上海交通大学机械工程测试技术期末大作业

上海交通大学机械工程测试技术期末大作业常用传感器在工程测试中的应用与研究学生：赵文文学号：716140010006专业：机械设计及自动化导师：林昕学校代码：10248上海交通大学继续教育学院二Ｏ一七年十二月传感器在机械工程测试中的应用研究摘要在工业生产过程及工程检测中, 为了对各种工业参数（如压力、温度、流量、物位、位移等）进行检测与控制, 首先要把这些参数转换成便于传送的信息, 这就要用到各种传感器, 把传感器与其它装置组合起来, 组成一个检测系统或调节系统, 完成对工业参数的检测与控制。

本文主要介绍传感器在机械工程测试中的应用，包括温度测量、压力测量、流量测量、物位测量等。

关键词：传感器温度测量压力测量流量测量物位测量APPLICATION OF SENSOR IN MECHANICAL ENGINEERING TESTABSTRACTIn the process of industrial production and engineering testing, in order to various industrial parameters (such as pressure, temperature, flow, level, displacement etc.) to detect and control, first take these parameters into convenient delivery information, it is necessary to use a variety of sensors, the sensor and its device combination, a detection system or control system, complete the detection and control of industrial parameters。

This paper mainly introduces the application of sensors in mechanical engineering testing, including temperature measurement, pressure measurement, flow measurement, and location measurement.Key words: sensor /temperature measurement /pressure measurement /flow measurement/object position measurement目录1.温度测量---------------------------------------------------------------------------------------------------------4 1.1温度概述---------------------------------------------------------------------------------------------------41.2膨胀式温度传感器--------------------------------------------------------------------------------------42.压力测量---------------------------------------------------------------------------------------------------------5 2.1 压力概述--------------------------------------------------------------------------------------------------52.2液柱式压力计--------------------------------------------------------------------------------------------63.流量测量--------------------------------------------------------------------------------------------------------7 3.1 流量概述--------------------------------------------------------------------------------------------------73.2电磁流量传感器----------------------------------------------------------------------------------------84.物位测量--------------------------------------------------------------------------------------------------------9 4.1物位概述--------------------------------------------------------------------------------------------------9 4.2浮力式液位传感器-------------------------------------------------------------------------------------9 总结----------------------------------------------------------------------------------------------------------------10 主要参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------101.温度测量1.1温度概述温度是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数。

物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关。

许多生产过程都是在一定的温度范围内进行的, 需要测量温度和控制温度。

随着科学技术的发展, 对温度的测量越来越普遍, 而且对温度测量的准确度也有更高的要求。

温度是表征物体冷热程度的物理量。

温度不能直接加以测量, 只能借助于冷热不同的物体之间的热交换, 以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同而变化的特性间接测量。

为了定量地描述温度的高低, 必须建立温度标尺, 即温标。

温标就是温度的数值表示。

各种温度计和温度传感器的温度数值均由温标确定。

历史上提出过多种温标, 如早期的经验温标（摄氏温标和华氏温标）, 理论上的热力学温标, 当前世界通用的国际温标。

热力学温标确定的温度数值为热力学温度（符号为T）, 单位为开尔文（符号为K）, 1 K等于水三相点热力学温度的1/273.16。

热力学温度是国际上公认的最基本温度, 国际温标最终以它为准而不断完善。

1.2膨胀式温度传感器根据液体、固体、气体受热时产生热膨胀的原理, 这类温度传感器有液体膨胀式、固体膨胀式和气体膨胀式。

（1）液体膨胀式在有刻度的细玻璃管里充入液体（称为工作液, 如水银、酒精等）构成液体膨胀式温度计。

常用的有水银玻璃温度计和电接点式温度计, 这种温度计远不能算传感器, 它只能就地指示温度。

电接点式温度计可对设定的某一温度发出开关信号或进行位式控制, 有固定式和可调式两种。

（2）固体膨胀式固体膨胀式是以双金属元件作为温度敏感元件受热而产生膨胀变形来测温的。

它由两种线膨胀系数不同的金属紧固结合而成双金属片, 为提高灵敏度常作成螺旋形。

螺旋形双金属片一端固定, 另一端连接指针轴, 当温度变化时, 双金属片弯曲变形, 通过指针轴带动指针偏转显示温度。

它常用于测量-80℃～600℃范围的温度, 抗震性能好，读数方便, 但精度不太高, 用于工业过程测温、上下限报警和控制。

（3）气体膨胀式气体膨胀式是利用封闭容器中的气体压力随温度升高而升高的原理来测温的, 利用这种原理测温的温度计又称压力计式温度计, 如图1 所示。

温包、毛细管和弹簧管三者的内腔构成一个封闭容器, 其中充满工作物质（如气体常为氮气）, 工作物质的压力经毛细管传给弹簧管, 使弹簧管产生变形, 并由传动机构带动指针, 指示出被测温度的数值。

图1压力式温度计压力温度计结构简单、抗振及耐腐蚀性能好, 与微动开关组合可作温度控制器用, 但它的测量距离受毛细管长度限制, 一般充液体可达20m, 充气体或蒸汽可达60m。

2.压力测量2.1压力概述压力是重要的工业参数之一, 正确测量和控制压力对保证生产工艺过程的安全性和经济性有重要意义。

压力及差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测量中。

工程技术上所称的“压力”实质上就是物理学里的“压强”, 定义为均匀而垂直作用于单位面积上的力。

其表达式为P=FxA式中P--为压力;F--为作用力;A--为作用面积。

国际单位制（SI）中定义: 1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米面上, 形成的压力为1“帕斯卡”, 简称“帕”, 符号为Pa。

过去采用的压力单位“工程大气压”（即kgf/cm2）、“毫米汞柱”（即mmHg）、“毫米水柱”（即mmH2O）、物理大气压（即atm）等均应改为法定计量单位帕, 其换算关系如下:1 kgf/cm2=0.9807×105Pa1mmH2O=0.9807×10Pa1mmHg=1.332×102Pa1atm=1.01325×105Pa压力有几种不同表示方法(1)绝对压力指作用于物体表面积上的全部压力, 其零点以绝对真空为基准, 又称总压力或全压力, 一般用大写符号P表示(2)大气压力指地球表面上的空气柱重量所产生的压力, 以P0表示。

(3)表压力绝对压力与大气压力之差, 一般用p表示。

测压仪表一般指示的压力都是表压力, 表压力又称相对压力。

当绝对压力小于大气压力, 则表压力为负压, 负压又可用真空度表示, 负压的绝对值称为真空度。

如测炉膛和烟道气的压力均是负压。

(4)差压任意两个压力之差称为差压。

如静压式液位计和差压式流量计就是利用测量差压的大小知道液位和流体流量的大小。

测量压力的传感器很多, 如应变式、电容式、差动变压器、霍尔、压电等传感器等都能用来测量压力。