10.1.3压力的电测法压阻式压力传感器.ppt

第8-11章 非电量的电测法 1 物（液）位的电测法 2 力、荷重和力矩的电测法 3 热工量的电测法 4 水分和湿度的电测法 5 其他 1 物（液）位的电测法 超声波法 利用回声测距的原理进行。 图 8－4－1 超声波物位计的几种测量原理 图 8－4－2 声速校正具 图 8－4－3 浮臂式声速校正具 若在测量时，声速沿高度方向是不同的，如沿高度方向被测介质密度分布不均匀或有温度梯度时，采用浮臂式声速校正具。使校正探头与测量探头发射和接收的声波所经过的液体状态相近似。 超声波物位测量法的优点是：可进行非接触测量，适用于有毒、有腐蚀性液体液位的测量； 缺点是当测量含有气泡、悬浮物的物位及被测液面有很大波浪时，使用较困难。 图 8－4－4 反射时间差法超 声界面传感器的原理 利用超声波反射时间差法可检测液-液相界面位置。 浮力法（利用液体浮力测液位，变浮力式） 图 8－4－5 浮筒式液位计原理图 设初始时液位H为零，故浮力为零，浮筒重量W与弹簧力cx0平衡。 当液位升高H时，浮筒将上升，此时，弹簧变形相应减小，浮筒浸入液体的深度为 所受浮力等于浮筒所排出体积液体的重力，浮筒处于平衡状态，有 差压法 图 8－4－6 电容式差压传感器 1－杯体； 2－定极板； 3－测量膜片； 4－绝缘体； 5－硅油； 6－隔离膜片。 a-----动极板的工作半径 T------动极板初始张力 d0----定、动极板的初始距离 图 8－4－7 用差压变送器测液位示意图 图 8－4－8 投入式液位计示意图 1－支架； 2－压阻式差压计； 3－背压管。 电容法 图8－4－9 电容式物位传感器 （回顾）变介电常数式 因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也就不同。这种传感器可用来测量物位或液位，也可测量位移。 图中两平行电极固定不动, 电介质以不同深度插入电容器中, 从而改变两种介质的极板覆盖面积。 当电容极板之间的介电常数发生变化时，电容量也随之发生变化，根据这一原理可构成变介电常数式电容式传感器。可用以测量物位，含水量及成分分析等。图为变介电常数式电容液位传感器原理图。 ε1：液体介质的介电常数 ε0:空气的介电常数； h :电极板的总长度； R2、R1：电极板的内、外径； 电容量C与位移x呈线性关系! X＝0时，C＝C0 2 力与荷重的电测法 将力（拉力、压力）转换成电信号测量的方法，可分为两类，一类是直接法，如利用压电式传感器（4.2节）；另一类是以弹性元件作为敏感器，将拉力或压力转换为应变或位移，再用应变传感器或位移传感器把应变或位移转换为电量，称为间接法。 9.3.1 力敏感器 图9-3-1 实心圆柱状弹性元件 力敏感器是能将力转换成位移（或应变）的弹性元件，也称为力敏感型弹性元件。 实心轴沿轴向（纵向）线应变和沿圆周（横向）线应变分别为： 横向线应变与纵向线应变之比称为泊松比 若轴向受力面积为A，则轴向应力为 由材料力学知，轴向应力与轴向线应变成正比 式中，E为弹性元件材料的弹性模量 悬臂梁 悬臂梁是一端固定一端自由的弹性敏感元件，根据梁的截面形状可分为等截面梁和变截面梁。 1）等截面梁 梁的自由端的位移y为 梁上沿l方向距自由端lx处的上下表面应变符号相反（拉伸应变为正，压缩应变为负），其值为： 2）变截面梁 等截面梁的不同部位的应变是不相等的，而变截面梁上沿l方向各处的上下表面应变符号相反，大小相等。其值为 其自由端位移为 图 9－3－2 悬臂梁的结构 9.3.2 力的间接电测法 1.应变式力传感器 将应变片粘贴到受力的力敏感型弹性元件上，即构成应变式力传感器。以受力的圆柱和悬臂梁为例来说明。 （9-3-8） （9-3-9） （3-1-41） 本电路 图 9－3－3 受力圆柱上应变片的粘贴 图 9－3－4 受力等强度梁应变片的粘贴 图 9－3－5 受力薄臂环上应变片的粘贴 图 9－3－6 受力固定梁应变片的粘贴 2.位移式力传感器 图 9－3－7 电容式荷重传感器 1－动极板；2－定极板；3－绝缘材料；4－弹性体；5－极板支架 图 9－3－8 差动变压器式测力传感器 9.3.3 荷重传感器与电子秤 图 9－3－9 电子台秤 图 9－3－10 电子皮带秤原理 9.4 力矩的电测法 扭轴（扭矩敏感器） 图 9－4－1 扭转轴上的应变 由材料力学可知，当实心圆轴受到扭矩M的作用时，在沿与轴线成 夹角的方向上应变为： 用应变电桥测量 热工量电测法 10.1 压力和差压的电测法 1