第5章测试与传感技术的工程应用.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 5.5.2 压力的测量 2.常用压力传感器应用举例：薄壁圆筒应变片式压力传感器 * 5.5.2 压力的测量 2.常用压力传感器 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 ②压阻式压力传感器 敏感元件是半导体应变片。 5.5.2 压力的测量 2.常用压力传感器 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 ②压阻式压力传感器 敏感元件是在某一晶面的单晶硅平膜片上，沿—定的晶轴方向扩散着—些长条形电阻。 当膜片受到流体压力或压差作用时，膜片内部产生应力，从而使扩散在其上的电阻值由于压阻效应而发生变化。 可以在切向应力等于零的圆周上沿着(001)晶面的两个相互垂直的晶轴，分别布置两个切向和两个径向电阻，并将四个电阻接成图示的全桥，这样既提高了灵敏度，又实现了温度补偿。 5.5.2 压力的测量 3.压力变速器 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 输出为标准信号的压力传感器，有较高的静态精度。 霍尔式压力变送器。用霍尔元件把波登管的自由端位移转换成电压(霍尔电势)输出。 5.5.2 压力的测量 3.压力变速器 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 力平衡式压力变送器。（也叫伺服式或压差式） 5.5.2 压力的测量 4.压力测量系统的动态特性 * 为了使压力测量系统具有最佳的动态性能，传感器与测压点处的连接最好处于“齐平”的状态。然而在一般情况下这样安装是困难的，往往要采用管道—容腔安装方式。 4.压力测量系统的动态特性 * 讨论工作介质为液体，安装方式为管道一容腔型的压力测量系统的动态特性。 连接管道(直径 d，长度 l )和容腔(容积V )构成压力传输系统。 被测压力pi为输入，容腔压力pV 为输出，此系统的微分方程及其固有频率和阻你比如下。 5.5.2 压力的测量 5.压力传感器的标定 压力传感器的静态标定 静重比较法，标准砝码 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.2 压力的测量 5.压力传感器的标定 压力传感器的动态校准 正弦激励校准 也称为稳态校准，通常采用正弦压力作激励信号，测其稳态响应，获得频率响应曲线。 左图中的曲柄搖杆1带动活塞往复运动，调整缸体2的容积可改变输出压力的幅值，不同的曲柄转速产生压力的变化频率也不同。该装置输出压力幅值为6.9MPa时，其频率可达100Hz。 右图的凸轮4表面形状为正弦曲线，喷嘴3的出口阻力随转动凸轮的表面形状而变化，故喷嘴内的压力按正弦变化。压力幅值取决于压力源C，频率由凸轮转速决定。该装置输出压力幅值为6.9Pa时，频率可达3kHz。 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.2 压力的测量 5.压力传感器的标定 压力传感器的动态校准 阶跃激励校准 也称为瞬态校准，通常利用压力发生器把瞬态压力加到压力传感器或压力测量系统上，测得的频率响应特性曲线，为整个频带内的响应曲线。适于获取压力传感器在较高压力下的高频待性 图为一种激波管阶跃压力发生器，由两段等截面的长管4、6及膜片穿孔器2等组成。图中6段管为高压腔，4段管为低压腔，两者用膜片5隔离，低压腔连接被校压力计。校准时，用穿孔器2将膜片5刺破，从高压腔向低压腔产生一个压力波，该波对压力表相当于一个正的压力阶跃信号。对于气体，其上升时间约为10-9s，压力可达4MPa。 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.2 压力的测量 5.压力传感器的标定 压力传感器的动态校准 阶跃激励校准 也称为瞬态校准，通常利用压力发生器把瞬态压力加到压力传感器或压力测量系统上，测得的频率响应特性曲线，为整个频带内的响应曲线。适于获取压力传感器在较高压力下的高频待性 采用快速阀门产生阶跃信号的标定方法， 小容腔与高压容腔快速接通。 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.3 流量的测量 流体的流量，单位时间内流过管道某一截面处流体的体积数，单位m3/s。 一般工业用液体流量计的基本工作原理：通过某种中间转换元件或机构，将管道中流动的液体流量转换成压差、位移、力、转速等参量，然后再将这些参量转换成电量，从而得到与液体流量成一定函数关系的电量输出。 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.3 流量的测量 1. 差压式流量计 原理：在流通管道上设置流动阻力件，当液体流过阻力件时，在它前后形成与流量成一定函数关系的压力差，通过测量压力差，即可确定通过的流量。 组成：产生差压的装置和差压计两部分。 差压型式：节流装置(孔板、喷嘴、文杜里管等)、动压管、均速管、弯管等。 其他型式：转子式流量计、靶式流量计等。 * 第5章 测试与传感技术的工程应用 5.5.3 流量的测量 1. 差压式流量计 ①节流式差压流量计 设置流动阻力元件：孔板，