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自动检测技术及仪表控制系统4.温度检测5.压力检测6.流量检测7.物位检测8.机械量检测9.成分分析仪表5.1、压力单位及压力检测方法：5.1.1、压力概念及单位：压力是工业生产过程中重要工艺参数之一。许多工艺过程只有在一定的压力条件下进行，才能取得预期的效果；压力的监控也是安全生产的保证。压力的检测和控制是保证工业生产过程经济性和安全性的重要环节。压力测量仪表还广泛地应用于流量和液位测量方面。1、压力定义：又称为压强。工程上，定义为垂直均匀地作用于单位面积上的力，用p表示。2、单位:帕斯卡（帕）：1帕＝1牛/1m2自动检测技术及仪表控制系统5.1.2、压力的几种表示方法：分别用相应的测量仪表测量1、绝对压力pi：被测介质作用在容器表面积上的全部压力称为绝对压力，用符号pi表示。用绝对压力表测量。2、大气压力pd:由地球表面空气柱重量形成的压力，称为大气压力。它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化。用符号pd表示。用气压计测定。5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.1.2、压力的几种表示方法：分别用相应的测量仪表测量3、表压力pb:通常压力测量仪表是处于大气之中，其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差，称为表压力，用符号pb表示。有：pb＝pi－pd一般地说，常用压力测量仪表测得的压力值均是表压力。5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.1.2、压力的几种表示方法：分别用相应的测量仪表测量1、绝对压力pi：2、大气压力pd:3、表压力pb:pb＝pi－pd4、真空度pz：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值(负压力)，其绝对值称为真空度，用符号pz表示，有：pz＝pd－pi.用真空表来测量真空度的。5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.1.2、压力的几种表示方法：分别用相应的测量仪表测量5、差压：设备中两处的压力之差简称为差压。生产过程中有时直接以差压作为工艺参数，差压测量还可作为流量和物位测量的间接手段。5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.1.2、压力的几种表示方法：分别用相应的测量仪表测量1、绝对压力pi：2、大气压力pd:3、表压力pb:pb＝pi－pd4、真空度pz：pz＝pd－pi.5、差压：5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.1.3、压力检测的主要方法及分类：1、重力平衡方法2、机械力平衡方法3、弹性力平衡方法4、物性测量方法5.1、压力单位及压力检测方法：自动检测技术及仪表控制系统5.2、常用压力单检测仪表5.2.1、弹性压力计：1、测压原理及组成框图:利用弹性元件受压变形与外力的关系，对弹性元件的变形大小进行测量可以求得被测压力。外作用力取消后，元件将恢复原有形状。（一）基本原理和形式：自动检测技术及仪表控制系统5.2、常用压力单检测仪表5.2.1、弹性压力计：（一）基本原理和形式：程调整装置：调零、调量指示机构：指针与刻度进行变换和放大变形放大机构：对变形弹性元件：核心部件作用：自动检测技术及仪表控制系统2、测压弹性元件主要形式:①.弹性膜片：一种外缘固定的片状弹性元件，膜片的弹性特性一般由中心位移与压力的关系表示。挠性膜片：波纹膜片：平膜片：按剖面形状及特性分：挠性膜片仅作为隔离膜片使用，它要与测力弹簧配用。波纹膜片是压有环状同心波纹的圆膜片，波纹的形状有正弦形、锯齿形、梯形等。其位移与压力的关系，由波纹的形状、深度和波纹数确定。平膜片的使用位移很小，弹性特性有良好的线性关系。自动检测技术及仪表控制系统2、测压弹性元件主要形式:①.弹性膜片：一种外缘固定的片状弹性元件，膜片的弹性特性一般由中心位移与压力的关系表示。（一）基本原理和形式：挠性膜片：波纹膜片：平膜片：按剖面形状及特性分：自动检测技术及仪表控制系统2、测压弹性元件主要形式:②.波纹管：由整片弹性材料加工而成，是一种壁面具有多个同心环状波纹，一端封闭的薄壁圆管。波纹管的开口端固定，由此引入被测压力。在其内腔及周围介质的压差作用下，封闭端将产生位移，此位移与压力在一定的范围内呈线性关系。在使用时一般要应用在线性段，也可以在波纹管内加螺旋弹簧以改善特性。用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测量较低压力或压差。（一）基本原理和形式：自动检测技术及仪表控制系统2、测压弹性元件主要形式:③.弹簧管：是一根弯成圆弧状的、具有不等轴截面的金属管。常见的不等轴截面是扁圆和椭圆形。弹簧管的一端封闭并处于自由状态为自由端，另一端开口为固定端，被测压力由固定端通人弹簧管内腔。在压力的作用下，弹簧管横截面有变圆的趋向，弹簧管亦随之产生向外伸直的变形，从而引起自由端位移。自动检测技术及仪表控制系统2、测压弹性元件主要形式:③.弹簧管：自由端的位移量与所加压力有关，可以由此得知被测压力的大小。单圈弹簧管中心角一般是270度，为了增加位移量，可以做成多圈弹簧管型式。（一）基本原理和形式：自动检测技术及仪表控制系统5.2.1、弹性压力计：1、结构：直读式测压仪表结构如图：（二）弹簧管压力计：自动检测技术及仪表控制系统5.2.1、弹性压力计：2、工作原理：被测压力由接口引入，使弹簧管自由端产生位移，通过中间传动机构使指针偏转，并在面板的刻度标尺上指示出被测压力值。（二）弹簧管压力计：自动检测技术及仪表控制系统1、结构：直读式测压仪表结构如图：2、工作原理：量程调整：通过调整螺钉可以改变拉杆与扇形齿轮的接合点位置，从而改变放大比，调整仪表的量程。零点调整：直接改变指针套在转动轴上的角度，即可调整机械零点。（二）弹簧管压力计：自动检测技术及仪表控制系统1、结构：直读式测压仪表结构如图：2、工作原理：3、特点：结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，应用十分广泛。（二）弹簧管压力计：自动检测技术及仪表控制系统1、结构：如图：其测量机构包括波纹管、量程弹簧组和扭力管组件等。仪表两侧的高压波纹管和低压波纹管为测量主体，感受引入的差压信号，两个波纹管由连杆连接，内部填充液体用以传递压力。（三）波纹管差压计：自动检测技术及仪表控制系统2、工作原理：差压信号引入后，低压波纹管自由端带动连杆位移，连杆上的挡板推动摆杆使扭力管机构偏转，扭力管芯轴的扭转发生角度变化，扭转角变化传送给仪表的显示机构，可以给出相对应的被测差压值。（三）波纹管差压计：自动检测技术及仪表控制系统2、工作原理：量程调节：改变量程弹簧的弹性力大小实现。温度补偿：高压波纹管与波纹管相连，用来补偿填充液因温度变化而产生的体积膨胀；（三）波纹管差压计：自动检测技术及仪表控制系统2、工作原理：使用注意：避免单侧压力过载。配置平衡附件如图中的平衡阀。平衡阀只在差压计测量时关闭，不工作期间则打开，用以平衡正负压侧的压力（三）波纹管差压计：自动检测技术及仪表控制系统5.2.1、弹性压力计：弹性测压计可以在现场指示，若要将压力信号远传至控制室，需要在弹性测压计结构上增加转换部件，实现信号的远距离传送。一般采用电远传方式，将弹性元件的变形或位移转换为电信号输出。常见的转换方式有电位计式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式等。（四）弹性测压计信号的远传方式：5.2、常用压力单检测仪表自动检测技术及仪表控制系统5.2.1、弹性压力计：（四）弹性测压计信号的远传方式：举例1：电位器式在弹性元件的自由端处安装滑线电位器，自由端的位移就转换为电位器的电信号输出。方法简单，输出线性好，但是滑线电位器的结构可靠性较差。5.2、常用压力单检测仪表自动检测技术及仪表控制系统（四）弹性测压计信号的远传方式：举例2：霍尔元件式：属于磁敏传感器的一种。1、霍尔效应：如图，N型半导体薄片尺寸为：L*b*d；磁场B垂直半导体薄片；半导体薄片通以电流I，内部电子反向（向右）运动。LIdbffvBUHLE自动检测技术及仪表控制系统1、霍尔效应：电子在右移（电流左移）过程中，受到电磁力fL的作用，电子实际运动方向如图中红色箭头方向。最终电子在霍尔元件里侧积累，正电荷在外侧积累。形成纵向电场，该电场阻止电子继续向里侧偏移。LIdbffvBUHLE自动检测技术及仪表控制系统举例2：霍尔元件式：属于磁敏传感器的一种。1、霍尔效应：当电子受到的电场力fE和电磁力fL相等时，电子积累达到动态平衡。此时元件里、外端面间的电场称为：霍尔电场EH，对应的电势称为霍尔电场UH。，LIdbffvBUHLE自动检测技术及仪表控制系统2、霍尔电势大小：LIdbffvBUHLE霍尔元件厚度数，要求越大越好霍尔元件的一个重要参，是用下，霍尔电势的大小强度和单位控制电流作在单位磁感应霍尔元件灵敏度，表示磁感应强度控制电流霍尔常数ddRKRKdRHHHHHHBIIBIBU自动检测技术及仪表控制系统举例2：霍尔元件式：属于磁敏传感器的一种。3、讨论：①.方向：②.霍尔元件尺寸对其性能的影响：方向不变；输出电势二者方向均改变方向改变；输出电势磁场方向改变方向改变；输出电势控制电流方向改变HHHUUULIdbffvBUHLE出电阻增加；将导致元件的输入、输但过小的越小，灵敏度越高；一定范围内，元件厚度dd自动检测技术及仪表控制系统3、讨论：③.霍尔元件符号及命名方法：LIdbffvBUHLEHH阿拉伯数字代表产品序号字母代表材料表示霍尔元件自动检测技术及仪表控制系统3、讨论：自动检测技术及仪表控制系统I1.B=0U2=1U3=1无UH43bbUU设计使IC1IC2V1V2导通V3通V4截止V5V6截止V7V8截止开关型集成霍耳传感器3、讨论：④.应用：霍尔元件式弹性压力传感器。压力敏感电阻弹簧管一端固定，另一端为自由端，安装霍尔元件，并处于磁极组件的间隙中。磁极组件为两对磁场方向相反的磁极，在其空隙部分构成线性不均匀磁场。霍尔元件被自由端带动而在不均匀磁场中移动时，将感受不同的磁场强度。在霍尔元件的两端通以恒定电流，在垂直于磁场和电流方向的另两侧将产生霍尔电势，此输出电势即对应于自由端位移，从而给出被测压力值。这种仪表结构简单，灵敏度高，寿命长，但对外部磁场敏感，耐振性差。自动检测技术及仪表控制系统5.2、常用压力单检测仪表5.2.2、力平衡式压力计：采用反馈力平衡的原理，反馈力的平衡方式可以是弹性力平衡或电磁力平衡等。基本构成如图。自动检测技术及仪表控制系统5.2、常用压力单检测仪表5.2.2、力平衡式压力计：被测压力或压差作用于弹性敏感元件上，经敏感元件转换为位移或力，并作用于力平衡系统。力平衡系统受力后将偏离原有的平衡状态；由偏差检测器输出偏差值至放大器；并输出电流(或电压)信号，该信号控制反馈力或力矩发生机构，使之产生反馈力；当反电压馈力与作用力平衡时，仪表处于新的平衡状态；显示机构可输出与被测压力或压差相对应的信号。自动检测技术及仪表控制系统5.2.3、压力传感器：能够检测压力值并提供远传信号（电信号）的装置统称为压力传感器。压力传感器是压力检测仪表的重要组成部分，它可以满足自动化系统集中检测与控制的要求，在工业生产中得到广泛应用。压力传感器的结构型式多种多样，常见的型式有应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式压力传感器等。此外还有光电式、光纤式、超声式压力传感器等。以下介绍几种常用的压力传感器。5.2、常用压力单检测仪表自动检测技术及仪表控制系统应变元件与弹性元件配用，组成应变式压力传感器。1、应变元件原理：基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发生变化。下面以金属应变片为例来做介绍（见教材P111）（一）应变式压力传感器：5.2.3、压力传感器：5.2、常用压力单检测仪表自动检测技术及仪表控制系统应变元件与弹性元件配用，组成应变式压力传感器。1、应变元件原理：2、应变效应：金属丝电阻（一）应变式压力传感器：KldlKRdRslR经推导参看相关资料数