【正文】 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 。 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。 渦流式流量傳感器也是一種速度式流量傳感器。前者稱為體積流量，后者稱為質(zhì)量流量。 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)）。 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)不同的特點進行檢測的 導(dǎo)電式水位傳感器 — 利用水的導(dǎo)電性。 ? 接近傳感器 — 具有感知物體接近能力的器件。 ? 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 ，這時光柵上會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋。 由于渦輪流量計輸出的是 脈沖信號 ，易于遠距離 傳送和定量控制，并且抗干擾強，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)。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。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 。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，進而測得流量的。 ? 電磁式流量計可以廣泛應(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。 (4) 測定電導(dǎo)率較小的液體時，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。 (3) 使用電磁式流量計時，必須使管道內(nèi)充滿液體。 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。 (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。 (3) 能夠得到與容積流量成正比的輸出信號。 圖 433 電磁流量計原理簡圖 ?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 (1) 沒有機械可動部分，安裝使用簡單可靠。 圖 432 常見電磁流量計的結(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)體在磁場中運動 切割磁力線 時，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)強度 B，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度 L及導(dǎo)體的運動速度 ?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)強度為 B的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個內(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，導(dǎo)電流體就切割磁力線。傳感器安裝在工業(yè)過程管道上，它的作用是將流進管道內(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 。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 59 電磁流量計的結(jié)構(gòu) ? 在結(jié)構(gòu)上，電磁流量計由 電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器 兩部分組成。電磁流量計是根據(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。 ? 根據(jù)流量的概念，流體的流量可以表示為： vQA?? mvQ A Q?? ???體積流量 質(zhì)量流量 平均流速 管截面積 質(zhì)量密度 測量流量的傳感器常用的有： 電磁式、速度式、渦流式、超聲波式 等流量傳感器。前者稱為 體積流量 ，后者稱為 質(zhì)量流量 。當(dāng)紅燈亮?xí)r表示料面已經(jīng)達到上限，此時應(yīng)停止加料；當(dāng)紅燈熄滅，綠燈仍然亮?xí)r，表示料面在上下限之間；當(dāng)綠燈熄滅時，表示料面低于下限，應(yīng)該加料。 圖 430 電容式料位傳感器結(jié)構(gòu) 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 56 電容式物位傳感器的應(yīng)用 ? 晶體管電容料位指示儀是用來監(jiān)視密封料倉內(nèi)導(dǎo)電性不良的松散物質(zhì)的料位，并能對加料系統(tǒng)進行自動控制。可用于 導(dǎo)電和非導(dǎo)電液體 之間及 兩種介電常數(shù)不同的非導(dǎo)電液體之間 的界面測量。當(dāng)液位變化時，就改變了電容器兩極覆蓋面積的大小，液位越高，覆蓋面積就越大，容器的電容量就越大。假如液體的高度為 ， 此時兩電極間的電容量為 2?l電容量的變化量為： 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 53 2. 導(dǎo)電性液體高度測量 ? 如果被測介質(zhì)為導(dǎo)電性液體時，在液體中 插入一根帶絕緣套的電極 。圖 428 圓柱形電容器電容式液位傳感器是根據(jù)圓柱形電容器傳感器原理進行工作的，圖中有兩個長度為 L,半徑分別為 R和 r的圓筒形金屬導(dǎo)體，中間隔以絕緣物質(zhì)便構(gòu)成圓柱形電容器。 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 52 電容式液位傳感器的工作原理 ? 電容式液位傳感器是把 液體位置的變化變換成電容量的變化 ，以實現(xiàn)非電量電測的。由于其結(jié)構(gòu)簡單，沒有可動部分，因此用應(yīng)范圍較廣。 圖 426 磁致伸縮液位傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 電子倉內(nèi) 電子電路 產(chǎn)生 起始脈沖 磁致伸縮效應(yīng) 終止脈沖 圖 427 磁致伸縮液位傳感器的外形圖 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 50 返回本章目錄 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 51 電容式物位傳感器 ? 原理 —— 電容式物位傳感器是利用 被測物不同 ，其 介電常數(shù)不同 的特點進行檢測的。浮子內(nèi)裝有一組永久磁鐵，所以浮子同時產(chǎn)生一個磁場。如圖 425所示。適用于石化、電力、生物制劑、糧油、釀造等行業(yè)各種油面和界面的精確計量。磁致伸縮效應(yīng)可用 磁致伸縮系數(shù) （或應(yīng)變） λ 來描述 ， 00()Hl l l? ??物體原來的長度 在外磁場作用下伸長（或縮短）后的長度 磁致伸縮用的材料較多， 主要有鎳、鐵、鈷、鋁類 合金與鎳銅鈷鐵氧陶瓷， 其磁致伸縮系數(shù)為 量級 510? 第 4章 位移 、 物位傳感器 2022/6/1 48 2. 磁致伸縮液位傳感器的工作原理圖 ? 磁致伸縮液位傳感器是根據(jù) 磁致伸縮測量原理 研制而成，可精確地測量液位、界面的高度和溫度。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)） 。當(dāng)儲液罐為開放型時，如圖 422所示，其基準(zhǔn)面上的壓