检测技术与检测元件教案.pptx

1;1）守恒定律 守恒定律是自然界最基本的定律，它包括质量、能量、动量和电荷量等守恒定律。 (查守恒定律在测量中的应用) 守恒定律在流量测量中的应用： 毕托管流量计 节流式流量计 均速管流量计等 ;例：毕托管 流量计 构成： 毕托管是由弯成直角的同心套管构成。测量时，毕托管的内管口正对流体流动方向（如图）。 测量原理： 根据流体的总压与静压之差测量流体的流速。 守恒定律应用： 点2处的总能量应与点1处的总能量相等;2）场定??? 关于场定律主要有：运动定律、电磁感应定律、光干涉定律等 常见的主要应用： 利用静电场定律的电容式传感器 例：平板电容;利用电磁感应定律的电磁流量计 原理图：;注意： 基于场的定律的参数检测，其敏感元件的形状、尺寸等参数决定了检测系统的量程、灵敏度等性能。 具有较大的设计自由度、选择材料的限制较小。 体积一般较大，不易集成，环境干扰对敏感元件的输出影响较大。 ;3）依据物质特性的固有规律 原理： 利用某物质固有物理量的变化实现参数检测。 （物质的固有规律与物质的材料密切相关，反映了物质的内在性质） 例如： 金属，特别是许多半导体物质在受压、受热、受光照等情况下，表现出其电阻值或电学量有明显的变化，根据物质的这一特性，可分别进行压力、温度和光强等参数的检测。 特点： 基于物质固有定律的参数检测具有敏感元件体积小、无可动部件、反应快、灵敏度高、稳定性好、易集成等优点，在检测技术中有广阔的应用前景。;信号转换基础效应、元件与应用 参数检测中敏感元件常依据基础效应、按照一定的原理把被测变量的信息转换成一种可进一步处理或表示的信息。 检测技术中常应用的基础效应：;效应名称;参数检测的一般方法 参数检测是以自然规律为基础，利用敏感元件特有的物理、化学和生物等效应，把被测变量的变化转换为敏感元件某一物理(化学)量的变化。 主要内容： 方法分类、 敏感元件选择 ;1）检测原理分类 根据敏感原件的不同，参数检测一般可分为： 光学法 利用光的发射、透射、折射和反射定律或性质。利用光强度等光学参数来表示被测变量的大小，通过光电元件接收光信号实现检测目的。 例：辐射式温度计、红外式气体成分分析仪 力学（机械）法 利用敏感元件把被测变量转换成机械位移、变形等，通过对位移或变形状态的变换实现检测目的。 例：弹性元件，节流件;热学法 根据被测介质的热物理量(参数)的差异以及热平衡原理进行参数的检测。 例：热线风速仪 根据流体流动时带走的热量测定流体的流量（流速）。 电学法 利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学量。 例：热敏电阻、热电偶等 ;声学法 利用超声波在介质中的传播以及在介质间界面处的反射等性质进行参数的检测。 应用例： 超声波物位仪利用测量从超声波发射到接收到界面反射波的时间实现检测物位。 超声波流量计利用超声波在流体中沿顺流和逆流方向传播的速度差检测流体的流速。 磁学法 利用被测介质有关磁性参数的差异及被测介质或敏感元件在磁场中表现出的特性，检测被测变量。 应用例：电磁流量计，磁氧分析仪; 射线法 利用放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收的特性实现参数测量的方法。吸收程度与射线所穿过的物质层厚度、物质的密度等性质有关。 例如利用射线法可实现物位检测，也可以用来检测混合物中某一组分的浓度。 ;2.2 敏感元件简介 敏感元件（检测元件）： 一种能够灵敏地感受被测参数，并将被测参数的变化转换成另一种物理量变化的元件。 敏感元件选择 同一参数可以使用不同的敏感元件，应用不同的方法来测量。 选择敏感元件时要考虑以下因素。 a. 敏感元件的适用环境 要保证敏感元件能正常工作，一般对它使用的环境温度、压力、外加电源电压(电流)等都有要求。 例如，用压阻元件测量压力一般要求被测介质的温度不超过150℃。;b. 敏感元件的参数测量范围 保证工作在其适用范围之内，被测变量不超过敏感元件规定的测量范围 例如，对于弹性元件，当外力作用超过极限值后，弹性元件将产生永久性变形，甚至产生断裂或破损。 c. 敏感元件的输出