1、1,第二章 参数检测,简要介绍非电量参数检测方法及实现技术 如温度，压力、物位、流量、机械量、成分等,2,第一节 概述,一、 参数检测的意义参数检测是把反映生产过程状态的参数定量化，并提供出对控制生产有效而适当的信息，从而使生产管理、质量管理、原材料和能源消耗等处于最佳化。如传统酿酒方法利用现代检测实现的现代化。,3,二、参数检测的一般方法,参数的检测是以自然规律为基础，利用某些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。,4,光学法：利用光的发射、透射、折射、和反射定律或性质进行检测,红外测温仪,5,力学法：利用敏感元件把被测量转变成机械位移
2、、变形,弹簧秤,6,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,热线风速仪,7,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,电子体温计用 NTC热敏电阻,8,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,超声波流量计,9,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,电磁流量计,10,射线法：放射线穿过介质时部分能量会被物质吸收，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,X射线探伤,11,三、常见的检测参数,热工量： 温度t（ 、K、 ）压力（压强）p（
3、Pa）、压差 p 、真空度、流量q（t、m 3 ）、流速v（m/s）、物位、液位h（m） 机械量： 尺寸（长度、厚度、角度）、直线位移x（m）、角位移、速度、加速度a（ m/s2） 、转速n（r/min）、应变 （m/m ）、力矩T（Nm）、振动、噪声、质量（重量）m（kg、t）,12,物体的性质和成分量： 空气的湿度（绝对、相对）、气体的化学成分、浓度、液体的粘度、浊度等 状态量：颜色、透明度、缺陷、表面质量（粗糙度、白度、灰度）等。 电工量： U、I、f、R、Z、E、B ,13,第二节 温度的检测,一、 概述 1、温度的概念 温度的宏观概念是建立在热平衡基础上的。任意两个温度不同的物体，只
4、要有温度差存在，热量就会从高温物体向低温物体传递，直到两物体温度相等，即达到热平衡为止。 温度的微观概念是大量分子运动平均强度的表示。分子运动愈激烈其温度表现越高。,14,当两个物体达到热平衡时，便可以从一个物体的温度得知另一个物体的温度，这就是测温的依据。对于既知的一个物体的某个性质或状态随温度变化的确定关系，就可以以温度来度量其性质或状态的变化情况，这就是设计与制作温度计的数学物理基础。,温度的测量：,15,2、常用温标：,1）摄氏温标 摄氏温标规定标准大气压下纯水的冰融点为0度，水沸点为100度，中间等分为100格，每格为摄氏1度，符号为,2）华氏温标 华氏温标规定标准大气压下纯水的冰融
5、点为32度，水沸点为212度，中间等分180格，每格为华氏1度，符号为。,16,3）热力学温标 以热力学第二定律为基础的一种理论温标，已被国际计量大会采纳作为国际统一的基本温标。 （ K ）,它规定分子运动停止时的温度为绝对零度。它建于热力学基础，体现出温度仅与热量有关而与测温物质的任何物理性质无关的理想温标。,17,3、测温方法,（1）接触式测温（2）非接触式测温,感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡。,感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接受被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。,18,接触式测温：,膨胀式温度计：测温敏感元件在受热后尺寸或体
6、积会发生变化，该变化与温度具有一定的函数关系,玻璃液体温度计,19,双金属温度计,固体膨胀式温度计,20,21,压力式温度计：根据一定质量的液体、气体在定容条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理制成的,22,23,热电阻温度计：利用金属(包括合金)导体或金属氧化物半导体做测温质，利用随温度而变化的电阻值来进行测温的,24,热电偶温度计：基于塞贝克热电动势效应,25,26,热敏电阻温度计：用电阻值随电阻体温度而显著变化的半导体电阻制成的,27,材料：,分类：,正温度系数热敏电阻(PTC),负温度系数热敏电阻(NTC),临界温度系数热敏电阻(CTR),半导体 - 半导体热电阻,热敏电阻,非线性,热
7、敏电阻的应用,28,非接触式测温：,任何物体，若其温度超过绝对零度，就会以电磁波的形式向周围辐射能量。其中与物体本身温度有关的传播热能的那部分辐射，称为热辐射。而把能检测被测物体热辐射能量，进而确定被测物体温度的仪表，通称为辐射式温度计。,29,辐射测温仪表主要组成,30,光学高温计：将物体的光谱辐射亮度和标准光源的光谱辐射亮度进行比较，来确定待测物体的温度。,31,光电高温计：克服了光学高温计的主要缺点,32,辐射式温度传感器,红外辐射 - 物体本身有一定的温度（电机/电器/火炉/冰块）,- 红外测温传感器,物体温度高 - 红外辐射能多,特点：非接触测量，远距离/带电/不能直接接触 - 不影
8、响温度分布速度快；灵敏度高；测量范围广(-101300C)；抗干扰,33,第三节 压力的检测,一、 概述 1、基本概念工程上把垂直均匀作用在单位面积上的力称为压力，即物理学中定义的压强。（Pa）,34,（1）绝对压力 作用与物体表面上的全部压力,描述方法：,（2）大气压力 地球表面上的空气柱重力所产生的平均压力,（3）相对压力 绝对压力与大气压力之差,（4）差压 任意两个压力之差,35,二、压力检测的主要方法及检测仪表,（1）液柱式压力检测 根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量,U型压力计,36,U形管压力计,P=P1P2=g(h1+h2),提高工作液密度将增加压力的测量范围
9、，但灵敏度要降低。,37,（2）弹性式压力检测 根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量,常用弹性元件,38,弹性压力计的组成框图,39,弹簧管压力计,单圈弹簧管,拉杆,支座,管接头,指针,扇形齿轮,40,（3）负荷式压力检测 基于静力平衡原理进行压力测量,活塞式压力计,41,（4）电气式压力检测 利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等,压电式压力传感器,42,一般用压力表传递压力信息的距离不能很远，要向远距离传输压力信息，往往是将弹性测压元件与电气传感器相结合构成压力变送器，工业上常称为差压变送器。它能以统一信号进行传输、显示和控制。,（5）压力变送器,43,电容式压力变送器,44,三、 压力仪表的选择,1. 仪表量程的选择被测压力较稳定：最大工作压力不应超过 仪表满量程的3/4被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应超过仪表满量程的2/3为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的1/3优先满足最大工作压力条件,45,2、仪表精度的选择,压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。根据生产允许的最大测量误差确定仪表的精度尽可能选用精度较低，价廉耐用的压力仪表,46,3、仪表类型的选择,被测介质的性质对仪表输出信号的要求使用的环境,
