熱工量電測法

熱工量電測法第一頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的概念、單位和測量方法一、壓力的概念和術(shù)語壓力――流體介質(zhì)作用于單位面積的力壓力術(shù)語間的關(guān)系――圖10-1-11、絕壓Pa――是相對于絕對真空(絕對零壓力)所測得的壓力2、表壓Pg――

Pb—大氣壓力

3、負(fù)壓Pv――真空度V――低于大氣壓力的絕對壓力4、差壓Pd――兩個壓力之間的差值第二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的概念、單位和測量方法一、壓力的概念和術(shù)語壓力――流體介質(zhì)作用于單位面積的力壓力術(shù)語間的關(guān)系――圖10-1-1圖10-1-1壓力術(shù)語間的關(guān)系第三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的概念、單位和測量方法二、壓力單位

第四頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的概念、單位和測量方法三、壓力測量方法1、壓力平衡法⑴砝碼壓力平衡式――活塞式壓力計⑵液體壓力平衡式――液柱式壓力計2、彈性變形法――彈性式壓力（應(yīng)用最普遍）3、電測法⑴直接法，如壓電式壓力傳感器壓阻式、壓力傳感器。⑵間接法--以壓力敏感型彈性元件作為敏感器配接傳感器，

第五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

――壓力敏感器是能夠?qū)毫D(zhuǎn)換為應(yīng)變和位移的彈性敏感元件壓力→位移

壓力→應(yīng)變

第六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

一、彈簧管圖10-1-2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

第七頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-2C型彈簧管

10.1壓力和差壓的電測法第八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

二、波紋管

圖10-1-3帶同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，一端開口，另一端封閉第九頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-3波紋管

10.1壓力和差壓的電測法第十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

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10-1-4（a）波紋膜片――斷面呈波紋狀圖10-1-4（b）

第十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-4膜片和膜盒

10.1壓力和差壓的電測法第十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

四、膜盒：兩個膜片邊緣對焊起來，構(gòu)成膜盒(圖10-1-4c)。幾個膜盒連接起來，組成膜合組(圖10-1-4d)

第十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力敏感器

五、薄臂圓筒

圖10-1-5壁厚一般都小于圓筒直徑的1/20，圓筒的一端開口，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。第十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-5薄壁圓筒

10.1壓力和差壓的電測法第十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同點：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10-1-62、筒式壓力傳感器圖10-1-73、組合式壓力傳感器圖10-1-8第十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同點：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10-1-6圖10-1-6膜片式壓力傳感器第十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同點：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。2、筒式壓力傳感器圖10-1-7圖10-1-7筒式壓力傳感器第十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法一、應(yīng)變式壓力傳感器共同點：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。3、組合式壓力傳感器圖10-1-8第十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-8組合式壓力傳感器

10.1壓力和差壓的電測法第二十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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10-1-92、電感式壓力傳感器圖10-1-103、電位器式壓力傳感器圖10-1-114、霍爾式壓力傳感器圖10-1-125、光電式壓力傳感器圖10-1-13

第二十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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10-1-9第二十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-9電容式壓力傳感器10.1壓力和差壓的電測法第二十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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，2、電感式壓力傳感器圖10-1-10第二十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-10電感式壓力傳感器

10.1壓力和差壓的電測法第二十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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，3、電位器式壓力傳感器圖10-1-11圖10-1-11電位器式壓力傳感器

第二十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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，4、霍爾式壓力傳感器圖10-1-12第二十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-12霍爾式微壓和壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖10.1壓力和差壓的電測法第二十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法二、位移式壓力傳感器共同點：將位移傳感器的可動部分與壓力敏感型彈性元件的自由端連在一起，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，5、光電式壓力傳感器圖10-1-13

第二十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-13光電測壓原理圖

10.1壓力和差壓的電測法第三十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法三、諧振式壓力傳感器——振弦式圖10-1-14振弦式壓力傳感器圖10-1-14振膜式壓力傳感器圖6-3-9振筒式壓力傳感器圖6-3-6第三十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-14振弦式壓力計的原理1—支承(夾緊件);2—振弦;3—膜片;4—電磁鐵;5—拾振線圈10.1壓力和差壓的電測法第三十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法四、壓阻式壓力傳感器——圖10－1-15硅膜片上做四個相等的電阻，經(jīng)蒸鍍鋁電極及連線，接成惠斯登電橋。

第三十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-1-15壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)1—低壓腔；2—高壓腔；3—硅杯；4—引線；5—硅膜片10.1壓力和差壓的電測法第三十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法壓力的電測法五、壓電式壓力傳感器——圖10－1-16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之比為圖10-1-16壓電式壓力傳感器第三十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法差壓電測法一、差壓敏感器——把差壓傳換為應(yīng)變或位移測量膜片應(yīng)變或中心點位移與測量膜片兩側(cè)壓力差成正比

第三十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法差壓電測法二、電容式（位移式）差壓傳感器

圖10-1-17公共動極板將兩側(cè)壓力差轉(zhuǎn)換成位移，使兩電容差動變化與壓差成正比。1、兩室結(jié)構(gòu)圖10-1-17(a)2、一室結(jié)構(gòu)圖10-1-17(b)

第三十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法差壓電測法圖10－1－17電容式差壓傳感器的兩種結(jié)構(gòu)圖（a）1.2－測量膜片（或隔離膜片）；3－感壓膜片；4.5－差動電容；6－絕緣體。圖（b）1.2－測量膜片；3－可動平板電極；4－中心軸；5－片簧；6－絕緣體；7.8-固定電極；9－節(jié)流孔。第三十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.1壓力和差壓的電測法差壓電測法三、應(yīng)變式差壓傳感器―測量膜片應(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10-1-62、硅壓阻式――在硅膜片上制作應(yīng)變電阻圖10-1-153、金屬薄膜式――薄膜應(yīng)變電阻直接制作在金屬膜片上

第三十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度的概念、單位和測量方法一、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)部分子無規(guī)則運動劇烈程度的標(biāo)志。第四十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度的概念、單位和測量方法二、溫度的單位攝氏溫度t℃和華氏溫度θ°F的換算公式為：國際開爾文溫度T(K)和國際攝氏溫度t(℃)，二者的換算公式為第四十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度的概念、單位和測量方法三、溫度測量方法接觸式――溫度傳感器與被測物體發(fā)生接觸非接觸式――溫度傳感器與被測物體不發(fā)生接觸

第四十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法接觸式測溫法一、將溫度轉(zhuǎn)換為非電量——溫度敏感器1、熱膨脹式――將溫度轉(zhuǎn)換成位移液體膨脹式酒精溫度計、水銀溫度計固體膨脹式——熱敏雙金屬元件圖10－2－1自由端的彎曲撓度

圖10-2-1熱敏雙金屬元件第四十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法接觸式測溫法一、將溫度轉(zhuǎn)換為非電量——溫度敏感器2、壓力式——將溫度轉(zhuǎn)換為壓力

第四十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法接觸式測溫法二、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

第四十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法１、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-2RP用于調(diào)滿度，Ro用于調(diào)零圖10-2-3RP8為滿度調(diào)整電阻圖10-2-4是三線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻造成的測量誤差。圖10-2-5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量誤差。

第四十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法１、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-2RP用于調(diào)滿度，Ro用于調(diào)零圖10－2－2電橋式電阻溫度計的原理圖第四十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法１、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-3RP8為滿度調(diào)整電阻圖10－2－3熱敏電阻測溫電路第四十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法１、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-4是三線連接法，消除連接導(dǎo)線電阻造成的測量誤差。圖10－2－4電熱阻測溫電橋的三線連接法第四十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法１、采用熱電阻或熱敏電阻圖10-2-5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量誤差。

圖10－2－5熱電阻測溫電橋的四線連接法第五十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法

2、采用熱電偶圖5-3-7采用單只熱電偶圖10-2-6采用多只熱電偶串聯(lián)，可提高靈敏度，減小相對誤差

圖10－2－6熱電偶串聯(lián)測溫線路第五十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法一、單點溫度的電測法３、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7-5-5②采用集成溫度傳感器圖10-2-7RP1用于調(diào)零，RP2用于調(diào)滿度。

圖10－2－7AD590熱量攝氏溫度的電路第五十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法二、平均溫度的電測法

1、采用集成溫度傳感器圖10-2-8圖10－2－8AD590測量平均溫度的電路第五十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法二、平均溫度的電測法

２、采用熱電偶圖10-2-91）采用熱電偶并聯(lián)圖10-2-9(a)2）采用熱電偶串聯(lián)圖10-2-9(b)

圖10－2－9熱電偶測量平均溫度第五十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法三、溫度差的電測法1、采用雙熱電阻或熱敏電阻電橋圖10-2-10

圖10－2－10雙橋溫度測量電路第五十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法三、溫度差的電測法2、采用熱電偶反向串聯(lián)圖10-2-11

圖10－2－11熱電偶測溫差電路第五十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法三、溫度差的電測法3、采用AD590圖10-2-12

圖10－2－12AD590測量溫度差的電路第五十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法溫度和溫度差的電測法三、溫度差的電測法4、采用晶體管圖10-2-13圖10－2－13晶體管測量溫差電路第五十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法一、電渦流式測溫法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。第五十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法二、輻射式測溫法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（400~200℃）測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)被測物體，把被測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聚的輻射能轉(zhuǎn)換為電量。

第六十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法二、輻射式測溫法2、熱輻射式溫度傳感器——適用于高溫（400~200℃）測量1）全輻射溫度傳感器—接收被測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—接收被測物體輻射的部分光譜范圍，加濾光片。紅外測溫儀圖10－2-14第六十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10－2－14紅外測溫儀光路系統(tǒng)1－次鏡；2－主鏡；3－目鏡系統(tǒng)；4－鍺單晶濾光片；5－機(jī)械調(diào)制片；6－熱敏電阻。10.2溫度電測法第六十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法二、輻射式測溫法2、熱輻射式溫度傳感器——適用于高溫（400~200℃）測量3）光電亮度溫度傳感器—只接收被測物體輻射的單色光，加濾光片圖10－2-15圖10－2－15光電亮度溫度傳感器示意圖1－被測對象；2－透鏡；3－濾光片；4－光電器件；5－放大電路；6－顯示儀器；7－調(diào)制盤；8－同步電機(jī)。第六十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法二、輻射式測溫法2、熱輻射式溫度傳感器——適用于高溫（400~200℃）測量4）光電比色溫度傳感器—只接收被測物體輻射的紅光、藍(lán)光，兩個波長的亮度比，隨溫度變化圖10－2-16圖10－2－16光電比色溫度傳感器1－被測對象；2－透鏡；3－光電器件；4－運算.放大電路；5－顯示裝置；6－調(diào)制盤；7－同步電機(jī)；8－濾光片；9－濾光片；10－反射鏡；11－分光棱鏡。第六十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.2溫度電測法非接觸式測溫法三、光導(dǎo)纖維測溫法

第六十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.1流量的概念體積流量單位：m/sL/minm3/n

質(zhì)量流量

單位：kg/skg/h總量單位：m3單位：kg

—平均流速

第六十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.2流量——轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換法一、橢圓齒輪流量計――（容積式流量計）圖10-3-1流量n——轉(zhuǎn)速

總量N——轉(zhuǎn)數(shù)——每轉(zhuǎn)送出流體體積

第六十七頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-3-1橢圓齒輪流量計原理圖1—外殼;2—橢圓形轉(zhuǎn)子(齒輪);3—測量室.10.3流量的電測法第六十八頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.2流量——轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換法二、渦輪式流量計圖10－3-2軸向流速所以電動勢頻率儀表常數(shù)

第六十九頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10-3-2磁電式渦輪流量計1－渦輪；2－前導(dǎo)流架；3－后導(dǎo)流架；4－殼體；5－磁鋼；6－線圈。10.3流量的電測法第七十頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.3流量——差壓、力、位移轉(zhuǎn)換法一、流量——差壓轉(zhuǎn)換法1、節(jié)流流量計圖10-3-3(a)2、彎管流量計圖10-3-3（b）

圖10－3－3節(jié)流流量計和彎管流量計示意圖第七十一頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.3流量——差壓、力、位移轉(zhuǎn)換法二、流量——力轉(zhuǎn)換法（靶式流量計）圖10-3-4第七十二頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10－3－4靶式流量計示意圖10.3流量的電測法第七十三頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.3流量——差壓、力、位移轉(zhuǎn)換法三、流量——位移轉(zhuǎn)換法（轉(zhuǎn)子流量計）圖10-3-5

1、玻璃錐管——適用于透明液體2、金屬錐管——適用于混濁液體

第七十四頁，共八十五頁，2022年，8月28日圖10－3－5轉(zhuǎn)子流量計10.3流量的電測法第七十五頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.4流量——頻率轉(zhuǎn)換法一、渦亍流量計

圖10-3-6

漩渦頻率f的檢測圖10－3-7

所以圖10-3-6漩渦發(fā)生原理圖

圖10-3-7漩渦發(fā)生體及信號檢測原理(a)圓柱檢測器(b)三角柱檢測器1—漩渦；2—圓柱檢測器；3—隔墻；1—三角柱檢測器；4—鉑電阻絲；5—導(dǎo)壓孔；6—空腔。2—熱敏電阻。第七十六頁，共八十五頁，2022年，8月28日10.3流量的電測法10.3.4流量——頻率轉(zhuǎn)換法二、懸浮陀螺流量計

圖10-3-8感應(yīng)電勢頻率與