第六章 物位的测量
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
第六章 第3节测量物质的密度课件 人教版物理八年级上册
第六章
第3节
测量物质密度
学习目标
1.通过利用天平和量筒测量固体和液体的密度，体会
等量替换的方法。
2.通过实际操作测量固体和液体的密度,掌握实验步骤，
进一步熟悉天平、量筒的使用。
导入新知
通过测量物体的质量和体积，就可以由公式
ρ=m/V 算出物体的密度，物体质量可以用天平测
用天平测出烧杯和剩余橙汁的总质量m2,利用m1-m2求出量筒中橙汁的质量,再根据密
度公式求出密度.所以操作步骤A是多余的.
2.[2020山东青岛市南区期末]实验前,老师告诉同学们所用小石块的密度为2.5 g/cm3,
下表中记录的是小梦与其他三位同学测出的小石块的密度.下列说法正确的是(
A.四位考生的实验都失败了,因为密度表中石块的密度为2.50 g/cm3
kg/m3.
5.【参考答案】 (1)水平 右 (2)62 (3)针筒的分度值比量筒小(或针筒比量筒测量
体积精确,或针筒测量体积精度更高) (4)偏大 (5)1.1×103
【解题思路】 (1)测量前调节天平平衡时,将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左
端零刻度线处,发现指针指在分度盘的左侧,应将平衡螺母向右调,使天平横梁平衡;
的质 前水的体 的总体积 V=V2-V1
密度
量m 积V1（cm3）
V2（cm3） （cm3） (g/cm3)
（g）
10
2.5
25
20
30
ρ=
=
2 −1
=
25g
10cm3
=2.5g/cm3
6. 误差分析
(1)细线体积对结果的影响：实验中测量出的总体积V2
物位测量 振动式
物位测量振动式
振动式物位测量是一种非接触式的物位测量方法，其原理是利用振动探头发出振动信号，当探头与物料接触时，由于物料的阻尼作用，探头的振幅或频率会发生变化，这些变化会被转换成电信号，进而测量物位高度。
振动式物位开关的探头是一个振动体，一般采用压电器件实现探头振动的驱动和检测。
根据探头的不同形状和尺寸，振动式物位开关可以分为音叉料位开关、音叉液位开关和振棒料位开关等。
其中，音叉料位开关适用于测量粉末和细小颗粒的固体料位，而音叉液位开关则适用于测量液体料位。
振动式物位开关具有多种优势，如适宜测量超低密度介质的测量，可测介质密度范围宽，能适应超低密度介质测量；具有较强的适应性，特别适合湿度变化和介电常数不稳定的介质测量；抗挂料能力强，振动探头经过精密调谐，具有较大挂料和粘附冗余，能很好适应粘稠或易挂料介质的测量；产品可靠性高，采用高品质电子元器件，注重设计和工艺细节，严控生产流程和质量检测；能够用于高温工况的介质测量，耐高温设计，过程温度可达250℃，而超高温型的过程温度可达400℃；适合管道和狭小空间的物位测量，探头小，特别适合用于管道测量；具有较强的耐腐蚀性，振动探头采用316L材质，抗腐蚀能力强；取得防爆证书，通过气体、粉尘隔爆和本安双重防爆认证；具有丰富的自诊断功能，能准确定位故障信息。
总之，振动式物位测量是一种可靠、高效、适应性强的物位测量方法，被广泛应用于各种液体、粉末、颗粒固体的测量中。
液位培训(1)
液位培训(1)
二、物位检测的作用 1、确定容器中的贮料数量，以保证连续生产的需
要或进行经济核算； 2、为了监视或控制容器的物位，使它保持在规定
• 3、 在使用中，应定期清洗玻璃管内外壁污垢，以保 持液位显示清晰。清洗程序：先关闭与容器连接的上、 下阀门，打开排污阀，放净玻璃管内残液，使用适当 清洗剂或采用长杆毛刷拉擦方法，清除管内壁污垢。
• 4、 如果石英管断裂或挂垢严重需要更换时，具体步 骤：拆下表体，拧开两端螺帽和螺母，用木棍将石英 玻璃管从一端向另一端敲击，取出石墨环，将新石英 管装入，再将石墨环套在石英管上，等距嵌入表体内， 拧紧两端螺母及螺帽，确认无渗漏后，即可投入运行。
液位培训(1)
第三章磁性浮子液位计
第五章 电缆浮球液位开
工作原
关
电缆浮理球开关是根据重力与浮力的
原理设计而成，用大容量微动开关
作为节点输出，当浮球与水平面上 仰角度超过28°时，便会输出一个 开关量信号。
特点
可自动调节，易于操作，便于安装，安 全可靠，免予维修，无毒环保。它对污 水有抵抗作用，广泛应用于家庭，厂矿 等的水池，油，酸和碱的池，桶，槽， 灌等的容器中。
液位培训(1)
第三章 绳浮球液位计
测量原理：阿基米德原理
系统构成：
平衡重物;DN50*230mm
不锈钢或碳钢管
浮标：卫生级不锈钢管或衬塑管DN150*210
绳：四氟绳或尼龙绳
滑轮：尼龙轮：DN100
支架：T型架 单或双个角钢50*50 长度以便 于两侧自由移动为标准，自行确定
人教版物理八年级上册：第六章 第1节《质量》教案
人教版物理八年级上册：第六章第1节《质量》教案一. 教材分析人教版物理八年级上册第六章第一节《质量》主要介绍了质量的概念、单位以及质量的测量工具。
通过本节课的学习，学生能够掌握质量的基本知识，理解质量在物理学中的重要性。
二. 学情分析八年级的学生已经具备了一定的物理基础知识，对日常生活中的一些物理现象有一定的了解。
但是，对于质量这一概念的理解还需要通过具体的实验和讲解来加深。
三. 教学目标1.了解质量的概念，掌握质量的单位。
2.学会使用天平测量物体的质量。
3.理解质量在物理学中的重要性。
四. 教学重难点1.质量的概念和单位。
2.天平的使用方法。
五. 教学方法采用讲授法、实验法、讨论法相结合的方法，引导学生通过观察、思考、实验等方式，掌握质量的基本知识。
六. 教学准备1.教具：天平、砝码、测量工具。
2.课件：质量的定义、质量的单位、天平的使用方法。
七. 教学过程1.导入（5分钟）通过提问方式引导学生回顾日常生活中对质量的认知，如“你们知道什么是质量吗？在生活中如何衡量一个物体的质量？”从而激发学生的学习兴趣。
2.呈现（10分钟）讲解质量的定义，介绍质量的单位（千克、克、吨）以及换算关系。
让学生明确质量在物理学中的重要性。
3.操练（10分钟）分组实验：让学生使用天平测量不同物体的质量，并记录数据。
引导学生学会正确使用天平，掌握测量质量的方法。
4.巩固（5分钟）提问：通过实验你们发现了什么规律？质量与物体的体积、形状、位置有什么关系？从而加深学生对质量概念的理解。
5.拓展（5分钟）讨论：质量在科学研究和生产生活中的应用，如质量守恒定律、质量控制等。
引导学生认识到质量在实际生活中的重要性。
6.小结（5分钟）对本节课的主要内容进行总结，强调质量的概念、单位和测量方法。
7.家庭作业（5分钟）布置课后作业：让学生运用所学知识，测量一些日常物品的质量，并填写实验报告。
8.板书（5分钟）质量的定义、单位、换算关系以及天平的使用方法。
第六章 物位测量
2 1 L 2 ( 2 1 ) H C C 0 R R ln ln r r
r
r
当圆筒形电容器几何尺寸一定，电容器电容 增量与液位高度H成正比。同时，两种介质的 介电常数的差值越大，△C越大，灵敏度高。
• 测量非导电液体的电容液位传感器如图所示。它是由 金属棒做成的内电极和由外壁带孔的金属圆筒做成的 外电极两部分构成的圆筒形电容器。测量时，将其竖 直放在被测液体中，若设空气的介电常数为 1 ，当液 位为零时，该圆筒形电容器的电容量为
4、吹气式液位计 当测量具有腐蚀性、高黏度或 含有悬浮颗粒的敞口容器液位， 且准确度要求不很高时，常选用 吹气式液位计。 吹气式液位计的原理如图， 在敞口容器中插入一根导管，压 缩空气作为气源首先经过滤器过 滤，再通过减压阀使压力降至某 一恒定值，并由气源压力计指示， 该恒定压力的大小按被测液位高 度而定。具有恒定压力的洁净压 缩空气再流经起限流、恒流作用 的节流阀，其流量大小由浮子流 量计指示。最后恒流气体从导管 下端敞口处逸出，鼓泡并通过液 体进入大气。
物位检测的主要方法
• • • • •
静压式物位检测 浮力式液位检测 电气式物位检测 声学式物位检测 射线式物位检测
第一节 静压式物位检测
静压法测量原理 若液位的高度位h， 则液体底部的压力为：
P B gh
p P B gh p h 所以测得表压力p即可求得 g 液位高度h。
正压室： P P 1 gH 2 gh1 1 负压室： P P 2 gh2 1 差压：
P 1 gH 2 g (h2 h1 )
第二节 浮力式液位检测
上限水银 开关
磁钢 下限 水银 开关 非导 磁管
一．恒浮力式液位检测： 基本原理：浮于液面上的浮子随 着液位上升或下降，根据浮子的 调整箱组件 位置实现液位的检测。 既可测量液位，也可测密度不等 的两种液体的界面，但密度差应 足够大。浮子式和浮球式是典型 的恒浮力式液位计 有：浮子重锤液位计、浮子钢带 液位计、浮顶罐、浮球式。
化工仪表及自动化课后习题答案第四版
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
建筑环境测试技术
2、转换和处理部分 根据感受部分和显示部分的需要，将感受元件 输出的信号转换成显示部分易于接收的信号。 对不同的测量系统，转换和处理一般有两种形 式： （1）非电量的转换：弹簧管压力计的测量。 （2）电量的转换与处理：热电阻配动圈仪表测 量温度。
计算机测量系统框图
如电阻器电阻温度系数的测量，已知电阻器阻 值Rt与温度t满足关系
Rt R20 (t 20) (t 20)2
可通过联立方程组求解温度系数。
2、按测量方式分类
1）偏差式测量法
在测量过程中，用仪器仪表指针的位移（偏差） 表示被测量大小的方法，称为偏差式测量法。由于 是从仪表刻度上直接读取被测量，包括大小和单位， 因此这种方法也叫直读法。
实验研究历来是科学研究的重要手段之一，也 是一种最基本的研究手段，即使在计算机仿真计 算盛行的今天仍不失其重要性。实验研究必然离 不开对被研究对象特性参数的测量。
在科学技术领域，许多新的发现和发明往往是 以测量技术的发展为基础；在生产活动中，新的 工艺和设备的产生也依赖于测量技术的发展水平； 可靠的测量技术对于生产过程自动化、设备的安 全及经济运行都是必不可少的先决条件。
一般来说，为了测量某一被测量的值，根据 测量的精度要求，将若干测量设备（包括测量仪 表、装置、元件及辅助设备等）按照一定的方式 连接起来，这种连接组合即构成了一种测量系统。
测量系统都是为一定的测量目的与要求而设 计的。因此，测量的目的与要求不同，所使用的 仪表也会有悬殊的差别。
就测量过程中测量系统各部分不同的作用看， 一般测量系统都可由四个部分组成。
第二节 测量仪表
一、测量仪表的类型 二、测量仪表的组成 三、测量仪表的主要性能指标
第二节 测量仪表
一、测量仪表的类型 1、模拟式测量仪表 对连续变化的被测物理量（模拟量）直接进行 连续测量、显示或记录的仪表。 2、数字式仪表 将被测的模拟量首先转化成数字量再对数字量 进行测量的仪表。
苏科版八年级下册第六章物质的物理属性重点专题二：固体密度测量
苏科版八下第六章重点专题二：固体密度测量题型一．测量步骤判断选择题1．如图所示，在“测量雨花石密度”的实验中，下列说法正确的是（）A．称量时左盘放砝码，右盘放雨花石B．称量雨花石质量的过程中，若天平横梁不平衡，可调节平衡螺母C．雨花石的密度是2.8kg/m3D．在测完质量后，测体积时若考虑雨花石吸水的因素，则雨花石密度的测量值偏大2．为了测出金属块的密度，某实验小组制订了如下的实验计划，以下实验步骤安排最合理的是（）①用天平测出金属块的质量②用细线系住金属块，轻轻放入空量筒中③在量筒中装入适量的水，记下水的体积④将金属块从量筒中取出，记下水的体积⑤用细线系住金属块，把金属块浸没在量筒的水中，记下水的体积⑥根据实验数据计算金属块的密度A．①③⑤⑥B．①②③⑥C．①②③④⑥D．②③④①⑥3．为了测出石块的密度，某同学先用天平测石块的质量，所加砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示，接着用量筒和水测矿石的体积，其过程如图乙所示。
下列判断错误的是（）A．石块的质量是47.2gB．石块的体积是18cm3C．石块的密度是2.6×103kg/m3D．若先测石块的体积，最终测得石块的密度会偏大4．如图所示，在“测量花岗石密度”的实验中。
下列说法正确的是（）A．称量时左盘放砝码，右盘放花岗石B．称量花岗石质量的过程中，若天平横梁不平衡，可调节平衡螺母C．花岗石的质量是25gD．花岗石的密度是2.8×103kg/m35．王梦与其他三位同学先后测量同一小石块的密度，下表中数据是他们的测量结果。
学生王梦赵满李明张扬小石块的密度 2.45g/cm3 2.52g/cm3 2.56g/cm3 2.60g/cm3经查密度表可知，石块的密度为2.50g/cm3．则下列说法正确的是（）A．赵满的结果可以接受，因为他的数据与2.50g/cm3最接近B．张扬的结果不可以接受，因为他的数据与2.50g/cm3偏差最大C．如果实验操作正确，数据真实，上述结果均有效D．四位同学的实验都失败了，因为他们的测量值都不是2.50g/cm3题型二．测量数据填空题6．小明用天平和量筒测量矿石的密度。
化工仪表分类及原理
（I）有零值限止钉的压力表，其指针应紧靠在限止 钉上。
（II）无零值限止钉的压力表，起指针须在零值分度 线上。
B、示值检查
（I）压力表指针的移动，在全分度范围内应平稳， 不得有跳动或卡住现象。
（II）在轻敲表壳后，其指针值变动量不得超过最大 允许基本误差的1/2。
现场指示型压力表在测量稳定压力时，可在测量上 限值的1/3-2/3范围内使用，在测量交变压力表， 则应不大于测量上限值的1/2为宜，对于在瞬间的 测量时，允许使用在测量上限值的3/4。
3.1 差压变送器： 电容式 扩散硅压阻式 单晶硅谐振硅式
3.2 压力变送器： 可测量表压、绝压、真空
EJA530A-EBS4N-02DE MODEL(型号):EJA530A--压力变送器 FUFFIX(后缀）:-EBS4N-02DE 输出信号：-E -- 4~20MA，HART协议； 测量量程：-B -- 0.1~2MPA; 接 液 部 分 材 质 ： -S-- 过 程 接 头 SUS316L;膜片：哈氏合金； 管道连接：-4 -- 1/2NPT内螺纹； -N:--N; -0:--0; 接线口：-2--1/2NPT内螺纹，2处接 线口； 显示表头：-D--数字式表头； 安装支架：-E--SECC碳钢，2inch管 安装；
3.2 压力表：我们常用的两种压力表 1)一般压力表（弹簧管）
一般压力表适用测量无爆炸，不结晶，不凝固，对铜和铜合金无 腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。
2)隔膜压力表 隔膜压力表采用间接测量结构，适用于测量粘度大
、易结晶、腐蚀性大、温度较高的液体、气体或颗粒状固 体介质的压力。隔离膜片有多种材料，以适应各种不同腐 蚀性介质。 3.3 双波纹管差压计
第二节：弹性式压力计
工程测试-第六章 位移测量
位移测量方法
位移测量包括线位移测量和角位移测量。位 位移测量包括线位移测量和角位移测量 移测量的方法多种多样，常用的有下述几种。 （1）积分法 （2）回波法 （3）线位移和角位移相互转换 （4）位移传感器法
（1）积分法 测量运动体的速度或加速度，经 过积分或二次积分求得运动体的位移。 例如在惯性导航中，就是通过测 量载体的加速度，经过二次积分而求得 载体的位移。
感应同步器
10-3 ~10000mm
2.5µm/250m m
模、数混合测量系统， 数显
长光栅
10-3 ~1000mm
3µm/1m
同 上 ， 分 辨 力 高 (0.1~1µm)
长磁栅
10-3 ~10000mm
制造简单，使用方便， 分辨力1~5µm 5µm/1m
部分测量角位移的传感器的性能及特点。
型 式 测量范围 精确度 线性度 特 点 结构简单，测量范围广，存在 接触摩擦，动态响应差 耐磨性好，阻值范围宽，接触 电阻和噪声大，附加力矩较大 分辨力高，耐用，可测位移频 率只是激励频率的1/10，后续 电路复杂 性能稳定可靠，利用应变片和 弹性体结合测量角位移 滑线变阻式
电阻式液位计既可进行定点液位控制，也 可进行连续测量。所谓定点控制是指液位上升 所谓定点控制是指液位上升 或下降到一定位置时引起电路的接通或断开， 或下降到一定位置时引起电路的接通或断开， 引发报警器报警。 引发报警器报警。电阻式液位计的原理是基于 液位变化引起电极间电阻变化，由电阻变化反 映液位情况。
装有测针T的杠杆 固定在绕有线圈的磁铁中心枢轴上 装有测针 的杠杆M固定在绕有线圈的磁铁中心枢轴上，触针垂 的杠杆 固定在绕有线圈的磁铁中心枢轴上， 直位移改变磁铁两端的空气隙，转换为电感线圈的电感量变化， 直位移改变磁铁两端的空气隙，转换为电感线圈的电感量变化， 从而对载波信号进行调制，产生交变电流， 从而对载波信号进行调制，产生交变电流，然后再通过解调器获 得截面轮廓信号，送入下级放大和运算电路。 得截面轮廓信号，送入下级放大和运算电路。这类电感传感器的 特点是输出信号只和触针位移有关，亦称位移灵敏传感器， 特点是输出信号只和触针位移有关，亦称位移灵敏传感器，它可 以把轮廓图形逐点描绘出来，所以一般带有记录器。 以把轮廓图形逐点描绘出来，所以一般带有记录器。
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第六章物位的测量
二、差压式液位计
p
gh p 2+=22ρ0
12212121g g Z H gh gh H p p p −=−+=−=ΔρρρρgH
p p p 121ρ=−=Δp
gh H p ++=1211g ρρ若隔离液密度为ρ2 ，被测液体密度为ρ1，
一般ρ1＞ρ2，有图可得压力平衡方程
第三节浮力法测量液位一、钢带浮子式液位计
二、浮球式液位计三、浮筒式液位计
G
-gAH kx ρ=()()G
-x -H H gA x x k ΔΔ+=Δ+ρx gA k H Δ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛+=Δρ1
四、磁性浮子式液位计
第四节电磁法测量液位
一、电极式液位计二、电感式液位计
三、电容式物位计
d D L C /ln 2πε=()
H
d D k C /ln 12εε−=Δ不适合于以下介质：如介质的介电常数随温度等影响而变化、介质在电极上有沉积或附着、介质中有气泡产生
二、光学法测液位
第六节物位仪表的选用1、影响物位测量的因素
1）液位测量的特点
(1)液面不稳定
(2) 容器中液体不均匀
(3)容器中液体的状态复杂
2）料位测量的特点
(1)料面不规则
(2)物料排出后存在滞留区
(3)物料间的空隙不稳定
3）界位测量的特点存在浑浊段。