




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、華中科技大學(xué)控制系測控所*測控技術(shù)與系統(tǒng)測控技術(shù)與系統(tǒng)第三章 壓力測量 物性測量儀表測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)一、壓力的基本概念一、壓力的基本概念一、壓力的基本概念工程壓力概念壓力是生產(chǎn)過程的重要參數(shù)之一,工程中所指的壓力是垂直而均勻的作用于單位面積上的力。和物理學(xué)上的壓力的區(qū)別?SFp測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)動(dòng)壓力是流速的函數(shù)流體的壓力:生產(chǎn)過程中通常測量的是測定流體壓力。測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)二、壓力的分類二、壓力的分類 通常按所取的基準(zhǔn)點(diǎn)不同,壓力可分為:絕對壓力以絕對真空為基準(zhǔn)點(diǎn)表壓力以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)點(diǎn)差壓兩壓力的差值測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)三、壓力的單位三、壓力的單
2、位22225 帕斯卡(Pa)“牛頓/米 ” 工程大氣壓“Kg/cm ” 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓溫度為0,緯度45度海平面處大氣壓 毫米水柱(mmH2O),毫米汞柱(mmHg) 巴(bar) 1bar = 1105 帕斯卡 磅/英寸 Psi,英制單位測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)1、液體壓力平衡法通過液體產(chǎn)生和傳遞壓力來平衡所測 壓力的方法,通常采用水或水銀作為介質(zhì)制成液柱式壓力計(jì)。結(jié)構(gòu)簡單,精度也較高,但是測量范圍有限。2、機(jī)械力平衡法將被測壓力轉(zhuǎn)換為一個(gè)集中力,并用一個(gè)外力來平衡這個(gè)集中力,并通過測量所用外力的方法來測量壓力。精度高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3、彈性力平衡法彈性力平衡法利用彈性元件受到壓力作用后產(chǎn)生變
3、形,當(dāng)平衡時(shí)通過測量彈性元件的變形或者應(yīng)變來測量壓力的方法。由于容易轉(zhuǎn)換為電信號,并且通過有效的電路處理,也可以達(dá)到較高精度,是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的方法。彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管。4、電子式壓力檢測利用敏感元件將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量,如電阻、電荷量等。5、活塞式壓力檢測根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理,將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡法碼的質(zhì)量。被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力儀表進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定。(第1章part2)四、壓力的基本測量方法四、壓力的基本測量方法測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)(一)液柱式壓力計(jì)(一)液柱式壓力計(jì)U型管壓力計(jì)關(guān)于誤差的考慮:1、高度的測量誤差2、密度的誤差3、重力加速度的誤
4、差4、溫度影響5、安裝誤差U型管壓力計(jì)單管式壓力計(jì)斜管式壓力計(jì)例:U型管壓力計(jì)21ppp測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)被測壓力作用于彈性元件波紋管的外部,使波紋管產(chǎn)生一個(gè)集中力,用電磁力平衡該壓力,通過控制系統(tǒng)的平衡,并測量所用的電磁力來測量所測壓力。其中:IC為放大器輸出電流K為比例常數(shù)F0為被測壓力產(chǎn)生的集中力IC= K F0(二)力平衡式壓力計(jì)(二)力平衡式壓力計(jì)測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)彈性式壓力計(jì)是壓力測量中應(yīng)用最廣泛的一種。彈性元件的形式有:單圈彈簧管、多圈彈簧管、波紋管、平膜片、波紋膜片、擾性膜等其中,彈簧管式由于精度高、測量范圍寬等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用最廣泛。典型彈性元件示意圖(三)彈性
5、式壓力計(jì)(三)彈性式壓力計(jì)平薄膜波紋膜波紋管單圈彈簧管多圈彈簧管測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)1、基本測量原理:受力:其中:A為有效面積,C 為剛度系數(shù)當(dāng)位移量較小時(shí),二者均可視為常數(shù),壓力與位移成線性關(guān)系。但是在比較大的范圍內(nèi),一般都不是常數(shù),需要進(jìn)行非線性校正。F=Ap位移:pCACFx測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)2、膜片式壓力計(jì)結(jié)構(gòu):根據(jù)位移轉(zhuǎn)換的方式不同,可以實(shí)現(xiàn):電容式壓力傳感器光纖式壓力傳感器 光纖式壓力傳感器:由于光纖可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳, 抗干擾性能好,所以可以在許多特殊的場合使用, 比如微波環(huán)境,條件惡劣的環(huán)境(如油井)等, 具有很好的發(fā)展前景。測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)光纖式
6、壓力傳感器基本原理:采用光纖及其調(diào)制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“位移光強(qiáng)”的轉(zhuǎn)換,當(dāng)入射光纖的光束照射到膜片上,其反射光的一部分被接收光纖1和光纖2接收,其光強(qiáng) I1 和 I2 分別是 x1 和 x2 以及光纖至膜片間的距離 d 的函數(shù)。選取適當(dāng)?shù)谋戎祒1 /x2 ,則光強(qiáng)比值 IlI2隨被測壓力線性下降。進(jìn)一步用光電轉(zhuǎn)換元件以及有關(guān)電路處理,可把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。用光纖調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)位移-光強(qiáng)轉(zhuǎn)換測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)3、彈簧管壓力計(jì)以單彈簧管壓力計(jì)為例:其中心角的變化量和壓力之間存在函數(shù)關(guān)系:f(p)222220)1(1kabbhREp單圈彈簧管結(jié)構(gòu)單圈彈簧管結(jié)構(gòu)測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)根據(jù)以上原
7、理制成的彈簧管壓力計(jì)結(jié)構(gòu)如圖所示,其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為將轉(zhuǎn)變?yōu)閮x表指針的角度變換。為了增大儀表的靈敏度,用多圈彈簧管可以增加 。彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價(jià)格低廉,使用范圍廣,測量范圍寬,可以測量負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓,因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要求,儀表的精度等級最高為o.15級。彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力計(jì)1-彈簧管;彈簧管;2-控桿;控桿;3-扇形齒輪;扇形齒輪;4-中心齒輪;中心齒輪;5-指針;指針;6-面板;面板;7-游絲;游絲;8-調(diào)節(jié)螺釘;調(diào)節(jié)螺釘;9-接頭接頭測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)可分為三種基本類型1. 壓電式壓力傳惑器:壓電效應(yīng) 彈性體 壓電材料 壓力力電荷2. 應(yīng)變
8、式壓力傳感器:應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng) 彈性體 應(yīng)變片 壓力應(yīng)變電阻3. 壓阻式壓力傳感器:壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 彈性體 硅電阻 壓力力電阻(四)電子式壓力計(jì)(四)電子式壓力計(jì)新型新型測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)1、應(yīng)變式壓力傳感器切向應(yīng)變:基本原理:彈性元件圓形膜片受壓力產(chǎn)生彈性形變后,在其上將產(chǎn)生徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變:徑向應(yīng)變:)3)(1(8322022rrEhpr)(1(8322022rrEhpt測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)應(yīng)變式壓力傳感器的彈性元件是一個(gè)圓形的彈性膜片,其上用鍍膜工藝形成四個(gè)圓膜應(yīng)變片,構(gòu)成全橋式的測量結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):體積小、重量輕、測量范圍寬、 精度較高,抗振動(dòng)、抗沖擊。溫漂和時(shí)漂:
9、應(yīng)變式壓力計(jì)的溫漂和時(shí)漂是誤差的最主要的影響因素。 為減小溫漂和時(shí)漂的影響,需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償和定期標(biāo)定。測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng) 單晶硅膜片:既是彈性元件,又是敏感器件。 在單晶硅膜片上制作4個(gè)擴(kuò)散電阻,形成全橋測量結(jié)構(gòu) * 發(fā)展:集成的智能化壓力計(jì)。 特點(diǎn):靈敏度高;硅片上可集成處理電路。2、壓阻式壓力傳感器測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)四、壓力檢測儀表的選用四、壓力檢測儀表的選用v量程的選擇: 被測壓力較穩(wěn)定的情況下最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4;在被測壓力波動(dòng)較大或測量脈動(dòng)壓力時(shí),最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3;最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3。v儀表精度的選擇 儀表
10、的基本誤差應(yīng)小于實(shí)際檢測壓力允許的最大絕對誤差v其他 被測介質(zhì):腐蝕性介質(zhì) 輸出信號:直接顯示;遠(yuǎn)傳 使用環(huán)境:防爆;高溫,低溫測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)五、井下高溫壓力計(jì)舉例五、井下高溫壓力計(jì)舉例測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 1、關(guān)于420mA信號的問題 現(xiàn)行國際現(xiàn)場模擬信號標(biāo)準(zhǔn),自DDZ III 型儀表開始采用; 早期的信號標(biāo)準(zhǔn)還有010mA的標(biāo)準(zhǔn)(DDZ II) 更新的儀表互連標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)字化的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn); *為何是為何是420mA信號?信號?(1)采用電流信號的原因是不容易受干擾;(2)上限取20mA是因?yàn)榉辣囊螅?0mA的電流通斷引起的火花能量不足
11、以引燃瓦斯;(3)下限沒有取0mA的原因是為了能檢測斷線:正常工作時(shí)不會(huì)低于4mA,當(dāng)傳輸線因故障斷路,環(huán)路電流降為0。常取2mA作為斷線報(bào)警值。測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 2、變送器的連線類型 四線制變送器 電源線2根;電流信號2根 三線制變送器 電源和電流信號共用地線 兩線制變送器 兩根導(dǎo)線既起到為變送器供 電的作用,也起到電流信號 傳輸?shù)淖饔?測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 2、兩線制變送器的結(jié)構(gòu)和原理 基本原理:利用420mA信號為自身提供電能?;驹O(shè)計(jì)原則:要求兩線制變送器自身耗電(包括傳感器在內(nèi)的全部電路)不大于3.5
12、mA關(guān)鍵部件:兩線制V/I轉(zhuǎn)換電路測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 2、兩線制變送器的結(jié)構(gòu)和原理 關(guān)鍵部件:兩線制V/I轉(zhuǎn)換電路,其作用有二:(1)為傳感器和調(diào)理電路提供穩(wěn)壓電源;注意:變送器外部電源和內(nèi)部電路電源的地不一致(2)完成測量信號 Vi 到輸出電流 Is 的轉(zhuǎn)換注意:Rs為V/I轉(zhuǎn)換的采樣電阻,Rs上流過的電流不僅包括V/I轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)部分,也包括變送器自身耗電電流測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 3、兩線制變送器的舉例 其中:AD623為儀用放大器測控技術(shù)測控技術(shù)與系統(tǒng)與系統(tǒng)六、兩線制變送器六、兩線制變送器 3、兩線制變送器芯片及其應(yīng)用常用的芯片有:ADI公司的AD693,AD694;BB公司的XTR101、XTR104等這些新型的兩線制變送器芯片的特點(diǎn):同時(shí)包括了可編程調(diào)理電路和兩線制V/I轉(zhuǎn)換電路;可方便構(gòu)成單芯片的兩線制變送器。測控技術(shù)測控技
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 認(rèn)知能力發(fā)展教育
- 高中開學(xué)安全教育指南
- 甲狀腺切口引流管的護(hù)理
- 《智能網(wǎng)聯(lián)整車綜合測試》課件-超車場景測試評價(jià)
- 《社會(huì)財(cái)務(wù)共享服務(wù)實(shí)務(wù)》課件-個(gè)人所得稅申報(bào)
- 預(yù)防流感安全課件
- 預(yù)應(yīng)力混凝土工程課件
- 船員上船前培訓(xùn)指南
- 韻母un的課件教學(xué)課件
- 音樂鑒賞課件作品介紹
- 《樹立正確的“三觀”》班會(huì)課件
- 園林綠化移樹合同
- 醫(yī)療機(jī)構(gòu)保潔人員培訓(xùn)
- 企業(yè)員工健康促進(jìn)計(jì)劃的設(shè)計(jì)與實(shí)施
- 助理工程師答辯演示
- 成人失禁相關(guān)性皮炎的預(yù)防與護(hù)理-護(hù)理團(tuán)標(biāo)
- 裝載機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)-裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)及儀表
- 現(xiàn)代低壓電器技術(shù) 課件 2. 常見低壓電器
- 浙江天垣新型墻體材料有限公司年產(chǎn)40萬立方米ALC板材項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告
- 放射事件應(yīng)急處理預(yù)案牙科
- GSV2.0反恐安全管理手冊
評論
0/150
提交評論