熱工量電測(cè)法

1、第11章 熱工量電測(cè)法11.1 壓力和差壓的電測(cè)法11.1.1 壓力的概念、單位和測(cè)量方法一、壓力的概念和術(shù)語(yǔ)壓力流體介質(zhì)作用于單位面積的力壓力術(shù)語(yǔ)間的關(guān)系圖11-1-11、絕壓Pa是相對(duì)于絕對(duì)真空(絕對(duì)零壓力)所測(cè)得的壓力 2、表壓Pg 大氣壓力3、負(fù)壓Pv真空度V低于大氣壓力的絕對(duì)壓力4、差壓Pd兩個(gè)壓力之間的差值二、壓力單位 三、壓力測(cè)量方法1、壓力平衡法(1) 砝碼壓力平衡式活塞式壓力計(jì)(2) 液體壓力平衡式液柱式壓力計(jì)2、彈性變形法彈性式壓力計(jì)（應(yīng)用最普遍）3、電測(cè)法(1)直接法，如壓電式壓力傳感器，壓阻式、壓力傳感器。 (2)間接法以壓力敏感型彈性元件作為敏感器配接傳感器，11.1

2、.2壓力敏感器能夠?qū)毫D(zhuǎn)換為應(yīng)變和位移的彈性敏感元件 一、彈簧管 圖11-1-2 彎曲成C形的空心扁管，一端與接頭相連，另一端(自由端)密封二、波紋管 圖11-1-3 帶同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，一端開(kāi)口，另一端(自由端)封閉三、膜片 用金屬或非金屬制成的圓形薄片。平膜片斷面是平的 圖11-1-4（a）波紋膜片斷面呈波紋狀 圖11-1-4（b）四、膜盒：兩個(gè)膜片邊緣對(duì)焊起來(lái)，構(gòu)成膜盒(圖11-1-4c)。幾個(gè)膜盒連接起來(lái)，組成膜合組(圖11-1-4d) 五、薄臂圓筒 圖11-1-5 壁厚一般都小于圓筒直徑的1/20，圓筒的一端開(kāi)口，一端不通， 筒壁在圓周方向和軸向上的應(yīng)變均與壓力P成正比。

3、11.1.3壓力的電測(cè)法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同點(diǎn)：將應(yīng)變片粘貼到壓力敏感型彈性元件上，由彈性元件或彈性元件組合將壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，再由應(yīng)變電橋?qū)?yīng)變轉(zhuǎn)換為電壓輸出。1、膜片式壓力傳感器 圖11-1-62、筒式壓力傳感器 圖11-1-73、組合式壓力傳感器 圖11-1-8二、位移式壓力傳感器 共同點(diǎn)：將位移傳感器的可動(dòng)部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，壓力敏感型彈性元件將壓力轉(zhuǎn)換為位移，再由位移傳感器將位移轉(zhuǎn)換為電量，1、 電容式壓力傳感器 圖11-1-9 2、 電感式壓力傳感器 圖11-1-103、 電位器式壓力傳感器 圖11-1-11 4、 霍爾式壓力傳感器 圖11-1-125、光電

4、式壓力傳感器 圖11-1-13 三、諧振式壓力傳感器振弦式 圖11-1-14、 振弦式壓力傳感器 圖11-1-14、 振膜式壓力傳感器 圖748、 振筒式壓力傳感器 圖745四、壓阻式壓力傳感器圖11-1-15 硅膜片上做四個(gè)相等的電阻，經(jīng)蒸鍍鋁電極及連線，接成惠斯登電橋。五、壓電式壓力傳感器圖11-1-16 薄壁筒底承受外部壓力為 壓電晶片組所受力F1與外部壓力F之比為11.1.4差壓電測(cè)法一、差壓敏感器把差壓轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移測(cè)量膜片應(yīng)變或中心點(diǎn)位移與測(cè)量膜片兩側(cè)壓力差成正比二、電容式（位移式）差壓傳感器 圖946公共動(dòng)極板將兩側(cè)壓力差轉(zhuǎn)換成位移，使兩電容差動(dòng)變化與壓差成正比。 三、應(yīng)變式差

5、壓傳感器測(cè)量膜片應(yīng)變與兩側(cè)壓力差成正比1、應(yīng)變式應(yīng)變片粘貼在膜片上 圖11-1-62、硅壓阻式在硅膜片上制作應(yīng)變電阻 圖11-1-15 3、金屬薄膜式薄膜應(yīng)變電阻直接制作在金屬膜片上11.2溫度電測(cè)法11.2.1溫度的概念、單位和測(cè)量方法一、溫度的概念 溫度是表征物體冷熱程度的一種物理量，是物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。二、溫度的單位攝氏溫度t和華氏溫度F的換算公式為： 國(guó)際開(kāi)爾文溫度T(K)和國(guó)際攝氏溫度t()，二者的換算公式為 三、溫度測(cè)量方法、 接觸式溫度傳感器與被測(cè)物體發(fā)生接觸、 非接觸式溫度傳感器與被測(cè)物體不發(fā)生接觸11.2.2接觸式測(cè)溫法一、將溫度轉(zhuǎn)換為非電量溫度敏感器1、

6、熱膨脹式將溫度轉(zhuǎn)換成位移 液體膨脹式 酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì) 固體膨脹式熱敏雙金屬元件 圖11-21 自由端的彎曲撓度2、壓力式將溫度轉(zhuǎn)換為壓力二、將溫度轉(zhuǎn)換為電量溫度傳感器1熱電阻和熱敏電阻2熱電偶3半導(dǎo)體PN結(jié)4集成溫度傳感器：電流型、電壓型、數(shù)字型11.2.3溫度和溫度差的電測(cè)法一、單點(diǎn)溫度的電測(cè)法、采用熱電阻或熱敏電阻圖11-2-2 RP用于調(diào)滿度，Ro用于調(diào)零圖11-2-5 RP8為滿度調(diào)整電阻圖11-23是三線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻造成的測(cè)量誤差。圖11-2-4是四線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻和電位器接觸電阻造成的測(cè)量誤差。 2、采用熱電偶 圖5-3-7 采用單只熱電偶 圖11-2

7、-7 采用多只熱電偶串聯(lián)，可提高靈敏度，減小相對(duì)誤差 、采用二極管、三極管和集成溫度傳感器1） 采用二極管、三極管 圖61112） 采用集成溫度傳感器 圖11-2-10 RP1用于調(diào)零，RP2用于調(diào)滿度。 二、平均溫度的電測(cè)法、 采用集成溫度傳感器 圖11-2-11 、采用熱電偶 圖11-2-81）采用熱電偶并聯(lián) 圖11-2-8(a) 2）采用熱電偶串聯(lián) 圖11-2-8(b) 三、溫度差的電測(cè)法1、采用雙熱電阻或熱敏電阻電橋 圖11-2-62、采用熱電偶反向串聯(lián) 圖11-2-93、采用AD590 圖11-2-12 4、采用晶體管 圖11-2-1311.2.4非接觸式測(cè)溫法一、 電渦流式測(cè)溫法

8、保持電渦流傳感器線圈幾何參數(shù)、與導(dǎo)體間距離、電流頻率不變，使電渦流傳感器的參數(shù)只隨導(dǎo)體的溫度而變化。二、 輻射式測(cè)溫法1、熱輻射效應(yīng) 溫度熱輻射2、熱輻射式溫度傳感器適用于高溫（400200）測(cè)量 輻射式溫度傳感器一般包括兩部分：光學(xué)系統(tǒng)，用于瞄準(zhǔn)被測(cè)物體，把被測(cè)物體的輻射能聚焦到輻射接收器上。 （光路中大多插入機(jī)械調(diào)制片，將恒定的或變化極慢的輻射信號(hào)調(diào)制成交變的，以便放大。）輻射接收器，利用各種熱敏元件或光電元件將會(huì)聚的輻射能轉(zhuǎn)換為電量。1）全輻射溫度傳感器接收被測(cè)物體輻射的全光譜范圍，不加濾光片。2）部分輻射溫度傳感器接收被測(cè)物體輻射的部分光譜范圍，加濾光片。 紅外測(cè)溫儀圖11-2-143

9、）光電亮度溫度傳感器只接收被測(cè)物體輻射的單色光，加濾光片 圖11-2-154）光電比色溫度傳感器只接收被測(cè)物體輻射的紅光、藍(lán)光，兩個(gè)波長(zhǎng)的亮度比，隨溫度變化 圖11-2-16 三、光導(dǎo)纖維測(cè)溫法11.3流量的電測(cè)法11.3.1 流量的概念體積流量 單位：m/s L/min m3/n 平均流速 質(zhì)量流量 單位：kg/s kg/h總量 單位：m3 單位：kg11.3.2流量轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換法一、橢圓齒輪流量計(jì)（容積式流量計(jì)） 圖11-3-1流量 n轉(zhuǎn)速總量 N轉(zhuǎn)數(shù) 每轉(zhuǎn)送出流體體積二、渦輪式流量計(jì) 圖11-3-2軸向流速 所以 電動(dòng)勢(shì)頻率 儀表常數(shù) 11.3.3流量差壓、力、位移轉(zhuǎn)換法一、流量差壓轉(zhuǎn)換法 二、流量力轉(zhuǎn)換法（靶式流量計(jì)）圖11-3-4 三、流量位移轉(zhuǎn)換法（轉(zhuǎn)子流量計(jì)）圖11-3-5 1、玻璃錐管適用于透明液體2、金屬錐管適用于混濁液體 11.3.4流量頻率轉(zhuǎn)換法一、渦亍流量計(jì) 圖11-3-6 所以 漩渦頻率f的檢測(cè) 圖11-3-7二、懸浮陀螺流量計(jì) 圖11-3-8感應(yīng)電勢(shì)頻率與流量成正比11.3.5流量溫度轉(zhuǎn)換法一、托馬斯流量計(jì) 圖11-3-9 加熱器電功率 加熱器前后端溫度差1、P保持恒定，通過(guò)測(cè)測(cè)G非線性關(guān)系2、保持恒定，通過(guò)測(cè)P測(cè)G線性關(guān)系二、熱量氣體微流量計(jì) 圖11-3-10流量Q溫度差電橋電壓三、熱敏電阻