弱信号检测技术课件第四章过程参数检测技术

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1、第四章过程参数检测技术第一节压力的检测第二节物位的检测第三节温度的检测第四节流量的检测第五节物质成分的检测第六节机械量的检测1第三章过程参数检测技术第一节压力的检测一、压力检测方法及分类重力平衡方法机械力平衡方法：将压力转换成集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力间接测量压力弹性力平衡方法：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量物性测量方法液柱式压力计：上限0.1－0.2MPa,精度0.15％负荷式压力计：范围宽，精度高，0.01％电测式压力计：将被测压力直接转换为各种电量测量其他新型压力计：集成压力计、光纤压力计2二、常用压力检测仪表1、弹性压力计弹

2、性元件是仪表的核心部分，其作用是感受压力并产生弹性变形，弹性元件采用的形式要根据测量要求选择和设计；变换放大机构的作用是将弹性元件的变形进行变换和放大；指示机构如指针与刻度标尺，用于给出压力示值；调整机构是用于调整仪表的零点和量程。弹性膜片波纹管弹簧管弹簧管压力计：测压范围：－105－109Pa,精度±0.1％波纹管差压计：弹性测压计：电位器式、霍尔元件式32、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。被测压力或压差作用于弹性敏感元件上，它感受压力作用并将其转换为位移或力，并作用于力平衡系统，力平衡系统受力后将偏

3、离原有的平衡状态；由偏差检测器输出偏差值至放大器；放大器将信号放大并输出电流(或电压)信号，电流信号控制反馈力或力矩发生机构，使之产生反馈力；当反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。43、压力传感器能够检测压力值并提供远传信号的装置称为压力传感器应变式压力传感器压阻式压力传感器电容式压力传感器压电式压力传感器振频式压力传感器集成式压力传感器光纤式压力传感器5三、压力检测实例1基于光纤的压力检测6三、压力检测实例2压电式压力传感器根据使用要求不同，压电式测压传感器有各种不同的结构形式。但它们的基本原理相同。

4、由引线1、壳体2、基座3、压电晶片4、受压膜片5及导电片6组成。当膜片5受到压力P作用后，则在压电晶片上产生电荷。在一个压电片上所产生的电荷q为123456p压电式测压传感器原理图F——作用于压电片上的力；d11——压电系数；P——压强，；S——膜片的有效面积。7测压传感器的输入量为压力P，如果传感器只由一个压电晶片组成，则根据灵敏度的定义有：电荷灵敏度电压灵敏度根据（5.4-42）式，电荷灵敏度可表示为因为，所以电压灵敏度也可表示为式中U0——压电片输出电压；C0——压电片等效电容。8案例：电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电

5、量输出。三、压力检测实例39第二节物位的检测一、物位定义及分类1、物位的定义“物位”指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。对应不同性质的物料又有以下的定义。(1)液位指设备和容器中液体介质表面的高低。(2)料位指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。(3)界位指相界面位置。容器中两种互不相溶的液体，因其重度不同而形成分界面，为液—液相界面；容器中互不相溶的液体和固体之间的分界面，为液—固相界面。液—液、液—固相界面的位置简称界位。物位是液位、料位、界位的总称。对物位进行测量、指示和控制的仪表，称物位检测仪表。102、物位检测仪表分类

6、按测量方式：连续测量和定点测量按工作原理：直读式、压力式、浮力式、机械式、电气式等。(1)直读式：采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度。方法可靠、准确，但是只能就地指不。主要用于液位检测和压力较低的场合。(2)静压式：基于流体静力学原理，适用于液位检测。容器内的液面高度与液柱重量所形成的静压力成比例关系，当被测介质密度不变时，通过测量参考点的压力可测知液位。(3)浮力式：基于阿基米德定律，适用于液位检测。漂浮于液面上的浮子或浸没在液体中的浮筒，在液面变动时其浮力会产生相应的变化，从而检测液位。(4)机械接触式：通过测量物位探头与物料面接触

7、时的机械力实现物位的测量。这类仪表有重锤式、旋冀式和音叉式等。(5)电气式：将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变，通过检测这些电量的变化可知物位。(6)其他物位检测方法如声学式、射线式、光纤式、激光式等11二、常用物位检测仪表1、浮子式液位检测仪表作为检测元件的浮子漂浮在液面上，浮子随着液面的变化而上下移动，其所受浮力的大小保持一定，检测浮子所在位置可知液面高低。浮子的形状常见有圆盘形、圆柱形和球形等，其结构根据使用条件和使用要求设计。若圆柱形浮子的外直径为D、浮子浸入液体的高度为h、液体密度为ρo则其所受浮力

8、F为此浮力与浮子的重量减去绳带向上的拉力相平衡。当液位发生变化时，浮子浸入液体的