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位移物位傳感器ppt課件(2)-資料下載頁

2025-05-04 18:34本頁面
  

【正文】 、 、 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 58 電磁流量計(jì) ? 電磁流量計(jì)是 20世紀(jì) 50~60年代隨著電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新型流量測量儀表。電磁流量計(jì)是根據(jù) 法拉第電磁感應(yīng)定律 制成的,用來測量 導(dǎo)電液體 體積流量的儀表。由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量,如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì);各種漿液流量測量,形成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 59 電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu) ? 在結(jié)構(gòu)上,電磁流量計(jì)由 電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器 兩部分組成。圖 432所示為常見電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)外形圖。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上,它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的 液體體積流量值線性的變換成感應(yīng)電勢信號 , 并通過傳輸線將此信號送到轉(zhuǎn)換器 。轉(zhuǎn)換器安裝在離傳感器不太遠(yuǎn)的地方,它將傳感器送來的流量信號進(jìn)行放大,并轉(zhuǎn)換成與流量信號成正比的標(biāo)準(zhǔn)電信號輸出,以進(jìn)行顯示、累積和調(diào)節(jié)控制。 圖 432 常見電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu)外形圖 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 60 1. 電磁流量計(jì)的基本原理 ? 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動 切割磁力線 時(shí),在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生 感生電勢 e,其方向由右手定則確定,其大小與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度 L及導(dǎo)體的運(yùn)動速度 ?成正比,如果 B, L, ?三者互相垂直,則 e BL?? 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 61 ? 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的均勻磁場中,垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為 D的不導(dǎo)磁管道,當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速 流動時(shí),導(dǎo)電流體就切割磁力線。如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極,如圖 433所示。 圖 433 電磁流量計(jì)原理簡圖 ?e BD??2144v eDQ A D eB D B???? ? ?管道的體積流量 ?可以證明,只要管道內(nèi)流速分布均勻,兩電極之間也將產(chǎn)生感生電動勢: 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 62 電磁式流量傳感器的優(yōu)缺點(diǎn) (1) 沒有機(jī)械可動部分,安裝使用簡單可靠。 (2) 電極的距離正好為導(dǎo)管的內(nèi)徑,因此沒有妨礙流體流動的障礙,壓力損失極小。 (3) 能夠得到與容積流量成正比的輸出信號。 (4) 測量結(jié)果不受流體粘度的影響。 (5) 由于電動勢是包含電極的導(dǎo)管的斷面處作為平均流量測得的,因此受流速分布影響較小 (6) 測量范圍寬,可以從 ~ 190000。 (7) 測量的精度高,可達(dá) %。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 63 使用電磁式流量傳感器時(shí)應(yīng)注意 (1) 由于導(dǎo)管是絕緣體,電流在流體中流動很容易受雜波的干擾,因此必須在安裝流量傳感器的管道兩端設(shè)置接地環(huán)接地。 (2) 雖然流速的分布對精度的影響不大,但為了消除這種影響,應(yīng)保證液體流動管道有足夠的直線長度。 (3) 使用電磁式流量計(jì)時(shí),必須使管道內(nèi)充滿液體。最好是把管道垂直設(shè)置,讓被測液體從上至下流動。 (4) 測定電導(dǎo)率較小的液體時(shí),由于兩電極間的內(nèi)部阻抗(電動勢的內(nèi)阻)比較高,故所接信號放大器要有 100MΩ 左右的輸入阻抗。為保證傳感器正常的工作,液體的速率必須保證在 5cm/s以上。 ? 電磁式流量計(jì)可以廣泛應(yīng)用于自來水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、海水、污水、污泥及化學(xué)藥品、食品和礦漿等流量的檢測。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 64 渦輪式流量傳感器 ? 渦輪式流量傳感器也是一種 速度式流量傳感器 。它是通過測量安裝在管道中的 渦輪轉(zhuǎn)速 而間接測量流體的流速,進(jìn)而測得流量的。當(dāng)葉輪置于流體中時(shí),由于葉輪的 迎流面和背流面 流速不同 ,因此在流向方向形成壓差 ,所產(chǎn)生的 推力使葉輪轉(zhuǎn)動 。如果選擇摩擦力小的軸承來支撐葉輪,且葉輪采用輕型材料制作,那么可使流速和轉(zhuǎn)速的關(guān)系接近線性,只要測得葉輪的轉(zhuǎn)速,便可得知流體的流速 。 圖 434 渦輪式流量傳感器的原理方框圖 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 65 圖 435 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 導(dǎo)磁材料 圖 436 渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu) 為了清除渦流和斷面流速不均勻?qū)y量的影響,在傳感器進(jìn)出口處常常裝有 導(dǎo)流器 ,用以導(dǎo)直流體并支撐渦輪,使流體順利流過葉輪,增加傳感器的線性工作范圍。傳感器應(yīng)安裝在管道前后直管的距離大于管道直徑的15~ 20倍和 5倍處 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 66 圖 437 渦輪流量傳感器的外形 圖 437為渦輪流量傳感器的外形。根據(jù)安裝條件, 渦輪流量傳感器可以做成不同的結(jié)構(gòu)形式。 由于渦輪流量計(jì)輸出的是 脈沖信號 ,易于遠(yuǎn)距離 傳送和定量控制,并且抗干擾強(qiáng),因此可以用于 純水、輕質(zhì)油(汽油、煤油、柴油)、粘度低的 潤滑油及腐蝕性不大的酸堿溶液的流量測量, 測量精度一般在 以內(nèi)。 %?返回本章目錄 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 67 本章小結(jié) ? 電位器式位移傳感器 — 將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為與其有一定函數(shù)關(guān)系的電阻值的變化,從而引起電路中輸出電壓的變化。 ? 光柵位移傳感器工作原理 — 莫爾條紋:如果把兩塊柵距 W相等的光柵面平行安裝,且讓它們的刻痕之間有較小的夾角 θ ,這時(shí)光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋。 ? 莫爾條紋有兩個(gè)重要的特性: ( 1)位移的方向性;( 2)放大作用 ? 磁柵位移傳感器 — 電磁感應(yīng)原理,當(dāng)線圈在一個(gè)周期性磁體表面附近勻速運(yùn)動時(shí),線圈上就會產(chǎn)生不斷變化的感應(yīng)電動勢。 ? 接近傳感器 — 具有感知物體接近能力的器件。它利用位移傳感器對接近的物體具有敏感特性來識別物體的接近,并輸出相應(yīng)開關(guān)信號。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 68 電容式物位傳感器 — 利用被測物不同,其介電常數(shù)不同的特點(diǎn)進(jìn)行檢測的 導(dǎo)電式水位傳感器 — 利用水的導(dǎo)電性。 液位傳感器 壓差式液位傳感器 — 液面的高度與液壓成比例的原理制成的。 磁致伸縮液位(位移)傳感器 — 磁致伸縮效應(yīng),即鐵磁性物質(zhì)在外磁場作用下,其尺寸伸長(或縮短),去掉外磁場后,其又恢復(fù)原來的長度,這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象(或效應(yīng))。 流量傳感器 流量 — 流體在單位時(shí)間內(nèi)通過管道某一截面的體積或質(zhì)量數(shù)。前者稱為體積流量,后者稱為質(zhì)量流量。 電磁流量計(jì) — 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,當(dāng)一導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動切割磁力線時(shí),在導(dǎo)體的兩端即產(chǎn)生感生電勢 e。 渦流式流量傳感器也是一種速度式流量傳感器。它是通過測量安裝在管道中的渦輪轉(zhuǎn)速而間接測量流體的流速,進(jìn)而測得流量的。 返回本章目錄 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 69 復(fù)習(xí)思考題 1. 莫爾條紋的含義是什么?其主要特性有哪些?試畫圖分析。 2. 磁柵位移傳感器的工作原理是什么? 3. 電容式、電感式接近傳感器的工作原理是什么?被測物體是什么材料?為什么? 4. 試分析圖 422所示壓力傳感器是如何測量液位的高度的? 5. 電容式物位傳感器是如何測量物體位置的? 6. 試分析電磁流量計(jì)的工作原理,并推導(dǎo)流量的表達(dá)式。 返回本章目錄 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 70 返回主目錄
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