热工量电测法

1、第11章 热工量电测法11.1 压力和差压的电测法11.1.1 压力的概念、单位和测量方法一、压力的概念和术语压力流体介质作用于单位面积的力压力术语间的关系图11-1-11、绝压Pa是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力 2、表压Pg 大气压力3、负压Pv真空度V低于大气压力的绝对压力4、差压Pd两个压力之间的差值二、压力单位 三、压力测量方法1、压力平衡法(1) 砝码压力平衡式活塞式压力计(2) 液体压力平衡式液柱式压力计2、弹性变形法弹性式压力计应用最普遍3、电测法(1)直接法，如压电式压力传感器，压阻式、压力传感器。 (2)间接法以压力敏感型弹性元件作为敏感器配接传感器，11.1.2

2、压力敏感器能够将压力转换为应变和位移的弹性敏感元件 一、弹簧管 图11-1-2 弯曲成C形的空心扁管，一端与接头相连，另一端(自由端)密封二、波纹管 图11-1-3 带同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口，另一端(自由端)封闭三、膜片 用金属或非金属制成的圆形薄片。平膜片断面是平的 图11-1-4a波纹膜片断面呈波纹状 图11-1-4b四、膜盒：两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒(图11-1-4c)。几个膜盒连接起来，组成膜合组(图11-1-4d) 五、薄臂圆筒 图11-1-5 壁厚一般都小于圆筒直径的1/20，圆筒的一端开口，一端不通， 筒壁在圆周方向和轴向上的应变均与压力P成正比。11.1.3

3、压力的电测法一、应变式压力传感器共同点：将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上，由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变，再由应变电桥将应变转换为电压输出。1、膜片式压力传感器 图11-1-62、筒式压力传感器 图11-1-73、组合式压力传感器 图11-1-8二、位移式压力传感器 共同点：将位移传感器的可动局部与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起，压力敏感型弹性元件将压力转换为位移，再由位移传感器将位移转换为电量，1、 电容式压力传感器 图11-1-9 2、 电感式压力传感器 图11-1-103、 电位器式压力传感器 图11-1-11 4、 霍尔式压力传感器 图11-1-125、光电式压力传感器

4、 图11-1-13 三、谐振式压力传感器振弦式 图11-1-14、 振弦式压力传感器 图11-1-14、 振膜式压力传感器 图748、 振筒式压力传感器 图745四、压阻式压力传感器图11-1-15 硅膜片上做四个相等的电阻，经蒸镀铝电极及连线，接成惠斯登电桥。五、压电式压力传感器图11-1-16 薄壁筒底承受外部压力为 压电晶片组所受力F1与外部压力F之比为11.1.4差压电测法一、差压敏感器把差压转换为应变或位移测量膜片应变或中心点位移与测量膜片两侧压力差成正比二、电容式位移式差压传感器 图946公共动极板将两侧压力差转换成位移，使两电容差动变化与压差成正比。 三、应变式差压传感器测量膜片

5、应变与两侧压力差成正比1、应变式应变片粘贴在膜片上 图11-1-62、硅压阻式在硅膜片上制作应变电阻 图11-1-15 3、金属薄膜式薄膜应变电阻直接制作在金属膜片上11.2温度电测法11.2.1温度的概念、单位和测量方法一、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的一种物理量，是物体内局部子无规那么运动剧烈程度的标志。二、温度的单位摄氏温度t和华氏温度°F的换算公式为： 国际开尔文温度T(K)和国际摄氏温度t()，二者的换算公式为 三、温度测量方法、 接触式温度传感器与被测物体发生接触、 非接触式温度传感器与被测物体不发生接触11.2.2接触式测温法一、将温度转换为非电量温度敏感器1、热

6、膨胀式将温度转换成位移 液体膨胀式 酒精温度计、水银温度计 固体膨胀式热敏双金属元件 图11-21 自由端的弯曲挠度2、压力式将温度转换为压力二、将温度转换为电量温度传感器1热电阻和热敏电阻2热电偶3半导体PN结4集成温度传感器：电流型、电压型、数字型11.2.3温度和温度差的电测法一、单点温度的电测法、采用热电阻或热敏电阻图11-2-2 RP用于调满度，Ro用于调零图11-2-5 RP8为满度调整电阻图11-23是三线连接法，消除连接导线电阻造成的测量误差。图11-2-4是四线连接法，消除连接导线电阻和电位器接触电阻造成的测量误差。 2、采用热电偶 图5-3-7 采用单只热电偶 图11-2-

7、7 采用多只热电偶串联，可提高灵敏度，减小相对误差 、采用二极管、三极管和集成温度传感器1） 采用二极管、三极管 图61112） 采用集成温度传感器 图11-2-10 RP1用于调零，RP2用于调满度。 二、平均温度的电测法、 采用集成温度传感器 图11-2-11 、采用热电偶 图11-2-81采用热电偶并联 图11-2-8(a) 2采用热电偶串联 图11-2-8(b) 三、温度差的电测法1、采用双热电阻或热敏电阻电桥 图11-2-62、采用热电偶反向串联 图11-2-93、采用AD590 图11-2-12 4、采用晶体管 图11-2-1311.2.4非接触式测温法一、 电涡流式测温法 保持电

8、涡流传感器线圈几何参数、与导体间距离、电流频率不变，使电涡流传感器的参数只随导体的温度而变化。二、 辐射式测温法1、热辐射效应 温度热辐射2、热辐射式温度传感器适用于高温400200测量 辐射式温度传感器一般包括两局部：光学系统，用于瞄准被测物体，把被测物体的辐射能聚焦到辐射接收器上。 光路中大多插入机械调制片，将恒定的或变化极慢的辐射信号调制成交变的，以便放大。辐射接收器，利用各种热敏元件或光电元件将会聚的辐射能转换为电量。1全辐射温度传感器接收被测物体辐射的全光谱范围，不加滤光片。2局部辐射温度传感器接收被测物体辐射的局部光谱范围，加滤光片。 红外测温仪图11-2-143光电亮度温度传感器

9、只接收被测物体辐射的单色光，加滤光片 图11-2-154光电比色温度传感器只接收被测物体辐射的红光、蓝光，两个波长的亮度比，随温度变化 图11-2-16 三、光导纤维测温法11.3流量的电测法11.3.1 流量的概念体积流量 单位：m/s L/min m3/n 平均流速 质量流量 单位：kg/s kg/h总量 单位：m3 单位：kg11.3.2流量转速转换法一、椭圆齿轮流量计容积式流量计 图11-3-1流量 n转速总量 N转数 每转送出流体体积二、涡轮式流量计 图11-3-2轴向流速 所以 电动势频率 仪表常数 11.3.3流量差压、力、位移转换法一、流量差压转换法 二、流量力转换法靶式流量计图11-3-4 三、流量位移转换法转子流量计图11-3-5 1、玻璃锥管适用于透明液体2、金属锥管适用于混浊液体 11.3.4流量频率转换法一、涡亍流量计 图11-3-6 所以 漩涡频率f的检测 图11-3-7二、悬浮陀螺流量计 图11-3-8感应电势频率与流量成正比11.3.5流量温度转换法一、托马斯流量计 图11-3-9 加热器电功率 加热器前后端温度差1、P保持恒定，通过测测G非线性关系2、保持恒定，通过测P测G线性关系二、热量气体微流量计 图11-3-10流量Q温度差电桥电压三、热敏电阻流