《初级传感器》PPT课件.ppt
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1、2023/7/10,1,第二章 初级传感器(Primary sensor),本章目的:掌握温度测量有关概念及初级温度传感器一般原理;掌握压力有关概念及初级压力传感器一般原理;掌握流体有关概念及流量传感器一般原理。,本章重点:有关温度、压力、流量的基本概念。,2023/7/10,2,1.温度,温度及温标(Temperature and scale),2.温标:华氏温标、摄氏温标、热力学温标、国际温标。华氏温标(Fahrenheit):单位为“oF”。摄氏温标(Celsius):单位为“oC”,2.1 温度传感器(Temperature),华氏温标与摄氏温标的关系:,热力学温标(Kelvin):绝
2、对温标,单位为“K”,规定分子运动停止时的温度为绝对零度;水的三相点,即液体、固体、气体状态的水同时存在的温度,为273.16K;,2023/7/10,3,定义国际开尔文温度(T90)和国际摄氏温度(t90)水的三相点热力学温度为273.16K;摄氏温标与开氏温标之间简单关系式为:,国际计量委员会在1989年7月批准新的国际温标ITS-90,我国1994年开始全面推行ITS-90新温标。内容:,国际温标:指导思想:尽可能地接近热力学温标,复现精度要高,制作较容易,性能稳定,使用方便。,整个温标分成四个温区,都有其相应的标准仪器。,,用3He和4He蒸汽温度计;(氦三相点),用氦气体温度计;3)
3、13.803K-961.78,用基准铂电阻温度计;4)961.78以上,用单色辐射或光电高温计。,2023/7/10,4,作业1:常用温度单位换算:,人体温度36.5摄氏度,相当于多少华氏度?相当于多少开式温度?,2023/7/10,5,2.1.2 测温方法及测温仪表(Temperature measurement method and instrument),2023/7/10,6,2023/7/10,7,2023/7/10,8,温度测量仪表的精度等级,2023/7/10,9,2.1.4 膨胀式温度计(Dilator-thermometer),气体膨胀式、液体膨胀式和固体膨胀式三类,固体膨胀
4、式温度计(双金属温度计):,热膨胀系数大的材料为主动层,热膨胀系数小的为被动层。,一 原理:固体受热膨胀原理,金属片的曲率半径,t是双金属片的总厚度,2023/7/10,10,二 材料:膨胀系数不同的金属材料,双金属敏感元件材料(1)高锰合金锰、镍、铜的合金(含Mn 72,Ni 10,Cu 18),材料受热膨胀十分明显,在2 51 5 0间,线膨胀系数约为2 7.51 0-6/,即温度每上升1将伸长原尺寸的百万分之2 7.5。(2)殷钢铁和镍的合金(含Fe 64,Ni 3 6%),合金线膨胀系数极小,在01 00间约为(13)1 0-6/,在同样温度变化幅度之下其膨胀程度仅为高锰合金的二十分之
5、一左右。,2023/7/10,11,为提高测温灵敏度,通常将金属片制成螺旋卷形状。螺旋卷的一端固定而另一端与自由转动的指针相连,指针可在一圆形分度标尺上指示温度。,三 结构特点:,2023/7/10,12,使用特点:普通双金属的厚度范围从10微米到3毫米,测温范围零下75摄氏度至零上540度,大多数用于零至300度温度范围。抗震性好,牢固,读数方便,轴向型、径向型、135型、万向型等品种齐全,适应于各种现场安装的需要。但精度不高(精度级),测温范围小。形状可以制成螺旋线、膜片等。用途:广泛应用于石油、化工、冶金、纺织、食品等工业。温度指示,也可用于直接断开或闭合触点(恒温器、荧光灯启动器),电
6、路中过流保护的执行器等。,四 应用特点:,2023/7/10,13,电熨斗原理图,五 双金属温度传感器的典型应用:,2023/7/10,14,2.2 压力传感器(Pressure sensor),基本概念,压力(pressure):单位面积上的力(压强),(Differential pressure),(Absolute pressure),(Atmospheric pressure),(gauge pressure),(Negative pressure),(vacuum),2023/7/10,15,各种压力单位换算表,2023/7/10,16,作业2:常用压力单位换算:,1工程大气压=千克
7、力/平方厘米=帕1标准大气压=毫米水银柱=帕1毫米水银柱=毫米水柱=帕1毫米水柱=千克力/平方米=帕,2023/7/10,17,一 压力测量范围超高压(super-high pressure):压力高于6108Pa;高压(high-pressure):压力在107至6108Pa;低压(low-pressure):压力在105至107Pa;微压(micro-pressure):压力在0至105Pa;真空(vacuum):760托(1托=1毫米汞柱=133.32帕斯卡)以下。,2.2.2 压力测量仪表(Pressure gauge),2023/7/10,18,二 压力测量仪表,2023/7/10,
8、19,2023/7/10,20,2.2.3 弹性式压力计(spring-tube pressure gauge),一 压力敏感元件1.压力弹簧管(Pressure bourdon spring)压力弹簧管又称为布尔顿管。它是一种管体呈圆弧形,螺旋形,涡线形,麻花形,且截面为椭圆形或扁圆形,用来测量流体压力的中空管。测量范围:0-109Pa 优点:灵敏度高、刚度大、过载能力强,2023/7/10,21,基本原理:,均匀壁厚的圆形弹簧管不能作为测压元件。,2023/7/10,22,C型压力弹簧管 扭绞型压力弹簧管,压力弹簧管的实物图,压力弹簧管技术指标,2023/7/10,23,2.膜片和膜盒(D
9、iaphragm and bellows)膜片是一种可以在垂直于它的挠性面方向移动的力敏元件。它在仪表中的作用是将压力或压差转换成膜片的中心位移或中心集中力输出,传给指示器或执行机构。优点:具有重量轻、体积小、结构简单、性能可靠、输出位移范围大、价格低廉。测量范围:10-2-108Pa,膜片 膜盒,2023/7/10,24,金属膜片技术指标,压力膜盒技术指标,金属膜片和膜盒实物图,2023/7/10,25,3.波纹管(Corrugated pipe)是一种具有一定波纹形状的薄壁弹性元件。它具有受轴向力、径向力(或弯矩)作用下,产生相应位移的特点。优点:线性好而且弹性位移大。测量范围:0-106
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