液压测试及计算机测控技术（课件）

2011.03.10

1家3二人学

zNcrthecstemUnlvenity

液压测试及计算机测控技术

HydraulicTestingandComputerMeasurement&Control

周生浩

液压与气动技术研究所

InstituteofHydraulicPneumaticTechnology(IHPT)

课程安排

■液压测试技术基础2学时

液压测试系统的组成，信号分类，测试装置等

・流体基本参数测量8学时

压力测量，流量测量，流量的温度测量，流体密度、粘度

及污染度测量。

■机械参数的测量8学时

电阻应变片和应变测量，位移测量，力与转矩测量，速度测量,

振动与噪声测量。基本电测仪器的原理与应用.

■测量误差与试验数据处理6学时

测量误差的来源及分类，随机误差的特性，系统误差的特性，

衡量测量精度的标准，误差传递定律，综合误差计算。

课程安排

■计算机测控系统4学时

数字量和模拟量的转换技术，数据采集卡和基于计算机的测控系统,

虚拟仪器技术

।液压测控系统的设计与实现2学时

综合测控系统的原理和组成，并给出一个实例说明现代综合技术

在测试中的应用。

中大作业2课时总课时：32课时

先修课程和参考书

I先修课程

＞液压传动与控制

＞电工学

＞流体力学

＞自动控制理论基础

＞液压比例和伺服技术（非必须）

＞参考书

＞液压测试技术

吴宝良等编上海交通大学出版社1995

＞液压测试技术

熊诗波主编机械工业出版社1982

＞计算机测控系统与数据采集卡应用

王利强等编机械工业出版社2007

液压测试技术基础

i概述

背景和目的:

①液压传动和控制装置应用领域不断扩大

对液压元件、组件和系统的品种及性能要求愈来愈高

研制新产品和分析、改进原产品

液压试验系统

q,1液压测试技术基础_

।概述

背景和目的：

②|液压传动和控网装置越来越复杂

________________________________,

靠机理分析故障原因变得困难

________________________________1,

液压.量系统

________________________________1,

故障诊断分析系统

1液压测试技术基础

i概述

背景和目的:

1液压测试技术基础

被测量

压力、流量、力、力矩、位移、转速、速度、加速度、

噪声、温度、粘度和污染度等非电物理量

非电物理量一传感器一电物理量一放大器

压力

压力传感器mVV或mA

20MPa

压电元件

液压综合试验台

aexatr

液压智能综合实验台

1一辅助平台2—液压站3—液压泵调压阀组4—带过渡底板和快速接头的

液压元件5—主操作台T型槽板6—输出、输入油口7—电器控制面板

8—计算机9—液压元件柜

01液压测试技术基础

・液压测试系统组成

•液压试验系统

液压试验系统组成

1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

•液压试验系统

•动力源和控制系统

液压泵试验：直流电机，直流电机调速系统

液压马达和阀试验：液压源，压力、流量、方向控制

工一般还包括油温控制系统

•被试元件或系统

液压泵、液压马达、液压阀等元件或系统

1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

•液压试验系统

•加载器

液压加载装置，对被试对象和系统进行加载

•检测、放大、转换、显示和记录装置

包括传感器、放大器（变送器）、A/D转换器、

显示器和记录器

•数据处理

包括数据准备、数据检验、数据分析等步骤

•程序控制装置

使整个试验过程按预定程序自动运行

1液压测试技术基础

液压测试系统组成

•液压测量系统

白箱灰箱黑箱

•正常状态下：液压系统是作为白箱系统存在

Input-------液闻戳------->Output

•非正常状态下：液压系统是作为黑箱或灰箱系统存在

Input7敏廉箱»Unknown

1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

•液压测量系统

液压测量系统

1液压测试技术基础

■液压测试系统组成

例:混凝土输送泵车

1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

例：混凝土输送泵车

液压原理简图

、・液压测试技术基础

¥1--------

I液压测试系统组成

例：混凝土输送泵车

液压测试系统

解决方案

*1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

・智能测试系统

数据采集仪分析软件

1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

•智能测试系统

qmCiMITIE，砧1401跖1刖而,M'MWRTfl

)011

S3

LOT

uxn

0X)9如ADHDISOHUIfinMD加岂0乂口血)XflM0刘4010ffjKDtx143W^D22QMJI)MJ301

*1液压测试技术基础

I液压测试系统组成

•液压测量和控制系统

控制对象

电液比例控制系统的技术构成

参考:新编实用电液比例技术

『液压测试技术基础

■测量装置的特性

测量装置的特性决定了能否很好地完成了预定的

测量任务

•测量装置的静态特性

条件：被测物理量不变或变化极慢

参数：与运动微分方程无关，描述测量装置

特性，称为静态参数

•测量装置的动态特性

条件：被测物理量快速变化

参数：运动微分方程描述输入输出动态关系，基于这

种动态关系上的特性参数称为动态态参数

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

压力表为例

图2-4弹簧管压力计结构

1-弹簧管；2—连杆,3—扇形齿轮；4—底座；5一中心齿轮：6—海丝；7—表盘;

8—指针；9一接头।10一横断面，11一灵敏度调整槽

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

产品型号YN-60YN-100YN-150YN-200

公称直径①60010001500200

接头螺纹M14X1.5M20X1.5

精确度等级1.5；2.51.0；1.5

0~0.1；0〜0.16；0—0.25；。〜。4；0〜。6；

0〜1；0〜1.6；0~2.5；。〜4；。〜6；

0—10；0—16；0〜25；0~40；。〜60；

测量范围

(MPa)

耐振等级V.H.4

使用环境条件温度-40〜70℃；相对温度£85%

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•准确度和精密度

准确度:测量值偏离真值的程度，准确度高意味着系统误差小

准确度二测量学/■际值xlOO%

实际值

精密度:测量中所测得数值重复一致的程度

注意:精密度高意味着随机误差小，但是精密不一定准

确

精确度:综合反映装置的准确和精密程度，精确度高意味着随

机误差和系统误差都小

01液压测试技术基础

■测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•静态灵敏度k._Ay

K-

Ax

△y--输出量变化值

Ax--输入量变化值

(a)

灵敏度标定曲线

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•静态灵敏度k

压力输入-----测量

输出

干扰输入------装置

几个概念（以压力测量为例）

工作温度和你京

温度不同时

零点漂移：由于温度变化使得压力表中的机械

传动机构发生相对膨胀和收缩，即使在压力没灵敏度

漂移、工作温度和标定

有变化的情况下，也能导致压力读数的变化温度相同时

由温度引起

灵敏度漂移:温度能改变压力表中弹簧管的的总误差

弹性模量，从而是静态灵敏度发生变化

输入压力・MPa

••i

(e)

1液压测试技术基础

♦测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•线性度

线性标定和非线性标定

•一上升压力应g幽■■邛黑;

asttI

oA一下降压力

o.r

G

a

5L05J>0.64

-R

阳ao.4

芯

把

a3

加速度-0

网BI温度-20C±0・5・

o.2

IS14T4■■•佛貌!!・・▲•••什鼻（eA2t«）

1液压测试技术基础

，测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•线性度

任意标定点偏离参考直线的最大偏差来表示

参考直线:两种表示方法，一为最小二乘法，二为零输入和满量

程输出的连接直线

____Jb

o

>

o

V

o

O

0

06.

0.

1液压测试技术基础

■测量装置的特性

,测量装置的静态特性

・滞后

(a)没有机械摩擦，弹簧管的内摩擦和滞后阻尼导致滞后

(b)零点两侧都有有效量程

(c)、(d)弹簧管内摩擦为零或很小，但存在外摩擦

(e)多因素综合作用

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•分辨能力、死区

分辨能力就是测量仪器可能检测出被测信号最小变化的能力

死区就是产生可以检测到的输入之前可能的输入值的总范围

1液压测试技术基础

i测量装置的特性

•测量装置的静态特性

•测量范围

一个测量装置可测量的变量范围，也称测量范围或量程。

最低工作界限--最高工作界限

对本质线性测量装置，称线性工作范围

动态范围

测量装置能精确测量的最大与最小动态输入之比值K,以分贝

(dB)来表示

d5=201gK

『液压测试技术基础

＞测量装置的特性

•静态标定中一些注意问题

•输入量比被标定的测量装置精确度至少高一级

•干扰和变异输入保持不变

•静态标定一般步骤：

⑥检查测量装置的构造，罗列和鉴别所有可能的输入变量

④确定测量装置所要标定的参量

⑥考虑产生所要标定的参量的方法和测量标准

⑥在保持其他输入不变的情况下，逐级变化所要标定的参

量，并记录，得到标定曲线

1液压测试技术基础

＞测量装置的特性

•测量装置的动态特性

测量快速变化的物理量时，有必要研究测量装置准确测量这

种迅速变化的物理量的能力，即研究测量装置的动态特性

动态特性研究时，输入量和输出量都是时间的函数，传递

函数也是时间的函数

测量系统动态特性描述：

•时域过渡过程曲线——时域动态性能指标

•频率特性曲线——频域动态性能指标

01液压测试技术基础

＞测量装置的特性

•测量装置的动态特性

•时域动态性能指标

1.时间常数T

2.响应时间ts

允许误差2%、5%、10%

3.上升时间t_tao

从5%到95%

4.延迟时间td

—阶测量系统一阶测量系统阶跃输入响应曲线

输出响应值到稳态值50%

液压测试技术基础

*■测量装置的特性

•测量装置的动态特性

•时域动态性能指标

二阶测量系统

对阻尼系数小于1.0的衰减振

荡曲线

5.峰值时间tp

6.超调量sigma

二阶测量系统阶跃输入响应曲线

工具体公式计算参考控制理论基础

1液压测试技术基础

测量装置的特性

•测量装置的动态特性

•频域动态性能指标

1.带宽频率

-3dB所对应的频率

2.工作频率

3.跟随角

4.谐振频率

幅值最大值时所对应的频率

频域动态性能指标

+1液压测试技术基础

■液压测试技术现状及发展趋势

•液压测试技术现状

有难点、有挑战

在线检测技术

•液压测试技术发展趋势

智能技术、LabView技术

全方位在线检测技术

小论文

■LabVIEW测控应用

要求：前期写个小报告：

i.界面简洁美观LabVIEW实时系统

2.功能完善实用截止日期：4」4

3.最终报告页数＞5页A4纸

第1组:变量泵测控第5组:油箱测控

第2组:变量马达测控第6组:液压缸测控

第3组:比例阀系统测控第7组:三通比例减压阀测控

第4组:伺服阀系统测控截止日期：6.2

y2流体基本参数测量

・流体基本参数

2流体基本参数测量_____

■压力测量

•绝对压力、表压力、负压力

〃表压二夕绝对一P大气

夕真空=P大气一夕绝对

-------------------------------------被测压力]

Pc

AP

------「」----------------环境大气压力

[rI/

P㈤--------1-----------------被测压力2

%Pg

>〃/，"»/〃〃//)〃//〃〃/〃//〃/〃//〉〃〃〃〃〃,真仝状态

各种压力表示法之间的关系

-2流体基本参数测量

1------------------------

■压力测量

•各种压力之间的换算关系

公斤力/厘米2磅/英寸2标准大气压米汞柱米水柱

帕(Pa)巴(bar)

(kgf/cm2)(bf/in2)(atm)(mHg)(mHz。)

110.00p10.20M145.0〃9.869H7.501M102.Ofi

0.10M11.02014.500.98690.750110.20

98.07k0.9807114.220.96780.753610.00

6.895k68.95m70.31m168.05m51.720.7031

10L3k1.01310.3314.7010.760010.33

133.3k1.3331.3619.341.316113.6

9.807k98.07m0.1001.42296.78m73.56m1

2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表

1.液柱式压力表

运用静力学原理

2.弹性式压力表

弹性元件受力变形

3.活塞式压力表

流体静力学液压传递原理

4,压力传感器和压力变送器

压力信号转换成电信号

2流体基本参数测量

压力测量

•压力仪表

1.液柱式压力表

(a)U形管压力计

Ap=p「P2

=gh(p-pdp2-pj

ifP\=P?&P»P\

2=P-P2=Pgh

(a)U形管压力计

测压范围最大不超过0.2MPa

2流体基本参数测量

＞压力测量

•压力仪表

1.液柱式压力表

(a)单管压力计

、P=P「P2

二g(。-夕1)(1+刍〃2

F1

ifF{»F2&p»

M=P\-P2=Pgh2

(b)单管压力计

2流体基本参数测量

＞压力测量

•压力仪表

2.弹性式压力表

2流体基本参数测量

压力测量

•压力仪表

2.弹性式压力表

弹簧管式压力计

优点

a）测量范围大从真空到lGPd

b）精度可达1级

c）结构简单可靠弹簧管压力计结构

d）髭"、准确、售爆f5T心齿轮;6-7-表盘

6）价格便宜

8—指针；9—接头；10—横断面：11—灵敏度调整槽

2流体基本参数测量

＞压力测量MM

•压力仪表

2.弹性式压力表

弹簧管式压力计

也1±^£[]_昌2]^

x

(PEbhaC2+a

S=1S；+S；

九

^^-Ryl(l-cos(p)~+(^9-sin^>)2(2)

(P

E-弹性模数；r-泊松比；h-壁厚；R-曲率半径;

alphi,Cl,C2为与R、h、a、b相关的参数

*2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表

2.弹性式压力表

膜片式压力变送器

（a）弹性膜片（b）挠性膜片

特性

a）可测量范围大腐蚀性或粘性介质压力

b）真空到6MPa

c）结构简单可靠

d）读数方便、准确、稳定

e）价格便宜

y2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表

2.弹性式压力表

膜片式压力变送器

L1/

图2-5膜片式压力变送器结构

1一测量膜片；2一被测压力输入口;3—隔离膜

yO-膜片中心处位移；

片;4一填充液：5—大气口；6—活动磁芯；

D-膜片直径；

Y—电感线圈

T-膜片厚度；

a,b-几何形状参数

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表（C）膜盒

2.弹性式压力表

膜盒式压力计

膜盒式压力计结构与

弹簧管式压力计相似

特性

图2-6膜盒压力计的结构图

a）测量气体的负压和微压1一调零螺杆，2—机座।3—刻度板；4-膜盒；5—指针।6一调零板；

7—限位螺灯18一弧形连杆j9一双金属片；10一轴，11一杠杆架；

b）0-40kPa12—连杆；13—指针轴，14一杠杆；】5—游丝，16―管接头；17一导压管

2流体基本参数测量

＞压力测量

•压力仪表

2.弹性式压力表

波纹管式压差计

波纹管受压时线性输出

范围比受拉时大，常在

压缩状态下使用

波纹管外形

*2流体基本参数测量

(a)压差计内部结构(b)扭力管结构

图2-8双波纹管压差计的结构示意图

1一连接轴；2-隔板；3—单向受压的保护阀；4一阻尼环；5—挡板；6-摆杆;

7-扭力管；8—心轴；9一量程弹簧组；10一中心基座।11一阻尼阀；12一阻

尼旁路；13—填充液；14一滚针轴承；15—玛瑙轴承；

16—平衡阀,Bi〜B3-波纹管

作业,fisher

2流体基本参数测量

＞压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

能检测压力值并提供远传信号的装置统称为压力传感器

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于

各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产

自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道

等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。

常见形式：

应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式

、2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

应变片式压力传感器

电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。

金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是

将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，

当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应

变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种

应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组

成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理

电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

2流体基本参数测量

十

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

应变片式压力传感器

应变

s-膜片有效面积；

图4-6应变式压力传感器

「2-弹性筒外半径;1一双垂线膜片2—弹性圆筒.3—外壳4、5—电阻

应变片U一直流供桥电压1/。一输出信号电压

门-弹性筒内半径；

E-弹性模量

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

压阻式压力传感器

应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高

的精度以及较好的线性特性。

压阻原理

利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅

材料在受到力的作用后，晶体对称性发生变化，电阻率发生变化，

通过测量电路就可得到正比于压力变化的电信号输出。

应用

压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物

理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制

参考:传感器与变送器

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

压阻式压力传感器

径向应力

，二/=[(1+〃)端一(3+4)严]半导体压阻元件结构图

oO

切向应力

。二△胃[(1+»)4一(1+v)r2]

oc>

Nu-膜片材料泊松比；

「0-膜片半径；

delta-膜片厚度；

硅杯膜片上电阻布置

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

压阻式压力传感器

工程应用

压阻式传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医

学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。

♦航天和航空工业

在航天和航空工业中压力是一个关键参数，对静态和动态压力，局部压力和整个压力场的测量都

要求很高的精度。压阻式传感器是用于这方面的较理想的传感器。例如，用于测量直升飞机机

翼的气流压力分布，测试发动机进气口的动态畸变、叶栅的脉动压力和机翼的抖动等。在飞

机喷气发动机中心压力的测量中，使用专门设计的硅压力传感器,其工作温度达500℃以上。

在波音客机的大气数据测量系统中采用了精度高达0.05%的配套硅压力传感器。在尺寸缩小的

风洞模型试验中，压阻式传感器能密集安装在风洞进口处和发动机进气管道模型中。单个传

感器直径仅2.36毫米，固有频率高达300千赫,非线性和滞后均为全量程的±0.22%。

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器液压系统常用扩散硅或陶瓷

压阻压力传感器

压阻式压力传感器

工程应用

压阻式传感器广泛地应用于航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医

学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。

♦生物医学

在生物医学方面，压阻式传感器也是理想的检测工具。已制成扩散硅膜薄到10微米,外径仅

0.5毫米的注射针型压阻式压力传感器和能测量心血管、颅内、尿道、子宫和眼球内压力

的传感器。

♦其他

压阻式传感器还有效地应用于爆炸压力和冲击波的测量、真空测量、监测和控制汽车发动机

的性能以及诸如测量枪炮膛内压力、发射冲击波等兵器方面的测量。此外，在油井压力测量、

随钻测向和测位地下密封电缆故障点的检测以及流量和液位测量等方面都广泛应用压阻式传

感器。随着微电子技术和计算机的进一步发展，压阻式传感器的应用还将迅速发展。

2流体基本参数测量

压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

电容式压力传感器

结构与工作原理

|压力px

4隔离膜片

圈2-9电容式压力传感器结构示意图

硅油传递压力Siliconeoil

1,4-波纹隔离膜片；2,3一不锈钢基座；

7膜片变形5—玻璃层；6—金属膜；7—测量膜片

4-20mA

电容变化测量线路A

2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

电容式压力传感器

特性

a）结构简单

b）由于电容量小，容抗高，仅需很

小的输入力和能量

圈2-9电容式压力传感器结构示意图

c）较高固有频率和良好动态特性

1,4一波纹隔离膜片；2,3一不锈钢基座；

d）工作适应性强，可非接触式

5—玻璃层；6—金属膜；7—测量膜片

e）电容变化量小，负载能力差

f）易受干扰，须良好的屏蔽和绝缘

2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

问题:可以用来发电吗？

压电式压力传感器

压电原理

由物理学知，一些离子型晶体的电介质（如石英、酒石酸钾钠、钛酸钢等）

不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。即：在

这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负

电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面（极化面）上

出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D（在MKS单位制中即电荷密度。）与

外应力张量T成正比；当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电

荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。

压电材料

最常用的压电材料是压电陶瓷，尤其是以错酸铅和钛酸铅组成的固溶体使

用更为普遍，以Pb,Zr;Ti这三个元素的第一个字母组成PZT来代表。

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

压电式压力传感器

结构和工作原理

1.3—压电材料PZT

2一铜片

4—压板

5—钢球

6—螺钉压电式压力传感器结构图

2流体基本参数测量

＞压力测量

•压力仪表

3.压力传感器

压电式压力传感器

特性

a）结构简单、紧凑

b）工作可靠

c）线性度好

d）量程范围大

e）使用频带宽

图2-10压电式压力传感器的结构示意图

f）灵敏度高

]—绝缘体；2—压电元件；3―壳体；4—膜片

g）重量轻

2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表的选择和使用

选择原则

♦被测介质的物理化学性质

温度、粘度、污染度、腐蚀性、易燃易爆等

♦生产过程对压力测量的要求

压力范围、精确度、记录方式、上下限报警等

♦现场环境条件

高温、腐蚀、潮湿、振动、电磁场等

♦国产仪表量程系列

l.OkPa、1.6k、2.5k、4.0k、6.0k、lOn倍

2流体基本参数测量

■压力测量

•压力仪表的选择和使用

使用原M

♦测量点的选择

取压点避免处于管路容易形成涡流区域

♦仪表安装

应尽量避免振动和高温

安装在易于观测和维修的地方

2流体基本参数测量

B压力测量

•压力仪表的静态标定区域化变量的增量的方差

目的

保证压力值的精确测量，静态标定是在静态压力作用下，确定仪

表的输出量与输入量之间的对应关系，即对仪表的指示值进行分

度，并确定反映仪表精确度的有关指标（非线性，重复度和变差）

方法

采用活塞式压力计，如下图

2流体基本参数测量

B压力测量5

•压力仪表的静态标定

活塞式压力计

逛构和工作原理

4g（叫+加2）

P=----;--

7lD2

p-油缸压力；

ml-祛码5质量；

图4-18活塞式压力计的结构

m2-测量活塞4质量；1—压力缸2—油液3一测♦缸体4一测量活塞

5-袪码6—盛油杯7一进油阀

测量活塞的直径；

D-48一被校压力仪裹

g-试验地重力加速度

质量和直径都能被精确测量->p有较高精度，可达正负0.01%

2流体基本参数测量

B流量测量

体积流量%—A-v———

/At

流量〈

质量流量Qm=2.2.V

流量计种类

差压式流量计、靶式流量计、涡轮式流量计、椭圆齿轮流量计、

浮子式流量计、质量流量计等

2流体基本参数测量

■流量测量

•流量仪表

1.差压式流量计

伯努利方程

C|年+P；=。2詈+P；+J年(1)

cl,c2-修正系数；

VI,v2—流速；

ifuxilong-阻力系数；

连续方程

孔板工作原理

匕4=匕4

2流体基本参数测量

B流量测量

•流量仪表

1.差压式流量计

—=v—•—=v-a-m

/二岭42442⑵

AO-孔口面积；

Al-管道截面积；

A2-流束最小截面积;

a-流束收缩系数；

m-孔板截面比孔板工作原理

2流体基本参数测量

B流量测量

•流量仪表

1.差压式流量计

联立（1）、（2）

匕=/12（3）

脏2-cxam+JVP

引入取压系数

P1-P2

贝I」

孔板工作原理

2流体基本参数测量

B流量测量

•流量仪表

1.差压式流量计

流量流量系数是一个综合系数

久,二4匕♦流量系数与节流装置相关

♦流束收缩系数与m及Re相关

=4

Jq2+HJV.3—0)

\lc2-cxam♦取压系数与取压点相关

=2)♦cl,c2也与m及Re相关

\c-cam+^\p

2x♦阻力系数与管壁粗糙度相关

Alpha-流量系数

2流体基本参数测量

B流量测量

•流量仪表

1.差压式流量计

雷诺数

VD

Re=——P—

4

当雷诺数大于一定值之后

流量系数将趋于一个值

流量系数与雷诺数关系

2流体基本参数测量

・流量测量

•流量仪表

1-差压式流量计

节流装置

a）孔板节流装置

b）喷嘴节流装置

c）文丘里管节流装置

几种节流装置

2流体基本参数测量

B温度测量

•基本概念

L温度

反映物体分子热运动的一个物理参数，只能通过物体的某些物理

性质随温度变化的特性来加以间接的测量

测温物体的物理性能

温度的单值、连续函数，重复性好、便于精确测量

常用物理性质有：热膨胀、两种导体间的热电效应、热辐射等

2.温标和种类

温度的数值表示，规定温度的零点和测量温度的基本单位。

种类：摄氏温标、华氏温标、热力学温标

2流体基本参数测量

B温度测量

•基本概念

♦摄氏温标

根据液态水银热膨胀性质建立起来

单位：摄氏度℃

零点（0℃）：atm,冰的融点

沸点（100C）：dtm,水的沸点

1℃：0℃-100℃之间100等份中的每一等份

♦华氏温标

根据液态水银热膨胀性质建立起来

单位：华氏度°F

atm,冰的融点：32°F

atm.水的沸点：212°F：

1°F：32°F-212°F之间180等份中的每一等份

2流体基本参数测量

B温度测量

•基本概念

影响温标的两个因素

水银的纯度、玻璃管材料有关

♦热力学温标

最科学的温标，只与热量有关而与物体任何物理性质无关

单位：K

绝对零度（0K）：分子运动停止

可采用装置复杂使用不便的气体温度计来测量

♦协议性国际实用温标（ITS-90）

开尔文1度（1K）：水三相点热力学温度的1/273.16

开尔文温度T和摄氏温度t

%=T—273.16

*2流体基本参数测量

B温度测量

•常用测温仪表

测温仪表的种类工作原理■*«H"C

彩胀式［液体膨胀式

利用液体或固体畏热套眼的特性・200〜+5。。℃

温度计［固体膨胀式'•.・♦

接■

利用报闭在一定容器中的气体、液

压力式温度计体或某种液体的饱和素汽受藕”就1-M。七;

触压力变化的特性

*•4产・.一.，--,•4」.•­、./____.,V•一._

利用导体或半导体受热其电阻变化

..电阻式温度计〜℃

式的特性-200+500

热电温度计利用热电悯的热电效应«--»•1600,0