温度比较真实，其测量精度较高，甚至更小；种运载工具发动机内部温度测量，红外(测温)制导．夜视仪等；在一般社会生活方面如快速非接触人体温度测量，防火监测等等。红外测温原理射出来的全波段辐射能量来打算物体的温度。它是斯忒藩—玻尔兹曼定律的应用，定律表达式为：W＝εσT4式中，W为物体单位面积所放射的辐射功率，数值上等于物体的全波辐出度；ε为物体外表的法向比放射率；σ为斯忒藩—玻尔兹曼常数；T为物体的热力学温度(K)。6-19所示。料制成的，依据红外波长选择光学材料。0.76-3μm可选用一般光学玻璃或石英等材料。3-5μm氟化镁、氧化镁等热压光学材料。5-14μm一般承受锗、硅、热压硫化锌等材料。铬等在红外波段反射率很高的材料。的信噪比。目标辐射的波段与能量等实际状况确定。光纤测温概述n1100-20μm的包层，其折射率为n2．通常n2n3，n3≥n2。光线只集中在芯子内向前传输。包层纤芯包层纤芯NA，其表达式为NA=n0sinθ0=√n12-n22式中，n01；nl为芯子材料的折射率；n2为包层材料的折射率；θ0为临界入射角(指保证入射光在芯子和包层界面间发生全反射，从而集中在芯子内部向前传输的最大入射角)。NA大，表示可以在较大入射角范围内输入并获得全反射光；它与心线直径0.4；NA0.25。光纤温度传感器温传感器，它有接触式和非接触式等多种型式。(含敏感元件)、光检测器、光电转换及处理系统和各种连接件等局部构成。光纤传感器可分为功能型和非功能型两种型式：既是传输介质，又是敏感元件。为光信号的传输介质。功能型光纤温度传感器黑体辐射型黑体辐射型①被测温度就可以。②喇曼效应型这种光纤温度计是基于光纤内部产生喇曼散射现象，喇曼(Raman)效应是一(称Stockes线)和短波方向(称为反Stockes线)。Stockes辐射强度与反Stockes辐射强度之比为热力学温度的函数，可用来测定热点的温度；再测量光波传输的时间，就能确定其位置。测量时，由光纤首端射入光脉冲，通常承受功率较大的激光器，以便得到较强的散射光，可增加检测的灵敏度。用氖离子激光器激发时，产生的Stockes和反Stockes6-23然后分别测量其强度，再由比值确定其温度；由回波时间间隔确定其位置。非功能型光纤温度传感器传感器和光纤辐射型温度传感装置等。①液晶光纤温度传感器10-45℃范围变化，液晶颜0.1℃。不同型式的液晶光纤温度传感器的测温范围可在-50～250℃之间。②荧光光纤温度传感器出荧光，检测荧光强度就可以检测温度。荧光强度型传感器的测温范围为-50～250℃。③半导体光纤温度传感器半导体光纤温度传感器是利用半导体的光吸取响应随温度凹凸而变化的特这类温度计的测温范围为-30～300℃。④光纤辐射型温度传感装置波，承受亮度法或比色法测量。其次局部：压力检测方法压力的根本概念工业生产过程良好地运行，到达高产、优质、低耗及安全牛产的重要环节。压力的定义惯把压强称为压力。由此定义，压力可表示为P=F／S式中:P为压力；F为垂直作用力；S为受力面积。压力的表示方法由于参照点不同，在工程上压力有几种不同的表示方法。确定压力被测介质作用于物体外表上的全部压力称为确定压力，用符Pi表示。大气压力由地球外表空气质量所形成的压力，称为大气压力。它随地P0表示。Pg表示，Pg=Pi-P0。通常压力测量仪表总是处于大气之中，其测得的压力值均是表压力。真空度(负压)(负压力)，其绝v对值称为真空度，用符号Pv表示，Pv

＝|P|。g差压(压差)P1、P2之差称为差压(△P)，△P＝P1-P2。这几种表示法的关系如以下图所示。g此外，工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力(不随时间变化或变化缓慢的压力)和动态压力(随时间作快速变化的压力)之分。压力的计量单位米²。则压力单位为牛顿／米²，用符号N/m²表示；压力单位又称为帕斯卡或简KPa(10³Pa)和MPa(106Pa)表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。1bar =0.1MPa1MPa=10bar压力的检测方法重力平衡方法这种方法利用肯定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相压力计和活塞式压力计。弹性力平衡方法利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理，将压力转换成位移，通过测量弹性元件位移变形的大小测出被测压力。机械力平衡方法简单。物性测量方法力传感器等。液柱式压力计U形管、单管或斜管进展压力测量的，其构造形式如图3-2所示。弹性压力计当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的弹性变形(即机械位移)。依据变形量的大小。可以测得被测压力的数值。3-3所示。弹性元件是核心局部，其作用是感受压力件与指示机构之间是变换放大机构，其作用是将弹性元件的变形进展变换和放大；指示机构(如指针与刻度标尺)用于给出压力示值；调整机构用于调整零点和量程。弹性元件用的弹性元件有弹簧管、波浪管、薄膜等，如表3-2所示。其中波浪膜片和波浪量。差压计、膜盒式压力计等。常见的弹性压力表力平衡式压力计衡或电磁力平衡等。力平衡式压力计的根本构成如图3-6所示，被测压力或压差出偏差值至放大器；放大器将信号放大并输出电流(或电压)信号，电流信号掌握的平衡状态；显示机构可输出与被测压力或压差相对应的信号。图3-7(测压波浪管)、杠杆、差动电容变换器、伺服放大器A、伺服电机M、减速器和反响弹簧等元部件组成。P1、P2分别导入波浪管和密封壳体内，测压波浪管将压力差转换其幅值与杠杆的转角成比例，而相位与杠杆偏转的方向(即压力差的方向)相对uc经伺服放大器放大后，驱动伺服电机转动，经减速器后，一方面带反响弹簧(x)．转变反响弹簧施加在杠杆上的力Fxs，Fxs与压力差△P=P1-P2产生的集中力FP成比例，则弹簧的位移x与β与压力差△P成比例。压力传感器产中得到广泛应用。应变式压力传感器应变式压力传感器是一种通过测量各种弹性元件的应变来间接测量压力的械变形时，其电阻值将发生变化。金属电阻应变片主要有丝式应变片和箔式应变片两种构造。如图3-8所示。(亦称敏感栅)、基底、引线、保护膜等组成。敏感栅一般承受直径0.015-0.05mm的金属丝，用粘合剂固定在厚0.02-0.04mm的纸或电路相连。箔式应变片的敏感栅是用厚度为0.003-0.01mm的金属箔经光刻、腐蚀等工艺优点，它已渐渐取代丝式应变式。应变式压力传感器所用弹性元件可依据被测介质和测量范围的不同而承受各种型式．常见的有圆膜片、弹性梁、应变筒等。图3-9给出几种弹性元件和应变式压力传感器的构造及电桥式测量电路示意图。压阻式压力传感器半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，它是利用集成电路工艺直接3-10力区，另—对位于受拉应力区，当压力差使膜片变形，膜片上的两对电阻阻值发入桥路作为温度补偿电阻，以提高测量精度。FoxboroFoxboro智能变送器框图压阻式压力传感器的特点是灵敏度高，频率响应高；测量范围宽，可测低至lOPa和微压到高至60MPa0.2％-0.02％；易于微小型化。压电式压力传感器(压缩或伸长)时，其内部将(如石英晶体)和压电陶瓷(如钛酸钡)都具有较好特性，均是较抱负的压电材料。压电效应正压电效应〔顺压电效应：某些电介质，当沿着肯定方向对其施力而使它又重恢复不带电状态的现象。当作用力方向转变时，电荷极性也随着转变。逆压电效应〔电致伸缩效应：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介力也随之消逝的现象。电能电能正压电效应机械能逆压电效应3-11为一种压电式压力传感器的构造示意图。压电元件夹于两个弹性膜对应。除在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中承受石英晶体做压电料或复合材料的。个压电元件串联的方式提高传感器的灵敏度。100MPa以下的压力；测量精度较高；频率响应高。可达30kHz．是动态压力检测中常用压力。电容式压力传感器大小。依据平行板电容器的电容量表达式：式中，ε为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d为两平行板间距。A、d、ε其中任意一个参数都可以使电容量发生变化。Ad一个参数的小成比例。①差动变极距式电容压力传感器转变电容两平行板间距dε受温度影响引起的不稳定性。图3-12是一种电容式差压传感器示意图。左右对称的不锈起两侧电容器电容值的转变。信号输出。这种传感器构造坚实，灵敏度高，过载力量大；精度高，其精度可达±0.25％-0.05％；可以测量压力和差压。②变面积式电容压力传感器电容变化由中心柱引至适当的变换器电路，转换成反映被测压力的电信号输出。金属膜片为不锈钢材质．膜片后设有带波浪面的挡块，限制膜片过大变形，而不能测量压差。第三局部：流量检测方法流量的根本概念所谓流量，是指单位时间内流体(气体、液体、粉末或固体颗粒等)流经管道以质量表示时称为质量流量。量流体瞬时流量和计算流体总量的功能。流量检测的方法状态(压力、温度)也不一样，因此承受了各种各样的方法和流量仪表进展流量的测量。流量测量方法大致可以归纳为以下几类：通过测量流体差压信号来反映流量的差压式流量测量法；通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测量法；利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量法；热导式流量计4„20mADC电信号或设定流量信号对应的触点信号输出。超声波流量计收到的超声波信号可以测知流体流速，从而求得流体流量。相关法、流速-液面法等多种方法，这些方法各有特点，在工业应用中以传播速度法最普遍。传播速度法的测量原理8-32所示，依据具体测量参数的不同，又可分为时差法、相差法和频差法。时差法超声波流量计时差法超声波流量计〔TransitTimeUltrasonicFlowmeter〕其工作原理如图8-33所示。他是利用一对超声波换能器相向交替〔或同时〕收发超声波，通过观来计算流量的一种间接测量方法。图8-33时差法超声波流量测量原理示意图8-33中有两个超声波换能器：顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分L，超声波顺流速度为tu，逆流速度为td，超声波的传播方向与流体的流淌方向加角为θL长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示：其中：c是超声波在非流淌介质中的声速，V是流体介质的流淌速度，tu和td之间的差为：式中X是两个换能器在管线方向上的间距。即：上式可简化为：也就是流体的流速为：Q可以表示为：超声流量计的特点与应用瞬时流量和累积流量。8-34所示，Z式是最常见的方式，即单声道，装置简洁式适用于流速不对称的流淌流体的测量；当安装距离受到限制时，可承受X式。换能器一般均交替转换作为放射和接收器使用。种水渠、河流、海水的流速和流量，在医学上还用于测量血液流量等。10D5D左右。电磁流量计液以及含有固体颗粒(例如泥浆)或纤维液体的流量。E的大小与被测液体的流速有确定的关系，即E=BDu式中，B为磁感应强度；D为管道内径；u为流体平均流速。当仪表构造参数确定之后，则流体流量方程为式中，称为仪表常数。对于确定的电磁流量计，k为定值，因此测量感应电势就可以测出被测导电流体的流量。3测量。影响测量。抑制沟通磁场在流体和管壁中引起的电涡流，是一种较好的励磁方式。8-31所示。图中，励磁线圈和磁扼构成励磁系统，以产生均匀和具有较大磁通量的工作磁场。管绝缘并增加耐腐蚀性和耐磨性。表。(2)电磁流量计的特点及应用物等流体(如纸浆、矿浆、煤粉浆)的流量测量；由于电极和衬里是防腐的，故可10:1，有大到100:1的；流量计的管径小到1mm，大到2m以上；测量精度为0.5-1.5级：电磁流量计的输出与流量呈线性关系，且不受被测介质的物理性质(如温度、压力、粘度)的影响；反响快速，可以测量脉动流量。电磁流量计对直管段要求不高，使用比较便利。50cm/s；由于电极装在管道上，工作压力受到限制。此外电磁流量计构造也比较简单，本钱较高。点接触。准确度受导管的内壁，特别是电极四周结垢的影响，使用中应留意维护清洗。第四局部：液位检测方法液位检测的方法如压力法、浮力法、电学法、热学法等。直接测量法器中的液体引入带有标尺的观看管中，通过标尺读出液位高度，如图7-1所示的玻璃管液位计。肯定全是玻璃管，也可以外包(露出标尺、刻度)金属或其他材料制成的保护管。介质。浮力法利用液体浮力测液位的原理。靠液面升降对物体浮力转变反映液位的，属于变浮力式。浮子重锤液位计磁浮子舌簧管液位计连杆浮球连杆浮球磁翻板及磁滚柱液位计压力法压力与液位同度成工比．因此通过测容器中液体的压力即可测算出液位高度。超声波法时间差，便可测出液位凹凸。7-13为单探头超声液位计。其中(a)为气介式，(b)腾，引起反射混乱，产生测量误差，因此在简单状况下宜承受固介式液位计。它不会因上述缘由产生反射混乱或声束偏转。根金属棒或金属管分别作放射波与接收波的传输管道。超声液位测量有很多优点：命长；位测量；③不仅可进展连续测量和定点测量，还能便利地供给遥测或遥控信号；中的液位。测量仪器时要充分考虑液位测量的具体状况和条件。第五局部：位移检测方法位移检测的方法有下述几种：积分法测量运动体的速度或加速度．经过积分或二次积分求得运动体载体的位移。相关测距法利用相关函数的时延性质，向某被侧物放射信号，将放射，则可求得放射点与被测物之间的距离。回波法从测量起始点到被测面是一种介质，被侧面以后是另一种介质，用分界面对激光、超声波的反射测量位移的。线位移和角位移相互转换被测量是线位移时，假设检测角位移更便利，长而得到汽车的里程的。(电压、电流、阻抗等)、流量、光通量、磁通量等的变化，间接测位移。位移传感器法是目前应用最广泛的一种方法。来设计、选择检测方法。磁致伸缩30ppm，但现在科学界已设计出更的物1500p