传感器及应用第2版王煜东主编传感器第5章节

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1、传感器及应用第5章要点：1.压力的概念、测量方法、传感器的类别，压力计的选择与使用2.流量的概念，流量传感器的类型，差压式流量计的投运，电磁流量计的特点与使用注意问题3.物位的概念、测量方法、零点迁移，超声波物位计的应用尚辅网http://shangfuwang.com/第5章压力、流量和物位传感器及应用压力、流量、物位、成分和温度五种物理量统称为过程量或热工量，在化工、印染、冶金等工业生产领域全都是依靠传感器和自动化仪表进行自动检测和控制的。其中，流量和物位也都可以用压力传感器来测量。主要内容●5.1压力传感器及应用压力的概念，压力传感器类别及其选择和安装●

2、5.2流量传感器及应用流量的概念、测量方法，差压式流量计及其投运，电磁流量计及其使用注意问题，其他流量传感器●5.3物位传感器及应用物位的概念及测量方法，静压式液位计、超声波物位传感器等尚辅网http://shangfuwang.com/5.1压力传感器及应用5.1.1压力的基本概念及单位1.压力的基本概念压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。它由受力面积和垂直作用力的大小两个因素所决定，用数学式表示为图5-1液柱压力示意图压力也可以用相当的液柱高度来表示，如图5-1所示。根据压力的概念有尚辅网http://shangfuwang.com/2.压力的单位在国

3、际单位制中，压力单位是帕斯卡，简称帕，代号为Pa，它的定义是在每平方米面积上，垂直作用了1牛顿的力1Pa=1N／m23.大气压力、绝对压力、表压力与真空度P表=P绝－P气尚辅网http://shangfuwang.com/压力传感器主要类别有电位器式、应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式及振弦式等，测量范围为7×10-5～5×lO8Pa；信号输出有电阻、电流、电压、频率等形式。压力测量系统一般由传感器、测量线路和测量装置以及辅助电源所组成。常见的信号测量装置有电流表、电压表、应变仪以及计算机等。目前利用压阻效应、压电效应或其他固体物理特性的压力传感器

4、已实现小型化、数字化、集成化和智能化，直接把压力转换为数字信号输出，通过计算机实现工业过程的现场控制。几种常见的压力传感器性能比较见表5-2。5.1.2压力传感器及其类别1.压力传感器类别尚辅网http://shangfuwang.com/2.常用压力传感器目前我国出厂的弹簧管压力表量程有0.1，0.16，0.25，0.4，0.6，1，1.6，2.5，4，6，10，16，25，40，60(MPa)等。在弹簧管压力表中装入电触点，可构成具有上、下限指示与控制的电接点信号压力表；与电位器配合，可构成电位器式远传压力表，如YCD—150型压力传感器，它结构简单，价

5、格便宜。在利用变频控制进行恒压供水方面有广泛应用。（1）单圈弹簧管压力表图5-2弹簧管压力表1—弹簧管2—拉杆3—扇形齿轮4—中心齿轮5—指针6—面板7—游丝8—调整螺钉9—接头尚辅网http://shangfuwang.com/①板式压力传感器：板式压力传感器包括薄板式、膜片式和组合式。测量气体或液体压力的薄板式压力传感器如图5-3a所示。图5-3板式压力传感器a）结构图b）应变片粘贴位置示意图1—弹性薄板2—应变片3—壳体4—引线（2）应变式压力传感器应变式压力传感器用于液体、气体压力的测量，其测量压力范围104～107Pa。应变式压力传感器采用筒式、薄板

6、式、膜片式和组合式弹性元件。尚辅网http://shangfuwang.com/④硅X型压力传感器：利用半导体材料的压阻效应，在硅膜片表面用离子注入制作一个X形的四端元件，一只X形压敏电阻器被置于硅膜边缘，其原理如图5-6a所示。其中，1脚接地，3脚加电源电压，2脚和4脚输出。图5-6X形硅压力传感器a）工作原理图b）外形图c）电路符号尚辅网http://shangfuwang.com/电感式压力传感器是用变换压力的弹性敏感元件将压力变换成位移，再由电感式位移传感器转换成电信号。在压力测量中，差动变压器式传感器应用的比较广泛。如图5-7所示为微压力变送器的结构

7、示意图。由膜盒将压力变换成位移，再由差动变压器转换成输出电压。内装电路，可输出标准信号，故称变送器。图5-7微压力变送器结构示意图1—接头2—膜盒3—底座4—线路板5—差动变压器6—衔铁7—罩壳8—插头9—通孔（3）电感式压力传感器尚辅网http://shangfuwang.com/电容式压力传感器是将压力的变化转换成电容量变化的一种传感器。目前，从工业生产过程自动化应用来说，有压力、差压、绝对压力、带开方的差压(用于测流量)等品种及高差压、微差压、高静压等规格。①电容式差压传感器：如图5-8所示。图5-8电容式差压传感器1—弹性膜片2—凹玻璃圆片3—金属涂层

8、4—输出端子5—空腔6—过滤器7—壳体