传感器及应用第2版 教学课件 ppt 作者 王煜东 主编 传感器第5章
38页1、传感器及应用 第5章,要点: 1.压力的概念、测量方法、传感器的类别,压力计的选择与使用 2.流量的概念,流量传感器的类型,差压式流量计的投运,电磁流量计的特点与使用注意问题 3.物位的概念、测量方法、零点迁移,超声波物位计的应用,第5章 压力、流量和物位传感器及应用,压力、流量、物位、成分和温度五种物理量统称为过程量或热工量,在化工、印染、冶金等工业生产领域全都是依靠传感器和自动化仪表进行自动检测和控制的。其中,流量和物位也都可以用压力传感器来测量。,主要内容, 5.1 压力传感器及应用 压力的概念,压力传感器类别及其选择和安装 5.2 流量传感器及应用 流量的概念、测量方法,差压式流量计及其投 运,电磁流量计及其使用注意问题,其他流量传感器 5.3 物位传感器及应用 物位的概念及测量方法,静压式液位计、超声波物位传感器等,5.1 压力传感器及应用,5.1.1 压力的基本概念及单位,1.压力的基本概念,压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。它由受力面积和垂直作用力的大小两个因素所决定, 用数学式表示为,图5-1 液柱压力示意图,压力也可以用相当的液柱高度来表示,如图5-1所示。根据
2、压力的概念有,2.压力的单位 在国际单位制中,压力单位是帕斯卡,简称帕,代号为Pa,它的定义是在每平方米面积上,垂直作用了1牛顿的力 1Pa=1Nm2,3.大气压力、绝对压力、表压力与真空度 P表 = P绝 P气,压力传感器主要类别有电位器式、应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式及振弦式等,测量范围为710-55lO8Pa;信号输出有电阻、电流、电压、频率等形式。压力测量系统一般由传感器、测量线路和测量装置以及辅助电源所组成。常见的信号测量装置有电流表、电压表、应变仪以及计算机等。 目前利用压阻效应、压电效应或其他固体物理特性的压力传感器已实现小型化、数字化、集成化和智能化,直接把压力转换为数字信号输出,通过计算机实现工业过程的现场控制。 几种常见的压力传感器性能比较见表5-2。,5.1.2 压力传感器及其类别,1.压力传感器类别,2.常用压力传感器,目前我国出厂的弹簧管压力表量程有0.1,0.16,0.25,0.4,0.6,1,1.6,2.5,4,6,10,16,25,40,60(MPa)等。 在弹簧管压力表中装入电触点,可构成具有上、下限指示与控制的电接点信号压力表;与电
3、位器配合,可构成电位器式远传压力表,如YCD150型压力传感器,它结构简单,价格便宜。在利用变频控制进行恒压供水方面有广泛应用。,(1)单圈弹簧管压力表,图5-2 弹簧管压力表 1弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮 4中心齿轮 5指针 6面板 7游丝 8调整螺钉 9接头,板式压力传感器:板式压力传感器包括薄板式、膜片式和组合式。测量气体或液体压力的薄板式压力传感器如图5-3a所示。,图5-3 板式压力传感器 a)结构图 b)应变片粘贴位置示意图 1弹性薄板 2应变片 3壳体 4引线,(2)应变式压力传感器,应变式压力传感器用于液体、气体压力的测量,其测量压力范围104107Pa。应变式压力传感器采用筒式、薄板式、膜片式和组合式弹性元件。,硅X型压力传感器:利用半导体材料的压阻效应,在硅膜片表面用离子注入制作一个X形的四端元件,一只X形压敏电阻器被置于硅膜边缘,其原理如图5-6a所示。其中,1脚接地,3脚加电源电压,2脚和4脚输出。,图5-6 X形硅压力传感器 a)工作原理图 b)外形图 c)电路符号,电感式压力传感器是用变换压力的弹性敏感元件将压力变换成位移,再由电感式位移传感器转换成电信号。
4、在压力测量中,差动变压器式传感器应用的比较广泛。 如图5-7所示为微压力变送器的结构示意图。由膜盒将压力变换成位移,再由差动变压器转换成输出电压。内装电路,可输出标准信号,故称变送器。,图5-7 微压力变送器结构示意图 1接头 2膜盒 3底座 4线路板 5差动变压器 6衔铁 7罩壳 8插头 9通孔,(3)电感式压力传感器,电容式压力传感器是将压力的变化转换成电容量变化的一种传感器。目前,从工业生产过程自动化应用来说,有压力、差压、绝对压力、带开方的差压(用于测流量)等品种及高差压、微差压、高静压等规格。 电容式差压传感器: 如图5-8所示。,图5-8 电容式差压传感器 1弹性膜片 2凹玻璃圆片 3金属涂层 4输出端子 5空腔 6过滤器 7壳体,(4)电容式压力传感器,如图5-9a所示,这种传感器的测量范围是固定的,不能随意迁移,采用两线制连接方式,由直流1236V供电,精度为0.250.5级;允许在-10+150环境中工作。,图5-9 变面积电容式压力传感器 a)结构图 b)悬挂在介质中 c)安装在容器壁上 1金属膜片 2、6中心柱 3支撑簧片 4可动电极 5固定电极 7绝缘支架 8挡
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