天津大学研究生化工新实验技术实验报告压力和液位传感器测量实验

化工专业实验报告实验名称：压力和液位传感器丈量实验实验人员：同组人：实验地址：天大化工技术实验中心20-615室实验时间：2012年5月9日班级/学号：11级制药工程班30组号指导教师：郭红宇实验成绩：实验十一压力和液位传感器丈量实验一、实验目的：1.认识压力传感器和液位传感器的工作原理和构造2.学习怎样安装和使用压力传感器、液位传感器3.学习怎样测定和校订传感器的量程曲线4.学习传感器、数字变换仪表的连结和参数设置5.学惯用液位计和电磁阀一同控制液位的原理及应用二、实验装置及试剂压力传感器一台，液位传感器一台，直流电源，数字显示仪表，有机玻璃塔一个，螺丝刀两把，导线若干。三、实验原理1.传感器概括⑴传感器的观点：从广义上讲，传感器就是能感知外界信息并按必定规律转变成可输用信号的器件或装置;简单说，就是将外界信号转变为电信号的装置。⑵传感器的构成：由敏感元件和变换器件两部分构成。敏感元件感知外界信号的原理主要有：①物理性质：鉴于热、光、电、磁和声等物理效应；②化学类：鉴于化学反响原理；③生物类：鉴于酶、抗体和激素平分子的辨别功能。依据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件等。⑶传感器的分类：按丈量原理分类：物理传感器和化学传感器按输入量分类：压力传感器、位移传感器、液位传感器、重量传感器等2.压力传感器:⑴压力传感器的种类：电压阻式压力传感器、电容式压力传感器、半导体应变片压力传感器、感式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加快度传感器等。但应用最为宽泛的是压阻式压力传感器，它拥有极低的价钱和较高的精度以及较好的线性特征。⑵压阻式压力传感器丈量原理：往常是将电阻膜片经过特别的粘和剂密切的粘合在一个固定基体上，当基体受力发生应力变化时，膜片的电阻值也发生相应的改变，假如电路中有一个恒流源，进而使加在电阻上的电压发生变化。经过用电桥放大后丈量该电压值，就能够知道施加到膜片上的压力值。⑶电容式压力传感器:将膜片与基体构成一个腔体，待测压力使得陶瓷膜片曲折变形，进而改变电容量，惹起电路电流变化。(4)半导体应变片压力传感器：应用压电效应与电桥电阻形式获取丈量结果。在硅支撑物上理工扩散的方法，用以产生膜片。当膜片倾向时，电桥的输出就随之改变。传感器接线原理：关于压力传感器，信号的输出能够分红三线制和二线制两种方式。一般三线制信号输出往常是电压信号，而电流信号的输出一般为两线制。当压力传感器接遇到不一样的压力时，元件会发生电阻或电压的变化。当在元件的两头接上一个直流电压时，也就是往常的电源，那么在回路中，就会产生对应力的电流。假如把这个电流经过一个电阻，那么电阻两头就会产生一个固定的电压。该电流或电压值，随压力的变化而变化，获取了正确的电压或电流值，就能够反算出元件承受的压力。实验装置为一个透明的有机玻璃塔。在塔体的下部，安装有压力传感器，经过改变液体的高度，或许气体的压力，都能够造成系统压力的变化，能够用来丈量塔内液体水产生的压力，并显示在数字仪表上。该数据也能够直接连结到计算机上，实此刻线监控和收集。在塔的上、下部位，安装有液位传感器，用来丈量液体的位差。本实验中液体是水，不论液体上方的气体压力怎样变化，液位传感器不过丈量上下两个丈量口之间的压力差。四、实验步骤检查实验装置的仪器和设施，能否完满。检查压力传感器、液位传感器连线能否正确。并依据实验原理和仪表说明书，将信号、电源线连结好。连结达成后，让指导教师检查。待老师确认后，能够开始实验。依据仪表的操作说明，和传感器的量程说明，设定好仪表的输入上下限。将水管连结到水龙头上，并连结到有机玻璃塔的入口，检查能否漏水？水可否流入到塔内？改变液体的高度，每次改变10厘米水柱，分别记录压力传感器的数值和液位传感器的数值，记录液体的温度。实验达成后，封闭仪表和电源，最后拆掉线路。表1：压力-液位丈量原始数据记录表序号实验时压力显示值液位显示值液体高度液体温度间（Mpa）（m）（m）（摄氏度）115:520.00090.1320.1024.3215:540.00180.2290.2024.3315:550.00280.3280.3024.3415:570.00390.4280.4024.3515:580.00480.5220.5024.0615:590.00570.6210.6023.9716:000.00700.7170.7023.9816:010.00800.8150.8023.9916:020.00890.9020.9023.7表2压力-液位数据回测原始记录表序号实验时压力显示值液位显示值液体高度液体温度间（Mpa）（m）（m）（摄氏度）116：040.00890.8810.9023.7216：050.00780.7920.8023.8316：060.00700.6910.7024.0416：070.00590.5930.6024.0516：070.00500.4990.5024.0616：080.00370.3990.4024.1716:090.00290.2980.3024.1816:100.00190.2050.2024.2916:110.00090.1070.1024.2五、实验数据计算及办理压力传感器丈量校订曲线：因为压力大小与液面高度成正比，所以能够第一将初始液面高度和初始压力值分别校订为0m,其余液面高度和压力挨次校订，其次把压力传感器丈量的数值和用水的高度换算的数值，在直角坐标上作图，X轴为压力传感器丈量的实质数值，Y轴为用水的密度、温度和高度换算出的水压力，这些点能够连结成一条直线，此后只需依据仪表读数，就能够知道真切的压力了。仪表设置：Inp:32;SCL:0;SCH:0.100设g=9.8N/kg，24.1℃水的密度为997.27g/cm3，以第一组数据为例，计算以下。压力计算公式；P=ρgh=997.27*9.8*0.10Pa=0.000977MPa表3：压力-液位传感器校订曲线表实验压力显示值液位显示液体高度液体温度序号时间真切压力（MPa）值（Mpa）（m）（摄氏度）（m）115:520.00090.0009770.1320.1024.1215:540.00180.0019540.2290.2024.4315:550.00280.0029310.3280.3024.4415:570.00390.0039080.4280.4024.7515:580.00480.0048850.5220.5024.8615:590.00570.0058620.6210.6024.9716:000.00700.0068390.7170.7024.9816:010.00800.0078160.8150.8024.9916:020.00890.0087390.9020.9024.9表4压力-液位数据回测校订曲线表实验时间压力显示值真切压力液位显示液体高度液体温度序号值（Mpa）（MPa）（m）（摄氏度）（m）116：040.00890.0087390.8810.9023.7216：050.00780.0078160.7920.8023.8316：060.00700.0068390.6910.7024.0416：070.00590.0058620.5930.6024.0516：070.00500.0048850.4990.5024.0616：080.00370.0039080.3990.4024.1716:090.00290.0029310.2980.3024.1816:100.00190.0019540.2050.2024.2916:110.00090.0009770.1070.1024.2依据实验数据绘制相应的曲线图以下：压力传感器校订曲线图压力传感器回测校订曲线图液位传感器丈量校订曲线：把液位传感器丈量的数值和用水的实质高度，在直角坐标上作图，X轴为液位传感器测量的实质数值，Y轴为水的实质丈量高度，这些点能够连结成一条直线，此后只需依据仪表读数，就能够知道实质的液位高度。仪表设置：Inp:33;SCL:0;SCH:5.000液位传感器回测校订曲线：六、实验结果及议论从压力传感器丈量校订曲线能够看出，压力传感器校订曲线斜率为

0.959

，R2为0.9989，回测时压力传感器校订曲线斜率为0.9707，R2为0.9988，说明压力的丈量值与实质值拟合程度较好，即压力传感器的偏差较小。假如该压力传感器敏捷度较高，则在回放时，同样高度，压力显示值应同样，即校订曲线的拟合程度好，本实验回放曲线与原曲线存在较小偏差，可能是回放时液位读数存在必定偏差，或许该传感器敏捷度精准度不是太高。2从液位传感器校订曲线能够看出，液位传感器校订曲线斜率为1.0278，R为0.9999，回放时液位传感器校订曲线斜率为1.0278，R2为0.9999，说明液位的丈量值与实质值拟合程度较好，即压力传感器的偏差较小，操作比较规范，以为造成的偏差较小，实验数据比较靠谱。所以在数据不是过大或过小的丈量范围能够利用校订的曲线，由显示值直接算出实质值。七、实验问题与议论1.压力传感器有哪几种主要丈量原理？1）压阻式压力传感器丈量原理：往常是将电阻膜片经过特别的粘和剂密切的粘合在一个固定基体上，当基体受力发生应力变化时，膜片的电阻值也发生相应的改变，假如电路中有一个恒流源，进而使加在电阻上的电压发生变化。经过用电桥放大后丈量该电压值，就能够知道施加到膜片上的压力值。2）电容式压力传感器:将膜片与基体构成一个腔体，待测压力使得陶瓷膜片曲折变形，进而改变电容量，惹起电路电流变化。3）半导体应变片压力传感器：应用压电效应与电桥电阻形式获取丈量结果。在硅支撑物上理工扩散的方法，用以产生膜片。当膜片倾向时，电桥的输出就随之改变。2.液位传感器的安装要求。丈量原理？丈量液位需在塔的上下丈量端分别安装液位传感器，所测值即为丈量口之间压力差。本实验丈量液位采用