安全检测复习

安全检测与监控技术

知识点第1章绪论1.1.4生产安全关键技术

1.灾前抑制例：热量

事故或灾害。灾前抑制措施：感知异常，弥补或消除热量具体措施：阻燃

2.前兆检测例：事故前所表现出来的温度或热特性火灾、爆炸等事故热像技术材料的破损缺陷直接导致热或能量的异常集中分布缺陷检测技术

3.早期监测智能监测：传感手段、信号处理算法模糊逻辑和神经网络技术、现场总线、专用集成芯片等技术，计算机模拟、虚拟实验。

用于灾害监测的传感器非常多，如化学传感器、声学传感器、机械传感器、磁传感器、辐射传感器、热传感器、生物传感器、膜传感器、光纤传感器、硅传感器、应用MEMS的微传感器等。

4.灾害扑救有效的扑救技术可以大幅度地减小灾害损失。扑救过程涉及清洁、高效救灾，人员疏散，人员防护，防排烟等技术。智能机器人技术定义：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：检测过程：确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作2、检测的基本概念信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁、声、…）被测对象：宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体……）检测器具：化学量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……广义上是人的认知行为，用科学的方法发现、度量一个客观存在的过程,(从定性到定量的过程,例如“热”)3、检测方法分类：（1）按测量手续：直接测量、间接测量（2）按测量值的获得方式：偏移法测量、零位法测量、差分式测量（3）按传感器与被测对象是否直接接触：接触式测量、非接触式测量（4）根据对象变化的特点：静态测量、动态测量*直接测量与间接测量

直接测量----与同类基准进行简单的比较以得到被测量尺----物体尺寸、天平----物体重量

间接测量----被测量无法或不易进行直接测量

自变量目标变量

负载电阻功率=电压电流（关系）（直接测量）

传感器是获取自然领域中信息的主要手段。在检测和自动控制系统中，相当于人的五官。人有五感：

视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉

传感器测量电路电源指示仪记录仪数据处理器被测量

开环

检测系统*传感器的位置（2）敏感器：把被测量转换为可用非电量传感器的组成框图可用非电量(2)检测系统的组成检测系统，是指为完成某项测量所使用的一系列仪器，即指由相关的器件、仪器和测量装置有机组合而成的具有获取某种信息之功能的整体。检测系统由传感器、信号调理、信号传输、信号处理、显示记录等环节组成。典型组成见下图所示。5、安全检测监控系统(1)几个概念：安全监测仪器、安全监测系统、监控系统(P7)接口总线存储显示分析监控判断决策一般构成：信号检出┇信号检出信号检出信号转换信号转换信号转换处理显示处理显示处理显示信号检出：功能---将被测信号的转换为电信号的变化（detection）器件---传感器（sensor,transducer）信号转换：功能---将传感器的输出信号转换为便于处理的形式（conversion）器件---信号调理电路（signalconditioningcircuit）处理显示：功能---分析（analysis）、处理（processing）、显示（display）通讯接口/总线接口(RS232、RS485、GPIB、PCI、······)其它环节：存储、监控、决策力位移

速度

加速度

压力流量温度电阻式电容式电感式压电式热电式光电式磁电式电桥

放大器滤波器调制器解调器运算器

阻抗变换器

笔式记录仪光线示波器磁带记录仪电子示波器半导体存储器显示器磁卡数据处理器

频谱分析仪

FFT

实时信号分析仪

电子计算机

被测对象

传感器

中间变换测量装置

显示及记录装置

实验结果处理装置

激发装置

信息获取转换显示和处理（信号检出部分）（信号变换部分）（分析处理部分、通信接口及总线）1.2.2安全检测的意义

概念：安全检测与控制技术:

借助于仪器、仪表、传感器、探测设备等工具迅速而准确地了解生产系统及作业环境中危险因素与有毒有害因素的类型、危害程度、范围及动态变化，对职业安全与卫生状态进行评价，对安全技术及设施进行监督，对安全技术措施的效果进行检测，提供可靠而准确的信息，以改善劳动作业条件，改进生产工艺过程，控制系统或设备的事故（故障）发生，所有这些运作过程被称为安全检测与控制技术。

通过这种检测和控制技术，使生产过程或特定系统按预定的指标运行，避免和控制系统因受意外的干扰或波动而偏离正常（安全）运行状态并导致故障或事故。它是现代化工业安全生产不可缺少的技术手段，化工、石油、石化、矿山、航空、航天、航海、铁路、电业、建筑、冶金、核工业等部门都存在安全检测与控制技术的问题。安全检测的工作对象：劳动者作业场所有毒有害物质和物理危害因素的检测

狭义的安全检测，侧重于测量，是对生产过程中某些与不安全、不卫生因素有关的量连续或断续监视测量，有时还要取得反馈信息，用以对生产过程进行检查、监督、保护、调整、预测，或者积累数据，寻求规律。广义的安全检测，是把安全检测与安全监控统称为安全检测，认为安全检测是指借助于仪器、传感器、探测设备迅速而准确地了解生产系统与作业环境中危险因素与有毒因素的类型、危害程度、范围及动态变化的一种手段。安全监控的工作对象：对生产设备和设施的安全状态和安全水平进行监督检测

工业危险源工业事故人（劳动者）机（生产过程和设备）环境（工作场所）人造系统可观测性可控性

特点：状态信息

(1)能及时、正确地对设备的运行参数和运行状况做出全面检测，预防和消除事故隐患。

(2)对设备的运行进行必要的指导，提高设备运行的安全性、可靠性和有效性，以期把运行设备发生事故的概率降低到最低水平，将事故造成的损失减低到最低程度。

(3)通过对运行设备进行检测、隐患分析和性能评估等，为设备的结构修改、设计优化和安全运行提供数据和信息。1．安全检测的目的

是为职业健康安全状态进行评价、为安全技术及设施进行监督、为安全技术措施的效果进行评价等提供可靠而准确的信息，达到改善劳动作业条件，改进生产工艺过程，控制系统或设备的事故（故障）发生。

1.2.3安全检测的目的

新检测方法与技术的 研究应用实时在线安全检测技术检测与安全评价一体化发展趋势第2章检测技术基础知识［例］被测电压实际值大约为21.7V，现有1.5级、量程为0～30V的A表，1.5级、量程为0～50V的B表，1.0级、量程为0～50V的C表，0.2级、量程为0～360V的D表，四种电压表，请问选用哪种规格的电压表进行测量所产生的测量误差较小?

［解］：根据（1-6）式分别用四种表进行测量由此可能产生的最大绝对误差分别如下所示。A表有,B表有,C表有,D表有,答：四者比较，选用A表进行测量所产生的测量误差通常较小。

各类特征系统误差图示系统误差(systematicerror)偶然误差(accidentalerror)引起因素出现情况规律性减免方法确定因素偶然因素大小、方向固定大小、方向不固定重复出现随机出现函数规律统计规律加校正值校正增加平行测定次数控制系统误差和偶然误差对比(5)有效数字的计算规则

加减法:以小数点后位数最少的为准先修约后加减，结果位数也按点后位数最少的算。

例如,0.0121+12.56+7.8432可先修约后计算,即0.01+12.56+7.84=20.41乘除法:结果保留位数应与

有效数字位数最少者相同。例如,(0.0142×24.43×305.84)/28.67可先修约后计算,(0.0142×24.4×306)/28.7=3.69。乘方或开方:结果有效数字位数不变。例如,6.542=42.8对数计算:对数尾数的位数应与真数的有效数字位数相同。例如：

表示分析结果的精密度和准确度时,误差和偏差等只取一位或两位有效数字。例如：E=0.123%表示为：0.1%或0.12%计算中涉及到常数以及非测量值,如自然数、分数时,不考虑其有效数字的位数,视为准确数值。3.有效数字修约规则各测量值有效数字位数可能不同,因此计算前要先对各测量值进行修约。应保留的有效数字位数确定之后,其余尾数一律舍弃的过程称为修约。修约应一次到位,不得连续多次修约。修约规则:为四舍六入五成双（尾留双），被修约≤4，舍弃，被修约数≥6则进位，若是5将有两种情况：前面是奇数则进位为偶数，若前面是偶数则舍弃，若5后面还有不为0的数，则不管前面数字奇偶一律进位。四舍六入五成双

怎么解释呢？就是；在需要保留的下一位数如果是4或小于4就舍去。大于等于6就进一位。如果是5放入话就必须根据上位数是奇数还是偶数来判断，奇数则进，偶数则舍。如1.245保留三位有效数字为1.24.还有就是如果5后面还有不为0的数字，也必须进位。如1.2451保留三位有效数字为1.25.

例如,将下列数据修约为两位有效数字8.3698.47.5497.47.45007.57.35007.47.45017.52.2.2检测信号的时域分析几个概念：均值、绝对均值、平均功率、有效值、峰值(正峰值或负峰值)、峰峰值、方差等。反映信号幅值随时间变化关系

准确度与精密度的关系准确度精密度x与μ接近的程度x与接近的程度误差表示偏差表示系统误差的大小偶然误差的大小测量结果的正确性测量结果的重现性准确度与精密度小结准确度与精密度的关系goodaccuracygoodprecisionpooraccuracygoodprecisiongoodaccuracypoorprecisionpooraccuracyPoorprecision结果可靠系统误差大误差抵消结果不可靠？

准确度与精密度的关系⑴准确度高，精密度一定高；但精密度高，准确度不一定高。⑵在消除系统误差的前提下，精密度高，准确度也会高。⑶精密度差的，准确度不大可能高，故精密度好是准确度高的前提。

结论：只有精密度和准确度都高的测量值才是可靠的。

仪表的准确度等级和基本误差

例：某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压时可能产生的满度相对误差为2.5%。例．万用表电压、电流挡量程选择与测量误差加深对准确度、精度、量程、绝对误差等概念的综合理解万用表的准确度等级一般分为0.1、0.5、1.5、2.5、5等几个等级

准确度（精确度）等级的标定是由其最大绝对允许误差△X与所选量程满度值的百分数表示的。以公式表示：A％=(△X/满度值)×100％例如：有一个10V标准电压，用100V挡、0.5级和15V挡、2.5级的两块万用表测量，问哪块表测量误差小？

由公式得：第一块表测：最大绝对允许误差

△X1=±0.5％×100V=±0．50V。第二块表测：最大绝对允许误差

△X2=±2．5％×l5V=±0.375V。(1)采用准确度不同的万用表测量同一个电压所产生的误差虽然第一块表准确度比第二块表准确度高，但用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。

选用万用表时，并非准确度越高越好。有了准确度高的万用表，还要选用合适的量程。

(2)用一块万用表的不同量程测量同一个电压所产生的误差例如：MF－30型万用表，其准确度为2.5级，选用100V挡和25V挡测量一个23V标准电压，问哪一挡误差小？

解：100V挡最大绝对允许误差：

X(100)=±2.5％×100V=±2.5V。25V挡最大绝对允许误差：△X（25）=±2.5％×25V=±0.625V。

用100V挡测量23V标准电压，在万用表上的示值在20.5V－25.5V之间。用25V挡测量23V标准电压，在万用表上的示值在22.375V－23.625V之间。由以上结果来看，△X（100）大于△X（25），即100V挡测量的误差比25V挡测量的误差大得多。因此一块万用表测量不同电压时，用不同量程测量所产生的误差是不相同的。在满足被测信号数值的情况下，应尽量选用量程小的挡。这样可以提高测量的精确度。(3)用一块万用表的同一个量程测量不同的两个电压所产生的误差例如：MF－30型万用表，其准确度为2.5级，用100V挡测量一个20V和80V的标准电压，问哪一挡误差小？解：100V挡的最大绝对误差△X（100）=±2.5％×100V=±2.5V。对于20V而言，其示值介于17.5V－22.5V之间。其最大相对误差为：A（20）％=(±2.5V/20V)×100％=±12.5％。对于80V而言，其示值介于77.5V－82.5V之间。其最大相对误差为：

A（80）％=±(2.5V/80V)×100％=±3.1％。比较被测电压20V和80V的最大相对误差可以看出：前者比后者的误差大的多。因此，用一块万用表的同一个量程测量两个不同电压的时候，谁离满挡值近，谁的准确度就高。所以，在测量电压时，应使被测电压指示在万用表量程的2/3以上。只有这样才能减小测量误差。3.1.1传感器作用1敏感作用感受被测量的变化，完成信号的拾取。2转换作用

完成信号的转换，将信号转换成容易处理的形式，一般是将非电量转换成电量。3.1传感器的作用与分类第3章安全检测常用传感器按原理分类物理传感器化学传感器生物传感器3.1传感器的作用与分类3.1.2传感器的分类物理传感器物理传感器

物性型传感器利用某些转换元件的物理以及某些功能 材料的特殊物理性能制成的传感器

结构型传感器

基于传感器机械结构的工作原理3.1传感器的作用与分类3.1.2传感器的分类物性传感器举例热电阻热电偶压电型传感器霍尔元件传感器等3.1传感器的作用与分类3.1.2传感器的分类热电阻热电偶压电薄膜传感器霍尔元件传感器3.1传感器的作用与分类**按能量转换方式分类3.1.2传感器的分类3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器

用于将力、位移、形变、速度、加速度和扭矩等转换为电阻变化。3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电阻式传感器原理参数变化结果l、A和ρ电阻应变片

l

ρ电位器式传感器热敏电阻3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电位器式传感器3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电阻应变式传感器导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。

电阻应变式传感器弹性敏感元件电阻应变片测量转换电路3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电阻应变式传感器1）工作原理及结构参数“电阻应变效应”和“压阻效应”

从半导体的物理性质可知，半导体在压力、温度及光辐射作用下，均能使其电阻率发生很大的变化。

压阻效应指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。半导体应变片的使用方法与金属电阻应变片相同，即粘帖在被测物体上，随被测试件的应变变化其电阻发生相应变化。

半导体应变片式：材料的压阻效应

3.2结构型传感器3.2.1电阻式传感器电阻应变式传感器

目前箔式应变片应用较多。金属丝式应变片使用最早。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。应变片金属应变片半导体应变片：体型、包模型、扩散型金属丝式箔式薄膜式2）电阻应变片的分类和机构分类半导体应变片*.半导体应变片优点：灵敏度大;体积小;固有频率高，响应快，结构简单，能制成具有一定应变电阻的元件。缺点：温度误差大，其稳定性和可重复性不如金属应变片，故需温度补偿。应变计体型薄膜型扩散型电桥平衡的条件：R1/R2=R4/R3

3.2.1电阻式传感器电阻应变式传感器3)电阻应变式传感器的测量电路

调节RP，最终可以使R1/R2=R4/R3（R1、R2是R1、R2并联RP后的等效电阻），电桥趋于平衡，Uo被预调到零位，这一过程称为调零。图中的R5是用于减小调节范围的限流电阻。

单臂电桥电阻应变式传感器3.2.1电阻式传感器材料重量的自动检测--配料设备

比较重量设定

原材料原理：弹簧->力->位移->电位器->电阻反馈将被测物理量的变化转化为电容量的变化。两平行极板组成的电容器,其电容量为:+++A0－真空介电常数，0＝8.85×10-12F/m；－极板间介质的介电常数，当介质为空气时，＝1；A－极板面积，m2;－两极板间的距离，m。3.2结构型传感器3.2.2电容式传感器电容应式传感器工作原理1)极距变化型+++3)介质变化型2)面积变化型:平面线位移型,角位移型,柱体线位移型分类3.2结构型传感器3.2.2电容式传感器

差动式3.2.2电容式传感器

灵敏度

3.2结构型传感器优点：温度稳定性好，结构简单，灵敏度高，分辨力高，动态响应好，可作非接触式测量。变极距型：小位移测量，高精度。变面积型：大位移测量。变介电常数型：位移测量，温度测量。电容式传感器的特点缺点：输出阻抗高，负载能力差；寄生电容大；极距变化型输出的非线性。应用3.2.2电容式传感器

3.2结构型传感器

电容器的容量受三个因素影响，即：极距x、相对面积A和极间介电常数

。固定其中两个变量，电容量C就是另一个变量的一元函数。只要想办法将被测非电量转换成极距或者面积、介电常数的变化，就可以通过测量电容量这个电参数来达到非电量电测的目的。

电容式传感器的应用3.2.2电容式传感器

3.2结构型传感器电容式油量表

当油箱中注满油时，液位上升，指针停留在转角为m处。当油箱中的油位降低时，电容传感器的电容量Cx减小，电桥失去平衡，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，伺服电动机停转，指针停留在新的位置（

x处）。

该油量表属于开环系统还是闭环系统？3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器

电感式传感器的敏感元件是电感线圈，是基于电磁感应原理，把被测量转化为电感量的一种装置。特征是具有线圈绕组。分类:按变换方式不同电感式传感器

自感型

可变磁阻型

涡流式互感型差动变压器式

自感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器1）原理:电磁感应效应N:线圈匝数；l:铁芯导磁长度；：铁芯磁导率；0：空气磁导率；A：铁芯导磁截面积；A0：空气导磁截面积；Rm：磁路总磁阻。可变磁阻式传感器结构原理1.线圈2.铁芯3.衔铁

间隙变化型可变磁阻式传感器结构

当0、A0固定不变，改变时，L与呈双曲线关系。

L与的双曲线关系

传感器灵敏度：自感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器2）变气隙长度式电感传感器面积变化型可变磁阻式传感器结构

当0

、固定不变，改变A0时，L与A0呈线性关系。传感器灵敏度：

L与A0的线性关系=常数自感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器3)面积变化型输出特性传感器灵敏度：变间隙型差动变压器①②自感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器4)差动型

当其它参数不变，仅改变l，使Rm变化，从而产生线圈电感的变化。铁心自感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器5)螺线管型其中，n为转轴的转速；f为脉冲频率；z为转轴上的槽数或齿数。例:转速的测量涡流式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器互感式电感传感器1）工作原理:把被测量的变化转化成互感系数M的变化。M－互感系数(H)；表示两线圈之间的耦合程度。其大小与两线圈相对位置及周围介质的导磁能力等因素有关。i1－一次侧线圈的励磁电流；e12－二次侧线圈的感应电动势。3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器4）应用:厚度,角度,表面粗糙度;拉伸,压缩,垂直度;压力,流量,液位;张力,重力,负荷量;扭矩,应力,动力;气压,温度;振动,速度,加速度,等。例：板的厚度均匀测量~例：张力测量▲互感式电感传感器3.2.3电感式传感器3.2结构型传感器

变换原理

磁电式传感器是把被测物理量转换为感应电动势的一种转换器，是一种机－电能量变换型传感器。

一个匝数为N的线圈，当穿过线圈的磁通发生变化时，线圈的感应电动势e为

磁通变化率与磁场强度B、磁阻Rm、线圈运动速度v有关，改变其中一个因素，都会改变线圈的感应电动势e。

3.2.4磁电式传感器3.2结构型传感器磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N

分类3.2.4磁电式传感器3.2结构型传感器

动圈式磁电传感器l:每匝线圈的平均长度；B:线圈所在磁场的磁感应强度；A:每匝线圈的截面积；:线圈运动方向与磁场方向的夹角；k:传感器的结构系数。线圈3.2.4磁电式传感器3.2结构型传感器

线圈、磁铁静止不动，测量齿轮安装在被测旋转体上，随之一起转动。每转动一个齿，齿的凸引起磁路磁阻变化一次，磁通也就变化一次，线圈中产生感应电势，其变化频率等于被测转速与测量齿轮齿数的乘积。这种传感器结构简单，但输出信号较小，且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速。开磁路变磁通式4）磁阻式传感器3.2.磁电式传感器3.2结构型传感器*电感式滚柱直径分选装置图

滚柱直径分选装置1—气缸2—活塞3—推杆4—被测滚柱5—落料管6—电感测微器7—钨钢测头8—限位挡板9—电磁翻板10—容器（料斗）

动画*电感传感器在仿形机床中的应用

1—标准靠模样板2—测端（靠模轮）3—电感测微器4—铣刀龙门框架5—立柱6—伺服电动机7—铣刀8—毛坯2023/2/6

3.3物性传感器3.3.1压电式传感器3.3.2半导体敏感元件3.3.3光电传感器3.3.4霍尔传感器2023/2/6

1.变换原理:压电效应

自然界某些物质，如石英、钛酸钡等，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，且内部被极化，表面上会产生电荷，形成电场；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应）天然结构的石英晶体外形。它是一个正六面体。石英晶体各个方向的特性是不同的。石英晶体并不是在任何方向都存在压电效应。其中纵向轴z称为光轴，经过六面体棱线并垂直于光轴的x轴称为电轴，与x和z轴同时垂直的轴y称为机械轴。通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。而沿光轴z方向受力时不产生压电效应。3.压电式传感器等效电路

1）等效电路压电式传感器等效成一个与电容相并联的电荷源，也可以等效为一个电压源与电容串联。3）压电元件的结构形式①并联C′=2Cu′=uq′=2q时间常数大，动态响应差，适合于慢变信号的测量。以电荷量输出的场合。②串联C′=C/2u′=2uq′=q时间常数小，动态响应好，适合于快变信号的测量。以电压作为输出的场合。3.3.2半导体敏感元件1.半导体热敏电阻2.气敏电阻3.湿敏电阻1.半导体热敏电阻1）分类及特形半导体热敏电阻PTCNTCCTR正温度热敏电阻负温度热敏电阻临界温度热敏电阻PositiveTemperatureCoefficientNegativeTemperatureCoefficientCriticalTemperatureResistor热敏电阻指针式显示从头仪表调零电位器调零度电位器热敏电阻测量温度的电路图热敏电阻应用实例动画电动机过热保护装置组成电路原理

2.气敏电阻使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。气敏传感器是—种气—电转换元件1）材料：N型半导体，P型半导体2）工作原理：利用半导体气敏元件与气体接触后，造成半导体性质（载流子）变化来测定特定气体成分或浓度。1.光的特性光具有波粒二象性，具有能量光电效应——光电传感器的基本转换原理是将被测量参数转换成光信号的变化，然后将光信号作用于光电元件转换成电信号的输出◆光敏二极管的结构与一般二极管相似。它装在透明玻璃外壳中，其PN结装在管的顶部，可以直接受到光照射。光照射到光敏二极管的PN结时，电子-空穴对数量增加，光电流与照度成正比。

6.光敏二极管和光敏三极管1）光敏二极管（1）光敏二极管结构和原理光敏二极管的反向偏置接法

光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态。在没有光照时，由于二极管反向偏置，所以反向电流很小，这时的电流称为暗电流，相当于普通二极管的反向饱和漏电流。当光照射在二极管的PN结（又称耗尽层）上时，在PN结附近产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流也相应增大，光电流与照度成正比。

光敏二极管的反向偏置接线（参考上页图）及光电特性演示

在没有光照时，由于二极管反向偏置，反向电流（暗电流）很小。

当光照增加时，光电流IΦ与光照度成正比关系。

光敏二极管的反向偏置接法UO+—光照4.光电自动门自动门光电传感器放大图有效检测区域

四、被测物遮挡光通量的应用实例

1.光电式带材跑偏检测器

光电传感器

带材走偏时，边缘经常与传送机械发生碰撞，易出现卷边，造成废品。

当带材处于正确位置（中间位置）时，放大器输出电压Uo为零；当带材左偏时，遮光面积减小，输出电压反映了带材跑偏的方向及大小。

光电式带材跑偏检测控制器原理1—

被测带材2—卷取电机3—卷取辊4—液压缸5—活塞6—滑台7—光电检测装置

8—光源

9、10—透镜

11-光敏电阻R112—遮光罩

指针将偏向左边还是右边？光电开关在流水线上的应用送料器定区域式光电开关咖啡罐流水线运行方向罐装高度检测储料仓落料口遮断式光电开关（计数）

光幕应用

当有物体遮挡住光线时，传感器发出报警信号，起保护、预警等作用。光线被遮断（报警）2023/2/6

光电传感器的其他用途（续）断裂检测电梯自动运行条件判断

3.3.4霍尔传感器1、霍尔效应3、霍尔传感器应用2、霍尔元件1霍尔效应

半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。

磁感应强度B为0时的情况cdab磁感应强度B较大时的情况

作用在半导体薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：

EH=KHIB2、霍尔元件3霍尔传感器的应用

霍尔电势是关于I、B、

三个变量的函数，即EH=KHIBcos

。利用这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。第4章生产工艺参数检测仪表06二月2023安全与环境工程学院4.1温度检测与仪表4.2压力检测与仪表4.4物位检测与仪表4.3流量检测与仪表06二月2023安全与环境工程学院经验温标*热力学温标*国际实用温标*1温标C06二月2023安全与环境工程学院1）经验温标(1)华氏温标(2)摄氏温标(3)列氏温标

1温标

06二月2023安全与环境工程学院1）经验温标摄氏、华氏、列氏温度之间的换算关系为式中:C——摄氏温度值；F——华氏温度值；R——列氏温度值。摄氏温标、华氏温标都是用水银作为温度计的测温介质，而列氏温标则是用水和酒精的混合物来作为测温物质的。但它们均是依据液体受热膨胀的原理来建立温标和制造温度计的。

举例：热水器显示温度为50℃则华氏温度为122℉则列氏温度为40°R06二月2023安全与环境工程学院2温度检测的主要方法及分类根据传感器的测温方式，温度基本测量方法通常可分成接触式和非接触式两大类。06二月2023安全与环境工程学院根据测温转换的原理，接触式测温可分为：1、膨胀式(包括液体和固体膨胀式)2、热电式(包括热电偶和PN结)3、热阻式(包括金属热电阻和半导体热电阻)4、温度变送器4.1.2接触式温度检测06二月2023安全与环境工程学院1热膨胀式测温方法

基于物体受热时产生膨胀的原理，分为液体膨胀式和固体膨胀式两类。按膨胀基体可分成：液体膨胀式玻璃温度计、液体或气体膨胀式压力温度计及固体膨胀式双金属温度计

特点：1、测量范围大都在-50℃～550℃内2、用于温度测量或控制精度要求较低，不需自动记录的场合。06二月2023安全与环境工程学院2）双金属温度计固体长度随温度变化的情况可用下式表示：基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元件当温度变化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。下图是双金属温度计原理图：06二月2023安全与环境工程学院2）双金属温度计06二月2023安全与环境工程学院2）双金属温度计06二月2023安全与环境工程学院3）压力温度计压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。压力温度计的典型结构示意图06二月2023安全与环境工程学院2热电偶在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛。热电偶是一种有源传感器06二月2023安全与环境工程学院结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。先看一个实验——热电偶工作原理演示右端称为：自由端（参考端、冷端）左端称为：测量端（工作端、热端）热电极B热电势AB热电极A(1)热电效应2）热电偶的测温原理06二月2023安全与环境工程学院通过以上演示得出结论——有关热电偶热电势的讨论将两种不同的导体（或半导体）A、B组合成闭合回路。若两结点处温度不同，则回路中将有电流流动，即回路中有热电动势存在。此电动势的大小除了与材料本身的性质有关以外,还决定于结点处的温差，这种现象称为热电效应或塞贝克效应。热电偶就是根据此原理设计制作的将温差转换为电势量的热电式传感器。热电效应产生的热电势是由接触电势和温差电势两部分组成的。AB

(1)热电效应06二月2023安全与环境工程学院

**---如果热电偶的两个电极材料相同(NA=NB)，则不会产生接触电势。因此，热电偶的两个电极材料必须不同。**---热电偶回路总接触电势的大小只与热电极材料及两接点的温度有关，当两接点的温度相等时，总接触电势为零。（2）接触电势06二月2023安全与环境工程学院3）热电偶基本定律

利用热电偶进行测温,必须在回路中引入连接导线和仪表,接入导线和仪表后会不会影响回路中的热电势呢？（1）中间导体定律中间导体定律：在热电偶测温回路内,接入第三种导体C,只要其两端温度相同,则对回路的总热电势没有影响。结论：热电势的大小仅与材料的性质及其两端点的温度有关，而与热电偶的形状、大小无关。

烧断的热电偶可重新焊接，用于测温。06二月2023安全与环境工程学院利用热电偶测温时，连接导线和显示仪表等均可看成中间导体。根据中间导体定律只要保证连接导线和显示仪表各自两端的温度相同，则对热电偶的热电势没有影响。因此中间导体定律对热电偶的实际应用有十分重要的意义。根据此定律，除可在热电偶测温回路中接入各种类型的显示仪表或调节器外，也可以推广到对液态金属材料和固态金属材料表面的温度测量，如图所示。有时为了提高测量精度，或者为了使用上的方便，将热电极A和B直接插入液态金属或焊在固体金属表面上。例如，用热电偶连续测量铁水的温度就是这样的。在连续测量过程中，热电极不断地被铁水熔掉，而根据这个定律，就不需要先焊接了。（1）中间导体定律06二月2023安全与环境工程学院（1）中间导体定律06二月2023安全与环境工程学院

热电偶在结点温度为（T，T0）时的热电势，等于在结点温度为（T，Tn）及（Tn，T0）时的热电势之和，其中，Tn称为中间温度，如图4-9所示。其热电势可用下式表示：EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+EAB（Tn，T0）

（2）中间温度定律结论：热电偶AB的热电势与A、B材料的中间温度无关，只与结点温度有关

中间温度定律的实用价值在于：(1)当热电偶冷端不为0℃时，可用中间温度定律加以修正；(2)由于热电偶电极不能做得很长，可根据中间温度定律选用适当的补偿导线。

06二月2023安全与环境工程学院由分度表查得E(20,0)=0.113mv则E(t,0)=E(t,t0)+E(t0,0)=7.32+0.113=7.434mv再查分度表得其对应的被测温度t=808℃例用S型热电偶测温，热电偶的冷端温度t0=20℃，测得热电势为7.32mv，求被测对象的实际温度t。解（2）中间温度定律分度表-----热电势与热端温度之间关系列成表格注：热电势与热端温度之间关系是非线性06二月2023安全与环境工程学院当结点温度为t,t0时，用导体A，B组成的热电偶的热电动势等于AC热电偶和CB热电偶的热电动势的代数和。如图，导体A、B分别与标准电极C（第三种导体）组成热电偶，若它们所产生的热电动势为已知，即那么，导体A与B组成的热电偶，其热电动势可由下式求得：（3）标准电极定律实用价值：简化热电偶的选配工作。06二月2023安全与环境工程学院应用：标准电极定律是一个极为实用的定律。纯金属的种类很多，合金类型更多。要得出这些金属之间组合而成热电偶的热电动势，工作量极大。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以，通常选用高纯铂丝作为标准电极，只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算。例如：热端为100℃，冷端为0℃时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV，考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为-4.0mV；则镍铬和考铜组合成的热电偶所产生的热电动势：2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV用于制造铂热电偶的各种铂热电偶丝（3）标准电极定律06二月2023安全与环境工程学院如果构成热电偶的两个热电极为材料相同的均质导体，则无论两结点温度如何，热电偶回路内的总热电势为零——均质导体定律

必须采用两种不同的材料作为热电极。∵温差电动势只占极小部分（4）均质导体定律06二月2023安全与环境工程学院7）热电偶参考端的处理热电效应的原理可知，热电偶产生的热电动势与两端温度有关。只有将冷端的温度恒定，热电动势才是热端温度的单值函数。问题引出：**用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足t0=0C的条件。与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的。在实际测温中，冷端温度常随环境温度而变化，这样t0不但不是0C，而且也不恒定，因此将产生误差。**一般情况下，冷端温度均高于0C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失。06二月2023安全与环境工程学院

解决方法冷端恒温法

补偿导线法

补偿电桥法

7）热电偶参考端的处理温度修正法

06二月2023安全与环境工程学院（1）补偿导线法采用相对廉价的补偿导线，可延长热电偶的冷端，使之远离高温区；可节约大量贵金属；易弯曲，便于敷设。所谓补偿导线：实际上是一对材料化学成分不同的导线，在0～100℃温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。若利用补偿导线，将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。7）热电偶参考端的处理解决方法热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响问题引出功能其一实现了冷端迁移；其二是降低了成本。补偿导线06二月2023安全与环境工程学院在使用延长线时的应注意以下几方面：

①各种延长线只能与相应型号的热电偶配用，而且必须在规定的温度范围内使用；②注意极性，不能接反，否则会造成更大的误差；③延长线与热电偶连接的两个结点，其温度必须相同。（1）补偿导线法06二月2023安全与环境工程学院例:采用镍铬-镍硅热电偶测量炉温。热端温度为800℃，冷端温度为50℃。为了进行炉温的调节及显示，必须将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的环境温度恒为20℃。由镍铬-镍硅热电偶分度表查出它在冷端温度为0℃，热端温度为800℃时的热电动势为E(800，0)=33.275mV；热端温度为50℃时的热电动势为E(50，0)=2.023mV；热端温度为20℃时的热电动势为E(20，0)=0.798mV。如果热电偶与仪表之间直接用铜导线连接，根据中间导体定律，输入仪表的热电动势为：E(800，50)=E(800，0)-E(50，0)=(33.277-2.022)mV=31.255mV(相当于751℃)。如果热电偶与仪表之间用补偿导线连接，相当于将热电偶延伸到仪表室，输入仪表的热电动势为：E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)=(33.277-0.798)mV=32.479mV(相当于781℃)。与炉内的真实温度相差分别为：

751℃-800℃=-49℃781℃-800℃=-19℃可见，补偿导线的作用是很明显的。（1）补偿导线法06二月2023安全与环境工程学院（2）冷端恒温法

A、0℃恒温器将热电偶的冷端置于温度为0℃的恒温器内(如冰水混合物)，使冷端温度处于0℃。这种装置通常用于实验室或精密的温度测量。在冰杯中，冰水混合物的温度能较长时间地保持在0C不变。冰浴法，它消除了t0不等于0℃而引入的误差，由于冰融化较快，所以一般只适用于实验室中。06二月2023安全与环境工程学院B、其他恒温器将热电偶的冷端置于各种恒温器内，使之保持温度恒定，避免由于环境温度的波动而引入误差。这类恒温器可以是盛有变压器油的容器，利用变压器油的热惰性恒温；也可以是电加热的恒温器。这类恒温器的温度不为0℃，故最后还需对热电偶进行冷端温度修正。1—被测流体管道2—热电偶3—接线盒4—补偿导线5—铜质导线6—毫伏表7—恒温器8—混合物9—试管10—新冷端（2）冷端恒温法

06二月2023安全与环境工程学院3热电阻

基于热电阻原理测温是根据金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。热电阻的材料：电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性；物理、化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格尽可能便宜。06二月2023安全与环境工程学院3热电阻

1）工作原理导体或半导体的电阻值随温度变化

测量原理TR热电阻热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度的。当阻值变化时，工作仪表便显示出阻值所对应的温度值。热电阻的材料要求：电阻温度系数要大；电阻率尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能；电阻与温度的关系最好接近于线性；应有良好的可加工性，且价格便宜。06二月2023安全与环境工程学院

2014-3-22（2）铜电阻铂电阻虽然优点多，但价格昂贵电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100℃以上易被氧化工业用铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100在-50～150℃的温度范围内，铜电阻与温度近似呈现性关系，可用下式表示，即由于B、C比A小得多，所以可以简化为（4-23）例：见P13206二月2023安全与环境工程学院补充内容测温元件安装注意事项插入深度要求测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线5~10mm。流体流动方向插入方向要求保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插入，正交90°也可，但切勿与被测介质形成顺流。06二月2023安全与环境工程学院1、黑体辐射定律（自学）2、辐射测温方法3、辐射测温仪表4.1.3非接触式温度检测06二月2023安全与环境工程学院4.1温度检测与仪表4.2压力检测与仪表4.4物位检测与仪表4.3流量检测与仪表06二月20234.2压力检测与仪表4.2.1压力检测的概念与分类4.2.2液柱式压力计4.2.3弹性式压力计4.2.4负荷式压力计4.2.5电测式压力仪表4.2.6压力仪表的选用06二月20234.2.1压力检测的概念与分类定义

压力—均匀而垂直作用在单位面积上的力称压力.压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”

即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为1Pa。

式中Ｐ——压力（Pa）

Ｆ——均匀垂直作用力（N）

Ｓ——受力面积（m2）06二月2023压力表示方式绝对压力（PJ):设备内部真实压力.PJ

=

PB

+

PD大气压力（PD):由于空气柱重力垂直作用在底面积上所产生的压力。标准状态下的PD=101325Pa表压力（PB):设备内部或某处绝对压力与大气压之差。表压力是一个相对压力，它以环境大气压力为参照点.PB=PJ

－PD真空度（PZ负压）:PZ＝

PD－PJ4.2.1压力检测的概念与分类06二月20234.2.1压力检测的概念与分类表压（正压）绝对压力的零线大气压力线绝对压力绝对压力真空度06二月20232、压力仪表的分类1）压力范围的划分P1412）压力仪表的分类P142

（1）按敏感元件和转换原理的特性分类。如表4－9所示。

①液柱式压力计。根据液体静力学原理，把被测压力转换为液柱的高度来实现测量。如U形管压力计、单管压力计和斜管压力计等；

②弹性式压力计。根据弹性元件受力变形的原理，把被测压力转换为位移来实现测量。如弹簧管压力计、膜片压力计和波纹管压力计等；

③负荷式压力计。基于静力平衡原理测量。如活塞式压力计、浮球式压力计等；

④电测式压力仪表。利用敏感元件将被测压力转换为各种电量，根据电量的大小间接进行检测。06二月2023

根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量hh12211p1p2h2P0h1h211p200

常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表测量原理4.2.2液柱式压力计06二月20234.2.2液柱式压力计或P表＝ρghP绝＝（ρgh＋P0）06二月2023单管压力计故由于D>>d,所以项可以忽略被测压力P表可写成P表＝ρgh1

06二月2023斜管压力计06二月2023原理：将压力信号转化为弹性元件的机械变形量通过传动机构直接带动指针指示压力或(压差)，也可通过某种电气元件组成变送器，实现压力(或压差)信号的远传。

结构：弹簧管、拉杆、扇形齿轮、中心齿轮、面板、游丝接头。优点：测量范围大，成本低缺点：精度差、测量范围有限分类:膜片、弹簧管、波纹管4.2.3弹性式压力计06二月2023测量原理P弹簧管式弹性元件P膜片式弹性元件4.2.3弹性式压力计06二月2023当弹性元件在轴向受到外力作用时，就会产生拉伸或压缩位移，即

式中F——轴向外力x——位移C——弹性元件的刚度系数

式中A——弹性元件承受压力的有效面积P——被测压力

测量原理x

~P4.2.3弹性式压力计06二月20234.2.4负荷式压力计1、活塞式压力计校准其他压力仪表06二月2023压力发生部分测量部分4.2.4负荷式压力计06二月20234.2.4负荷式压力计2、浮球式压力计06二月2023

利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。

测量原理*弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；

*非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。4.2.5电测式压力仪表06二月20231、电容式压力计采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。定极板弹性元件动极板被测压力测量原理

ε——电容器极板间绝缘介质的介电常数，F/mA——电容器两平行板覆盖的面积，m2

d——两平行板之间的距离，mC——电容量，F4.2.5电测式压力仪表06二月20231）微位移式变送器---电容式压差计I0

测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等.测量原理:将被测压力的变化转换成电容量的变化。。填充液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元

P2电容式压力传感器隔离膜片4.2.5电测式压力仪表06二月20232.电感式压力计

在电感式压力计中，大都采用变隙式电感作为检测元件，它和弹性元件组合在一起构成电感式压力计。图4-38为这种压力计的工作原理图。图4-49变隙式电感压力计工作原理图4.2.5电测式压力仪表06二月2023

如果给传感器线圈通以交流电源，流过线圈电流Ｉ与气隙之间有如下关系:（4-50）

式中:Ｕ为交流电压（Ｖ）；ω为交流电源角频率（rad/s）。通过测量线圈中电流I的大小便可得知压力的大小4.2.5电测式压力仪表2.电感式压力计06二月20233、压电式压力计根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。（a）单晶体

（b）剖面图

（c）X截割的石英片

受力面积作用在受力面积上的压力压电常数电荷数4.2.5电测式压力仪表06二月2023

弹簧管霍尔片

K——霍尔式压力传感器输出系数χ——自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片+弹簧管4.2.5电测式压力仪表5、霍尔式压力计

产生的霍尔电势与其位移成正比，若膜盒中心的位移与被测压力P成线性关系，则霍尔电势的大小即反映压力的大小。06二月2023电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）6、差压（压力）变送器

作用：将各种物理量转换成统一的标准信号差压变送器力平衡式变送器

位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）

DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC

DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC20～100KPa4.2.5电测式压力仪表06二月2023变送器考虑到系统中传感器与其他装置的兼容性与互换性，他们之间用标准信号进行传输国际标准：过程控制系统的模拟直流信号为4~20mA，模拟直流电压信号为1~5V一般输出为非标准信号的传感器需把传感器的输出信号通过变送器变换成标准信号，无论是仪表还是计算机只要有同样的输入电路或接口，就可以从各种变送器获得被测量变量的信息，而且便于组成检测系统或控制系统。4.2.5电测式压力仪表6、差压（压力）变送器

06二月2023安全与环境工程学院4.1温度检测与仪表4.2压力检测与仪表4.4物位检测与仪表4.3流量检测与仪表06二月2023

流量是指单位时间内流过管道某截面流体的体积或质量（体积流量，质量流量）。在一段时间内流过的流体量就是流体总量，即瞬时流量对时间的累积。

1.流量的概念

1）瞬时体积流量

体积流量Qv是以体积计算的单位时间内通过的流体量，在工程中可用l/h（升/小时）或m3/h（立方米/小时）等单位表示。若设被测管道内某个横截面S的截面积为A（m），取其上的面积微元ds，对应流速为v（m/s），则（4-51）

4.3.1流量检测的概念与方法06二月2023

若设被测管道内整个横截面S上的各处流速相等，均为v（m/s），则Qv=vS。但在工程中，管道内各处的流体流速往往是不相等的。为了解决流体中各点速度往往不相等的问题，设定截面S上各点有一个平均流速v（m/s），则有（4-52）

2）瞬时质量流量

质量流量Qm是以质量表示单位时间内通过的流体量，工程中常用kg/h（千克/小时）表示。显然质量流量Qm等于体积流量Qv与流体密度ρ的乘积，用数学表达式可以表示为（4-53）

4.3.1流量检测的概念与方法06二月2023

3）累积体积流量

累积体积流量V是以体积计算的某段时间内通过的流体量，在工程中可用l（升）或m3（立方米）等单位表示。若设被测管道内某个横截面S上的瞬时体积流量为Qv，则在t时间内流体的累积体积流量则为（4-54）

若设被测管道内整个横截面S上的瞬时体积流量在t时刻内相等，则V=Qvt。

4）累积质量流量累积质量流量M等于累积体积流量V与流体密度ρ的乘积(M=Vρ)。4.3.1流量检测的概念与方法06二月2023瞬时流量－单位时间内流体通过一定截面积的数量。体积流量－用流体的体积来表示（qv），单位为m3/h。质量流量－用流量的质量来表示（qm），单位为kg/h。累积流量：一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值累积体积流量累积质量流量流量计量－对在一定通道内流动流体的流量进行测量。例：设测得流速v=10m/s，圆管道的直径D=1m，则截面积A=0.79m2

，流量qV=7.9m3/s。在一小时内流过的流体总量为7.9*3600=28440m3

。4.3.1流量检测的概念与方法06二月2023

2.流量的检测方法流体的粘度、腐蚀性、导电性等不一样，测量其流量方法不同。常用流量检测方法有节流差压法、容积法、速度法、流体阻力法、涡轮法、卡门涡街法、质量流量测量等。4.3.1流量检测的概念与方法06二月2023

节流元件附近流速和压力分布情况

检测原理当流体流经管道内的节流件时，流体将在节流件处形成局部收缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前后便产生了压差。（节流式流量计） 流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。基础：流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）。压差影响因素： 流量、节流装置形式、管道内流体的物理性质（密度、粘度）4.3.2差压式流量计06二月2023体积流量质量流量

式中：α——流量系数

ε——流束膨胀系数

A0——节流装置的开孔截面积

ρ——流体密度Δр——节流装置前后实际测得的压力差流量与压力差的平方根成正比4.3.2差压式流量计06二月20234.3.3容积式流量计容积式流量计又称定排量流量计，用来测量各种液体和气体的体积流量。它是使被测流体充满具有一定容积的空间，然后再把这部分流体从出口排出，所以叫容积式流量计。它利用机械测量元件将流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计一般不具有时间基准，为得到瞬时流量值，需要另外附加测量时间的装置。06二月2023

容积式流量检测单位时间内所排出固定容积的数目作为测量依据测量原理设：V0——计量室的容积

n——转子的旋转次数则排出的流体总量

根据转子的形状分为：

椭圆齿轮流量计（液体型）

腰轮流量计（气体型和液体）

刮板式流量计（液体型）4.3.3容积式流量计06二月20231、椭圆齿轮型容积流量计(奥巴尔容积流量计)椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，对介质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计。计量室体积齿轮转速体积流量4.3.3容积式流量计06二月2023例：椭圆齿轮流量计的半月形空腔体积为0.5L，今要求机械齿轮每转一周跳一个字代表100L，试求传动系统的减速比。解：椭圆齿轮流量计的体积流量由题设可以得到所以减速比为：50：14.3.3容积式流量计06二月20232、腰轮流量计（罗茨型容积流量计）腰形轮每转动一周，就把转子与壳体之间所构成的具有一定容积的计量室流体的四倍体积，从流入口送到流出口。测量原理计量室体积腰轮转速体积流量4.3.3容积式流量计06二月2023刮板式流量计也是一种较常见的容积式流量计，流量计的转子上装有两对可以径向内外滑动的刮板，转子在流量计进出口差压作用下转动，每转动一周排出四份“计量空间”的流体体积。只要测出转动次数，就可以计算出排出流体的体积量。3、刮板式容积流量计刮板式流量计工作原理原理：利用刮板的缩进、突出固流、排流。1.刮板2.凸轮3.转子4.3.3容积式流量计06二月20232、涡轮式流量计

4.3.4速度式流量计当被测流体流过传感器时，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性的变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示K为仪表常数06二月20233、电磁流量计

电磁流量计是基于电磁感应原理工作的流量仪表。它能测量具有一定电导率的流体体积流量。电势差与流速关系为

4.3.4速度式流量计B为什么要采用交变磁场？06二月20231）超声波的基础知识4、超声波流量计4.3.4速度式流量计06二月2023当超声波在流体中传播时，会载带流体流速的信息。因此，根据对接收到的超声波信号进行分析计算，可以检测到流体的流速，进而可以得到流量值。传播速度差法的基本原理为：

测量超声波脉冲在顺流和逆流传播过程中的速度之差来得到被测流体的流速。4.3.4速度式流量计06二月2023按测量原理分为：

传播速度差

（时差法、频差法、相差法）多普勒式相关法06二月2023安全与环境工程学院4.1温度检测与仪表4.2压力检测与仪表4.4物位检测与仪表4.3流量检测与仪表4.4物位检测与仪表4.4.1浮力式液位计4.4.5雷达物位计4.4.2压力式液位计4.4.3电容式物位计4.4.4超声波物位计4.4.6物位仪表的选用4.4.1浮力式液位计1、恒浮力式液位计2、变浮力式液位