氣動轉(zhuǎn)換元件及比例控制

第五章

氣動轉(zhuǎn)換元件及比例控制1.工作原理：根據(jù)流場的變化(即流體的流速和壓力的改變)使傳感器輸出相應的變化及信號。2.分類：背壓式：利用噴嘴一擋板結(jié)構(gòu)原理，描述流量和壓力的變化規(guī)律。遮斷式：根據(jù)層流和紊流的不同流場情況，輸出相應的不同壓力信號。

精度高、靈敏度高、抗干擾能力強§5-1氣動傳感器dDx0.00.10.21.00.20.40.80.61.2圖5-1噴嘴-擋板式傳感器及特性曲線ξ1﹤ξ2﹤ξ3﹤ξ4D/d=ξp/p0ξ1ξ2ξ3ξ4壓力與x的關(guān)系，由下式表示：（5-1）式中c1—固定節(jié)流孔流量系數(shù)；c2—噴嘴－擋板間（可變節(jié)流口）的流量系數(shù)。當氣源壓力Ps，固定節(jié)流孔直徑d，噴嘴直徑D及流量系數(shù)c1，c2為已知時，則式（5-1）描述了背壓P與噴嘴－擋板間距離x的關(guān)系。（1）當擋板完全靠上噴嘴時，此時x=0，P達到最大（P=Ps）。隨距離x的加大，背壓P逐漸下降，而當x達到某一定值時，即流體流經(jīng)噴嘴和擋板間的環(huán)狀間隙的流通面積等于噴嘴內(nèi)經(jīng)面積時，再增大x值已對P影響不大，這時x可按下式求出：

x=D/4（5-2）22241160D1sPcPxd=+c1（2）當D/d=ζ較大時，特性曲線較陡，靈敏度較高，而當ζ較小時，特性曲線較平坦，靈敏度較低。但當擋板全開時，即x≥D/4時，P值達不到零值，這是由于噴嘴對氣流阻力作用所造成的。（3）當流量系數(shù)c1=c2時，由式（5-1）可得當x/D=0.0144（d/D）2（5-3）時，噴嘴－擋板式傳感器具有最高的靈敏度，即在特性曲線上斜率最大，此時P=0.75Ps。當x變化時，p變化∴通過測量p來測量位置或尺寸，測量物體的存在。分辨率0.1μm有效探測距離x≤D/4二.遮斷式傳感器由發(fā)射管﹑接收管組成,用于測量物體的存在tpsp0發(fā)射管物體接收管psP0=0圖5-2遮斷式傳感器p0pcpspcp0沖擊面文丘利管節(jié)流孔圖5-3防塵遮斷式傳感器遮斷式傳感器工作原理pspspsp0p0pcpc物體鋼板控制噴嘴控制噴嘴圖5-4遠距離測量傳感器圖5-5酸霧下工作的傳感器§5-2氣動轉(zhuǎn)換器

一、氣—電轉(zhuǎn)換器1、原理：利用氣流信號來接通或關(guān)閉電路，即把氣信號轉(zhuǎn)換成電信號。2、分類：低壓氣—電轉(zhuǎn)換器Ps<0.1MPa應用：①指示燈——顯示氣信號存在②作先導級，帶動其他控制元件高壓氣—電轉(zhuǎn)換器Ps≥0.1MPa高壓氣電轉(zhuǎn)換器→信號壓力不可調(diào)壓力繼電器→信號壓力可調(diào)=>①氣—電信號轉(zhuǎn)換②繼動控制③安全保護結(jié)構(gòu)：①感受壓力部分(膜片式、波絞管)②電觸點壓力部分—采用微動開關(guān)③壓力調(diào)節(jié)部分圖5-6低壓氣電轉(zhuǎn)換器圖5-7高壓氣-電轉(zhuǎn)換器圖5-8壓力繼電器微動開關(guān)頂桿膜片微動開關(guān)膜片頂桿調(diào)節(jié)螺母圖5-9電-氣轉(zhuǎn)換器示意圖P0Ps彈性支承線圈銜鐵擋板噴嘴恒節(jié)流孔二、電—氣轉(zhuǎn)換器原理：將電信號→氣信號(可理解成小型電磁閥)§5-3氣動放大器

微壓控制閥，用很小的壓力氣體作為輸入控制信號,以獲得壓力較高、流量較大的氣流輸出。1、膜片式氣動放大器：P控=0.006～0.016bar=>P出=6～8bar圖5-10膜片式氣動放大器1a26AB73b458PcO1PO2圖5-11滑柱式氣動放大器1.4-噴嘴2.3-固定節(jié)流孔5.8-膜片6-導氣孔7-閥體P0PsPc圖5-12膜片-滑閥式氣動放大器05001000Pc(Pa)4000600080002000Pc(Pa)圖5-13膜片式比例放大器PcP0Ps噴嘴膜片螺釘§5-4氣動變送器氣動變送器：將測得的各種物理參數(shù)精確地變換成氣動儀表的標準氣體信號后，送到顯示儀表或調(diào)節(jié)裝置中。如：測壓差、壓力、流量、溫度等物理量。精度1級（1%）圖5-14差壓變換器工作原理圖5-15壓力變送器測量部分原理圖1-波紋管