材料成型理論基礎(chǔ)課件 氣體與流量測量實(shí)驗(yàn)

氣體與濕度測量實(shí)驗(yàn)張勛地址：東三樓220電話/p>

QQ:229800522郵箱：xun_zhang101@163.com15V電壓源預(yù)熱氣敏/濕敏傳感器氣敏傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K目錄實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)結(jié)果與思考題實(shí)驗(yàn)?zāi)康臍怏w流量傳感器了解氣體流量傳感器的工作原理及特性了解氣體流量傳感器的應(yīng)用氣敏傳感器了解氣敏傳感器的工作原理及特性了解氣敏傳感器的應(yīng)用濕度傳感器了解濕度傳感器的工作原理及特性了解濕度傳感器的應(yīng)用氣體流量傳感器氣敏（酒精）傳感器濕度傳感器實(shí)驗(yàn)原理傳感器傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官實(shí)驗(yàn)原理--傳感器需要檢測的信息可用信息一定的規(guī)律物理化學(xué)傳感器7實(shí)驗(yàn)原理-傳感器8實(shí)驗(yàn)原理-傳感器位移傳感器壓力傳感器傾角傳感器酒精計(jì)家用煤氣報(bào)警器實(shí)驗(yàn)原理-生活中常用的氣體檢測傳感器食品工業(yè)環(huán)境監(jiān)測公共安全航天航空醫(yī)療衛(wèi)生爆炸物檢測空氣質(zhì)量監(jiān)測疾病探測航天器內(nèi)氣體探測酒類評(píng)級(jí)實(shí)驗(yàn)原理-常見的氣體檢測應(yīng)用領(lǐng)域一：石英微天平二：聲表面波三：金屬氧化物四：場效應(yīng)五：聚合物氣敏六：紅外氣體檢測七：電化學(xué)八：熱催化燃燒九：熱導(dǎo)十：氣相色譜氣體檢測方式遠(yuǎn)不止以上十種，條條大路通羅馬！可以用什么方式檢測氣體？實(shí)驗(yàn)原理-氣體檢測機(jī)制的類型轉(zhuǎn)子流量計(jì)構(gòu)成：上大下小的透明錐形管

紡錘形轉(zhuǎn)子讀數(shù)位置氣體實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的測定輸出形式轉(zhuǎn)子流量計(jì)原理實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的測定流體對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力三力平衡，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在一定的位置高度上時(shí)。氣體流量轉(zhuǎn)子高度常用的流量計(jì)是用水或空氣進(jìn)行標(biāo)定的，及轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)尺上的刻度值。液體：20℃時(shí)水的流量值氣體：20℃、101.325KPa下空氣的流量值流量計(jì)測量時(shí)的流體和狀態(tài)，往往與流量計(jì)分度時(shí)的流體和狀態(tài)不同，因此，必須對(duì)示值按實(shí)際的流體和狀態(tài)進(jìn)行修正。實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的示數(shù)修正氣體流量計(jì)的示數(shù)修正被測氣體為干燥氣體時(shí)的示值修正公式：

實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的示數(shù)修正ρ為密度，P為壓力，T表示溫度，Z是壓縮因子（壓縮系數(shù)）。下標(biāo)N表示標(biāo)準(zhǔn)測試氣體，S為待測氣體。密度修正壓力修正溫度修正壓縮因子修正

實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的示數(shù)修正密度修正的推導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)原理—?dú)怏w流量的示數(shù)修正

氣體流量公式化簡：

密度修正實(shí)驗(yàn)原理—?dú)饷簦ň凭﹤鞲衅鲗?shí)驗(yàn)輸出形式電路圖構(gòu)成：微型Al2O3陶瓷管SnO2敏感層

測量電極和加熱器原理：SnO2敏感層遇有一定含量的酒精成分氣體時(shí)，其表

面電阻可迅速下降。實(shí)驗(yàn)原理—?dú)饷簦ň凭﹤鞲衅鲗?shí)驗(yàn)SnO2敏感層電阻值升高電阻值下降加熱酒精電壓值上升檢測O2-/O-/O2-吸附電子減少O2-/O-/O2-與酒精反應(yīng)電子增加酒精濃度電壓值實(shí)驗(yàn)原理—濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)輸出形式電路圖構(gòu)成：本實(shí)驗(yàn)采用的是高分子薄膜濕敏電阻。原理：高分子電解質(zhì)濕敏膜的阻值的對(duì)數(shù)與相對(duì)濕度成近似

的線性關(guān)系，通過電路予以修正后，可得出與相對(duì)溫

度成線性關(guān)系的電信號(hào)。實(shí)驗(yàn)原理—濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)高分子薄膜電阻值下降濕度增加電壓值上升電離作用增強(qiáng)→電子增加氣體濕度電壓值實(shí)驗(yàn)原理—傳感器的特性傳感器的靜態(tài)特性：傳感器的輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化時(shí)其輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系，用特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。實(shí)驗(yàn)原理—傳感器的特性傳感器的靜態(tài)特性：實(shí)驗(yàn)原理—傳感器的特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性：傳感器的輸入信號(hào)隨時(shí)間變化時(shí)其輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。如響應(yīng)的快慢，Y值的波動(dòng)等常用表示形式：階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)（輸入階躍信號(hào)和正弦信號(hào)）。實(shí)驗(yàn)原理輸出的結(jié)果對(duì)不對(duì)?實(shí)驗(yàn)原理—傳感器的標(biāo)定一根光桿，怎么把它變成尺子？一把尺子，刻度錯(cuò)了怎么辦？用已知的酒精的濃度、濕度，進(jìn)行標(biāo)定與調(diào)整條件有限，要求了解標(biāo)準(zhǔn)長度，標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)長度，調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材ρ為密度，P為壓力，T表示溫度，Z是壓縮因子（壓縮系數(shù)）。下標(biāo)N表示標(biāo)準(zhǔn)測試氣體，S為待測氣體。密度修正壓力修正溫度修正壓縮因子修正橡膠管接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—?dú)怏w流量的測定QN(L/h)Ps(KPa)1、觀察轉(zhuǎn)子流量計(jì)基本結(jié)構(gòu)。2、將流量計(jì)下端調(diào)節(jié)閥順時(shí)針調(diào)節(jié)到最右邊關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，啟動(dòng)壓力源開關(guān)讓氣泵工作。3、借助橡膠管將出氣口封上，緩慢開啟流量計(jì)下端調(diào)節(jié)閥，讓轉(zhuǎn)子停留在玻璃管中間位置，讀取轉(zhuǎn)子最大截面對(duì)應(yīng)的刻度值，即測試出的流量。4、關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉氣泵，實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束。5、處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行示數(shù)修正。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—?dú)怏w流量的測定20V電壓表15V電壓源ppm:體積濃度百萬分之一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—?dú)饷簦ň凭﹤鞲衅鲗?shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—?dú)饷簦ň凭﹤鞲衅鲗?shí)驗(yàn)1、將+15V電源接入“氣敏傳感器模塊”。2、打開試驗(yàn)臺(tái)電源開關(guān)，給氣敏傳感器預(yù)熱數(shù)分鐘，若時(shí)間較短可能產(chǎn)生較大的測試誤差。3、將模塊上Vo連接到主控箱的數(shù)顯表（20V檔），調(diào)節(jié)RW至合適的位置，記錄電壓值和濃度值，將酒精棉簽置于傳感器上方，記錄電壓值和濃度值。4、拆線，整理。20V電壓表15V電壓源RH：RelativeHumidity相對(duì)濕度濕空氣中水蒸汽的分壓力與相同溫度壓力下的飽和水蒸汽分壓力之比，沒有單位，用百分?jǐn)?shù)表示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—濕度傳感器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容—濕度傳感器實(shí)驗(yàn)1、將主控箱+15V接入傳感器輸入端，輸出端與數(shù)字電壓表相接。2、調(diào)節(jié)RW至合適的位置，記錄電壓值和濃度值；在傳感器上方吹氣（輕輕吹氣即可），待示數(shù)穩(wěn)定后，記錄電壓值和相對(duì)濕度值。3、拆線，整理，關(guān)閉試驗(yàn)臺(tái)電源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.根據(jù)示值修正公式，計(jì)算氣體流量的實(shí)際值。（取????≈????????N="101.325KPa"TS=283KTN=293KZS=0.999ZSN=0.992）2.記錄氣敏（酒精）傳感器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位）3.記錄濕敏傳感器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（單位）思考題1.試推導(dǎo)溫度和壓力的修正公式

（可以套用密度修正公式推導(dǎo)時(shí)用的化簡，由ρ=PM/nRT=KP/T帶入公式來求。）2.列舉氣敏傳感器的應(yīng)用3.列舉濕敏傳感器的應(yīng)用4.查閱科技文獻(xiàn)，簡要介紹目前主要?dú)饷?濕敏傳感器（材控專業(yè)用到的傳感器）類型、原理及應(yīng)用，撰寫小論文一篇思考題小論文要求：①格式：標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵字、正文、參考文獻(xiàn)②A4雙面打印/手寫論文查閱：中文：中國知網(wǎng)(/

)英文：WebofScience(/)實(shí)驗(yàn)報(bào)告及小論文請(qǐng)學(xué)習(xí)委員于兩周內(nèi)統(tǒng)一交到東三樓220傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可寫成一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。附錄--傳感器的靜態(tài)特性1、線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。2、靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。3、遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。附錄--傳感器的靜態(tài)特性4、重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。5、漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。6、分辨力：當(dāng)傳感器的輸入從非零值緩慢增加時(shí)，在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入增量稱傳感器的分辨力，即最小輸入增量。7、閾值：當(dāng)傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時(shí)，在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入值稱傳感器的閾值電壓。附錄--傳感器的靜態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)