第九章几何量电测法

1、2采用物性型传感器配上相应的敏感器采用物性型传感器配上相应的敏感器 3速度积分法速度积分法速度传感器速度传感器+积分器积分器 1、等强度悬臂梁黏贴应变片、等强度悬臂梁黏贴应变片 022k UhUl应变应变 2hl应变电桥电压应变电桥电压 位移量程可达几十毫米。dk位移量位移量d与贴片处应变与贴片处应变 之间的关系为：之间的关系为：国内应变式位移传感器的量程有国内应变式位移传感器的量程有10mm和和100mm两种。两种。0022RhhkkCkRll4、悬臂梁与螺旋轴的组合结构、悬臂梁与螺旋轴的组合结构 （） 采用开关型霍尔传感器采用开关型霍尔传感器 位移脉冲计数位移脉冲计数 ， 被测位移，被测位

2、移， 相邻磁钢间距相邻磁钢间距 0SNdS0d三、采用光电元件或光纤三、采用光电元件或光纤 1采用光电元件采用光电元件 2采用双光纤采用双光纤 入射光纤传入出射光纤中的光通量发生改变的原理来测量位入射光纤传入出射光纤中的光通量发生改变的原理来测量位移的，这种调制方法可以测量移的，这种调制方法可以测量10um的位移。的位移。3采用分叉光纤采用分叉光纤 位移传感器都可以用来测量厚度。位移传感器都可以用来测量厚度。厚度测量方法：厚度测量方法： 光学方法：适用于超薄薄膜的厚度测量。光学方法：适用于超薄薄膜的厚度测量。 非光学方法：适用于较厚薄层和板材厚度。非光学方法：适用于较厚薄层和板材厚度。 一、电

3、感式一、电感式测非磁性物质厚度测非磁性物质厚度x 将非磁性物质板材夹在自感式传感器的线圈铁心和衔铁之间，将非磁性物质板材夹在自感式传感器的线圈铁心和衔铁之间，自感式传感器电感随板材的厚度自感式传感器电感随板材的厚度x x变化。变化。 22NALxL0二、电涡流式二、电涡流式测金属板厚度测金属板厚度 1透射式透射式 /21d hUkU e2 2反射式反射式 12()tDdd11Vkd22VkdDVkD12()DVVVVKt设电容极板面积为A，固定间隙为a，当有一厚度为d，相对介电常数为r的固体电介质通过极板间隙时一、测绝缘板厚度和厚度相对变化一、测绝缘板厚度和厚度相对变化 000000000/1

4、rrrsCaddsaddsad0000111()xrrrrrrssCaddadd所以 000001(1)/()(1)11xrrrrrrsCCdaddndad000(1)/111()/rrrrrrnaaddd 此传感器电容若接入电容器的比例此传感器电容若接入电容器的比例 运算法的测量，则运算法的测量，则0(1)xxCdUUUnCd 2cth 物位：容器中液体物料的液位，粉状或颗粒状固体物料的料物位：容器中液体物料的液位，粉状或颗粒状固体物料的料位位, ,两种介质相界面位置的总称。两种介质相界面位置的总称。一、单探头一、单探头 2cth 二、双探头二、双探头 其中：其中：a为两探头之间的距离的一半

5、。为两探头之间的距离的一半。 2cts 22hsa三、声速校正三、声速校正 为了准确地测量液位高度为了准确地测量液位高度h，需要精确测定超声波在待测介质中，需要精确测定超声波在待测介质中的速度，工程中常采用声速校正法。的速度，工程中常采用声速校正法。0002sct00s tht 112vht 111112vht 四、检测液四、检测液液相界面位置液相界面位置 112t vh 2)(2)(221211212vtthhvhvhht9.3.2 浮力法浮力法一、恒浮力法一、恒浮力法浮子始终漂浮在液面上，浮子位置随液面升浮子始终漂浮在液面上，浮子位置随液面升降而变化，从而把液位测量转化为浮子位移的测量降而

6、变化，从而把液位测量转化为浮子位移的测量 。二、浮筒（变浮力）法二、浮筒（变浮力）法 把一个比重比液体大的浮筒用弹簧悬挂在液体中，浮筒所受浮力把一个比重比液体大的浮筒用弹簧悬挂在液体中，浮筒所受浮力随液面升降而变化，把液位测量转化位浮筒浮力测量。随液面升降而变化，把液位测量转化位浮筒浮力测量。F弹簧拉力 W重力 G液体浮力 H液位高度 H=0时，G=0，F=cx0=W，c弹簧弹性系数 ()GA g HFWGH0时，浮筒上升 ，0()Fc x0()()c xWAg H所以 (1)cHAg差动变压器输出电压为差动变压器输出电压为 2201010(1)EENNHUUUcNNAg9.3.3 差压法差压

7、法一、差压与液位关系一、差压与液位关系 差压 HLPPPg H1密闭容器密闭容器 为密闭容器内液面上为密闭容器内液面上方气体压力方气体压力 。LP2敞口容器敞口容器 为周围的大气压力为周围的大气压力 LP22121200()44HLCCaagPPHCCTdTd二、电容式差压传感器测液位二、电容式差压传感器测液位 a动极板的工作半径；动极板的工作半径； T动极板初始张力；动极板初始张力；d0定、动极板的初始距离。定、动极板的初始距离。外 壳p1p2金 属 镀 层凹 形 玻 璃膜 片过 滤 器00(1)EKUUgHd 三、差压传感器测水深三、差压传感器测水深 活动电极两侧所受压力差与活动电极两侧所

8、受压力差与水深成正比水深成正比 HLPPg H活动电极板位移活动电极板位移d与压力差与压力差成正比成正比 ()HLdK PPg H K接入图325(a)电路 002 ()ln( / )CC CHD d 一、测非导电物（液）位 时， 0H 02ln(/ )LCD d0H 0002()2ln(/ )ln(/ )22 ()ln(/ )ln(/ )LHHCD dD dLHD sD d 二、测不粘滞导电液体液位二、测不粘滞导电液体液位 采用绝缘材料制作一个同轴圆筒形容器，轴心采用直径为采用绝缘材料制作一个同轴圆筒形容器，轴心采用直径为d金属棒金属棒为内电极，金属圆外绝缘材料包层直径为为内电极，金属圆外绝

9、缘材料包层直径为D，绝缘材料介电常数，绝缘材料介电常数为为 。导电液体为外电极。导电液体为外电极。 2ln(/ )XCHD d接入图接入图325(b)电路电路0002ln(/ )iXiU CUCUHCD d 例例1 1、分别用变气隙式自感传感器和变极距型电容器设计一个分别用变气隙式自感传感器和变极距型电容器设计一个纸页厚度测量电路，使输出电流或电压与纸厚成线性关系。纸页厚度测量电路，使输出电流或电压与纸厚成线性关系。 解：将纸页夹在变气隙式自感传感器的线圈铁心与活动衔铁之间，解：将纸页夹在变气隙式自感传感器的线圈铁心与活动衔铁之间，纸页的厚度为纸页的厚度为，导磁率为，导磁率为自感传感器的电感为自感传感器的电感为 L L22NALL0将纸页夹在变极距型电容器的两极板之间，设纸页的厚为 ，介电常数为 ，电容为 C ，将电容传感器C代入下图中的Z2，Z1用固定电容C0代替，电路输出电压幅值为 XSC例例2 2、