传感器原理及应用 第4版 课件 4-物位和流量传感器

物位和流量传感器应用电磁感应的原理，以带有铁心的电感线圈为传感元件，把被测量量变换为自感系数L或互感系数M的变化。根据变换原理，电感式传感器可以分为自感式和互感式两大类。结构外形1一一次绕组2.3一一二次绕组

4一一衔铁当没有位移时，传感器的衔铁处于中间位置，无输出电压。衔铁向上移动时，

N1

与N21之间的互感增大，差动变压器输出电势与输入电压同相。衔铁向下移动时，差动变压器输出电势与输入电压反相。原理原理波形衔铁不动衔铁上移衔铁下移测量电路原理波形差动相敏检波电路测量电路--差动整流电路全波电流输出半波电流输出全波电压输出半波电压输出应用测加速度应用1—沉筒2—测量弹簧3—线圈6—沉筒室壳体5—密封隔离管测液位4—衔铁10振动概念物体围绕平衡位置往复运动实例机械振动、土木结构振动、运输工具振动（汽车、飞机等的振动）、武器或爆炸的冲击振动分类高频振动、低频振动、超低频振动测量频率、振幅、振动速度、加速度测振传感器接触式磁电式电感式压电式非接触式电涡流式电容式霍尔式光电式测振传感器类型12压电式加速度传感器结构外观1—壳体2—弹簧3—质量块4—压电晶片5—引出电极6—基座13压电式玻璃破碎报警器14

压电式脚踏报警器15磁电传感器16磁电传感器原理导体回路处于变化的磁场中时，导体回路产生感应电动势e。

17磁电传感器结构外观测速齿轮引起磁阻和磁通变化——磁阻式用于测量角速度永磁铁软铁感应线圈铁齿轮18磁电式传感器的应用振动测量19便携式测振仪①差压流量计（技术最成熟）在管道中安置一个固定的孔板，当流体流过孔板时，流速加快，压力减小，孔板前后出现差压，压差正比于流速。测出压差就可推算出流速，进而可以求得流量。标准孔板节流孔板前后取压管差压流量计原理——动态演示压强与流速关系——生活常识吹实验纸②转子流量计被测流体由锥形管下端进入，上端流出。流量由大变小——转子上升——环隙增大——流通面积增大——流速变慢——转子位置重新平衡。转子平衡位置（高度）与流体的流量相对应。适于小管径、小流量测量。③电磁流量计电磁线圈产生恒定磁场，为导电的流体流过时，切割磁场而产生感应电压，此电压与流速成正比。优点：无损、不受环境影响、精度高、可测脉动流量。原理：带电粒子在磁场中运动——洛伦兹力测量管变送器内衬电极电磁线圈感应电压与流量成正比感应电压与流速成正比④涡轮流量计流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，转速正比于流速。用外部磁电开关将涡轮的转速换成电脉冲。

适用于中小管径测量，反应快、精度高，可以测量脉动流量。f脉冲频率与流量成正比涡轮流量计——动态演示整流/导向传感器涡轮叶片轴承轴承仪表管段⑥超声波流量计——对侧式时差＝t1－2t从发射到接收的时间为t1，时间短。从发射到接收的时间为t2，时间长。流量越大，流速越快，时间差越大⑥超声波流量计——同侧式一个超声波换能器发射的超声波通过管道壁的反射，由另一个换能器接收。⑦科里奥利质量流量计换能器A在外加交变电压的作用下产生交变力，使两根U形管彼此一开一合地振动

换能器B和C用来检测两根U形管进、出口端的振动。根据出口端振动相位超前进口端振动相位的规律，C端换能器输出的交变电压信号将超前于B端某个相位jφC输出电压B输出电压将流体通入一根U形管，并使管子振动，则U形管进口端与出口端的振动相位不一致。利用两根U形管的振动相位差来反映流经该U形管的质量流量。相位差的大小与质量流量成正比。科里奥利质量流量计适合于中小管径的流量检测，主要用于粘度和密度较大的单相或混相流体的测量。（混相流体如气液混合流体）流量检测——练习题4-3流量的检测方法有哪些？各有什么特点4-6简述超声波流量计的类型及基本原理。流量检测——习题解答商品生产和商品交换的基本规律差压流量计：适合于有离子的流体电磁流量计：非接触、适用范围广超声波流量计：适于石油化工多领域涡轮（转子）流量计：应用有局限性热线流量计：流量检测——习题解答超声波流量计类型时差法——超声波在顺流和逆流情况下的传播时间差，与流体的流速有关。频差法——超声波在流体中传播发生多普勒效应，根据多普勒频移计算出流体的流速，从而得到流量值。超声多普勒流量计原理——频差法液位与流量检测液位传感器流速传感器表面流速测量点V流速仪水位计横断面A平均流速Vm流向Q液位传感器——（1）电容式液位计液位传感器——（2）差压液位计开口容器：液位计装在容器底部附近，测量液面高度对应的压力。密闭（压力）容器：容器底部压力减去容器内液面压力。容器顶部做取压口，连接到液位计的低压侧。差压液位计——动态演示（变送器的正取压口、液位零点在同一水平位置，不需零点迁移）

电容式差压变送器压力通过两侧隔离膜片传至中心膜片。两侧压力差使中心膜片发生位移，其位移与差压成正比，即差压→位移→电容量，电路将电容转换成输出电压（流）。液位传感器——（3）超声波液位计原理：回声测距。S=v·t/2超声波传感器信号输出罐壁工艺流体超声脉冲束液位传感器——（3）超声波液位计原理：回声测距。S=vt/2优点：超声探头不与被测介质接触，适用于有毒、腐蚀性强、黏度高等介质。缺点：声速受介质的温度和压力影响，介质的波动、气泡等会产生测量误差。超声波液位计原理演示液位传感器——（4）磁致伸缩液位计电子仓:由激励脉冲产