第二章 過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)

1、1第二章第二章 過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 壓力的檢測(cè)壓力的檢測(cè)第二節(jié)第二節(jié) 物位的檢測(cè)物位的檢測(cè)第三節(jié)第三節(jié) 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)第四節(jié)第四節(jié) 流量的檢測(cè)流量的檢測(cè)第五節(jié)第五節(jié) 物質(zhì)成分的檢測(cè)物質(zhì)成分的檢測(cè)第六節(jié)第六節(jié) 機(jī)械量的檢測(cè)機(jī)械量的檢測(cè)2第三章第三章 過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)過程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 壓力的檢測(cè)壓力的檢測(cè)一、壓力檢測(cè)方法及分類一、壓力檢測(cè)方法及分類重力平衡方法重力平衡方法機(jī)械力平衡方法：機(jī)械力平衡方法：將壓力轉(zhuǎn)換成集中力，用外力與之平衡，將壓力轉(zhuǎn)換成集中力，用外力與之平衡，通過測(cè)量平衡時(shí)的外力間接測(cè)量壓力通過測(cè)量平衡時(shí)的外力間接測(cè)量壓力彈性力平衡方法：彈

2、性力平衡方法：利用彈性元件的彈性變形特性進(jìn)行測(cè)量利用彈性元件的彈性變形特性進(jìn)行測(cè)量物性測(cè)量方法物性測(cè)量方法液柱式壓力計(jì)：上限液柱式壓力計(jì)：上限0.10.2MPa,精度精度0.15負(fù)荷式壓力計(jì)：范圍寬，精度高，負(fù)荷式壓力計(jì)：范圍寬，精度高，0.01電測(cè)式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電測(cè)式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量測(cè)量電量測(cè)量其他新型壓力計(jì)：集成壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)其他新型壓力計(jì)：集成壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)3二、常用壓力檢測(cè)儀表二、常用壓力檢測(cè)儀表1、彈性壓力計(jì)、彈性壓力計(jì)彈性元件是儀表的核心部分，彈性元件是儀表的核心部分，其作用是感受壓力并產(chǎn)生彈其作用是感受壓力并產(chǎn)生彈性變形，彈性元件采

3、用的形性變形，彈性元件采用的形式要根據(jù)測(cè)量要求選擇和設(shè)式要根據(jù)測(cè)量要求選擇和設(shè)計(jì)；計(jì)；變換放大機(jī)構(gòu)的作用是將彈性元件的變形進(jìn)行變換和放大；指示變換放大機(jī)構(gòu)的作用是將彈性元件的變形進(jìn)行變換和放大；指示機(jī)構(gòu)如指針與刻度標(biāo)尺，用于給出壓力示值；調(diào)整機(jī)構(gòu)是用于調(diào)機(jī)構(gòu)如指針與刻度標(biāo)尺，用于給出壓力示值；調(diào)整機(jī)構(gòu)是用于調(diào)整儀表的零點(diǎn)和量程。整儀表的零點(diǎn)和量程。彈性膜片彈性膜片波紋管波紋管彈簧管彈簧管彈簧管壓力計(jì)：測(cè)壓范圍：彈簧管壓力計(jì)：測(cè)壓范圍：105109Pa,精度精度0.1波紋管差壓計(jì)：波紋管差壓計(jì)：彈性測(cè)壓計(jì)：電位器式、霍爾元件式彈性測(cè)壓計(jì)：電位器式、霍爾元件式42、力平衡式壓力計(jì)、力平衡式壓力計(jì)采

4、用反饋力平衡的原理，反饋力的平衡方式可以是彈性力平衡或采用反饋力平衡的原理，反饋力的平衡方式可以是彈性力平衡或電磁力平衡等。電磁力平衡等。被測(cè)壓力或壓差作用于彈性敏感元件上，它感受壓力作用并將其轉(zhuǎn)被測(cè)壓力或壓差作用于彈性敏感元件上，它感受壓力作用并將其轉(zhuǎn)換為位移或力，并作用于力平衡系統(tǒng)，力平衡系統(tǒng)受力后將偏離原換為位移或力，并作用于力平衡系統(tǒng)，力平衡系統(tǒng)受力后將偏離原有的平衡狀態(tài)；由偏差檢測(cè)器輸出偏差值至放大器；放大器將信號(hào)有的平衡狀態(tài)；由偏差檢測(cè)器輸出偏差值至放大器；放大器將信號(hào)放大并輸出電流放大并輸出電流(或電壓或電壓)信號(hào)，電流信號(hào)控制反饋力或力矩發(fā)生機(jī)信號(hào)，電流信號(hào)控制反饋力或力矩發(fā)生

5、機(jī)構(gòu)，使之產(chǎn)生反饋力；當(dāng)反饋力與作用力平衡時(shí)，儀表處于新的平構(gòu)，使之產(chǎn)生反饋力；當(dāng)反饋力與作用力平衡時(shí)，儀表處于新的平衡狀態(tài)；顯示機(jī)構(gòu)可輸出與被測(cè)壓力或壓差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。衡狀態(tài)；顯示機(jī)構(gòu)可輸出與被測(cè)壓力或壓差相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。53、壓力傳感器、壓力傳感器能夠檢測(cè)壓力值并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置稱為壓力傳感器能夠檢測(cè)壓力值并提供遠(yuǎn)傳信號(hào)的裝置稱為壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器振頻式壓力傳感器振頻式壓力傳感器集成式壓力傳感器集成式壓力傳感器光纖式壓力傳感器光纖式壓力傳感器6三、壓力檢測(cè)實(shí)例三、壓力檢測(cè)

6、實(shí)例1基于光纖的壓力檢測(cè)基于光纖的壓力檢測(cè)7三、壓力檢測(cè)實(shí)例三、壓力檢測(cè)實(shí)例2壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器根據(jù)使用要求不同，壓電式測(cè)壓傳感器有各種不同的結(jié)根據(jù)使用要求不同，壓電式測(cè)壓傳感器有各種不同的結(jié)構(gòu)形式。但它們的基本原理相同。構(gòu)形式。但它們的基本原理相同。由引線由引線1、殼體、殼體2、基座、基座3、壓電晶片、壓電晶片4、受壓膜片、受壓膜片5及導(dǎo)及導(dǎo)電片電片6組成。當(dāng)膜片組成。當(dāng)膜片5受到壓力受到壓力P作用后，則在壓電晶片作用后，則在壓電晶片上產(chǎn)生電荷。在一個(gè)壓電片上所產(chǎn)生的電荷上產(chǎn)生電荷。在一個(gè)壓電片上所產(chǎn)生的電荷q為為 123456p 壓電式測(cè)壓傳感器原理圖SPdFdq1111F作

7、用于壓電片上的力；作用于壓電片上的力；d11壓電系數(shù)；壓電系數(shù)；P壓強(qiáng)，壓強(qiáng)， ；S膜片的有效面積。膜片的有效面積。SFP 8 測(cè)壓傳感器的輸入量為壓力測(cè)壓傳感器的輸入量為壓力P，如果傳感器只由一，如果傳感器只由一個(gè)壓電晶片組成，則根據(jù)靈敏度的定義有：個(gè)壓電晶片組成，則根據(jù)靈敏度的定義有： 電荷靈敏度電荷靈敏度 電壓靈敏度電壓靈敏度 根據(jù)（根據(jù)（5.4-42）式，電荷靈敏度可表示為）式，電荷靈敏度可表示為因?yàn)橐驗(yàn)?，所以電壓靈敏度也可表示為，所以電壓靈敏度也可表示為PqkqPUku0Sdkq1100CqU 011CSdkuSPdFdq1111式中式中 U0壓電片輸出電壓；壓電片輸出電壓； C0

8、壓電片等效電容。壓電片等效電容。 9案例：案例：電子稱電子稱原理將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。三、壓力檢測(cè)實(shí)例三、壓力檢測(cè)實(shí)例310第二節(jié)第二節(jié) 物位的檢測(cè)物位的檢測(cè)一、物位定義及分類一、物位定義及分類1、物位的定義、物位的定義 “物位物位” 指設(shè)備和容器中液體或固體物料的表面位置。對(duì)應(yīng)指設(shè)備和容器中液體或固體物料的表面位置。對(duì)應(yīng)不同性質(zhì)的物料又有以下的定義。不同性質(zhì)的物料又有以下的定義。 (1)液位液位 指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低。指設(shè)備和容器中液體介質(zhì)表面的高低。 (2)料位料位 指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆?；蚍勰罟腆w指設(shè)備和容器中所儲(chǔ)存的塊狀、顆

9、?；蚍勰罟腆w物料的堆積高度。物料的堆積高度。 (3)界位界位 指相界面位置。容器中兩種互不相溶的液體，因其指相界面位置。容器中兩種互不相溶的液體，因其重度不同而形成分界面，為液重度不同而形成分界面，為液液相界面；容器中互不相溶的液相界面；容器中互不相溶的液體和固體之間的分界面，為液液體和固體之間的分界面，為液固相界面。液固相界面。液液、液液、液固固相界面的位置簡稱界位。相界面的位置簡稱界位。 物位是液位、料位、界位的總稱。對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、指示和物位是液位、料位、界位的總稱。對(duì)物位進(jìn)行測(cè)量、指示和控制的儀表，稱物位檢測(cè)儀表?？刂频膬x表，稱物位檢測(cè)儀表。112、物位檢測(cè)儀表分類、物位檢測(cè)儀表分類

10、按測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量按測(cè)量方式：連續(xù)測(cè)量和定點(diǎn)測(cè)量 按工作原理：直讀式、壓力式、浮力式、機(jī)械式、電氣式等。按工作原理：直讀式、壓力式、浮力式、機(jī)械式、電氣式等。 (1)直讀式：直讀式： 采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中采用側(cè)壁開窗口或旁通管方式，直接顯示容器中物位的高度。方法可靠、準(zhǔn)確，但是只能就地指示。主要用于液物位的高度。方法可靠、準(zhǔn)確，但是只能就地指示。主要用于液位檢測(cè)和壓力較低的場(chǎng)合。位檢測(cè)和壓力較低的場(chǎng)合。 (2)靜壓式：靜壓式： 基于流體靜力學(xué)原理，適用于液位檢測(cè)。容器內(nèi)基于流體靜力學(xué)原理，適用于液位檢測(cè)。容器內(nèi)的液面高度與液柱重量所形成的靜壓力成比例關(guān)系，當(dāng)被

11、測(cè)介質(zhì)的液面高度與液柱重量所形成的靜壓力成比例關(guān)系，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)密度不變時(shí)，通過測(cè)量參考點(diǎn)的壓力可測(cè)知液位。密度不變時(shí)，通過測(cè)量參考點(diǎn)的壓力可測(cè)知液位。 (3)浮力式：基于阿基米德定律，適用于液位檢測(cè)。漂浮于液浮力式：基于阿基米德定律，適用于液位檢測(cè)。漂浮于液面上的浮子或浸沒在液體中的浮筒，在液面變動(dòng)時(shí)其浮力會(huì)產(chǎn)生面上的浮子或浸沒在液體中的浮筒，在液面變動(dòng)時(shí)其浮力會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，從而檢測(cè)液位。相應(yīng)的變化，從而檢測(cè)液位。 (4)機(jī)械接觸式：機(jī)械接觸式： 通過測(cè)量物位探頭與物料面接觸時(shí)的機(jī)械力通過測(cè)量物位探頭與物料面接觸時(shí)的機(jī)械力實(shí)現(xiàn)物位的測(cè)量。這類儀表有重錘式、旋冀式和音叉式等。實(shí)現(xiàn)物位的測(cè)量。

12、這類儀表有重錘式、旋冀式和音叉式等。 (5)電氣式：將電氣式物位敏感元件置于被測(cè)介質(zhì)中，當(dāng)物位電氣式：將電氣式物位敏感元件置于被測(cè)介質(zhì)中，當(dāng)物位變化時(shí)其電氣參數(shù)如電阻、電容等也將改變，通過檢測(cè)這些電量變化時(shí)其電氣參數(shù)如電阻、電容等也將改變，通過檢測(cè)這些電量的變化可知物位。的變化可知物位。 (6)其他物位檢測(cè)方法如聲學(xué)式、射線式、光纖式、激光式等其他物位檢測(cè)方法如聲學(xué)式、射線式、光纖式、激光式等12二、常用物位檢測(cè)儀表二、常用物位檢測(cè)儀表1、浮子式液位檢測(cè)儀表、浮子式液位檢測(cè)儀表作為檢測(cè)元件的浮子漂浮在液面上，作為檢測(cè)元件的浮子漂浮在液面上，浮子隨著液面的變化而上下移動(dòng)，其浮子隨著液面的變化而上

13、下移動(dòng)，其所受浮力的大小保持一定，檢測(cè)浮子所受浮力的大小保持一定，檢測(cè)浮子所在位置可知液面高低。浮子的形狀所在位置可知液面高低。浮子的形狀常見有圓盤形、圓柱形和球形等，其常見有圓盤形、圓柱形和球形等，其結(jié)構(gòu)根據(jù)使用條件和使用要求設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)根據(jù)使用條件和使用要求設(shè)計(jì)。若圓柱形浮子的外直徑為若圓柱形浮子的外直徑為D、浮子浸、浮子浸入液體的高度為入液體的高度為h、液體密度為、液體密度為o則其則其所受浮力所受浮力F為為 此浮力與浮子的重量減去繩帶向上的拉力相平衡。當(dāng)液位發(fā)此浮力與浮子的重量減去繩帶向上的拉力相平衡。當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，浮子浸入液體的深度將改變，所受浮力亦變化。生變化時(shí)，浮子浸入液體的深度

14、將改變，所受浮力亦變化。浮力變化浮力變化F與液位變化與液位變化H的關(guān)系：的關(guān)系：132、電容式物位計(jì)、電容式物位計(jì)hC1CC22r12r2hx)/ln(2120rrhxxKhArrh)/ln()(2120C=+)/ln(2120rrhA)/ln()(2120rrK可見傳感器電容量C與被測(cè)液位高度hx成線性關(guān)系。 143、超聲式物位計(jì)、超聲式物位計(jì)回波反射式超聲波物位計(jì)原理：利用發(fā)射的回波反射式超聲波物位計(jì)原理：利用發(fā)射的超聲波脈沖將由被測(cè)物料的表面反射，測(cè)量超聲波脈沖將由被測(cè)物料的表面反射，測(cè)量從發(fā)射超聲波到接收回波所需的時(shí)間，求出從發(fā)射超聲波到接收回波所需的時(shí)間，求出從探頭到分界面的距離，進(jìn)

15、而測(cè)得物位。從探頭到分界面的距離，進(jìn)而測(cè)得物位。設(shè)設(shè)c為超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度，為超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度， t為從發(fā)射超聲波到接收回波所需的時(shí)間，為從發(fā)射超聲波到接收回波所需的時(shí)間，則測(cè)得液位則測(cè)得液位H:注意：超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受介質(zhì)的溫度、成分等注意：超聲波在介質(zhì)中的傳播速度易受介質(zhì)的溫度、成分等變化的影響，是影響物位測(cè)量的主要因素，需要進(jìn)行補(bǔ)償。變化的影響，是影響物位測(cè)量的主要因素，需要進(jìn)行補(bǔ)償。通?？稍诔晸Q能器附近安裝濕度傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償聲速因通常可在超聲換能器附近安裝濕度傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償聲速因溫度變化對(duì)物位測(cè)量的影響。還可使用校正器，定期校正聲溫度變化對(duì)物位測(cè)量

16、的影響。還可使用校正器，定期校正聲速。速。154、光纖式物位計(jì)、光纖式物位計(jì)16三、物位檢測(cè)實(shí)例三、物位檢測(cè)實(shí)例聯(lián)合站注水水源井的無線遙控系統(tǒng)聯(lián)合站注水水源井的無線遙控系統(tǒng) 由主控站和各水源井測(cè)控箱兩大部分組成。由主控站和各水源井測(cè)控箱兩大部分組成。主控站以工控機(jī)作為主機(jī)，對(duì)各個(gè)水源井的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)、數(shù)據(jù)進(jìn)行主控站以工控機(jī)作為主機(jī)，對(duì)各個(gè)水源井的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)、數(shù)據(jù)進(jìn)行遙測(cè)和遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)，還可對(duì)注水罐、消防罐、凈化污水罐的遙測(cè)和遠(yuǎn)程遙控開關(guān)機(jī)，還可對(duì)注水罐、消防罐、凈化污水罐的水位和注水主干線的壓力進(jìn)行檢測(cè)，主控站與各水源井之間由無水位和注水主干線的壓力進(jìn)行檢測(cè)，主控站與各水源井之間由無線電臺(tái)進(jìn)行通信

17、，具備打印報(bào)表和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。水源井測(cè)控箱線電臺(tái)進(jìn)行通信，具備打印報(bào)表和網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。水源井測(cè)控箱對(duì)水源井的壓力、流速、流量、液面、電壓、電流、功率進(jìn)行檢對(duì)水源井的壓力、流速、流量、液面、電壓、電流、功率進(jìn)行檢測(cè)，還可對(duì)電機(jī)的過載、缺相、過熱、三相不平衡、逆相進(jìn)行檢測(cè)，還可對(duì)電機(jī)的過載、缺相、過熱、三相不平衡、逆相進(jìn)行檢測(cè)，具有電機(jī)軟啟動(dòng)和遙控啟停功能，由無線電臺(tái)控制其工作。測(cè)，具有電機(jī)軟啟動(dòng)和遙控啟停功能，由無線電臺(tái)控制其工作。 工控機(jī)顯 示 器打 印 機(jī)主控器三個(gè)干線壓力信號(hào)注水罐消防罐污水罐鍵盤/鼠標(biāo)天線17單單片片機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)壓壓 力力 表表電壓傳感器電壓傳感器電流傳感器電流傳感器流流

18、 量量 表表 電機(jī)檢測(cè)電機(jī)檢測(cè)液位傳感器液位傳感器電壓變送器電壓變送器隔隔 離離 器器數(shù)字隔離器數(shù)字隔離器壓力變送器壓力變送器電流變送器電流變送器液位變送器液位變送器數(shù)數(shù) 碼碼 電電 臺(tái)臺(tái)電源電源控制箱控制箱電機(jī)電機(jī)控制器控制器水泵電機(jī)水泵電機(jī)水泵電機(jī)水泵電機(jī)手控開關(guān)手控開關(guān)水源井各部件框圖水源井各部件框圖18第三節(jié)第三節(jié) 溫度的檢測(cè)溫度的檢測(cè)一、測(cè)溫原理及方法一、測(cè)溫原理及方法溫度測(cè)量方式有接觸式和非接觸式測(cè)溫兩大類。采用接觸式測(cè)溫溫度測(cè)量方式有接觸式和非接觸式測(cè)溫兩大類。采用接觸式測(cè)溫時(shí)，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換，二者需要良好的熱接觸，以獲時(shí)，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換，二者需要良好的熱接觸

19、，以獲得較高的測(cè)量精度。但是它往往會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象的熱平衡，存在得較高的測(cè)量精度。但是它往往會(huì)破壞被測(cè)對(duì)象的熱平衡，存在置人誤差。由于測(cè)量環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)溫度敏感元件的結(jié)構(gòu)和性能要置人誤差。由于測(cè)量環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)溫度敏感元件的結(jié)構(gòu)和性能要求較高。采用非接觸式測(cè)溫方法，是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或求較高。采用非接觸式測(cè)溫方法，是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或溫度敏感元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小溫度敏感元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度。特點(diǎn)是測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，推出被測(cè)對(duì)象的溫度。特點(diǎn)是測(cè)溫響應(yīng)快，對(duì)被測(cè)對(duì)象干擾小，可測(cè)量高溫、運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電

20、磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合?？蓽y(cè)量高溫、運(yùn)動(dòng)的被測(cè)對(duì)象和有強(qiáng)電磁干擾、強(qiáng)腐蝕的場(chǎng)合。溫度反映物體的冷熱程度，是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)溫度反映物體的冷熱程度，是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志。溫度的定量測(cè)量以熱平衡現(xiàn)象為基礎(chǔ)，兩個(gè)受熱程度不同志。溫度的定量測(cè)量以熱平衡現(xiàn)象為基礎(chǔ)，兩個(gè)受熱程度不同的物體相接觸后，經(jīng)過一段時(shí)間的熱交換，達(dá)到共同的平衡態(tài)的物體相接觸后，經(jīng)過一段時(shí)間的熱交換，達(dá)到共同的平衡態(tài)后具有相同的溫度。溫度測(cè)量原理是選擇合適的物體作為溫度后具有相同的溫度。溫度測(cè)量原理是選擇合適的物體作為溫度敏感元件，其某一物理性質(zhì)隨溫度而變化的特性為已知，通過敏感元件，其某一物理性質(zhì)隨溫度而變化

21、的特性為已知，通過溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象的熱交換，測(cè)量相關(guān)的物理量，即可溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象的熱交換，測(cè)量相關(guān)的物理量，即可確定被測(cè)對(duì)象的溫度。確定被測(cè)對(duì)象的溫度。19常用溫度檢測(cè)方法常用溫度檢測(cè)方法20二、接觸式測(cè)溫二、接觸式測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫?zé)犭娮铚y(cè)溫?zé)崦綦娮锜崦綦娮韫饫w溫度傳感器光纖溫度傳感器液晶溫度傳感器液晶溫度傳感器分布溫度傳感器分布溫度傳感器雙金屬溫度傳感器雙金屬溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器21三、非接觸式測(cè)溫三、非接觸式測(cè)溫在工業(yè)生產(chǎn)中，有些場(chǎng)合是利用非接觸式溫度傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中，有些場(chǎng)合是利用非接觸式溫度傳感器測(cè)量溫度，其優(yōu)點(diǎn)：不從被測(cè)物體上吸收熱

22、量；不會(huì)測(cè)量溫度，其優(yōu)點(diǎn)：不從被測(cè)物體上吸收熱量；不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。近年來，這種溫度傳感器在國外發(fā)展迅猛。應(yīng)快等。近年來，這種溫度傳感器在國外發(fā)展迅猛。l輻射高溫計(jì)輻射高溫計(jì) 是發(fā)展得較早的一類非接觸式溫度傳感器，常用來測(cè)是發(fā)展得較早的一類非接觸式溫度傳感器，常用來測(cè)量量 1000以上高溫。它可分為四種：光學(xué)高溫計(jì)、比以上高溫。它可分為四種：光學(xué)高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)和光電高溫計(jì)。色高溫計(jì)、輻射高溫計(jì)和光電高溫計(jì)。2光譜高溫計(jì)光譜高溫計(jì) 前蘇聯(lián)研制的前蘇聯(lián)研制的YCII型自動(dòng)測(cè)溫通用光譜高溫計(jì)、其型自

23、動(dòng)測(cè)溫通用光譜高溫計(jì)、其測(cè)量范圍為測(cè)量范圍為4006000，它是采用電子化自動(dòng)跟蹤系，它是采用電子化自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，保證有足夠準(zhǔn)確的精度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。統(tǒng)，保證有足夠準(zhǔn)確的精度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。223超聲波溫度傳感器超聲波溫度傳感器 特點(diǎn)是響應(yīng)快（約為特點(diǎn)是響應(yīng)快（約為10ms左右），方向性強(qiáng)。目前國左右），方向性強(qiáng)。目前國外已有可測(cè)到外已有可測(cè)到5000 的產(chǎn)品。的產(chǎn)品。4激光溫度傳感器激光溫度傳感器 適用于遠(yuǎn)程和特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美、適用于遠(yuǎn)程和特殊環(huán)境下的溫度測(cè)量。據(jù)報(bào)導(dǎo)，美、日、英等國均在致力于將其應(yīng)用到科研工程，如日、英等國均在致力于將其應(yīng)用到科研工程，如NBS公司用氦氖激光源的

24、激光做光反射計(jì)可測(cè)很高的溫度公司用氦氖激光源的激光做光反射計(jì)可測(cè)很高的溫度,精度為精度為1。美國麻省理工學(xué)院正在研制一種激光溫。美國麻省理工學(xué)院正在研制一種激光溫度計(jì)，最高溫度可達(dá)度計(jì)，最高溫度可達(dá)8000，是專門用于核聚變研究，是專門用于核聚變研究的。瑞士的。瑞士Browa Borer研究中心用激光溫度傳感器可研究中心用激光溫度傳感器可測(cè)幾千開（測(cè)幾千開（K）的高溫。）的高溫。23四、設(shè)計(jì)實(shí)例四、設(shè)計(jì)實(shí)例溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng)電氣接口：電氣接口：、電源：、電源：AC220V，50Hz、加熱控制部分（選用固態(tài)繼電、加熱控制部分（選用固態(tài)繼電 器）：器）：開始加熱開始加熱 3535停止加熱停止加熱 加

25、熱器電氣接口：加熱器電氣接口：10001000，AC220V，50Hz、散熱控制部分（選用固態(tài)繼電器）：、散熱控制部分（選用固態(tài)繼電器）：5050開始散熱開始散熱 4040停止散熱停止散熱 加熱器電氣接口：加熱器電氣接口：200200，AC220V，50Hz4、對(duì)外接線方式：、對(duì)外接線方式： 8芯接線柱，芯接線柱，AC220V， 10A；主用；主用3對(duì)（對(duì)（AC220V電源輸入、電源輸入、AC220V加加熱輸出、熱輸出、AC220V散熱輸出），備用一對(duì)。散熱輸出），備用一對(duì)。 4 mm 固定孔4個(gè)線路板尺寸示意圖15mm150mm120mm15mm15mm15mm8芯接線柱24第一節(jié)概述一.流

26、量的概念流流體體在在單單位位時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)流流經(jīng)經(jīng)某某一一有有效效截截面面的的體體積積或或質(zhì)質(zhì)量量，前前者者稱稱體體積積流流量量（m3/s)，后后者者稱稱質(zhì)質(zhì)量量流流量量(kg/s)。如果在截面上速度分布是均勻的，則：vFqvAmv如果介質(zhì)的密度為，那么量q流=量q質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 流量的檢測(cè)流量的檢測(cè)qv=vAF如果介質(zhì)的密度為，那么質(zhì)量流量： qm=qv流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個(gè)截面上某一微小單元面積上dAF速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為qv=vAF整個(gè)截面上的流量qv為vFFqvdA一、流量的概念一、流量的概念A(yù)F為流通截面面積25測(cè)測(cè)量量某

27、某一一段段時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)流流過過的的流流體體量量，即即瞬瞬時(shí)時(shí)流流量量對(duì)對(duì)時(shí)時(shí)間間的的積積分分，稱稱之之流流體體總總量量。vtmtVqd tMqd t用用來來測(cè)測(cè)量量流流量量的的儀儀表表統(tǒng)統(tǒng)稱稱為為流流量量計(jì)計(jì)。測(cè)測(cè)量量總總量量的的儀儀表表稱稱為為流流體體計(jì)計(jì)量量表表或或總總量量計(jì)計(jì)。流量計(jì)分類流量計(jì)分類26二、體積流量檢測(cè)方法二、體積流量檢測(cè)方法是直接根據(jù)排出體積進(jìn)行流量累計(jì)的儀表，它利用運(yùn)動(dòng)元件的往是直接根據(jù)排出體積進(jìn)行流量累計(jì)的儀表，它利用運(yùn)動(dòng)元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對(duì)被測(cè)流體進(jìn)行連續(xù)的復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對(duì)被測(cè)流體進(jìn)行連續(xù)的檢測(cè)。容積式流量計(jì)可計(jì)量各種

28、液體和氣體的累積流量，由于這檢測(cè)。容積式流量計(jì)可計(jì)量各種液體和氣體的累積流量，由于這種流量計(jì)可以精密測(cè)量體積量，所以其類型包括從小型的家用煤種流量計(jì)可以精密測(cè)量體積量，所以其類型包括從小型的家用煤氣表到大容積的石油和天然氣計(jì)量儀表。氣表到大容積的石油和天然氣計(jì)量儀表。組成：測(cè)量室、運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)和顯示部件。組成：測(cè)量室、運(yùn)動(dòng)部件、傳動(dòng)和顯示部件。測(cè)量室是具有固定標(biāo)準(zhǔn)容積的測(cè)量主體，由流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部測(cè)量室是具有固定標(biāo)準(zhǔn)容積的測(cè)量主體，由流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部件與殼體構(gòu)成。在流體進(jìn)、出口壓力差的作用下，運(yùn)動(dòng)部件不斷件與殼體構(gòu)成。在流體進(jìn)、出口壓力差的作用下，運(yùn)動(dòng)部件不斷地將充滿在測(cè)量室中的流體從入

29、口排向出口。假定測(cè)量室的固定地將充滿在測(cè)量室中的流體從入口排向出口。假定測(cè)量室的固定容積為容積為V，某一時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過流量計(jì)排出流體的固定容積數(shù)為，某一時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過流量計(jì)排出流體的固定容積數(shù)為n，則被測(cè)流體的體積總量則被測(cè)流體的體積總量Q可知。容積流量計(jì)的流量方程式可以表可知。容積流量計(jì)的流量方程式可以表示為：示為：計(jì)數(shù)器通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)測(cè)出運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)數(shù)，計(jì)數(shù)器通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)測(cè)出運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)數(shù)，n即可知，從而得出通即可知，從而得出通過流量計(jì)的流體總量。在測(cè)量較小流量時(shí)，要考慮泄漏量的影響，過流量計(jì)的流體總量。在測(cè)量較小流量時(shí)，要考慮泄漏量的影響，通常儀表有最小流量的測(cè)量限度。通常儀表有最小流量的

30、測(cè)量限度。1、容積式流量計(jì)、容積式流量計(jì)27基于在流通管道上設(shè)置流動(dòng)阻力件，流體通過阻力件時(shí)將產(chǎn)生壓基于在流通管道上設(shè)置流動(dòng)阻力件，流體通過阻力件時(shí)將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測(cè)量差力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測(cè)量差壓值求得流體流量。最常用的差壓式流量計(jì)是由產(chǎn)生差壓的裝置壓值求得流體流量。最常用的差壓式流量計(jì)是由產(chǎn)生差壓的裝置和差壓計(jì)組合而成。流體流過差壓產(chǎn)生裝置形成靜壓差，由差壓和差壓計(jì)組合而成。流體流過差壓產(chǎn)生裝置形成靜壓差，由差壓計(jì)測(cè)得差壓值，并轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)輸出。產(chǎn)生差壓的裝置有多種計(jì)測(cè)得差壓值，并轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)輸出。產(chǎn)生差壓的裝置有

31、多種型式，包括節(jié)流裝置：如孔板、噴嘴、文丘利管等，以及動(dòng)壓管、型式，包括節(jié)流裝置：如孔板、噴嘴、文丘利管等，以及動(dòng)壓管、均速管、彎管等。其他型式的差壓式流量計(jì)還有浮子流量計(jì)、靶均速管、彎管等。其他型式的差壓式流量計(jì)還有浮子流量計(jì)、靶式流量計(jì)等。式流量計(jì)等。2、差壓式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)：用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的流量。節(jié)流式流量計(jì)：用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的流量。均速管流量計(jì)：基于動(dòng)壓管測(cè)速原理發(fā)展而成的一種流量計(jì)，均速管流量計(jì)：基于動(dòng)壓管測(cè)速原理發(fā)展而成的一種流量計(jì)，流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生差壓信號(hào)，該信號(hào)與流體流量有確定關(guān)系，流體流經(jīng)均速管產(chǎn)生差壓信號(hào)，該信號(hào)與流體流量有確定關(guān)系，經(jīng)

32、過差壓計(jì)可測(cè)出流體流量。經(jīng)過差壓計(jì)可測(cè)出流體流量。彎管流量計(jì)：當(dāng)流體通過管道彎頭時(shí)，受到角加速的作用而產(chǎn)彎管流量計(jì)：當(dāng)流體通過管道彎頭時(shí)，受到角加速的作用而產(chǎn)生的離心力會(huì)在彎頭的外半徑側(cè)與內(nèi)半徑側(cè)之間形成差壓，此生的離心力會(huì)在彎頭的外半徑側(cè)與內(nèi)半徑側(cè)之間形成差壓，此差壓的平方根與流體流量成正比。差壓的平方根與流體流量成正比。283、速度式流量計(jì)、速度式流量計(jì)基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象，儀表的輸出與流速有確定基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象，儀表的輸出與流速有確定的關(guān)系，即可知流體的體積流量。工業(yè)生產(chǎn)中使用的速度式流量的關(guān)系，即可知流體的體積流量。工業(yè)生產(chǎn)中使用的速度式流量計(jì)種類很多，新的

33、品種也不斷開發(fā)，它們各有特點(diǎn)和適用范圍。計(jì)種類很多，新的品種也不斷開發(fā)，它們各有特點(diǎn)和適用范圍。渦輪流量計(jì)是利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪感受流渦輪流量計(jì)是利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪感受流體的速度變化，從而測(cè)定管道內(nèi)的流體流量。體的速度變化，從而測(cè)定管道內(nèi)的流體流量。渦街流量計(jì)屬旋渦流量計(jì)類型，它是利用渦街流量計(jì)屬旋渦流量計(jì)類型，它是利用流體振蕩流體振蕩的原理進(jìn)的原理進(jìn)行流量測(cè)量。當(dāng)流體流過非流線型阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦，行流量測(cè)量。當(dāng)流體流過非流線型阻擋體時(shí)會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦，旋渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量頻率的旋渦的產(chǎn)生頻率與流體流速有著確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量頻

34、率的變化，就可以得知流體的流量。變化，就可以得知流體的流量。電磁流量計(jì)用于測(cè)量具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)流量，基于電磁電磁流量計(jì)用于測(cè)量具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)流量，基于電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中垂直于磁力線方向流過，在流通感應(yīng)原理，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中垂直于磁力線方向流過，在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與流體速管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小與流體速度有關(guān)，通過測(cè)量此電勢(shì)可求得流體流量。度有關(guān)，通過測(cè)量此電勢(shì)可求得流體流量。超聲流量計(jì)利用超聲波在流體中的傳播特性實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。超聲流量計(jì)利用超聲波在流體中的傳播特性實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響

35、，檢測(cè)接收的超超聲波在流體中傳播，將受到流體速度的影響，檢測(cè)接收的超聲波信號(hào)可以測(cè)知流速，從而求得流體流量。聲波信號(hào)可以測(cè)知流速，從而求得流體流量。29三、質(zhì)量流量檢測(cè)方法三、質(zhì)量流量檢測(cè)方法又稱為推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)。采用密度或溫度、壓力補(bǔ)償?shù)霓k法，又稱為推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)。采用密度或溫度、壓力補(bǔ)償?shù)霓k法，在測(cè)量體積流量的同時(shí)，測(cè)量流體的密度或流體的溫度、壓力值，在測(cè)量體積流量的同時(shí)，測(cè)量流體的密度或流體的溫度、壓力值，再通過運(yùn)算求得質(zhì)量流量。再通過運(yùn)算求得質(zhì)量流量。1、間接式質(zhì)量流量計(jì)、間接式質(zhì)量流量計(jì)體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合方式體積流量計(jì)與密度計(jì)的組合方式差壓式流量計(jì)與密度計(jì)的組合差壓式流量計(jì)

36、與密度計(jì)的組合其他體積流量計(jì)與密度計(jì)組合其他體積流量計(jì)與密度計(jì)組合體積流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合方式體積流量計(jì)與體積流量計(jì)的組合方式 溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì) 流體密度是溫度、壓力的函數(shù)，通過測(cè)量流體溫度和壓力，流體密度是溫度、壓力的函數(shù)，通過測(cè)量流體溫度和壓力，與體積流量測(cè)量組合可求出流體質(zhì)量流量。與體積流量測(cè)量組合可求出流體質(zhì)量流量。30直接輸出與質(zhì)量流量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，反映質(zhì)量流量的大小。其直接輸出與質(zhì)量流量相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，反映質(zhì)量流量的大小。其測(cè)量不受流體的溫度、壓為、密度變化的影響。測(cè)量不受流體的溫度、壓為、密度變化的影響。2、直接式質(zhì)量流量計(jì)、直接式質(zhì)量流量計(jì)

37、簡稱科氏力流量計(jì)，它是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生簡稱科氏力流量計(jì)，它是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的測(cè)量原理。科氏力流量計(jì)由與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的測(cè)量原理。科氏力流量計(jì)由檢測(cè)科里奧利力的傳感器與轉(zhuǎn)換器組成。檢測(cè)科里奧利力的傳感器與轉(zhuǎn)換器組成?？评飱W利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)基于流體中熱傳遞和熱轉(zhuǎn)移與流體質(zhì)量流量的關(guān)系。其工作機(jī)基于流體中熱傳遞和熱轉(zhuǎn)移與流體質(zhì)量流量的關(guān)系。其工作機(jī)理是利用外熱源對(duì)被測(cè)流體加熱，測(cè)量因流體流動(dòng)造成的溫度理是利用外熱源對(duì)被測(cè)流體加熱，測(cè)量因流體流動(dòng)造成的溫度場(chǎng)變化，從而測(cè)得流體的質(zhì)量流量。場(chǎng)變化，從而測(cè)得流體的質(zhì)量流

38、量。熱式質(zhì)量流量計(jì)熱式質(zhì)量流量計(jì)用于測(cè)量自由落下的固體粉料的質(zhì)量流量。沖量式流量計(jì)由沖用于測(cè)量自由落下的固體粉料的質(zhì)量流量。沖量式流量計(jì)由沖量傳感器及顯示儀表組成。沖量傳感器感受被測(cè)介質(zhì)的沖力，量傳感器及顯示儀表組成。沖量傳感器感受被測(cè)介質(zhì)的沖力，經(jīng)轉(zhuǎn)換放大輸出與質(zhì)量流量成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。經(jīng)轉(zhuǎn)換放大輸出與質(zhì)量流量成比例的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。沖量式流量計(jì)沖量式流量計(jì)31四、流量檢測(cè)實(shí)例四、流量檢測(cè)實(shí)例利用超聲波在順流方向和逆流方向的傳播速度不同來進(jìn)行測(cè)量。利用超聲波在順流方向和逆流方向的傳播速度不同來進(jìn)行測(cè)量。在管外設(shè)置兩個(gè)相隔一定距離的收發(fā)兩用壓電超聲換能器，每隔在管外設(shè)置兩個(gè)相隔一定距離的收發(fā)兩用壓電

39、超聲換能器，每隔一段時(shí)間一段時(shí)間(如如1/100s)，發(fā)射和接收互換一次。在順流和逆流的情，發(fā)射和接收互換一次。在順流和逆流的情況下，發(fā)射和接收的相位差與流速成正比。根據(jù)這個(gè)關(guān)系，便可況下，發(fā)射和接收的相位差與流速成正比。根據(jù)這個(gè)關(guān)系，便可精確測(cè)定流速。流速與管道橫截面積的乘積等于流量。此種流量精確測(cè)定流速。流速與管道橫截面積的乘積等于流量。此種流量計(jì)可以測(cè)量各種液體的流速。中壓和低壓氣體的流速計(jì)可以測(cè)量各種液體的流速。中壓和低壓氣體的流速,不受該流體不受該流體的導(dǎo)電率、粘度、密度、腐蝕性以及成分的影響。其準(zhǔn)確度可達(dá)的導(dǎo)電率、粘度、密度、腐蝕性以及成分的影響。其準(zhǔn)確度可達(dá)0.5%，有的可達(dá)到，

40、有的可達(dá)到0.01%。同理，可用于直接測(cè)量隨海同理，可用于直接測(cè)量隨海洋深度而變化的聲速分布。洋深度而變化的聲速分布。即以一定距離放置兩個(gè)正對(duì)即以一定距離放置兩個(gè)正對(duì)著的陶瓷換能器，一個(gè)為發(fā)著的陶瓷換能器，一個(gè)為發(fā)射器、一個(gè)為接收器。根據(jù)射器、一個(gè)為接收器。根據(jù)測(cè)定的發(fā)射和接收的相位差測(cè)定的發(fā)射和接收的相位差隨深度的變化，即可得到聲隨深度的變化，即可得到聲速隨深度的分布情況。速隨深度的分布情況。流量顯示1789輸出信號(hào)換能器換能器接收接收發(fā)射發(fā)射32光纖多普勒流速計(jì)光纖多普勒流速計(jì) 下圖為利用光纖多普勒計(jì)來測(cè)量流體流速的原理。下圖為利用光纖多普勒計(jì)來測(cè)量流體流速的原理。當(dāng)待測(cè)流體為氣體時(shí)，散射

41、光將非常微弱，此時(shí)可采用當(dāng)待測(cè)流體為氣體時(shí)，散射光將非常微弱，此時(shí)可采用大功率的大功率的Ar激光器（出射光功率為激光器（出射光功率為2W，=514.5nm）以提高信噪比。光纖多普勒流速計(jì)的特點(diǎn)是非接觸測(cè)量，以提高信噪比。光纖多普勒流速計(jì)的特點(diǎn)是非接觸測(cè)量，不會(huì)影響待測(cè)物體的流動(dòng)狀態(tài)。不會(huì)影響待測(cè)物體的流動(dòng)狀態(tài)。 光纖多譜勒流量計(jì)結(jié)構(gòu)探測(cè)器頻譜分析儀He-Ne激光器123456781、3 分束器；2 反射鏡；4 透鏡；5 流體管道；6 窗口；7、8 光纖33第五節(jié)第五節(jié) 物質(zhì)成分的檢測(cè)物質(zhì)成分的檢測(cè)一、物質(zhì)成分檢測(cè)方法一、物質(zhì)成分檢測(cè)方法定期取樣檢測(cè)：通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法定期取樣檢測(cè)：

42、通過實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方法連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：連續(xù)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)檢測(cè)連續(xù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：連續(xù)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)檢測(cè)(1)電化學(xué)式，如電導(dǎo)式、電量式、電位式、電解式、酸度計(jì)、離電化學(xué)式，如電導(dǎo)式、電量式、電位式、電解式、酸度計(jì)、離子濃度計(jì)等；子濃度計(jì)等；(2)熱學(xué)式，如熱導(dǎo)式、熱譜式、熱化學(xué)式等；熱學(xué)式，如熱導(dǎo)式、熱譜式、熱化學(xué)式等；(3)磁學(xué)式，如磁式氧分析器、核磁共振分析儀等：磁學(xué)式，如磁式氧分析器、核磁共振分析儀等：(4)射線式，如射線式，如X射線分忻儀、射線分忻儀、射線分析儀、同位素分析儀、微波射線分析儀、同位素分析儀、微波分析儀等；分析儀等；(5)光學(xué)式，如紅外、紫

43、外等吸收式光學(xué)分析儀，光散射、光干涉光學(xué)式，如紅外、紫外等吸收式光學(xué)分析儀，光散射、光干涉式光學(xué)分析儀等；式光學(xué)分析儀等；(6)電子光學(xué)式和離子光學(xué)式，如電子探針、離子探針、質(zhì)譜儀等電子光學(xué)式和離子光學(xué)式，如電子探針、離子探針、質(zhì)譜儀等(7)色譜式，如氣相色譜儀、液相色諾儀等；色譜式，如氣相色譜儀、液相色諾儀等；(8)物性測(cè)量儀表，如水分計(jì)、粘度計(jì)、密度計(jì)、濕度計(jì)、塵量計(jì)物性測(cè)量儀表，如水分計(jì)、粘度計(jì)、密度計(jì)、濕度計(jì)、塵量計(jì)(9)其他，如晶體振蕩式分析儀、半導(dǎo)體氣敏傳感器等。其他，如晶體振蕩式分析儀、半導(dǎo)體氣敏傳感器等。34二、氣體成分檢測(cè)二、氣體成分檢測(cè)是使用最早的一種物理式氣體分析器，通過

44、檢測(cè)混合氣體是使用最早的一種物理式氣體分析器，通過檢測(cè)混合氣體導(dǎo)熱系導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)變化得知待測(cè)組分含量。被測(cè)氣體組分含量變化時(shí)，將引起導(dǎo)變化得知待測(cè)組分含量。被測(cè)氣體組分含量變化時(shí)，將引起導(dǎo)熱系數(shù)變化，從而間接得知待測(cè)組分含量。熱系數(shù)變化，從而間接得知待測(cè)組分含量。設(shè)待測(cè)組分的濃度為設(shè)待測(cè)組分的濃度為C1，相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為，相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為1混合氣體中其他組混合氣體中其他組分的導(dǎo)熱系數(shù)近似相等，分的導(dǎo)熱系數(shù)近似相等， 2 3 n ，則，則1、熱導(dǎo)式氣體分析器、熱導(dǎo)式氣體分析器2112C測(cè)量多組分某一氣體組分的含量必須滿足兩個(gè)條件：測(cè)量多組分某一氣體組分的含量必須滿足兩個(gè)條件：混合氣體中除待測(cè)組分外

45、，其余各組分的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)相同或十混合氣體中除待測(cè)組分外，其余各組分的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)相同或十分接近。分接近。待測(cè)組分的的導(dǎo)熱系數(shù)與其余組分的導(dǎo)熱系數(shù)要有顯著的差別，待測(cè)組分的的導(dǎo)熱系數(shù)與其余組分的導(dǎo)熱系數(shù)要有顯著的差別，差別越大，靈敏度越高，即待測(cè)組分濃度變化引起混合氣體的差別越大，靈敏度越高，即待測(cè)組分濃度變化引起混合氣體的變變化就越大。化就越大。35熱導(dǎo)池是用導(dǎo)熱良好的金屬制成熱導(dǎo)池是用導(dǎo)熱良好的金屬制成的長圓柱形小室，室內(nèi)裝有一根的長圓柱形小室，室內(nèi)裝有一根細(xì)的鉑或鎢電阻絲，電阻絲與腔細(xì)的鉑或鎢電阻絲，電阻絲與腔體有良好的絕緣。電源供給熱絲體有良好的絕緣。電源供給熱絲恒定電流，使之維持一定的溫

46、度恒定電流，使之維持一定的溫度tn，tn高于室壁溫度高于室壁溫度tc，被測(cè)氣體從小，被測(cè)氣體從小室下部引入，從小室上部排出，室下部引入，從小室上部排出，熱絲的熱量通過混合氣體向室壁熱絲的熱量通過混合氣體向室壁傳遞。熱導(dǎo)池一般放在恒溫裝置傳遞。熱導(dǎo)池一般放在恒溫裝置中，故室壁溫度恒定，熱絲的熱中，故室壁溫度恒定，熱絲的熱平衡溫度將隨被測(cè)氣體的熱導(dǎo)率平衡溫度將隨被測(cè)氣體的熱導(dǎo)率變化而改變。熱絲溫度的變化使變化而改變。熱絲溫度的變化使其電阻值亦發(fā)生變化，通過電阻其電阻值亦發(fā)生變化，通過電阻變化的可得知?dú)怏w組分的變化。變化的可得知?dú)怏w組分的變化。362、熱磁式氣體分析器、熱磁式氣體分析器是利用被測(cè)氣體

47、混合物待測(cè)組分比其他氣體有高得多的是利用被測(cè)氣體混合物待測(cè)組分比其他氣體有高得多的磁化率磁化率，以及磁化率隨溫度的升高而降低等熱磁效應(yīng)來檢測(cè)待測(cè)氣體組以及磁化率隨溫度的升高而降低等熱磁效應(yīng)來檢測(cè)待測(cè)氣體組分含量的原理制成的。它主要用來檢測(cè)混合氣體的氧含量，測(cè)分含量的原理制成的。它主要用來檢測(cè)混合氣體的氧含量，測(cè)量范圍為百分之百，具有反應(yīng)快、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。量范圍為百分之百，具有反應(yīng)快、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。熱磁式氧氣體分析儀熱磁式氧氣體分析儀主要是利用氧的磁特性工作的，如氧氣比其他組分的磁化率主要是利用氧的磁特性工作的，如氧氣比其他組分的磁化率大得多，并且其他組分的磁化率近似相等，隨著溫度的升高。大

48、得多，并且其他組分的磁化率近似相等，隨著溫度的升高。氣體的磁化率迅速下降。氣體的磁化率迅速下降。氧化鋯式氧量體分析儀氧化鋯式氧量體分析儀屬于電化學(xué)分析方法這種分析器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定屬于電化學(xué)分析方法這種分析器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬性好、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬(從從106到百分含量到百分含量)，而且不需，而且不需要復(fù)雜的采樣和預(yù)處理系統(tǒng)，它的探頭可以直接插入煙道中要復(fù)雜的采樣和預(yù)處理系統(tǒng)，它的探頭可以直接插入煙道中連續(xù)地分析煙氣中的氧含量。連續(xù)地分析煙氣中的氧含量。37濃差電池的左側(cè)為被測(cè)氣體右側(cè)為濃差電池的左側(cè)為被測(cè)氣體右側(cè)為參比氣體，參比氣體一般為空氣。當(dāng)參比氣體，

49、參比氣體一般為空氣。當(dāng)兩側(cè)氣體的氧分壓不同時(shí)，吸附在電兩側(cè)氣體的氧分壓不同時(shí)，吸附在電極上的氧分子離解得到極上的氧分子離解得到4個(gè)電子，形成個(gè)電子，形成兩個(gè)兩個(gè)O 2，進(jìn)入固體電解質(zhì)中，在高，進(jìn)入固體電解質(zhì)中，在高溫下，氧離子從高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移溫下，氧離子從高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電勢(shì)。而產(chǎn)生電勢(shì)。氧化鋯分析器正常工作的必要條件：氧化鋯分析器正常工作的必要條件： (1)工作溫度要恒定，傳感器要有溫度調(diào)節(jié)控制的環(huán)節(jié)，一般工工作溫度要恒定，傳感器要有溫度調(diào)節(jié)控制的環(huán)節(jié)，一般工作溫度保持在作溫度保持在T850，此時(shí)儀表靈敏度最高。工作溫度，此時(shí)儀表靈敏度最高。工作溫度T的變的變化直接影響氧濃差電勢(shì)

50、化直接影響氧濃差電勢(shì)E的大小，傳感器還應(yīng)有溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。的大小，傳感器還應(yīng)有溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 (2)必須要有參比氣體，參比氣體的氧含量要穩(wěn)定不變。二者氧必須要有參比氣體，參比氣體的氧含量要穩(wěn)定不變。二者氧含量差別越大，儀表靈敏度越高。例如用氧化鋯分析器分析煙氣含量差別越大，儀表靈敏度越高。例如用氧化鋯分析器分析煙氣的氧含量時(shí)，以空氣為參比氣體時(shí)，被測(cè)氣體氧含量為的氧含量時(shí)，以空氣為參比氣體時(shí)，被測(cè)氣體氧含量為34，傳感器可以有幾十毫伏的輸出。傳感器可以有幾十毫伏的輸出。 (3)參比氣體與被測(cè)氣體壓力應(yīng)該相等，儀表可以直接以氧濃度參比氣體與被測(cè)氣體壓力應(yīng)該相等，儀表可以直接以氧濃度刻度?？潭取?8

51、屬于光學(xué)分析儀表中的一種。它是利用不同氣體對(duì)不同波長的屬于光學(xué)分析儀表中的一種。它是利用不同氣體對(duì)不同波長的紅外線具有紅外線具有選擇性吸收的特性選擇性吸收的特性來進(jìn)行分析的。這類儀表的特點(diǎn)來進(jìn)行分析的。這類儀表的特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬；靈敏度高，能分析的氣體體積分?jǐn)?shù)可到是測(cè)量范圍寬；靈敏度高，能分析的氣體體積分?jǐn)?shù)可到106(ppm級(jí)級(jí))；反應(yīng)速度快、選擇性好。紅外線氣體分析器常用于連；反應(yīng)速度快、選擇性好。紅外線氣體分析器常用于連續(xù)分析混合氣體中續(xù)分析混合氣體中CO、CO2、CH4、NH3等氣體的濃度。等氣體的濃度。 大部分有機(jī)和無機(jī)氣體在紅外波段內(nèi)有其特征的吸收峰，下大部分有機(jī)和無機(jī)氣體在紅外波段

52、內(nèi)有其特征的吸收峰，下圖為一些氣體的吸收光譜，紅外線氣體分析器主要利用圖為一些氣體的吸收光譜，紅外線氣體分析器主要利用225m之間的一段紅外光譜。之間的一段紅外光譜。3、紅外線氣體分析器、紅外線氣體分析器5半導(dǎo)體體分析器半導(dǎo)體體分析器4質(zhì)譜分析儀質(zhì)譜分析儀39三、濕度和含水量檢測(cè)三、濕度和含水量檢測(cè)電解質(zhì)型：以氯化鋰為例，它在絕緣基板上制作一電解質(zhì)型：以氯化鋰為例，它在絕緣基板上制作一對(duì)電極，涂上氯化鋰鹽膠膜。氯化鋰極易潮解，并產(chǎn)對(duì)電極，涂上氯化鋰鹽膠膜。氯化鋰極易潮解，并產(chǎn)生離子導(dǎo)電，隨濕度升高而電阻減小。生離子導(dǎo)電，隨濕度升高而電阻減小。陶瓷型：一般以金屬氧化物為原料，通過陶瓷工藝，陶瓷型

53、：一般以金屬氧化物為原料，通過陶瓷工藝，制成一種多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值對(duì)空氣中水制成一種多孔陶瓷。利用多孔陶瓷的阻值對(duì)空氣中水蒸氣的敏感特性而制成。蒸氣的敏感特性而制成。高分子型：先在玻璃等絕緣基板上蒸發(fā)梳狀電極，高分子型：先在玻璃等絕緣基板上蒸發(fā)梳狀電極，通過浸漬或涂覆，使其在基板上附著一層有機(jī)高分子通過浸漬或涂覆，使其在基板上附著一層有機(jī)高分子感濕膜。有機(jī)高分子的材料種類也很多，工作原理也感濕膜。有機(jī)高分子的材料種類也很多，工作原理也各不相同。各不相同。單晶半導(dǎo)體型：所用材料主要是硅單晶，利用半導(dǎo)單晶半導(dǎo)體型：所用材料主要是硅單晶，利用半導(dǎo)體工藝制成。制成二極管濕敏器件和體工藝制成。

54、制成二極管濕敏器件和MOSFET濕度敏濕度敏感器件等。其特點(diǎn)是易于和半導(dǎo)體電路集成在一起。感器件等。其特點(diǎn)是易于和半導(dǎo)體電路集成在一起。 1 1、濕度檢測(cè)、濕度檢測(cè)402 2、含水量檢測(cè)、含水量檢測(cè)電導(dǎo)法電導(dǎo)法固體物質(zhì)的含水量與其導(dǎo)電性存在一定的關(guān)系，含水量高，導(dǎo)固體物質(zhì)的含水量與其導(dǎo)電性存在一定的關(guān)系，含水量高，導(dǎo)電性好。通常采用不平衡電橋方法測(cè)量。電性好。通常采用不平衡電橋方法測(cè)量。稱重法稱重法采用紅外線燈為加熱源，照射被測(cè)物質(zhì)使其水分完全蒸發(fā)，即采用紅外線燈為加熱源，照射被測(cè)物質(zhì)使其水分完全蒸發(fā)，即烘干。用電子稱稱出烘干前后的重量烘干。用電子稱稱出烘干前后的重量W1和和W2，則得到含水量，則得到含水量紅外吸收法紅外吸收法是根據(jù)水分對(duì)是根據(jù)水分對(duì)1.