第七章过程参数检测常用传感技术2案例.ppt

过程参数检测中的常用传感技术 主要内容 一、温度检测 二、压力检测 三、流量检测 四、物位检测 五、相关传感器发展 一、温度检测 温度表征物体分子热运动的剧烈程度，难以直接测量，因此均是根据物体物理性质随温度变化的特征进行间接测量。归结起来温度测量方法分为接触式测量和非接触式测量两类。 1、金属热电阻测量 利用导体电阻值随温度变化的性质测量温度 。 测温范围 :-260?C?900?C 优点: 性价比高、中低温区稳定性好、准确度高、 灵敏度大、易于测量、便于远传 缺点： 体积较大、热惯性大，不适于测量高温物体、体积狭小物体和温度快速变化的物体，另外抗振动冲击能力差。 热电阻分类: 材料分——铂、铜、镍、铁、铑铁、铂钴合金等 精度等级分——标准电阻温度计、工业热电阻 结构分——线绕型、薄膜型、厚膜型 主要参数： 分度号、标称电阻值、测温范围、允许偏差、电阻比W（温度为100?C和0?C时的电阻值之比）、热响应时间和额定电流等 。 热电阻引线方式： 工业用热电阻由感温元件、引线和保护管组成。其中引线是感温元件测量线路连接的引线，通常置于保护管内。热电阻引线对测量结果有较大影响，常用引线方式有两线制、三线制和四线制三种。 2、半导体热敏电阻测温 半导体的电阻与温度之间的关系呈指数关系，可表示为： 常见热敏电阻结构形式: 3、热电偶测温 　　　热电偶是利用金属的热电效应进行温度测量的。热电偶种类有几百种，应用较广的几十种，分为标准化和非标准化两大类。标准化热电偶八种，分度号分别为S、R、B、K、N、T、E、J，前三种由铂和铂铑合金制成，属于贵金属热电偶，其余五种由镍、铬、硅、铜、铝、锰、镁、钴等金属合金制成，属于贱金属热电偶。 　　　在实际测温时，一般应在了解热电偶基本特性的前提下，根据被测对象、测量气氛、测温范围等正确选择热电偶。 热电偶冷端处理： 　　　根据热电偶测温原理，热电势是测量端与参考端温度t、t0的函数差，只有参考端温度恒定，才能得到热电势与测量端温度之间的关系。实际上我们通常使用的热电偶分度表是以参考端为0?C制作的。但在工业检测现场，参考端温度则难以保持恒定不变，更难以维持在0?C，因此冷端处理是热电偶在实际使用时必须面对的问题。 　　　冷端恒温、冷端温度校正、冷端温度自动补偿、补偿导线 热电偶断偶检查：　　在热电偶自动测温电路中如果发生断偶现象，输出热电势为0，就会得出t=t0的错误结果。为此，检测电路中应增加一个断偶判断的环节。如图所示，M—N为热电偶输出端，经R1、R2、CF构成的滤波网络送入量程放大器A，再经A/D转换后将测量结果送计算机处理。此电路中有一个UB和RB构成的断偶判断环节，RB为兆欧级大电阻。热电偶正常工作时该环节相当于开路；当发生断偶时，M－N处电压为UB，UB选择为经放大后使A/D转换器溢出，从而使计算机能够判断出断偶发生。 　 ４、辐射测温 　　　任何物体，只要温度超过绝对零度，都会以电磁波的形式向周围辐射能量，称为热辐射。热辐射能量与物体自身性质和温度有关。这种通过接收物体的辐射能量来确定温度的方法称为辐射测温，利用这种原理测温的仪表和传感器通常称为辐射式温度计。 光谱辐射式温度计： 　　　光谱辐射温度计是根据热辐射效应进行测量的。通常由辐射敏感元件、光学系统、测量仪表及辅助装置等几部分组成。 使用时应注意：距离系数、中间介质、环境温度、 杂光干扰 光学高温计： 　　　光学高温计通过将辐射体在单一波长（通常采用0.66μm）下的亮度与高温计灯泡亮度比较来确定物体温度。光学高温计有三种形式：灯丝隐灭式、恒定亮度式和光电亮度式。 　　　下图是灯丝隐灭式高温计工作原理图。调节物镜使被测物的像落在灯泡的灯丝平面上，灯泡温度低时，从目镜中看到被测物像上的暗丝，接通电源并调节可变电阻，使灯泡变亮，当灯丝两度与被测物亮度相同时，灯丝隐灭在被测物的像中。 红外辐射测温： 　　　红外线是物体热辐射光谱中位于可见光红光以外的光谱，波长范围大致在0.75～1000?m。与各种单色光相比，红外光的热效应是最大的。 　　　红外辐射测温仪的工作波段一般在0.75～14?m。通常由光学系统、红外探测器、信号放大器及信号处理、指示器等部分组成，如图所示。 　 　优点：反应速度快；灵敏度高；测温范围广，测量准确度高；适用范围广，尤其适合于较远距离的高速物体、带电体、高温高压等物体的温度测量。 　使用应注意：被测物尺寸应大于测温仪视场，最好大过50%；被测物和测温仪之间避免有水蒸气、粉尘、烟雾