热工量电测法.docx

热工量电测法第11章热工量电测法11.1压力和差压的电测法11.1.1压力的概念、单位和测量方法一、压力的概念和术语压力一一流体介质作用于单位面积的力压力术语间的关系——图11-1-11、绝压Pa——是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力2、表压PgPgpapbPb大气压力3、负压PvPvPbPa真空度V——低于大气压力的绝对压力4、差压Pd两个压力之间的差值二、压力单位1Pa1N/m2三、压力测量方法1、压力平衡法(1)石去码压力平衡式活塞式压力计(2)液体压力平衡式——液柱式压力计2、弹性变形法——弹性式压力计(应用最普遍)3、电测法(1) 直接法，如压电式压力传感器，压阻式、压力传感器间接法一一以压力敏感型弹性元件作为敏感器配接传感器，11.1.2压力敏感器能够将压力转换为应变和位移的弹性敏感元件压力一压力敏感器―位移y=KF压力一压力敏感署——应变E=&P一、弹簧管图11-1-2弯曲成C形的空心扁管，一端与接头相连，另一端(自由端)密封二、波纹管图11-1-3带同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口，另一端(自由端)封闭三、膜片用金属或非金属制成的圆形薄片平膜片断面是平的图111-4(a)波纹膜片呈波纹状图111-4(b)四、膜盒：两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒(图11-1-4c)。

几个膜盒连接起来，组成膜合组(图11-1-4d)五、薄臂圆筒图11-1-5壁厚一般都小于圆筒直径的1/20,圆筒的一端开口，一端不通，筒壁在圆周方向和轴向上的应变均与压力P成正比11.1.3压力的电测法一、应变式压力传感器共同点：将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上，由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变，再由应变电桥将应变转换为电压输出1、膜片式压力传感器图11-1-62、筒式压力传感器图11-1-73、组合式压力传感器图11-1-8二、位移式压力传感器共同点：将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起，压力敏感型弹性元件将压力转换为位移，再由位移传感器将位移转换为电量，1、电容式压力传感器图11-1-92、电感式压力传感器图11-1-103、电位器式压力传感器图11-1-114、霍尔式压力传感器图11-1-125、光电式压力传感器图11-1-13三、谐振式压力传感器一一振弦式图11-1-141、振弦式压力传感器图11-1-142、振膜式压力传感器图7-4-83、振筒式压力传感器图7—4—5四、压阻式压力传感器一一图11-1-15硅膜片上做四个相等的电阻，经蒸镀铝电极及连线，接成惠斯登电桥。

五、压电式压力传感器一一图11-1-16薄壁筒底承受外部压力为FPA压电晶片组所受力F1与外部压力F之比1k2/ki为廿111.1.4差压电测法一、差压敏感器——把差压转换为应变或位移测量膜片应变或中心点位移与测量膜片两侧压力差成正比二、电容式(位移式)差压传感器图9-4-6公共动极板将两侧压力差转换成位移，使两电容差动变化与压差成正比C1C2CK(PHPL)KP三、应变式差压传感器——测量膜片应变与两侧压力差成正比1、应变式——应变片粘贴在膜片上图11-1-62、硅压阻式——在硅膜片上制作应变电阻图11-1-153、金属薄膜式——薄膜应变电阻直接制作在金属膜片上11.2温度电测法11.2.1温度的概念、单位和测量方法一、温度的概念温度是表征物体冷热程度的一种物理量，是物体内部分子无规则运动剧烈程度的标志二、温度的单位摄氏温度tC和华氏温度0°F的换算公式为：t学32)国际开尔文温度T(K)和国际摄氏温度t(C),二者的换算公式为tT273.15三、温度测量方法1、接触式温度传感器与被测物体发生接触2、非接触式——温度传感器与被测物体不发生接触11.2.2接触式测温法一、将温度转换为非电量——温度敏感器1、热膨胀式将温度转换成位移液体膨胀式酒精温度计、水银温度计固体膨胀式热敏双金属元件图11-2-1自由端的弯曲挠度3 —|2th1h22、压力式将温度转换为压力1. 二、将温度转换为电量温度传感器热电阻和热敏电阻热电偶半导体PN结集成温度传感器：电流型、电压型、数字型11.2.3温度和温度差的电测法一、单点温度的电测法1、采用热电阻或热敏电阻图11-2-2RP用于调满度，R。

用于调今图11-2-5RP，为满度调整电阻图11-2—3是三线连接法，消除连接导线电阻造成的测量误差图11-2-4是四线连接法，消除连接导线电阻和电位器接触电阻造成的测量误差2、采用热电偶图5-3-7采用单只热电偶图11-2-7采用多只热电偶串联，可提高灵敏度，减小相对误差nEgEinEi1Eg娠E1EEgnEVnE3、采用二极管、三极管和集成温度传感器1）采用二极管、三极管图6-1-112）采用集成温度传感器图11-2-10RP1用于调零，RP用于调满度UTt100mV/C二、平均温度的电测法1、采用集成温度传感器图11-2-11U0(1mV/K)T273.2mV(1mV/oC)t2、采用热电偶图11-2-81)采用热电偶并联图11-2-8(a)EE1E2E3kT1T2T3kt332)采用热电偶串联图EE1E2E3K(T1T2T3)3KT二、温度差的电测法1、米用双热电阻或热敏电阻电桥2、采用热电偶反向串联图11-2-911-2-8(b)图11-2-63、采用AD590U0(T2T1)10mV/K(t2t1)10mV/oC4、采用晶体管图11-2-13图11-2-1211.2.4非接触式测温法一、电涡流式测温法保持电涡流传感器线圈几何参数、与导体间距离、电流频率不变，使电涡流传感器的参数只随导体的温度而变化。

二、辐射式测温法1、热辐射效应温度Tr热辐射f2、热辐射式温度传感器适用于局温（400~200C）测量辐射式温度传感器一般包括两部分：光学系统，用于瞄准被测物体，把被测物体的辐射能聚焦到辐射接收器上光路中大多插入机械调制片，将恒定的或变化极慢的辐射信号调制成交变的，以便放大辐射接收器，利用各种热敏元件或光电元件将会聚的辐射能转换为电量1）全辐射温度传感器接收被测物体辐射的全光谱范围，不加滤光片2）部分辐射温度传感器接收被测物体辐射的部分光谱范围，加滤光片红外测温仪图11-2-143）光电亮度温度传感器一一只接收被测物体辐射的单色光，加滤光片图11-2-154）光电比色温度传感器一一只接收被测物体辐射的红光、蓝光，两个波长的亮度比，随温度变化图11-2-16三、光导纤维测温法11.3流量的电测法11.3.1流量的概念体积流量QAVdAvA单位：m/sL/minm3/nv——平均流速vQA质量流量gq单位：kg/skg/h总量vqt单位：m3mgt单位：kg11.3.2流量一一转速转换法—、椭圆齿轮流量计（容积式流量计）图11-3-1流量QVonn转速总量VUoNN转数Vo每转送出流体体积:、涡轮式流量计图11-3-2轴向流速v二所以dQctgrA电动势频率f厂m界Q仪表常数mcgt2rA11.3.3流量差压、力、位移转换法一、流量差压转换法QK,PK厂P2彼）节流流身计（b）咨管流量计二、流量一一力转换法（靶式流量计）图11-3-4QKJF三、流量位移转换法（转子流量计）图11-3-5QCH1、玻璃锥管一一适用于透明液体2、金属锥管一一适用于混浊液体11.3.4流量一一频率转换法,、涡亍流量计图11-3-6fStvQAlVi所以Q告fKf漩涡频率f的检测图11-3-7:、悬浮陀螺流量计图11-3-8感应电势频率与流量成正比11.3.5流量温度转换法一、托马斯流量计图11-3-9G六P——加热器电功率T——加热器前后端温度差1、P保持恒定，通过测T测G——非线性关系2、T保持恒定，通过测P测G——线性关系二、热量气体微流量计图11-3-10流量Qf一温度差Tr电桥电压f三、热敏电阻流量计图11-3-11电桥输出电压uo字：乎t流量QWtwUof11.3.6非接触式流量测量法、电磁流量计测导电液体流量图D211-3-12DE4B多采用交变磁场，所以E竺Q佳心竺BmsinDD:、超声波流量计11-3-131、时差法t1LcVc22LV2L772~~2VVc2、3、相差法频差法2fttf1f21t1cV2Vll结论：频差可消除超声波速c的影响三、示踪法1、示踪剂：盐水、热水、放射性物质2、核磁共振流量计。