54.1机舱常用传感器幻灯片.ppt

§5-3 机舱中常用的传感器 机舱常用的传感器 一、温度传感器 较低温度场合——用热电阻或热敏电阻式（用半导体材料制成，具有负的电阻温度系数），如冷却水、滑油温度、主轴承温度等。 较高温度场合——热电偶式，如主机排气温度。 1．热电阻式温度传感器 热电阻常由铜丝或铂丝用双线并绕在绝缘骨架上，再插入护 套内组成。其电阻与温度成正比（正的电阻温度系数）。 铜热电阻——测温范围-500C～+1200C。 铂热电阻——测温范围-1200C～+8000C （监视系统多用铂电阻） 热电阻测温电桥 Rt：热电阻； R0：调零（调迁移）电位器 W：调桥臂电流（调量程）电位器； R1=R2为固定电阻（R1 Rt，R2R0） i1=i2=i主要取决于R1、R2的大小。 设Rt=起始电阻Rt0+随温度变化电阻ΔRt，则输出电压： Uab=Ua--Ub=i Rt--i R0=i(Rt0+ΔRt)--iR0 当t=00C时，ΔRt=0，则Rt=R0，这时可调整R0使Uab=0（调零）。如果起始温度为TL，对应热电阻起始电阻为RL，可调整R0=RL，同样可使Uab=0，即将测温始点迁移到TL。 当温度在TL的基础上升时，Rt增大ΔRt，此时Ua↑,而Ub不变，Uab↑，即： Uab=Ua--Ub =i(Rt0+ΔRt)--iR0= iΔRt 可见电桥输出Uab与热电阻随测量温度而变化的阻值ΔRt成正比，此即热电阻的温度检测原理。其量程可由W改变电流值来调整，即t=tmax时，使Uab=Uabmax 热电阻的温度修正——热电阻三线制接法 热电阻插入需检测的监视点，与测量电桥之间用铜丝线连接，铜丝线的阻值也会随温度而变化，引起测量误差。实际测量电桥中采用热电阻“三线制”连接法来实现环境温度的补偿，即增加一根电源线LC，将热电阻的两根导线La和Lb分别接在测量桥臂和调零桥臂上 Uab=Ua--Ub =i(Rt+Ra)--i(R0+Rb)=i(Rt--R0)+i(Ra--Rb) 只要Ra恒等于Rb，则Uab与环境温度无关。要求La和Lb用同样材料，同样截面积，同样长度以及同一路径，温度变化时，Ra和Rb的变化量相等，两者相互抵消。 2．热电偶式温度传感器 结构：由两种导电率不同的金属导体或半导体材料焊接而成，并插于护套内。 原理：焊接端（热端）插入测温点，与导线连接端（冷端）置于室温中，当冷热两温度不同时，热电偶回路产生的热电动势e的大小与两端温差成正比。若冷端温度保持不变，则e与热端（测量温度）温度成正比。 冷端补偿电桥：当环境温度变化时，冷端温度会变化，影响测量精度，用冷端补偿电桥解决。 R0、R1、R2是阻值恒定的锰铜丝电阻。Rt是用于温度补偿的铜热电阻，当温度t↑→Rt↑→Ubc↑(同时e↓)，则 Uab=e+Ucb 当环境温度变化时，只要e的减少量与Ucb的增加量相同，则Uab保持不变。 类型：铂铑—铂热电偶。 镍铬—镍热电偶 后者多用于机舱排烟温度测量。 二、压力传感器 1．电阻式压力传感器 原理：压力信号经弹簧管变化位移信号，再经传动放大机构转成电阻信号，经测量电桥变成电压信号。若测量压力↑→弹簧管变形位移↑→扇形齿逆转→滑针顺转→Rf1↓,Rf2↑→Ua↑,Ub不变→Uab↑。 由于弹簧管弹性敏感 元件存在弹性滞后效应， 因此这种传感器不适用 于测量瞬时变化的动态 压力，多用于测量压力 2．金属应变片式压力传感器 RP——金属应变片阻值。 Rt——温度补偿电阻。 金属应变片的结构：铜镍或镍铬合金绕成栅状，粘贴在上、下两层绝缘基片间制成。使用时，将应变片牢固粘贴于受压容器上。 当测量压力为零时，调整测量电桥，使Uab=0。 当测量压力↑→应变片弯曲变形→栅形金属丝被拉长→RP↑→Ub↓,Ua不变→Uab↑。 由于RP的阻值会随温度而变，为保证测量精度，设有一温度补偿电阻Rt，Rt与RP的材料和阻值相同，当温度↑，RP↑→Ub↓，Rt↑→Ua↓，因ΔRt=ΔRP，故ΔUb=ΔUa，保持Uab不变。 应变片式压力传感器可用于测量静态压力和动态压力 （3）电磁感应式压力传感器 1．变浮力式液位传感器 原理：液位信号—经浮筒—→浮力信号—经差动变压器→交流电压信号—经整流→直流电压信号。 差动变压器： 组成：初级线圈+两个对称 的次级线圈+铁芯