检测技术课件

Henan Polytechnic University1 1精 品课 程检测技术与自动化仪表检测技术与自动化仪表 参数检测参数检测 Henan Polytechnic University2 2精 品课 程第二章第二章 参数检测参数检测 本章主要本章主要对自然界的非电量参数，诸如温度、压力、对自然界的非电量参数，诸如温度、压力、物位、流量、机械量、成分等几种参数的组成原理、检测物位、流量、机械量、成分等几种参数的组成原理、检测方法及其实现技术等问题进行简要介绍。方法及其实现技术等问题进行简要介绍。Henan Polytechnic University3 3精 品课 程第一节第一节 概述概述 一、一、参数检测的意义参数检测的意义 参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供出参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供出对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、原材料和能源消耗等处于最佳化。原材料和能源消耗等处于最佳化。Henan Polytechnic University4 4精 品课 程二、参数检测的一般方法二、参数检测的一般方法 参数的检测是以自然规律为基础，利用某些敏感元件特参数的检测是以自然规律为基础，利用某些敏感元件特有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一物理感元件某一物理(化学化学)量的变化。量的变化。第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University5 5精 品课 程光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行检测检测红外测温仪红外测温仪第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University6 6精 品课 程力学法：利用敏感元件把被测量转变成机械位移、变形力学法：利用敏感元件把被测量转变成机械位移、变形弹簧秤弹簧秤第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University7 7精 品课 程热学法：根据被测介质的热物理量热学法：根据被测介质的热物理量(参数参数)的差异以及热平衡原理的差异以及热平衡原理进行参数的检测进行参数的检测 热线风速仪热线风速仪第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University8 8精 品课 程电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电电学法：利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学量学量 电子体温计用电子体温计用NTCNTC热敏电阻热敏电阻第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University9 9精 品课 程声学法：利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反声学法：利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反射等性质进行参数的检测射等性质进行参数的检测 超声波流量计超声波流量计第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1010精 品课 程磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感磁学法：利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感元件在磁场中表现出的特性，检测被测变量元件在磁场中表现出的特性，检测被测变量 电磁流量计电磁流量计第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1111精 品课 程射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度与射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，吸收程度与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关 X X射线探伤射线探伤第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1212精 品课 程对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元件来实现，但由对于同一参数的检测，可以用不同的敏感元件来实现，但由于被测对象是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此于被测对象是千差万别的，敏感元件的特性也不一样，因此在选择敏感元件时要考虑以下因素：在选择敏感元件时要考虑以下因素：（1 1）敏感元件的适用范围）敏感元件的适用范围（2 2）敏感元件的参数测量范围）敏感元件的参数测量范围 （3 3）敏感元件的输出特性）敏感元件的输出特性第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1313精 品课 程三、常见的检测参数三、常见的检测参数热工量：热工量：温度温度t t（、K K、）例：例：0 0 等于等于32 32 ，20 20 等于等于68 68 ，100 100 等等于于212 212 压力（压强）压力（压强）p p（PaPa）、压差）、压差 p p 、真空度、流量、真空度、流量q q（t t、m m 3 3 ）、流速）、流速v v（m/sm/s）、物位、液位）、物位、液位h h（m m）机械量：机械量：尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移x x（m m）、角位）、角位移移、速度、加速度、速度、加速度a a（m/s m/s2 2）、转速、转速n n（r/minr/min）、）、应变应变 （m/m m/m）、力矩）、力矩T T（NmNm）、振动、噪声、质）、振动、噪声、质量（重量）量（重量）m m（kgkg、t t）第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1414精 品课 程物体的性质和成分量：物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度等液体的粘度、浊度等状态量：状态量：颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰度）等。度）等。电工量（电工量（U U、I I、f f、R R、Z Z、E E、B B 在电工、电子等课程在电工、电子等课程中讲授，大多数不属于本课程的范围。）中讲授，大多数不属于本课程的范围。）常见的检测参数（常见的检测参数（续）续）第一节第一节 概述概述 Henan Polytechnic University1515精 品课 程第二节第二节 温度的检测温度的检测 一、一、概述概述1 1、温度的概念、温度的概念 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度是表征物体冷热程度的物理量。u温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温温度不同的物体，只要有温度差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热平衡为止。平衡为止。u温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。子运动愈激烈其温度表现越高。Henan Polytechnic University1616精 品课 程 当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它当两个物体同处于一个系统中而达到热平衡时，则它们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另一们就具有相同的温度。因此可以从一个物体的温度得知另一个物体的温度，这就是个物体的温度，这就是测温的依据测温的依据。如果事先已经知道一个。如果事先已经知道一个物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温物体的某些性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温度来量度其性质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度度来量度其性质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度计的数学物理基础。计的数学物理基础。温度的测量：温度的测量：第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University1717精 品课 程2 2、温标、温标 为了保证温度量值的准确和统一，应该建立一个用来衡为了保证温度量值的准确和统一，应该建立一个用来衡量温度的标准尺度，简称为温标。量温度的标准尺度，简称为温标。建立现代化的温标必须具备以下三个条件：建立现代化的温标必须具备以下三个条件：u（1 1）固定温度点）固定温度点u（2 2）测温仪器）测温仪器u（3 3）温标方程）温标方程第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University1818精 品课 程常用温标：常用温标：（1 1）经验温标）经验温标 借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，借助于某一种物质的物理量与温度变化的关系，用实验的方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。（用实验的方法或经验公式所确定的温标称为经验温标。（、）摄氏温标摄氏温标 摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0 0度，水沸点为度，水沸点为100100度，中间等分为度，中间等分为100100格，每格为摄氏格，每格为摄氏1 1度，符号为度，符号为华氏温标华氏温标华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为3232度，水沸点为度，水沸点为212212度，度，中间等分中间等分180180格，每格为华氏格，每格为华氏1 1度，符号为度，符号为。缺点：缺点：局限性和随意性局限性和随意性第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University1919精 品课 程（2 2）热力学温标）热力学温标 以热力学第二定律为基础的一种理论温标，以热力学第二定律为基础的一种理论温标，已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。（K K）它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标。的理想温标。缺点：缺点：不适于实际应用不适于实际应用第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2020精 品课 程（3 3）国际实用温标）国际实用温标 为了使用方便，国际上协商确定，建立一为了使用方便，国际上协商确定，建立一种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度种既使用方便、容易实现，又能体现热力学温度(即具有较高准确即具有较高准确度度)的温标，这就是国际实用温标，又称国际温标。（的温标，这就是国际实用温标，又称国际温标。（K K）具备的条件：具备的条件：（1 1）尽可能接近热力学温标）尽可能接近热力学温标（2 2）复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温）复现精度高，各国均能以很高的准确度复现同样的温标，确保温度量值的统一标，确保温度量值的统一（3 3）用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定）用于复现温标的标准温度计，使用方便，性能稳定 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2121精 品课 程4 4、测温方法、测温方法（1 1）接触式测温）接触式测温（2 2）非接触式测温）非接触式测温 感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等，后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等，温度计的示值就是被测对象的温度。温度计的示值就是被测对象的温度。感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2222精 品课 程接触式与非接触式测温特点比较接触式与非接触式测温特点比较方式方式接触式接触式非接触式非接触式测量条件测量条件感温元件要与被测对象良好接触；感温元件要与被测对象良好接触；感温元件的加入几乎不改变对象感温元件的加入几乎不改变对象的温度；被测温度不超过感温元的温度；被测温度不超过感温元件能承受的上限温度；被测对象件能承受的上限温度；被测对象不对感温元件产生腐蚀不对感温元件产生腐蚀需准确知道被测对象表面发射率；需准确知道被测对象表面发射率；被测对象的辐射能充分照射到检被测对象的辐射能充分照射到检测元件上测元件上测量范围测量范围特别适合特别适合12001200以下，热容大，以下，热容大，无腐蚀性对象的连续在线测温。无腐蚀性对象的连续在线测温。对高于对高于13001300以上的温度测量较以上的温度测量较困难困难原理上测量范围可以从超低温到原理上测量范围可以从超低温到极高温，但极高温，但10001000以下，测量误以下，测量误差大，能测运动物体和热容小的差大，能测运动物体和热容小的物体温度物体温度精度精度工业用表通常为工业用表通常为1.01.0、0.50.5、0.20.2及及0.10.1级，实验室用表可达级，实验室用表可达0.010.01级级通常为通常为l.0l.0、1.51.5、2.52.5级级响应速度响应速度慢，通常为几十秒到几分钟慢，通常为几十秒到几分钟快，通常为快，通常为2 23 3秒秒其他特点其他特点整个测温系统结构简单，体积小，整个测温系统结构简单，体积小，可靠，维护方便，价格低廉；仪可靠，维护方便，价格低廉；仪表读数直接反映被测物体实际温表读数直接反映被测物体实际温度；可方便地组成多路集中测量度；可方便地组成多路集中测量与控制系统与控制系统整个测温系统结构复杂，体积大，整个测温系统结构复杂，体积大，调整麻烦，价格昂贵；仪表读数调整麻烦，价格昂贵；仪表读数通常只反映被测物体表现温度通常只反映被测物体表现温度(需需进一步转换进一步转换)；不易组成测温、控；不易组成测温、控温一体化的温度控制装置温一体化的温度控制装置 Henan Polytechnic University2323精 品课 程接触式测温：接触式测温：膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体积会发生变化，该变化与温度具有一定的函数关系该变化与温度具有一定的函数关系玻璃液体温度计玻璃液体温度计第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2424精 品课 程双金属温度计双金属温度计固体膨胀式温度计固体膨胀式温度计第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2525精 品课 程第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2626精 品课 程压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的力与温度呈确定函数关系的原理制成的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2727精 品课 程第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2828精 品课 程热电阻温度计：利用金属热电阻温度计：利用金属(包括合金包括合金)导体或金属氧化物半导体导体或金属氧化物半导体做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University2929精 品课 程热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3030精 品课 程热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半导体电阻制成的导体电阻制成的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3131精 品课 程非接触式测温：非接触式测温：任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进而分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3232精 品课 程辐射测温仪表主要组成辐射测温仪表主要组成第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3333精 品课 程光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射亮光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测物体的温度。度进行比较，来确定待测物体的温度。第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3434精 品课 程光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3535精 品课 程全辐射温度计：基于被测物体的辐射热效应进行工作全辐射温度计：基于被测物体的辐射热效应进行工作第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3636精 品课 程比色温度计：通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱比色温度计：通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度的辐射亮度之比来测量温度的 第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3737精 品课 程红外温测：基于辐射原理红外温测：基于辐射原理第二节第二节 温度的检测温度的检测 Henan Polytechnic University3838精 品课 程第三节第三节 压力的检测压力的检测 一、一、概述概述1 1、基本概念、基本概念 工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力，工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力，即物理学中定义的压强。（即物理学中定义的压强。（PaPa）Henan Polytechnic University3939精 品课 程 （1 1）绝对压力）绝对压力 作用与物体表面上的全部压力作用与物体表面上的全部压力描述方法：描述方法：（2 2）大气压力）大气压力 地球表面上的空气柱重力所产生地球表面上的空气柱重力所产生 的平均压力的平均压力（3 3）相对压力）相对压力 绝对压力与大气压力之差绝对压力与大气压力之差 （4 4）差压）差压 任意两个压力之差任意两个压力之差第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4040精 品课 程二、压力检测的主要方法及检测仪表二、压力检测的主要方法及检测仪表 u1.1.平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理测量压力测压力相平衡的原理测量压力u2.2.弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小小u3.3.电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化量等电量的变化第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4141精 品课 程（1 1）液柱式压力检测）液柱式压力检测 根据流体静力学原理，把被测压力转根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量换成液柱高度来实现测量 U U型压力计型压力计第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4242精 品课 程U形管压力计P=P1P2=g(h1+h2)提高工作液密度将提高工作液密度将增加压力的测量范增加压力的测量范围，但灵敏度要降围，但灵敏度要降低。低。第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4343精 品课 程（2 2）弹性式压力检测）弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形的原理，将被根据弹性元件受力变形的原理，将被 测压力转换成位移来实现测量测压力转换成位移来实现测量 常用弹性元件常用弹性元件第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4444精 品课 程弹性压力计的组成框图弹性压力计的组成框图 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4545精 品课 程弹簧管压力计弹簧管压力计第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4646精 品课 程（3 3）负荷式压力检测）负荷式压力检测 基于静力平衡原理进行压力测量基于静力平衡原理进行压力测量 活塞式压力计活塞式压力计第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4747精 品课 程第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4848精 品课 程（4 4）电气式压力检测）电气式压力检测 利用敏感元件将被测压力转换成各种利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等电量，如电阻、电感、电容、电位差等 压电式压力传感器压电式压力传感器第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University4949精 品课 程 一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距离传输压力信息，往往是将弹性测压元件与电气传感器相结离传输压力信息，往往是将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器，工业上常称为差压变送器。它能以统一合构成压力变送器，工业上常称为差压变送器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。信号进行传输、显示和控制。（5 5）压力变送器）压力变送器第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University5050精 品课 程电容式压力变送器电容式压力变送器第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University5151精 品课 程三、三、压力仪表的选择压力仪表的选择 1.1.仪表量程的选择仪表量程的选择u 被测压力较稳定：最大工作压力不应超过被测压力较稳定：最大工作压力不应超过 仪表满量程的仪表满量程的3/43/4u 被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的过仪表满量程的2/32/3u 为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的1/31/3u 优先满足最大工作压力条件优先满足最大工作压力条件第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University5252精 品课 程2 2、仪表精度的选择、仪表精度的选择 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。差。根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度尽可能选用根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪表精度较低，价廉耐用的压力仪表 第三节第三节 压力的检测压力的检测 Henan Polytechnic University5353精 品课 程3 3、仪表类型的选择、仪表类型的选择u 被测介质的性质被测介质的性质u 对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u 使用的环境使用的环境 Henan Polytechnic University5454精 品课 程第四节第四节 流量的检测流量的检测 一、一、基本概念基本概念 流体的流量是指在短暂时间内流过某一流通截面的流体数流体的流量是指在短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时间之比，该时间足够短以致可认为在此期间的流动量与通过时间之比，该时间足够短以致可认为在此期间的流动是稳定的，此流量又称瞬时流量。是稳定的，此流量又称瞬时流量。Henan Polytechnic University5555精 品课 程流体数量以体积表示称为体积流量流体数量以体积表示称为体积流量 ：流体数量以质量表示称为质量流量流体数量以质量表示称为质量流量 ：生产过程中有时还需要测量某段时间之内流体通过的累积生产过程中有时还需要测量某段时间之内流体通过的累积总量，称为累积流量，也常被称为总流量。总量，称为累积流量，也常被称为总流量。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University5656精 品课 程二、流量检测方法及常用的流量检测仪表二、流量检测方法及常用的流量检测仪表 1 1、节流差压法、节流差压法 在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变在管路内安装上节流元件，使流体在此处流动状态发生变化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。由于此压力差和化，造成节流元件的上、下游间产生压力差。由于此压力差和流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。流量间有一定函数关系，因此，检测此压差，即可变换出流量。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University5757精 品课 程第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University5858精 品课 程节流孔板节流孔板流速变快，流速变快，压力变小压力变小 第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University5959精 品课 程节流装置（取压管及节流装置（取压管及内部的节流孔板）内部的节流孔板）节流孔板节流孔板后取压管后取压管前取压管前取压管流体通过节流孔流体通过节流孔板时，流速加快，板时，流速加快，后取压管处的压后取压管处的压力减小。力减小。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6060精 品课 程2 2、容积法、容积法 按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数按一定的容积空间输送流体，容积空间的运动次数(或运或运动速度动速度)与流量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一段时与流量成正比。记录运动次数或速度，则可得出一段时间内的累积流量。容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式间内的累积流量。容积式流量计，有椭园齿轮式流量计、膜式煤气表及旋转叶轮式水表等。煤气表及旋转叶轮式水表等。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6161精 品课 程第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6262精 品课 程每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6363精 品课 程3 3、速度法、速度法 测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。按对测出流体的流速，再乘以管道截面即可得出流量。按对流速测量的办法不同，能构成多种多样的流量仪表和检测系流速测量的办法不同，能构成多种多样的流量仪表和检测系统。统。第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6464精 品课 程4 4、流体阻力法、流体阻力法 利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用利用流体流动给设置在管道中的阻力体以作用力，作用力大小和流量大小有关。力大小和流量大小有关。靶式流量计靶式流量计第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6565精 品课 程（5 5）流体振动法）流体振动法 在管道的特定条件下，使流体流过后产生振动，可得到与在管道的特定条件下，使流体流过后产生振动，可得到与流量成正比的频率输出信号流量成正比的频率输出信号旋涡分离情况示意图旋涡分离情况示意图第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6666精 品课 程上海肯特智能有限公司卡门涡街流量计演示 气体或液体管道及涡流发生锥体 第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6767精 品课 程u 在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量，并非体积，及储存、经济核算等所需要的都是质量，并非体积，所以在测量工作中，常需将测出的体积流量，乘以所以在测量工作中，常需将测出的体积流量，乘以密度换算成质量流量。密度换算成质量流量。u 但由于但由于密度随温度、压力而变化，所以在密度随温度、压力而变化，所以在测量流体体积流量时，要同时测量流体的压力和密测量流体体积流量时，要同时测量流体的压力和密度，进而求出质量流量度，进而求出质量流量。在温度、压力变化比较频。在温度、压力变化比较频繁的情况下，难以达到测量的目的。这样便希望用繁的情况下，难以达到测量的目的。这样便希望用质量流量计来测量质量流量，而无需再人工进行上质量流量计来测量质量流量，而无需再人工进行上述换算。述换算。6 6、质量流量检测、质量流量检测 第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6868精 品课 程直接法：直接法：科里奥利质量流量计的基本原理科里奥利质量流量计的基本原理 第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University6969精 品课 程三、常用流量仪表的选用三、常用流量仪表的选用1 1、量程范围、量程范围 2 2、各种节流件的选用、各种节流件的选用 3 3、不同的仪表在不同的测量范围和不同的介质中使用，、不同的仪表在不同的测量范围和不同的介质中使用，其准确度会不同或有变化其准确度会不同或有变化 4 4、不同的仪表的可靠性和可维护性、不同的仪表的可靠性和可维护性 第四节第四节 流量的检测流量的检测 Henan Polytechnic University7070精 品课 程第五节第五节 物位的检测物位的检测 一、一、基本概念基本概念 在生产过程中常通过检测储物在容器中的积存高度来实现在生产过程中常通过检测储物在容器中的积存高度来实现固体固体(块料、粉料或颗粒块料、粉料或颗粒)、液体的储量测量，储物的堆积高度、液体的储量测量，储物的堆积高度就叫做物位。就叫做物位。u（1 1）液位）液位 指设备和容器中液体介质表面的高低。指设备和容器中液体介质表面的高低。u（2 2）料位）料位 指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末指设备和容器中所储存的块状、颗粒或粉末状固体物料的堆积高度。状固体物料的堆积高度。u（3 3）界位）界位 指相界面位置。指相界面位置。u（4 4）物位）物位 统指液位、料位和相界面的位置。统指液位、料位和相界面的位置。Henan Polytechnic University7171精 品课 程二、物位检测仪表的分类二、物位检测仪表的分类按所使用的物理原理可分为：按所使用的物理原理可分为：1 1、直读式物位检测仪表、直读式物位检测仪表 采用侧壁开窗口或旁通管方式，采用侧壁开窗口或旁通管方式，直接显示容器中物位的高度直接显示容器中物位的高度 2 2、静压式物化检测仪表、静压式物化检测仪表 基于流体静力学原理，适用于液基于流体静力学原理，适用于液位检测位检测 3 3、浮力式物位检测仪表、浮力式物位检测仪表 其工作原理基于阿基米德定律，其工作原理基于阿基米德定律，适用于液位检测适用于液位检测 4 4、机械接触式物位检测仪表、机械接触式物位检测仪表 通过测量物位探头与物料面通过测量物位探头与物料面接触时的机械力实现物位的测量接触时的机械力实现物位的测量 5 5、电气式物位检测仪表、电气式物位检测仪表 将电气式物位敏感元件置于被测将电气式物位敏感元件置于被测介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变介质中，当物位变化时其电气参数如电阻、电容等也将改变 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7272精 品课 程三、常用物位检测仪表三、常用物位检测仪表 1 1利用液体的浮力进行检测利用液体的浮力进行检测 浮子液位计浮子液位计第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7373精 品课 程2 2利用液位引起的压力进行检测利用液位引起的压力进行检测 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7474精 品课 程3 3、电磁法测量液位、电磁法测量液位 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7575精 品课 程4 4、其他液位检测方式、其他液位检测方式 超声波法超声波法第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7676精 品课 程光学法：激光测量物位光学法：激光测量物位第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7777精 品课 程核辐射法测液位核辐射法测液位第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7878精 品课 程微波法：雷达式液位计微波法：雷达式液位计第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University7979精 品课 程四、影响物位测量的因素四、影响物位测量的因素1 1、液位测量的特点、液位测量的特点（1 1）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出）稳定的液面是一个规则的表面，但是当物料有流进流出时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起时，会有波浪使液面波动。在生产过程中还可能出现沸腾或起泡沫的现象，使液面变得模糊。泡沫的现象，使液面变得模糊。（2 2）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理）大型容器中常会有各处液体的温度、密度和粘度等物理量不均匀的现象。量不均匀的现象。（3 3）容器中的液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、）容器中的液体呈高温、高压或高黏度，或含有大量杂质、悬浮物等。悬浮物等。2 2、料位测量的特点、料位测量的特点（1 1）料面不规则，存在自然堆积的角度。）料面不规则，存在自然堆积的角度。（2 2）物料排出后存在滞留区。）物料排出后存在滞留区。（3 3）物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。）物料间的空隙不稳定，会影响对容器中实际储量的计量。3 3、界位测量的特点、界位测量的特点界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。界位测量的特点则是在界面处可能存在浑浊段。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8080精 品课 程第六节 机械量的检测 一、一、位移的检测位移的检测 根据物理学定义，线位移量为质点在直线方向位置的变化根据物理学定义，线位移量为质点在直线方向位置的变化量，而角位移量则是角度方向位置的变化量。工程中有关长度量，而角位移量则是角度方向位置的变化量。工程中有关长度和角度的测量，实际上也是线位移和角位移的测量，但它强调和角度的测量，实际上也是线位移和角位移的测量，但它强调的是几何尺寸与形状位置的测量，而这里则强调对运动量的测的是几何尺寸与形状位置的测量，而这里则强调对运动量的测量。量。检测方式可以是非电或是非电转换成电，转换结果可检测方式可以是非电或是非电转换成电，转换结果可以是模拟量或是数字量。以是模拟量或是数字量。Henan Polytechnic University8181精 品课 程常用的检测方法：常用的检测方法：u（1 1）直接用非电检测）直接用非电检测 u（2 2）将位移量转换成模拟电量）将位移量转换成模拟电量 1 1）位移使传感器结构发生变化，使位移变换成电量）位移使传感器结构发生变化，使位移变换成电量 2 2）利用某些功能材料的效应）利用某些功能材料的效应 u（3 3）将位移量转换成数字量）将位移量转换成数字量 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8282精 品课 程二、力和质量的检测二、力和质量的检测 1 1、常见力的检测方法、常见力的检测方法 力是物体之间的相互作用，它可以改变物体的运动状力是物体之间的相互作用，它可以改变物体的运动状态，或改变物体所具有的动量，使物体产生加速度，力还可以态，或改变物体所具有的动量，使物体产生加速度，力还可以使物体中产生应力，发生应变，因此，可以利用这些变化来实使物体中产生应力，发生应变，因此，可以利用这些变化来实现对力的检测。现对力的检测。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8383精 品课 程平衡型测力法平衡型测力法第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8484精 品课 程利用弹性体变形测力法利用弹性体变形测力法 利用金属导体的应变效应利用金属导体的应变效应第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8585精 品课 程利用压磁效应测力法 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8686精 品课 程第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8787精 品课 程2 2、质量的检测方法、质量的检测方法 质量测量仪表是用于工业生产过程中对质量进行自动检测质量测量仪表是用于工业生产过程中对质量进行自动检测的仪表。因为人们习惯地将质量称为重量，所以，常将质量测的仪表。因为人们习惯地将质量称为重量，所以，常将质量测量仪表称为重量测量仪表。量仪表称为重量测量仪表。目前，在工业生产过程中应用最多的质量测量仪表是各种目前，在工业生产过程中应用最多的质量测量仪表是各种电子秤。电子秤。电子秤电子装置的核心是称重传感器，称重传感器是电子秤电子装置的核心是称重传感器，称重传感器是将质量信号转换为电信号的器件。目前在电子秤中大量应用的将质量信号转换为电信号的器件。目前在电子秤中大量应用的称重传感器是电阻应变式称重传感器。称重传感器是电阻应变式称重传感器。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8888精 品课 程电子皮带秤电子皮带秤第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University8989精 品课 程电子料斗秤电子料斗秤第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9090精 品课 程第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9191精 品课 程速度测量线速度测量（m/s，km/h)角速度测量(rad/s)（转速测量(转/分）三、速度和振动的检测三、速度和振动的检测 1 1、速度的检测、速度的检测第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9292精 品课 程线速度的检测：线速度的检测：物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得。这种方法只能求某段距离或时物体移动一定距离所需的时间求得。这种方法只能求某段距离或时间的平均速度，只有一定条件下才能求得瞬时线速度。间的平均速度，只有一定条件下才能求得瞬时线速度。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9393精 品课 程接触辊法接触辊法第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9494精 品课 程测速发电机测速发电机把转速转换为模拟电压信号把转速转换为模拟电压信号 角速度的检测：角速度的检测：第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9595精 品课 程频闪转速表频闪转速表第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9696精 品课 程光电式转速表光电式转速表把转速变换成脉冲数字信号把转速变换成脉冲数字信号 第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9797精 品课 程2 2、振动的测量、振动的测量 振动是一个物质系统的重复、周期运动。振动是一个物质系统的重复、周期运动。机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结机械在运动时，由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素，总是伴随着各种振动。伴随着各种振动。机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器机械振动在大多数情况下是有害的，振动往往会降低机器性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械性能，破坏其正常工作，缩短使用寿命，甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动还伴随着同频率的噪声，恶化环境，危害健康。另一方面，振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、振动也被利用来完成有益的工作，如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。脱水等。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9898精 品课 程振动测试的基本参数：振动测试的基本参数：振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数，称为振动三要素。称为振动三要素。幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等不同的方法表示。均值等不同的方法表示。频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取析可以确定主要频率成分及其幅值大小，从而寻找振源，采取相应的措施。相应的措施。相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定相位：振动信号的相位信息十分重要，如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。对于复杂振动的波形分析，各谐波的相位关系是不可缺少的。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University9999精 品课 程振动的检测方法：振动的检测方法：对于振动参数的测量可以从振幅、速度、加速度中任对于振动参数的测量可以从振幅、速度、加速度中任何一个着手，但究竟选择哪一个为直接检测量，取决于振动的何一个着手，但究竟选择哪一个为直接检测量，取决于振动的特性和测振传感器的类型。特性和测振传感器的类型。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University100100精 品课 程四、物体几何尺寸的检测四、物体几何尺寸的检测 工业上几何尺寸主要是指长度、宽度、厚度、直径和截面尺工业上几何尺寸主要是指长度、宽度、厚度、直径和截面尺寸等。在机械、零件以及原材料的制造中，这些尺寸是作为管理、寸等。在机械、零件以及原材料的制造中，这些尺寸是作为管理、控制用的重要检测量。工业上的几何尺寸自动检测的方法很多，但控制用的重要检测量。工业上的几何尺寸自动检测的方法很多，但大多数是以位移检测为基础的非接触测量。大多数是以位移检测为基础的非接触测量。第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University101101精 品课 程1 1、长度的检测、长度的检测（1 1）利用位移传感器检测）利用位移传感器检测 （2 2）利用速度或转速传感器检测）利用速度或转速传感器检测 （3 3）利用波的反射检测）利用波的反射检测第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University102102精 品课 程2 2、厚度的检测、厚度的检测（1 1）利用超声波检测）利用超声波检测 （2 2）利用射线检测）利用射线检测 （3 3）利用红外线检测）利用红外线检测第五节第五节 物位的检测物位的检测 Henan Polytechnic University103103精 品课 程第七节第七节 物质成分的分析与检测物质成分的分析与检测 一、一、概述概述 成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪成分分析仪表是对物质的成分及性质进行分析和测量的仪表，使用成分分析仪表可以了解生产过程中的原料、中间产品表，使用成分分析仪表可以了解生产过程中的原料、中间产品及最终产品的性质及其含量。及最终产品的性质及其含量。成分分析的方法成分分析的方法 ：（1 1）定期取样）定期取样 （2 2）自动分析仪表）自动分析仪表 Henan Polytechnic University104104精 品课 程二、气体成分的分析与检测二、气体成分的分析与检测 混合气体中某一组分含量的检测与分析，是应用气体混合混合气体中某一组分含量的检测与分析，是应用气体混合物中待测组分含量变化，引起混合气体中物理特性变化而进行物中待测组分含量变化，引起混合气体中物理特性变化而进行检测分析的。检测分析的。在工业生产中确定多组分混合气体中某一组分的含量，须具备在工业生产中确定多组分混合气体中某一组分的含量，须具备的必要条件是：的必要条件是：（1 1）待测组分的导热系数，要与其他组分的导热系数有明）待测组分的导热系数，要与其他组分的导热系数有明显的差别，差别愈大，测量愈灵敏；显的差别，差别愈大，测量愈灵敏；（2 2）余下组分的导热系数必须尽量相同或十分接近，对这）余下组分的导热系数必须尽量相同或十分接近，对这些组分从导热系数角度来看，可视它们为同一种成分，以便与些组分从导热系数角度来看，可视它们为同一种成分，以便与待测组分的导热系数进行比较。待测组分的导热系数进行比较。第七节第七节 物质成分的分析与检测物质成分的分析与检测 Henan Polytechnic University105105精 品课 程第七节第七节 物质成分的分析与检测物质成分的分析与检测 Henan Polytechnic University106106精 品课 程三、物性的检测三、物性的检测湿