传感器及检测技术培训课件.ppt

1、可编辑课件项目一项目一 传感器及检测技术认识传感器及检测技术认识 可编辑课件Contents传感器概述传感器概述 1检测技术概述检测技术概述 2测量误差与数据处理测量误差与数据处理 3传感器的基本特性传感器的基本特性 4可编辑课件传感器概述传感器概述 我国国家标准（我国国家标准（GB/T76652005）对）对传感器的定义是：传感器的定义是：“传感器是能够感受规定的被测量并按传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。装置，通常由敏感元件和转换元件组成。”可编辑课件传感器的组成传感器的组成 按照定义

2、传感器由敏感元件和转换元件组成。按照定义传感器由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。对其进行放大、运算调制等。可编辑课件传感器的应用传感器的应用 1在工业自动化生产中的应用在工业自动化生

3、产中的应用 2在机器人上的应用在机器人上的应用 3在航空航天中的应用在航空航天中的应用 4军事上的应用军事上的应用 5在汽车工业中的应用在汽车工业中的应用 6在智能家居中的应用在智能家居中的应用 7通信电子产品中的应用通信电子产品中的应用 8医疗卫生中的应用医疗卫生中的应用 可编辑课件自动检测系统的组成自动检测系统的组成 在自动检测系统中各部分的功能如下：在自动检测系统中各部分的功能如下：传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（主要是电量）的测量装置。便于应用的某些物理量（主要是电量）的测量装置。测量电路：把传感

4、器输出的变量变换成电压或电流信号，测量电路：把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。能够作为控制系统的检测或反馈信号。输出单元：指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理输出单元：指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。电路等。可编辑课件测量过程测量过程 测量过程是一个比较的过程。测量就是被测量过程是一个比较的过程。测量就是被测变量与其相应的标准单位进行比较，从测变量与其相应的标准单位进行比较，从而获得一个确定的量值。检测系统中的传而获得一个确定的量值。检

5、测系统中的传感器就是对自动控制系统中的温度、压力感器就是对自动控制系统中的温度、压力、液位、流量、机械量等参数与其相应的、液位、流量、机械量等参数与其相应的测量单位进行比较的工具。测量单位进行比较的工具。可编辑课件误差的基本概念误差的基本概念 在测量过程中，由于测量仪器本身不可能在测量过程中，由于测量仪器本身不可能绝对准确，以及测量方法和测量条件限制绝对准确，以及测量方法和测量条件限制等方面的原因，都会使测量结果存在一定等方面的原因，都会使测量结果存在一定的差距，这种测量值与被测参数真实值之的差距，这种测量值与被测参数真实值之间的差异就称为测量误差。由于被测参数间的差异就称为测量误差。由于被测

6、参数的真实值实际上是测不到的，所以一切测的真实值实际上是测不到的，所以一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有量都具有误差，误差自始至终存在于所有测量之中。测量之中。可编辑课件测量误差的分类测量误差的分类 按照测量误差产生的原因以及误差的性质分类按照测量误差产生的原因以及误差的性质分类:系统误差（又称规律误差）偶然误差（又称随机误差）疏忽误差（又称粗大误差）按照测量误差的表示方法按照测量误差的表示方法:绝对误差 相对误差 引用误差 可编辑课件传感器的基本特性传感器的基本特性 传感器的静态特性传感器的静态特性 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。只考虑传感器的静态特性时

7、，输入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标是精度、线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。传感器的动态特性传感器的动态特性 传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。当被测量随时间变化，是时间的函数时，则传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动态特性来表示。可编辑课件项目小结项目小结 主要知识点归纳如下：主要知识点归纳如下：1传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。2根据传感器的功能要求

8、，它一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部根据传感器的功能要求，它一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分分 组成。组成。3检测技术就是以研究检测与控制系统中信息的提取、信息转换及处理的检测技术就是以研究检测与控制系统中信息的提取、信息转换及处理的理理 论和技术为主要内容的一门应用技术学科。论和技术为主要内容的一门应用技术学科。4自动检测系统主要由传感器、测量电路和输出单元组成。自动检测系统主要由传感器、测量电路和输出单元组成。5测量值与被测参数真实值之间的差异就称为测量误差。由于被测参数的测量值与被测参数真实值之间的差异就称为测量误差。由于被测参数的真真 实值实际上是测不到的，所以一切测量都

9、具有误差，误差自始至终存在实值实际上是测不到的，所以一切测量都具有误差，误差自始至终存在于于 所有测量之中。所有测量之中。6按照测量误差产生的原因以及误差的性质可以分为系统误差、偶然误差按照测量误差产生的原因以及误差的性质可以分为系统误差、偶然误差和和 疏忽误差三类。疏忽误差三类。7误差的表示方法有三种，分别是绝对误差、相对误差和引用误差。误差的表示方法有三种，分别是绝对误差、相对误差和引用误差。8传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。衡传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。衡量量 静态特性的重要指标是精度、线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。静态特性的

10、重要指标是精度、线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。可编辑课件项目二项目二 化工生产过程中传感化工生产过程中传感 器的应用器的应用可编辑课件Contents传感器在温度检测系统中的应用传感器在温度检测系统中的应用1传感器在压力检测系统中的应用传感器在压力检测系统中的应用2传感器在流量检测系统中的应用传感器在流量检测系统中的应用 3传感器在液位检测系统中的应用传感器在液位检测系统中的应用4可编辑课件任务一任务一 传感器在温度检测系统中的应用传感器在温度检测系统中的应用1 1了解温度测量的主要方法和分类了解温度测量的主要方法和分类 ；2 2掌握热电偶温度计的结构和原理；掌握热电偶温度计的结构和原理；3

11、 3掌握热电阻温度计的结构和原理；掌握热电阻温度计的结构和原理；4 4了解温度变送器的特点；了解温度变送器的特点；5 5会温度传感器的选用和安装。会温度传感器的选用和安装。可编辑课件温度传感器温度传感器 测温测温方式方式温度计种类温度计种类优点优点缺点缺点使用范围使用范围接触式接触式温度温度传感器传感器玻璃液体温度计玻璃液体温度计结构简单、使用方便、测结构简单、使用方便、测量准确、价格低廉量准确、价格低廉容易破损、读数麻烦、一般容易破损、读数麻烦、一般只能现场指示，不能记只能现场指示，不能记录与远传录与远传-100-100100100（150150）有机液体）有机液体0 0350350（-30

12、-30650650）水银）水银双金属温度计双金属温度计结构简单、机械强度大、结构简单、机械强度大、价格低、能记录、价格低、能记录、报警与自控报警与自控精度低、不能离开测量点测精度低、不能离开测量点测量，量程与使用范围均量，量程与使用范围均有限有限0 0300300（-80-80600600）压力式温度计压力式温度计结构简单、不怕震动、具结构简单、不怕震动、具有防爆性、价格低有防爆性、价格低廉、能记录、报警廉、能记录、报警与自控与自控精度低、测量距离较远时，精度低、测量距离较远时，传感器的滞后性较大、传感器的滞后性较大、一般离开测量点不超过一般离开测量点不超过 1010米米0 0500500（-

13、50-50600600）液体型）液体型0 0100100（-50-50200200）蒸汽型）蒸汽型电阻温度计电阻温度计测量精度高，便于远距离测量精度高，便于远距离、多点、集中测量、多点、集中测量和自动控制和自动控制结构复杂、不能测量高温，结构复杂、不能测量高温，由于体积大，测点温度由于体积大，测点温度较困难较困难-150-150500500（-200-200600600）铂电阻）铂电阻0 0100100（-50-50150150）铜电阻）铜电阻-50-50150150（180180）镍电阻）镍电阻-100-100200200（300300）热敏电阻）热敏电阻热电偶温度计热电偶温度计测温范围广，

14、精度高，便测温范围广，精度高，便于远距离、多点、于远距离、多点、集中测量和自动控集中测量和自动控制制需冷端温度补偿，在低温段需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低测量精度较低-20-2013001300（16001600）铂铑）铂铑1010铂铂0 010001000（12001200）镍铬镍硅）镍铬镍硅-40-40800800（900900）镍铬铜镍）镍铬铜镍-40-40300300（350350）铜铜镍）铜铜镍非接非接触式触式测温测温传感器传感器光学高温计光学高温计携带用、可测量高温、测携带用、可测量高温、测温时不破坏被测物温时不破坏被测物体温度场体温度场测量时，必须经过人工调整测量时，必须经

15、过人工调整，有人为误差，不能作，有人为误差，不能作远距离测量，记录和自远距离测量，记录和自控控90090020002000（70070020002000）辐射高温计辐射高温计测温元件不破坏被测物体测温元件不破坏被测物体温度场，能作远距温度场，能作远距离测量、报警和自离测量、报警和自控、测温范围广控、测温范围广只能测高温，低温段测量不只能测高温，低温段测量不准，环境条件会影响测准，环境条件会影响测量精度，连续测高温时量精度，连续测高温时须作水冷却或气冷却须作水冷却或气冷却10010020002000（505020002000）可编辑课件热电偶热电偶 热电偶是工程上应用最广泛的温度计之一热电偶是工

16、程上应用最广泛的温度计之一，在温度测量中占有重要的地位。它构造简单，在温度测量中占有重要的地位。它构造简单，使用方便，具有较高的准确度、稳定性及复，使用方便，具有较高的准确度、稳定性及复现性，温度测量范围宽，常用的热电偶从现性，温度测量范围宽，常用的热电偶从-501600均可连续测量，某些特殊热电偶均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到最低可测到-269，最高可达，最高可达2800。可编辑课件 热电偶的安装热电偶的安装（1）为使热电偶能正常工作，满足热电偶结构要求；）为使热电偶能正常工作，满足热电偶结构要求；（2）引线与外接线连接要牢固；）引线与外接线连接要牢固；（3）对于管道安装通常使工作端

17、处于管道中心线管道直径区域内；）对于管道安装通常使工作端处于管道中心线管道直径区域内；（4）管道较细，宜采用斜插，管径小于）管道较细，宜采用斜插，管径小于80的管道可以采用扩大管；的管道可以采用扩大管；（5）测量炉膛温度时，应避免热电偶与火焰直接接触，避免安装在炉门旁或）测量炉膛温度时，应避免热电偶与火焰直接接触，避免安装在炉门旁或 与加热物体距离过近之处。在高温设备上测温时，为防止保护套管弯曲与加热物体距离过近之处。在高温设备上测温时，为防止保护套管弯曲 变形，应尽量垂直安装。变形，应尽量垂直安装。（6）热电偶的接线盒引出线孔应向下，以防因密封不良而使水汽、灰尘等落）热电偶的接线盒引出线孔应

18、向下，以防因密封不良而使水汽、灰尘等落 入接线盒中，影响测量。入接线盒中，影响测量。（7）为减少测温滞后，可在保护外套管与保护管之间加装传热良好的填充物）为减少测温滞后，可在保护外套管与保护管之间加装传热良好的填充物。可编辑课件热电偶典型安装方法热电偶典型安装方法可编辑课件热电阻传感器热电阻传感器 热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，一般把金属热电阻称为热电阻，而把阻两大类，一般把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。热电阻广泛用来测半导体热电阻称为热敏电阻。热电阻广泛用来测量量-200850范围内的温度，少数情况下，范围内的温度

19、，少数情况下，低温可测量至低温可测量至1K，高温达，高温达1000。热电阻测温电。热电阻测温电路由热电阻、连接导线及显示传感器组成。热电路由热电阻、连接导线及显示传感器组成。热电阻也可与温度变送器连接，转换为标准电流信号阻也可与温度变送器连接，转换为标准电流信号输出。输出。可编辑课件热电阻结构热电阻结构 可编辑课件热电阻的安装方法热电阻的安装方法 （1）首先应测量好热电阻法兰或者螺纹螺牙的尺寸，加）首先应测量好热电阻法兰或者螺纹螺牙的尺寸，加工配套好法兰或者螺纹底座。工配套好法兰或者螺纹底座。（2）要根据法兰或者螺纹底座的尺寸，在需要测量的管）要根据法兰或者螺纹底座的尺寸，在需要测量的管道上开

20、孔。道上开孔。（3）焊接法兰或者螺纹座时，把法兰座或者螺纹底座插）焊接法兰或者螺纹座时，把法兰座或者螺纹底座插入已开好孔内，把法兰座或者螺纹底座与被测量的管道焊入已开好孔内，把法兰座或者螺纹底座与被测量的管道焊接好。接好。（4）把热电阻用螺栓紧固或者螺纹旋进已焊接好的螺纹）把热电阻用螺栓紧固或者螺纹旋进已焊接好的螺纹底座。底座。（5）按照接线图将热电偶或热电阻的接线盒接好线，并）按照接线图将热电偶或热电阻的接线盒接好线，并与表盘上相对应的显示传感器连接，注意接线盒不可与被与表盘上相对应的显示传感器连接，注意接线盒不可与被测介质管道的管壁相接触，保证接线盒内的温度不超过测介质管道的管壁相接触，保

21、证接线盒内的温度不超过100范围。接线盒的出线孔应防因密封不良，水汽灰尘范围。接线盒的出线孔应防因密封不良，水汽灰尘等沉积造成接线端子短路。等沉积造成接线端子短路。（6）安装的位置，应考虑检修和维护方便。）安装的位置，应考虑检修和维护方便。可编辑课件温度变送器温度变送器 温度变送器是将热电偶、温度变送器是将热电偶、热电阻等测温元件检测到热电阻等测温元件检测到的热电势、电阻等信号，的热电势、电阻等信号，经过稳压滤波、运算放大经过稳压滤波、运算放大、非线性较正、非线性较正、V/I转换、转换、恒流及反向保护等变换电恒流及反向保护等变换电路，转换成与温度成线性路，转换成与温度成线性关系的关系的420

22、DC或或15V DC标准信号输出的传感器标准信号输出的传感器。可编辑课件任务小结任务小结主要知识点归纳如下：主要知识点归纳如下：1温度是表征物体冷热程度的物理量，温标是表示温度数值的标尺温度是表征物体冷热程度的物理量，温标是表示温度数值的标尺。2温度传感器可分为两大类，即接触法测温传感器和非接触法测温温度传感器可分为两大类，即接触法测温传感器和非接触法测温 传感器。传感器。3必需由两种不同材料才能构成热电偶；如果热电偶两结点温度相必需由两种不同材料才能构成热电偶；如果热电偶两结点温度相 同，则回路总的热电动势必然等于零，温差越大，热电动势越大同，则回路总的热电动势必然等于零，温差越大，热电动势

23、越大。4热电偶产生热电势的条件是两热电极材料不同，两接点温度不同热电偶产生热电势的条件是两热电极材料不同，两接点温度不同。热电动势的大小只与材料和结点温度有关，与热电偶的尺寸形状热电动势的大小只与材料和结点温度有关，与热电偶的尺寸形状 无关。无关。5使用热电偶时要采用补偿导线，当冷端温度不是使用热电偶时要采用补偿导线，当冷端温度不是0时，为了保证时，为了保证 测量精度，需要进行冷端温度补偿。测量精度，需要进行冷端温度补偿。6热电阻常用的材料为铂和铜，使用热电阻时为了避免导线电阻的热电阻常用的材料为铂和铜，使用热电阻时为了避免导线电阻的 影响，一般要采用三线制接法。影响，一般要采用三线制接法。7

24、温度变送器是将测温元件检测的信号，变换为温度变送器是将测温元件检测的信号，变换为420 DC或或15 DC标准信号输出的传感器。标准信号输出的传感器。0tt可编辑课件任务二任务二 传感器在压力检测系统中的应用传感器在压力检测系统中的应用1 1了解压力单位及测压仪表分类；了解压力单位及测压仪表分类；2 2掌握弹簧管压力表的结构和原理；掌握弹簧管压力表的结构和原理；3 3掌握常用差压变送器的结构和原理；掌握常用差压变送器的结构和原理；4 4了解智能差压变送器的特点；了解智能差压变送器的特点；5 5会使用典型压力计；会使用典型压力计；6 6会差压变送器的选用和安装。会差压变送器的选用和安装。可编辑课

25、件作用力作用力作用作用面积面积压力的产生FPS压力是指均匀垂直的作用在单位面积上的力，压力在工业中用字母P表示。压力可以表示为：可编辑课件 根据国际单位制（根据国际单位制（SI）规定，压力的单位为帕斯）规定，压力的单位为帕斯卡，简称帕（卡，简称帕（Pa），），1帕为帕为1牛顿每平方米。牛顿每平方米。即：即：1Pa=1N/m2。帕所代表的压力较小，工程上经常使用千帕帕所代表的压力较小，工程上经常使用千帕（KPa）和兆帕（）和兆帕（MPa）。）。1MPa=1106Pa可编辑课件压力传感器压力传感器 1液柱式压力传感器液柱式压力传感器 2弹性式压力传感器弹性式压力传感器 3电气式压力传感器电气式压力

26、传感器 4活塞式压力传感器活塞式压力传感器可编辑课件液柱式压力传感器液柱式压力传感器U型管液柱式压力传感器型管液柱式压力传感器 液柱式压力计是液柱式压力计是以流体静力学原理来以流体静力学原理来测量压力的仪表。一测量压力的仪表。一般采用水银或水为工般采用水银或水为工作液，作液，用用U型管、斜型管、斜管或单管进行测量，管或单管进行测量，常用于低压、负压或常用于低压、负压或压力差的测量。压力差的测量。可编辑课件弹性式压力传感器弹性式压力传感器弹簧管压力表结构和外形弹簧管压力表结构和外形 弹性式压力计是弹性式压力计是将被测压力转换成弹将被测压力转换成弹性元件变形的位移进性元件变形的位移进行测量的仪表，

27、常用行测量的仪表，常用的有弹簧管式、膜片的有弹簧管式、膜片式、膜盒式和波纹管式、膜盒式和波纹管式等压力计。具有结式等压力计。具有结构简单、使用可靠、构简单、使用可靠、读数清楚、价格低廉、读数清楚、价格低廉、测量范围广等优点。测量范围广等优点。可编辑课件 弹性式压力计测压的敏感元件为弹性元件，它也经常用来作为气动单元组合仪表的基本组成元件。弹性元件弹性元件可编辑课件 被测压力由接头通入，被测压力由接头通入，迫使弹簧管的自由端产生位迫使弹簧管的自由端产生位移，移，通过拉杆使扇形齿轮作通过拉杆使扇形齿轮作逆时针偏转，同时指针通过逆时针偏转，同时指针通过同轴的中心齿轮的带动而作同轴的中心齿轮的带动而作

28、顺时针偏转，在面板的刻度顺时针偏转，在面板的刻度标尺上显示出被测压力的数标尺上显示出被测压力的数值。游丝用来克服因扇形齿值。游丝用来克服因扇形齿轮和中心齿轮间的传动间隙轮和中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。改变调而产生的仪表变差。改变调整螺钉的位置（即改变机械整螺钉的位置（即改变机械传动的放大系统），可以实传动的放大系统），可以实现压力表量程的调整。现压力表量程的调整。弹簧管压力表结构弹簧管压力表结构可编辑课件差压变送器差压变送器智能式差压变送器电容式差压变送器扩散硅差压变送器312可编辑课件1、电容式差压变送器、电容式差压变送器 电容式差压变送器包括差动电容传感器和变送器电路两部分，变送

29、器电路包括高频振荡器、振荡控制电路、放大器及量程调整电路等。可编辑课件 电容式压力传感器的测量原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。以测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。当被测压力变化时，测压膜片产生位移而改变两极板间的距离，测量相应的电容量变化，可知被测压力值。电容式差压变送器工作原理电容式差压变送器工作原理可编辑课件 硅杯压阻传感器结构图硅杯压阻传感器结构图2、扩散硅差压变送器、扩散硅差压变送器 扩散硅差压变送器采用硅杯压阻传感器作为敏感元件，它具有体积小、重量轻、结构简单和稳定性好的优点，精度也很高。可编辑课件3、智能式差压变送器、智能式差压变送器 智能式差压变

30、送器是由压智能式差压变送器是由压力传感器和微处理器（微机力传感器和微处理器（微机）相结合而成的。它充分利）相结合而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储用了微处理器的运算和存储能力，可对检测的数据进行能力，可对检测的数据进行处理，包括对测量信号的调处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、理（如滤波、放大、A/D转换转换等）、数据显示、自动校正等）、数据显示、自动校正和自动补偿等。和自动补偿等。可编辑课件压力计选用压力计选用仪表类型仪表类型量程范围量程范围选用选用仪表精度仪表精度仪表型号仪表型号可编辑课件压力计安装压力计安装测压点的选择引压管的敷设加装隔离装置加装缓冲器加装减振装置及固定装置

31、安装安装可编辑课件任务小结任务小结主要知识点归纳如下：主要知识点归纳如下：1.压力传感器简称为压力计，按照其转换原理的不同，大致可分为四压力传感器简称为压力计，按照其转换原理的不同，大致可分为四 大类：液柱式压力传感器、弹性式压力传感器、电气式压力传感器大类：液柱式压力传感器、弹性式压力传感器、电气式压力传感器、活塞式压力传感器。活塞式压力传感器。2.弹性式压力传感器测压的敏感元件为弹性元件。弹性元件主要有膜弹性式压力传感器测压的敏感元件为弹性元件。弹性元件主要有膜 片、膜盒、波纹管和弹簧管。片、膜盒、波纹管和弹簧管。3.弹簧管压力表是利用弹簧管将压力信号转换为位移信号测量的。如弹簧管压力表是

32、利用弹簧管将压力信号转换为位移信号测量的。如 果再加入霍尔元件，还可以将位移信号转换为电势信号。果再加入霍尔元件，还可以将位移信号转换为电势信号。4.电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件，将输入差压作用于电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件，将输入差压作用于 差动电容的电极板，使其产生位移，从而使差动电容器的电容量发差动电容的电极板，使其产生位移，从而使差动电容器的电容量发 生变化。生变化。5.扩散硅差压变送器是采用硅杯压阻传感器作为敏感元件，它利用压扩散硅差压变送器是采用硅杯压阻传感器作为敏感元件，它利用压 力使硅片电阻发生变化而检测压力差值。力使硅片电阻发生变化而检测压力差值。6.

33、通过压力表检验的实训练习了解压力表在使用中的校验方法。通过压力表检验的实训练习了解压力表在使用中的校验方法。可编辑课件任务三任务三 传感器在流量检测系统中的应用传感器在流量检测系统中的应用1 1了解流量的概念和流量计的分类；了解流量的概念和流量计的分类；2 2掌握差压式流量计的结构及特点；掌握差压式流量计的结构及特点；3 3理解常用流量计的结构及特点。理解常用流量计的结构及特点。4.4.会差压式流量计的选型与安装方法；会差压式流量计的选型与安装方法；5.5.会使用常用流量计。会使用常用流量计。可编辑课件 基本概念基本概念1.1.流量的概念流量的概念2.2.流量单位与流量单位与 关系关系流量计分

34、类流量计分类1.1.速度式流量计速度式流量计2.2.容积式流量计容积式流量计3.3.质量式流量计质量式流量计流量计原理与应用流量计原理与应用1.1.差压式流量计差压式流量计2.2.转子流量计转子流量计3.3.电磁流量计电磁流量计4.4.涡街流量计涡街流量计5.5.涡轮流量计涡轮流量计6.6.超声波流量计超声波流量计7.7.椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计8.8.质量流量计质量流量计可编辑课件流量的基本概念流量的基本概念 单位时间内流过管道某一截面的流体数量，称单位时间内流过管道某一截面的流体数量，称为瞬时流量。为瞬时流量。在某一段时间间隔内流过管道某一截面的流体在某一段时间间隔内流过管道某一截面的

35、流体量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，量的总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为总量或累积流量。称为总量或累积流量。工程上讲的流量常指瞬时流量。工程上讲的流量常指瞬时流量。流量流量瞬时流量瞬时流量累积流量累积流量体积流量体积流量质量流量质量流量流量流量可编辑课件ttMdtMQdtQ00总总 体积流量体积流量Q：单位时间内通过某截面的流体的体积，单位：单位时间内通过某截面的流体的体积，单位为为m3/s；质量流量质量流量M：单位时间内通过某截面的流体的质量，单位：单位时间内通过某截面的流体的质量，单位为为Kg/s；如果流体的密度为如果流体的密度为，则质量流量和体积流量的关系为：，则

36、质量流量和体积流量的关系为：M=Q 如以如以t表示时间，则流量和总量之间的关系是表示时间，则流量和总量之间的关系是:流量的基本概念流量的基本概念可编辑课件流量计分类流量计分类速度式流量计容积式流量计质量式流量计123可编辑课件 速度式流量计是通过测量流体在管路内已速度式流量计是通过测量流体在管路内已知截面流过的流速大小实现流量测量的。知截面流过的流速大小实现流量测量的。它是利用管道中流量敏感元件（如孔板、它是利用管道中流量敏感元件（如孔板、转子、涡轮、靶子、非线性物体等）把流转子、涡轮、靶子、非线性物体等）把流体的流速变换成压差、位移、转速、冲力体的流速变换成压差、位移、转速、冲力、频率等对应

37、的信号来间接测量流量的。、频率等对应的信号来间接测量流量的。差压式、转子、涡轮、电磁、涡街和超声差压式、转子、涡轮、电磁、涡街和超声波等流量计都属于速度式流量计。波等流量计都属于速度式流量计。速度式流量计速度式流量计可编辑课件 容积式流量计相当于一个容器，根据容积式流量计相当于一个容器，根据已知容积的容室在单位时间内所排出流体已知容积的容室在单位时间内所排出流体的体积来测量流体的瞬时流量和总量。常的体积来测量流体的瞬时流量和总量。常用的有椭圆齿轮、旋转活塞式和刮板等流用的有椭圆齿轮、旋转活塞式和刮板等流量计。量计。容积式流量计容积式流量计可编辑课件 质量流量计是以测量流体流过的质量为依据的流量

38、计质量流量计是以测量流体流过的质量为依据的流量计。质量流量计分直接式和间接式两种。间接质量流量计是。质量流量计分直接式和间接式两种。间接质量流量计是根据质量流量与体积流量的关系，测出体积流量再乘被测根据质量流量与体积流量的关系，测出体积流量再乘被测流体的密度，如工程上常用的采取温度、压力自动补偿的流体的密度，如工程上常用的采取温度、压力自动补偿的补偿式质量流量计。直接式质量流量计是直接测量流体质补偿式质量流量计。直接式质量流量计是直接测量流体质量流量的流量计，如热式、惯性力式、动量矩式质量流量量流量的流量计，如热式、惯性力式、动量矩式质量流量计等。直接法测量具有不受流体的压力、温度、粘度等变计

39、等。直接法测量具有不受流体的压力、温度、粘度等变化影响的优点。化影响的优点。质量式流量计质量式流量计可编辑课件流量计原理与应用流量计原理与应用差压式流量计差压式流量计 差压式流量计又差压式流量计又称节流式流量计，是称节流式流量计，是基于流体流动的节流基于流体流动的节流原理，利用管路内的原理，利用管路内的节流装置，将管道中节流装置，将管道中流体的瞬时流量转换流体的瞬时流量转换成节流装置前后的压成节流装置前后的压力差。力差。可编辑课件 流体在有节流装置（节流装置中间有个圆孔，孔径流体在有节流装置（节流装置中间有个圆孔，孔径比管道内径小）的管道中流动时，在节流装置前后的管比管道内径小）的管道中流动时

40、，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。节流现象节流现象可编辑课件 差压式流量计的安装包差压式流量计的安装包括节流装置的安装、引压管括节流装置的安装、引压管的安装和三阀组的安装，当的安装和三阀组的安装，当测量腐蚀性（或因易凝固不测量腐蚀性（或因易凝固不适宜直接进入差压计）的介适宜直接进入差压计）的介质流量时，还需要安装隔离质流量时，还需要安装隔离罐。罐。差压式流量计的安装差压式流量计的安装可编辑课件转子流量计转子流量计 转子流量计是变面积式流量计的一种。一般分为玻璃转子流量计是变面积式流量计的一种。一般分为玻璃和金属转子流

41、量计。金属转子流量计是工业上最常用的，和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质。对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质。可编辑课件 转子流量计由从下向上逐渐扩大的垂直锥形管和转子组成。被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化）；当被测流体流动时对转子的作用力，正好等于转子在流体中的重量时,转子受力处于平衡状态而停留在某一高度。转子在锥形管中的位置高度，与所通过的流量有着相互对应的关系。测量原理测量原理可编辑课件垂直安装保证足够的直管段介质含有杂质要加过滤器高温或结晶介质要加夹套保温测量气体要保证足

42、够的管道压力安装安装可编辑课件电磁流量计电磁流量计 电磁流量计是用来测电磁流量计是用来测量导电液体体积流量的仪量导电液体体积流量的仪表。由于其独特的优点，表。由于其独特的优点，电磁流量计目前已广泛地电磁流量计目前已广泛地被应用于工业过程中各种被应用于工业过程中各种导电液体的流量测量，如导电液体的流量测量，如各种酸、碱、盐等腐蚀性各种酸、碱、盐等腐蚀性介质；电磁流量计各种浆介质；电磁流量计各种浆液流量测量，形成了独特液流量测量，形成了独特的应用领域。的应用领域。可编辑课件 电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律测量导电性液体的电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律测量导电性液体的流量。在电磁流量计中的管

43、道外面上下两端的两个电磁线圈流量。在电磁流量计中的管道外面上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当有一定电导率的流体在管道中流动时就切产生恒定磁场。当有一定电导率的流体在管道中流动时就切割磁力线。产生的感应电动势与流量成线性关系，便可通过割磁力线。产生的感应电动势与流量成线性关系，便可通过测量感应电动势来间接测量被测流体的流量。测量感应电动势来间接测量被测流体的流量。电磁流量计测量原理电磁流量计测量原理可编辑课件涡街流量计涡街流量计 涡街流量计主要用涡街流量计主要用于工业管道介质流体的于工业管道介质流体的流量测量，如流量测量，如气体、液气体、液体、蒸气等多种介质。体、蒸气等多种介质。涡街流量计有

44、模拟标准涡街流量计有模拟标准信号，也有数字脉冲信信号，也有数字脉冲信号输出，容易与计算机号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，等数字系统配套使用，是一种比较先进、理想是一种比较先进、理想的流量计。的流量计。可编辑课件 涡街流量计是根据卡门涡街原理测量流量的流量计。涡街流量计是根据卡门涡街原理测量流量的流量计。在流体中设置非流线型漩涡发生体，则从漩涡发生体两侧在流体中设置非流线型漩涡发生体，则从漩涡发生体两侧交替地产生有规则的漩涡，流量与漩涡产生的频率成正比交替地产生有规则的漩涡，流量与漩涡产生的频率成正比，只要测得漩涡频率就可以得到流量。，只要测得漩涡频率就可以得到流量。涡街流量计测量原理涡

45、街流量计测量原理可编辑课件管道口径管道口径介质性质介质性质选型选型工作压力工作压力工作温度工作温度可编辑课件远离振动源和电磁干扰保证足够的直管段介质流向与箭头一致尽量采用竖直安装密封圈中心位于管道中心安装安装可编辑课件涡轮流量计涡轮流量计 涡轮流量计具有安装方便、涡轮流量计具有安装方便、测量精度高、可耐高压、反应测量精度高、可耐高压、反应快、可测脉动流量、刻度线性快、可测脉动流量、刻度线性及量程宽等特点，输出信号为及量程宽等特点，输出信号为电频率信号，便于远传，不受电频率信号，便于远传，不受干扰，且便于数字显示，可直干扰，且便于数字显示，可直接与计算机配合进行流量积算接与计算机配合进行流量积算

46、和控制。它广泛应用于石油、和控制。它广泛应用于石油、化工、电力等行业。化工、电力等行业。可编辑课件 当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。涡力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。轮的旋转角速度与流体流速成正比。涡轮流量计测量原理涡轮流量计测量原理1涡轮；2导流器；3磁电感应转换器；4外壳；5前置放大器可编辑课件变送器的电源线采用金属屏蔽线保证足够的前后直管段介质流向与箭头一致磁感应部分不能碰撞介质不洁净时，要加过滤器安装安装可编辑课件超声波流量计超声

47、波流量计 超声波流量计具有不超声波流量计具有不阻碍流体流动的特点，可阻碍流体流动的特点，可测流体种类很多，不论是测流体种类很多，不论是非导电的流体、高粘度的非导电的流体、高粘度的流体、浆状流体，只要能流体、浆状流体，只要能传输超声波的流体都可以传输超声波的流体都可以进行测量。超声波流量计进行测量。超声波流量计可用来对自来水、工业用可用来对自来水、工业用水、农业用水、化工生产水、农业用水、化工生产管道流量等进行测量。管道流量等进行测量。可编辑课件 超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传输速度是不同的，利用这一特点可以求出流体的速度，传输速度

48、是不同的，利用这一特点可以求出流体的速度，再根据管道流体的截面积，便可知道流体的流量。再根据管道流体的截面积，便可知道流体的流量。超声波流量计测量原理超声波流量计测量原理可编辑课件椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计是直椭圆齿轮流量计是直读累积式仪表，它属于容读累积式仪表，它属于容积式流量计，用于精密的积式流量计，用于精密的连续或间断的测量管道中连续或间断的测量管道中液体的体积流量。椭圆齿液体的体积流量。椭圆齿轮流量计的测量精度较高，轮流量计的测量精度较高，压力损失较小，安装使用压力损失较小，安装使用也较方便。它特别适合于也较方便。它特别适合于重油、聚乙烯醇、树脂等重油、聚乙烯醇、树脂

49、等粘度较高介质的流量测量。粘度较高介质的流量测量。可编辑课件 当流体从一侧流入椭圆齿轮流量计时，流体推动椭圆当流体从一侧流入椭圆齿轮流量计时，流体推动椭圆齿轮转动齿轮转动，椭圆齿轮每转一周所排出的被测介质量为固定，椭圆齿轮每转一周所排出的被测介质量为固定值，只要测出椭圆齿轮的旋转速度值，只要测出椭圆齿轮的旋转速度，便可知道被测介质的，便可知道被测介质的流量流量。椭圆齿轮流量计测量原理椭圆齿轮流量计测量原理可编辑课件质量流量计质量流量计 质量流量是指单位时间内，流经封闭质量流量是指单位时间内，流经封闭管道截面处流体的质量。用来测量质量流管道截面处流体的质量。用来测量质量流量的仪表统称为质量流量计

50、。质量流量计量的仪表统称为质量流量计。质量流量计的主要特点是可直接测量质量流量，与被的主要特点是可直接测量质量流量，与被测介质的温度、压力、粘度、密度变化无测介质的温度、压力、粘度、密度变化无关。关。可编辑课件 科氏力流量计是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成科氏力流量计是一种利用流体在振动管中流动而产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理来直接测量流量的仪表。电磁驱动器使传感器正比的科里奥利力的原理来直接测量流量的仪表。电磁驱动器使传感器以其固有频率振动，而流量的导入使以其固有频率振动，而流量的导入使U形传感器在科里奥利的作用下产形传感器在科里奥利的作用下产生一种扭曲，在它的左右两侧