椭圆齿轮流量计

（3-1-41）
本电路
kU F UO (1 ) 2 AE
图 9－3－3 受力圆柱上应变片的粘贴
kU F U 0 2 (1 ) AE
图 9－3－4 受力等强度梁应变片的粘贴
6l U 0 kU kU Eb0 h2 F
图 9－3－5 受力薄臂环上应变片的粘贴
1.092R U 0 kU kU b 2 E F
2）变截面梁
等截面梁的不同部位的应变是不相等的， 而变截面梁上沿l方向各处的上下表面应变符号 相反，大小相等。其值为
其自由端位移为
6lx 6l F F 2 2 Ebx h Eb0 h
6l y F 3 Eb0 h
3
图 9－3－2 悬臂梁的结构
k F F
y k yF F
9.3.2 力的间接电测法 1.应变式力传感器 将应变片粘贴到受力的力敏感型弹性元件上，即 构成应变式力传感器。以受力的圆柱和悬臂梁为例 来说明。
F l AE F r AE
（9-3-8） （9-3-9）
kE 1 2 3 4 U U 4
横向线应变与纵向线应变之比称为泊松比
r r r l l l
F A
F r AE
若轴向受力面积为A，则轴向应力为
由材料力学知，轴向应力与轴向线应变成正比
l E
式中，E为弹性元件材料的弹性模量
F A F l AE F r AE
图中两平行电极固定不动 , 电 介质以不同深度插入电容器中 , 从而改变两种介质的极板覆盖 面积。

当电容极板之间的介电常数发生变化时，电容量 也随之发生变化，根据这一原理可构成变介电常 数式电容式传感器。可用以测量物位，含水量及 成分分析等。图为变介电常数式电容液位传感器 原理图。
2（ 0 h x） 21 x C R2 R2 ln ln R1 R1 2 0 h 2x ( 1 0 ) R2 R2 ln ln R1 R1
超声波物位测量法的优点是：可进行非接触测量， 适用于有毒、有腐蚀性液体液位的测量； 缺点是当测量含有气泡、悬浮物的物位及被测液 面有很大波浪时，使用较困难。
利用超声波反射时间差法可检测液-液相界面位置。
t
1

2h
v
1
t
2

2(h1 h )
v
t1
2
h h1
图 8－4－4 反射时间差法超 声界面传感器的原理
h h0
图 8－4－8 投入式液位计示意图
p
1

p
g
2
电容法
图8－4－9 电容式物位传感器
C
x
C0
2 ( 0) H D ln ( ) d

（回顾）变介电常数式

因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容
器两极板间插入不同介质时，电容器的电容量也 就不同。这种传感器可用来测量物位或液位，也 可测量位移。
器或位移传感器把应变或位移转换为电量，称为
间接法。
9.3.1 力敏感器
力敏感器是能将力转换成位移（或应变）的弹性元件， 也称为力敏感型弹性元件。
F kl l F kr r
实心轴沿轴向（纵向） 线应变和沿圆周（横向） 线应变分别为：
图9-3-1 实心圆柱状弹性元件
l 2r r l ;r l 2 r r
2 (1 0 ) 令 k R2 ln R1 X＝0时，C＝C0
ε 1：液体介质的介电常数 ε 0:空气的介电常数； h :电极板的总长度； R2、R1：电极板的内、外径；
C C0 kx
电容量C与位移x呈线性关系!
2 力与荷重的电测法
将力（拉力、压力）转换成电信号测量的方法， 可分为两类，一类是直接法，如利用压电式传感 器（4.2节）；另一类是以弹性元件作为敏感器， 将拉力或压力转换为应变或位移，再用应变传感
图(b)(d )液面高度h 计算公式为h
s a
2
2Baidu Nhomakorabea
图 8－4－2 声速校正具
c
2s t
0
0
h
s t
0
t
0
若在测量时，声速沿高度方向是不同的，如沿高度方向 被测介质密度分布不均匀或有温度梯度时，采用浮臂式声速 校正具。使校正探头与测量探头发射和接收的声波所经过的 液体状态相近似。
图 8－4－3 浮臂式声速校正具
(t 2 t1) v2 2
1
h
tv
1
2
浮力法（利用液体浮力测液位，变浮力式） 设初始时液位H为零，故浮力 为零，浮筒重量W与弹簧力 cx0平衡。
W cx0
当液位升高H时，浮筒将上升， 此时，弹簧变形相应减小， 浮筒浸入液体的深度为
H - x
所受浮力等于浮筒所排出体 积液体的重力，浮筒处于平 衡状态，有
C C C C
1 1
2 2

a (P 4T d
0
2
a-----动极板的工作半径
P L) H
T------动极板初始张力 d0----定、动极板的初始距离
图 8－4－7 用差压变送器测液位示意图
C C C C
1 1
2 2
a
2
g
4T d 0
H
1－支架； 2－压阻式差压计； 3－背压管。
第8-11章 非电量的电测法

1 物（液）位的电测法 2 力、荷重和力矩的电测法 3 热工量的电测法 4 水分和湿度的电测法 5 其他
1 物（液）位的电测法
超声波法 利用回声测距的 原理进行。
图 8－4－1 超声波物位计的几种测量原理
图（a） (c )液面高度h ct 计算公式位h 2
图 8－4－5 浮筒式液位计原理图
W c(x0 - x) A(H- x)g
W c(x0 - x) A(H- x)g W cx0
c H (1 )x gA
差压法
1－杯体； 2－定极板；
3－测量膜片；
4－绝缘体； 5－硅油；
6－隔离膜片。
图 8－4－6 电容式差压传感器
l E

悬臂梁
悬臂梁是一端固定一端自由的弹性敏感元件， 根据梁的截面形状可分为等截面梁和变截面梁。
1）等截面梁
梁的自由端的位移y为
梁上沿l方向距自由端lx处的上下表面应变符号 相反（拉伸应变为正，压缩应变为负），其值 为：
4l y F 3 Ebh
3
6lx x F 2 Ebh