上海交通大学机械综合项目工程测试关键技术期末大作业.doc
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1、上海交通大学机械工程测试技术期末大作业惯用传感器在工程测试中应用与研究学 生:赵文文学 号:7专 业:机械设计及自动化导 师:林昕 学校代码:10248上海交通大学继续教诲学院二一七年十二月传感器在机械工程测试中应用研究摘要在工业生产过程及工程检测中,为了对各种工业参数(如压力、温度、流量、物位、位移等)进行检测与控制,一方面要把这些参数转换成便于传送信息,这就要用到各种传感器,把传感器与其他装置组合起来,构成一种检测系统或调节系统,完毕对工业参数检测与控制。 本文重要简介传感器在机械工程测试中应用,涉及温度测量、压力测量、流量测量、物位测量等。核心词:传感器 温度测量 压力测量 流量测量 物
2、位测量APPLICATION OF SENSOR IN MECHANICAL ENGINEERING TESTABSTRACTIn the process of industrial production and engineering testing,in order to various industrial parameters (such as pressure,temperature,flow,level,displacement etc.) to detect and control,first take these parameters into convenient deliv
3、ery information,it is necessary to use a variety of sensors,the sensor and its device combination,a detection system or control system,complete the detection and control of industrial parameters。This paper mainly introduces the application of sensors in mechanical engineering testing,including tempe
4、rature measurement,pressure measurement,flow measurement,and location measurement. Key words:sensor /temperature measurement /pressure measurement /flow measurement /object position measurement 目 录1.温度测量-41.1温度概述-41.2膨胀式温度传感器-42.压力测量-52.1 压力概述-52.2液柱式压力计-63.流量测量-73.1 流量概述-73.2电磁流量传感器-84.物位测量-94.1物位概
5、述-94.2浮力式液位传感器-9总结-10重要参照文献-101. 温度测量1.1温度概述温度是工业生产和科学实验中一种非常重要参数。 物体许多物理现象和化学性质都与温度关于。许多生产过程都是在一定温度范畴内进行,需要测量温度和控制温度。 随着科学技术发展,对温度测量越来越普遍,并且对温度测量精确度也有更高规定。 温度是表征物体冷热限度物理量。温度不能直接加以测量,只能借助于冷热不同物体之间热互换,以及物体某些物理性质随着冷热限度不同而变化特性间接测量。 为了定量地描述温度高低,必要建立温度标尺,即温标。 温标就是温度数值表达。各种温度计和温度传感器温度数值均由温标拟定。历史上提出过各种温标,如
6、初期经验温标(摄氏温标和华氏温标),理论上热力学温标,当前世界通用国际温标。热力学温标拟定温度数值为热力学温度(符号为T),单位为开尔文(符号为K),1 K等于水三相点热力学温度 1/273.16。热力学温度是国际上公认最基本温度,国际温标最后以它为准而不断完善。1.2膨胀式温度传感器依照液体、固体、气体受热时产生热膨胀原理,此类温度传感器有液体膨胀式、固体膨胀式和气体膨胀式。 (1) 液体膨胀式在有刻度细玻璃管里充入液体(称为工作液,如水银、酒精等)构成液体膨胀式温度计。惯用有水银玻璃温度计和电接点式温度计,这种温度计远不能算传感器,它只能就地批示温度。电接点式温度计可对设定某一温度发出开关
7、信号或进行位式控制,有固定式和可调式两种。(2)固体膨胀式固体膨胀式是以双金属元件作为温度敏感元件受热而产生膨胀变形来测温。 它由两种线膨胀系数不同金属紧固结合而成双金属片,为提高敏捷度常作成螺旋形。螺旋形双金属片一端固定,另一端连接指针轴,当温度变化时,双金属片弯曲变形,通过指针轴带动指针偏转显示温度。它惯用于测量-80600范畴温度,抗震性能好,读数以便,但精度不太高,用于工业过程测温、上下限报警和控制。 (3)气体膨胀式气体膨胀式是运用封闭容器中气体压力随温度升高而升高原理来测温,运用这种原理测温温度计又称压力计式温度计,如图 1 所示。温包、毛细管和弹簧管三者内腔构成一种封闭容器,其中
8、布满工作物质(如气体常为氮气),工作物质压力经毛细管传给弹簧管,使弹簧管产生变形,并由传动机构带动指针,批示出被测温度数值。图1压力式温度计压力温度计构造简朴、抗振及耐腐蚀性能好,与微动开关组合可作温度控制器用,但它测量距离受毛细管长度限制,普通充液体可达20m,充气体或蒸汽可达60m。 2. 压力测量2.1压力概述压力是重要工业参数之一,对的测量和控制压力对保证生产工艺过程安全性和经济性有重要意义。压力及差压测量还广泛地应用在流量和液位测量中。 工程技术上所称“压力”实质上就是物理学里“压强”,定义为均匀而垂直作用于单位面积上力。 其表达式为P=FxA 式中 P-为压力; F-为作用力; A
9、-为作用面积。 国际单位制(SI)中定义:1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米面上,形成压力为1“帕斯卡”,简称“帕”,符号为Pa。过去采用压力单位“工程大气压”(即kgf/cm2)、“毫米汞柱”(即mmHg)、“毫米水柱”(即mmH2O)、物理大气压(即atm)等均应改为法定计量单位帕,其换算关系如下: 1 kgf/cm2=0.9807105Pa 1mmH2O=0.980710Pa 1mmHg=1.332102Pa 1atm=1.01325105Pa压力有几种不同表达办法(1)绝对压力 指作用于物体表面积上所有压力,其零点以绝对真空为基准,又称总压力或全压力,普通用大写符号P表达(2)大气压力指
10、地球表面上空气柱重量所产生压力,以P0表达。 (3)表压力 绝对压力与大气压力之差,普通用p表达。 测压仪表普通批示压力都是表压力,表压力又称相对压力。当绝对压力不大于大气压力,则表压力为负压,负压又可用真空度表达,负压绝对值称为真空度。如测炉膛和烟道气压力均是负压。 (4)差压 任意两个压力之差称为差压。 如静压式液位计和差压式流量计就是运用测量差压大小懂得液位和流体流量大小。 测量压力传感器诸多,如应变式、电容式、差动变压器、霍尔、压电等传感器等都能用来测量压力。2.2液柱式压力计液柱式压力计是以流体静力学原理来测量压力。它们普通采用水银或水为工作液,用U型管或单管进行测量,惯用于低压、负
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