《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》配套PPT課件

《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》配套PPT課件,機(jī)械工程測(cè)試技術(shù),機(jī)械工程,測(cè)試,技術(shù),配套,PPT,課件 1第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12第十章第十章 流體參量測(cè)量流體參量測(cè)量?jī)?nèi)容提要內(nèi)容提要：10-1 10-1 壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量 10-2 10-2 流量的測(cè)量流量的測(cè)量2第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 10.0引言引言 在在液液壓壓馬馬達(dá)達(dá)的的效效率率試試驗(yàn)驗(yàn)中中，要要同同時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)量量液液壓壓馬馬達(dá)達(dá)的的進(jìn)進(jìn)口口壓壓力力、出出口口壓壓力力、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩、流流量量等等參參量量，并并據(jù)據(jù)此此計(jì)計(jì)算算出出液液壓馬達(dá)的壓馬達(dá)的容積效率容積效率、機(jī)械效率和總效率。、機(jī)械效率和總效率。壓力壓力和流量測(cè)量裝置在原理或結(jié)構(gòu)上有差別，和流量測(cè)量裝置在原理或結(jié)構(gòu)上有差別，共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：1)中中間間轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換元元件件：壓壓力力、流流量量中中間間機(jī)機(jī)械械量量傳傳感感器器電電量量輸出；輸出；2)測(cè)量裝置的精確度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)不僅與傳感器本身及組成測(cè)測(cè)量裝置的精確度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)不僅與傳感器本身及組成測(cè)量裝置的特性有關(guān)，還和由量裝置的特性有關(guān)，還和由傳感器傳感器、連接管路連接管路等組成的流體等組成的流體系統(tǒng)的特性有關(guān)。系統(tǒng)的特性有關(guān)。3第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:1210.1.0 10.1.0 壓力壓力測(cè)量測(cè)量序言序言 物物理理學(xué)學(xué)中中將將單單位位面面積積上上所所受受到到的的流流體體作作用用力力定定義義為為流流體體的的壓壓強(qiáng)強(qiáng)，而而工工程程上上則則習(xí)習(xí)慣慣于于稱(chēng)稱(chēng)其其為為“壓壓力力”，在在國(guó)國(guó)際際單單位位制制中中，壓壓力力是是由由質(zhì)質(zhì)量量、長(zhǎng)長(zhǎng)度度和和時(shí)時(shí)間間三三個(gè)個(gè)基基本本量量得得出出的的導(dǎo)導(dǎo)出出量量，其其單單位位為為Pa(帕帕)。1從測(cè)量角度分：從測(cè)量角度分：1)靜定壓靜定壓 每每秒秒鐘鐘的的變變化化量量為為壓壓力力計(jì)計(jì)分分度度值值的的1%或或每每分分鐘鐘的的變變化化量量為為5%以下以下的壓力。的壓力。2)變動(dòng)壓變動(dòng)壓 每單位時(shí)間的變化量超過(guò)靜定壓限度的壓力。每單位時(shí)間的變化量超過(guò)靜定壓限度的壓力。非非周周期期變變化化的的壓壓力力稱(chēng)稱(chēng)為為波波動(dòng)動(dòng)壓壓力力；不不連連續(xù)續(xù)且且變變化化大大的的壓壓力力稱(chēng)稱(chēng)為為沖擊壓力沖擊壓力。3)脈動(dòng)壓脈動(dòng)壓 壓力隨時(shí)間作周期性的變化，且其變化的速度超過(guò)靜定壓力壓力隨時(shí)間作周期性的變化，且其變化的速度超過(guò)靜定壓力限度的壓力。限度的壓力。4第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 2按測(cè)量方法分按測(cè)量方法分1)絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 相相對(duì)對(duì)于于絕絕對(duì)對(duì)真真空空所所測(cè)測(cè)得得的的壓壓力力，在在單單位位符符號(hào)號(hào)后后面加上符號(hào)面加上符號(hào)“abs”表示表示2)表壓力表壓力 高高于于大大氣氣壓壓力力的的絕絕對(duì)對(duì)壓壓力力與與大大氣氣壓壓力力之之差差，通通常常所所指指壓壓力力就就是是表表壓壓力力，在在壓壓力力單單位位后后面面用用字字母母“G”表示表示3)差差壓壓 兩個(gè)壓力之間的相對(duì)差值兩個(gè)壓力之間的相對(duì)差值5第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12表壓力與絕對(duì)壓力之間關(guān)系為表壓力與絕對(duì)壓力之間關(guān)系為絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力表表壓力壓力+大氣壓力大氣壓力國(guó)際度量系統(tǒng)規(guī)定壓力單位：國(guó)際度量系統(tǒng)規(guī)定壓力單位：Pa、kPa、MPa 作作用用在在確確定定面面積積上上的的流流體體壓壓力力很很容容易易轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成成力力，壓壓力測(cè)量同力測(cè)量同力力測(cè)量有許多共同之處。測(cè)量有許多共同之處。常用壓力測(cè)量方法：常用壓力測(cè)量方法：靜重比較法靜重比較法和和彈性變形法彈性變形法 靜重比較法靜重比較法多用于各種壓力測(cè)量裝置的靜態(tài)校準(zhǔn)。多用于各種壓力測(cè)量裝置的靜態(tài)校準(zhǔn)。彈性變形法彈性變形法是構(gòu)成壓力計(jì)和壓力傳感器的基礎(chǔ)。是構(gòu)成壓力計(jì)和壓力傳感器的基礎(chǔ)。6第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12一、彈性式壓力敏感元件一、彈性式壓力敏感元件 指指針針式式壓壓力力表表(壓壓力力計(jì)計(jì))和和壓壓力力傳傳感感器器根根據(jù)據(jù)彈彈性性變變形形原原理理工工作作，采采用用某某種種形形式式的的彈彈式式元元件件作作為為壓壓力力感感受元件，用其受元件，用其變形的位移量變形的位移量來(lái)代表來(lái)代表壓力值壓力值。常常用用彈彈性性式式壓壓力力敏敏感感元元件件有有彈彈簧簧管管、膜膜片片、波波紋紋管管和和金屬筒金屬筒等。等。測(cè)量彈性元件測(cè)量彈性元件變形：變形：可以可以用機(jī)械機(jī)構(gòu)放大，帶動(dòng)用機(jī)械機(jī)構(gòu)放大，帶動(dòng)指針指針，制成壓力計(jì)，制成壓力計(jì)；可以可以用機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，把位移變?yōu)殡娏浚瞥蓧毫τ脵C(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，把位移變?yōu)殡娏?，制成壓力傳感器，用傳感器，用儀表顯示儀表顯示出壓力值。出壓力值。7第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:121彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力計(jì) 彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力計(jì)主要由彈簧管主要由彈簧管2、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針等組成。、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、指針等組成。彈簧管彈簧管(波登管波登管)，通常是一根彎曲成 C形的空心扁管，其截面呈橢圓等非圓形。具有壓力 p 的流體由彈簧管一端的接頭通入彈簧管內(nèi)腔，彈簧管的另一端（自由端）密封并與傳感器的其他部分相連。在壓力 p 作用下，彈簧管的截面有變成圓形截面的趨勢(shì)，導(dǎo)致彈簧趨向伸直，產(chǎn)生位移，直至與壓力作用相平衡。在一定壓力范圍內(nèi)，彈簧管產(chǎn)生的位移量與壓力成正比。彈簧管具有較高測(cè)量精度，但尺寸和質(zhì)量較大，固有頻率較低，且有明顯滯后，故不宜做動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量故不宜做動(dòng)態(tài)壓力的測(cè)量。壓力的測(cè)量壓力的測(cè)量(2/10)8第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 C型型彈彈簧簧管管端端部部位位移移量量最最大大為為25mm。為為增增大大管管端位移量，采用端位移量，采用盤(pán)旋型盤(pán)旋型或或螺旋型螺旋型彈簧管。彈簧管。彈彈簧簧管管尺尺寸寸已已經(jīng)經(jīng)系系列列化化，不不同同材材料料的的彈彈簧簧管管適適用用于不同的被測(cè)壓力和被測(cè)介質(zhì)。于不同的被測(cè)壓力和被測(cè)介質(zhì)。當(dāng)當(dāng)壓壓力力低低于于20MPa時(shí)時(shí)，一一般般采采用用磷磷青青銅銅，壓壓力力高高于于20MPa時(shí)則采用不銹鋼或其他高強(qiáng)度合金鋼。時(shí)則采用不銹鋼或其他高強(qiáng)度合金鋼。彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力范圍彈簧管壓力計(jì)測(cè)量壓力范圍10-4103MPa，特點(diǎn)：，特點(diǎn)：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，價(jià)價(jià)格格低低，使使用用方方便便，固固有有頻頻率率低低，存存在在彈性滯后現(xiàn)象，不宜測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力。彈性滯后現(xiàn)象，不宜測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力。彈簧管壓力計(jì)的測(cè)量誤差一般在彈簧管壓力計(jì)的測(cè)量誤差一般在0.5%1%以?xún)?nèi)。以?xún)?nèi)。9第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 2膜片式壓力計(jì)膜片式壓力計(jì)金屬膜片作為敏感元件金屬膜片作為敏感元件 膜膜片片周周邊邊固固定定，當(dāng)當(dāng)膜膜片片兩兩側(cè)側(cè)面面受受不不同同壓壓力力時(shí)時(shí)，膜膜片片中中心心位位移移與與其其上上壓壓力力(差差)近近似似成成正正比比關(guān)關(guān)系系，通通過(guò)過(guò)傳傳動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)，使指針偏轉(zhuǎn)。構(gòu)，使指針偏轉(zhuǎn)。10第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12膜膜片片按按形形式式分分平平膜膜片片、波波紋紋膜膜片片，按按剛剛度度分分彈性膜片彈性膜片和和撓性膜片撓性膜片。平平膜膜片片結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，位位移移小小，測(cè)測(cè)量量較較高高壓壓力力，達(dá)達(dá)100MPa。波波紋紋膜膜片片通通常常用用磷磷青青銅銅、鈹鈹青青銅銅或或不不銹銹鋼鋼制制作作，位位移移大大，靈靈敏敏度度高高，應(yīng)應(yīng)用用普普遍遍，測(cè)測(cè)量量范圍范圍1Pa1MPa。撓性膜片撓性膜片用橡膠或塑料制成，幾乎沒(méi)有彈用橡膠或塑料制成，幾乎沒(méi)有彈性，起隔離流體作用，壓力由其上的彈簧承性，起隔離流體作用，壓力由其上的彈簧承受，測(cè)量受，測(cè)量010-2Pa壓力。壓力。11第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 3波紋管壓力計(jì)波紋管壓力計(jì) 波紋管作為敏感元件波紋管作為敏感元件 波波紋紋管管是是表表面面上上有有許許多多同同心心環(huán)環(huán)狀狀波波形形皺皺紋紋的的薄薄壁壁圓圓管管，一一端端開(kāi)開(kāi)口口為為流流體體入入口口，另另一一端端密密封封與與機(jī)機(jī)電電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換元元件連接。件連接。波紋管規(guī)格已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，其軸向位移及軸向波紋管規(guī)格已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，其軸向位移及軸向應(yīng)力與內(nèi)部的壓力成正比。應(yīng)力與內(nèi)部的壓力成正比。波紋管在軸向容易變形，靈敏度高，缺點(diǎn)是遲滯大波紋管在軸向容易變形，靈敏度高，缺點(diǎn)是遲滯大(56%)。波紋管用鈹青銅或不銹鋼制作。波紋管用鈹青銅或不銹鋼制作。12第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:121應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 常用應(yīng)變式壓力傳感器：常用應(yīng)變式壓力傳感器：平膜片式、應(yīng)變管式平膜片式、應(yīng)變管式 共同特點(diǎn)：共同特點(diǎn)：當(dāng)敏感元件在被測(cè)壓力作用下當(dāng)敏感元件在被測(cè)壓力作用下產(chǎn)生彈性變形產(chǎn)生彈性變形時(shí)，粘時(shí)，粘貼在彈性敏感元件上的貼在彈性敏感元件上的應(yīng)變片阻值應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，引起電發(fā)生變化，引起電橋電路的相應(yīng)輸出信號(hào)，從而測(cè)得流體壓力。橋電路的相應(yīng)輸出信號(hào)，從而測(cè)得流體壓力。二、常用壓力傳感器二、常用壓力傳感器 壓壓力力傳傳感感器器是是壓壓力力測(cè)測(cè)試試系系統(tǒng)統(tǒng)的的核核心心環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)，將將壓壓力力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。根根據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換形形式式的的不不同同，壓壓力力傳傳感感器器有有應(yīng)應(yīng)變變式式、壓壓電電式式、壓阻式壓阻式、電容式電容式、電感式電感式、霍爾式霍爾式、振弦式振弦式等。等。13第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12(1)平膜片式壓力傳感器平膜片式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)示意圖 平圓膜片周邊固定。當(dāng)其一面受平圓膜片周邊固定。當(dāng)其一面受流體壓力作用時(shí)，膜片發(fā)生彎曲變流體壓力作用時(shí)，膜片發(fā)生彎曲變形，在另一面形，在另一面(應(yīng)變片粘貼面應(yīng)變片粘貼面)產(chǎn)生產(chǎn)生徑向應(yīng)變徑向應(yīng)變r(jià)和切向應(yīng)變和切向應(yīng)變t 14第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12(2)應(yīng)變管式壓力傳感器應(yīng)變管式壓力傳感器傳感器示意圖傳感器示意圖 當(dāng)當(dāng)管管內(nèi)內(nèi)充充以以流流體體時(shí)時(shí)，內(nèi)內(nèi)壁壁受受到到壓壓力力，外外壁壁呈呈現(xiàn)現(xiàn)平平面面應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)，兩兩個(gè)個(gè)主主應(yīng)應(yīng)力力方方向向已已知知，且且切切向向應(yīng)應(yīng)力力t大大于于軸軸向向應(yīng)應(yīng)力力a。應(yīng)應(yīng)變變片片沿沿切切線(xiàn)線(xiàn)方方向向粘粘貼貼，溫溫度度補(bǔ)補(bǔ)償償片片貼貼在在圓圓管管末末端端不不變變形形的的部部位位，以以得得到較大靈敏度。到較大靈敏度。假設(shè)薄壁圓管內(nèi)徑假設(shè)薄壁圓管內(nèi)徑d，外徑，外徑D，外壁，外壁切向應(yīng)變切向應(yīng)變t為為：15第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12薄壁圓管，若壁厚為薄壁圓管，若壁厚為h，D/d+12，得，得 一般認(rèn)為，應(yīng)變管工作段長(zhǎng)度可取一般認(rèn)為，應(yīng)變管工作段長(zhǎng)度可取(510)D范圍范圍指出：指出：1)應(yīng)應(yīng)變變管管在在最最大大工工作作壓壓力力時(shí)時(shí)的的應(yīng)應(yīng)力力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于材材料料的的彈性極限。彈性極限。2)產(chǎn)生足夠應(yīng)變量，使傳感器具有一定的靈敏度。產(chǎn)生足夠應(yīng)變量，使傳感器具有一定的靈敏度。16第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12硅壓阻式壓力計(jì)由外殼、硅膜片和引線(xiàn)等組成。其核心部分是做成杯狀的硅膜片。在硅膜片上，用半導(dǎo)體工藝中的擴(kuò)散摻雜法做成四個(gè)相等的電阻，接成全橋，并用引線(xiàn)引出。四個(gè)電阻中，其中兩片受拉應(yīng)力受拉應(yīng)力，另外兩片受壓應(yīng)力受壓應(yīng)力。膜片的一側(cè)是高壓腔，與被測(cè)系統(tǒng)相連接；另一側(cè)是低壓腔，通常和大氣相通。當(dāng)膜片兩側(cè)存在壓力差而發(fā)生形變時(shí)，膜片上各點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)力，電橋失去平衡，輸出相應(yīng)的電壓，其電壓值就反映了膜片所受的壓力差值。2壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器 工工作作原原理理：半半導(dǎo)導(dǎo)體體壓壓阻阻效應(yīng)結(jié)構(gòu)效應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖示意圖 17第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖10-7膜片式壓電壓力傳感器圖10-8 多片層疊壓電晶體壓力傳感器圖圖10-9活塞活塞式壓電式壓電壓力壓力傳感器傳感器2-壓電元件壓電元件3-膜片膜片6-壓電片堆壓電片堆7-膜片膜片8-預(yù)緊筒預(yù)緊筒2-活塞活塞3-彈簧彈簧4、6-晶片晶片3壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器18第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖圖10-10 帶帶加速度補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?。加速度補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?。圖圖10-11 一一種電容式差壓傳感器的種電容式差壓傳感器的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)補(bǔ)償壓電晶體質(zhì)量造補(bǔ)償壓電晶體質(zhì)量造成的誤差，附加質(zhì)量成的誤差，附加質(zhì)量+極性相反壓電晶體極性相反壓電晶體差動(dòng)式電容差動(dòng)式電容1-電極電極 2-測(cè)量膜片測(cè)量膜片19第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖圖10-12 霍霍爾式爾式壓力傳感器壓力傳感器3-霍爾元件霍爾元件20第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖10-13 電感式壓力傳感器2-差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器4-膜盒膜盒6-銜鐵銜鐵21第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:1221利用彈性元件和光電元件可組成光電式壓力傳感器，2-光敏元件，3-彈性膜圖10-14 光電式壓力傳感器22第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖圖10-15 一種光纖式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)一種光纖式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖原理圖測(cè)量微壓，微差壓力，測(cè)反射光預(yù)入射光強(qiáng)度變化測(cè)量微壓，微差壓力，測(cè)反射光預(yù)入射光強(qiáng)度變化2-探測(cè)器；3-質(zhì)地柔軟的反光鏡23第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12傳感器由振筒組件和激振電路傳感器由振筒組件和激振電路組成組成-適合氣體測(cè)量適合氣體測(cè)量 圖10-16 振頻式壓力傳感器激振激振線(xiàn)圈線(xiàn)圈檢測(cè)檢測(cè)線(xiàn)圈線(xiàn)圈24第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12圖10-17力平衡式壓力傳感器使F1和F2平衡紋波管紋波管1-彈性支撐；彈性支撐；2-位移傳感器位移傳感器25第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12傳感器安裝到測(cè)壓點(diǎn)上之后：其動(dòng)態(tài)特性自然還要受到被測(cè)流體的性質(zhì)和安裝情況的影響。三、壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性傳感器三、壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性傳感器圖10-18傳感器的安裝方法傳感器膜片與測(cè)壓點(diǎn)傳感器膜片與測(cè)壓點(diǎn)周?chē)谋诿嫣幱谥車(chē)谋诿嫣幱凇褒R平齊平”膜片膜片管道管道容腔容腔26第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12四、壓力測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)四、壓力測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)靜態(tài)校準(zhǔn)確定壓力傳感器或壓力測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)靈確定壓力傳感器或壓力測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度及靜態(tài)誤差，敏度及靜態(tài)誤差，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。1壓力測(cè)量裝置靜態(tài)校準(zhǔn)壓力測(cè)量裝置靜態(tài)校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)活塞壓力計(jì)產(chǎn)生靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)壓力的產(chǎn)生靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)壓力的裝置裝置27第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12搖動(dòng)手輪使缸搖動(dòng)手輪使缸1的活塞左移，壓縮油液。當(dāng)柱塞連同標(biāo)準(zhǔn)砝碼的活塞左移，壓縮油液。當(dāng)柱塞連同標(biāo)準(zhǔn)砝碼在壓力油作用下上升到規(guī)定的高度后，使砝碼和柱塞一起旋轉(zhuǎn)，在壓力油作用下上升到規(guī)定的高度后，使砝碼和柱塞一起旋轉(zhuǎn)，以減小柱塞和缸體之間的摩擦力。以減小柱塞和缸體之間的摩擦力。此時(shí)即產(chǎn)生由式此時(shí)即產(chǎn)生由式(10-2)所確定的標(biāo)準(zhǔn)壓力，增減法碼的數(shù)量可所確定的標(biāo)準(zhǔn)壓力，增減法碼的數(shù)量可改變此壓力值。在進(jìn)行低壓高精確度的靜態(tài)壓力定度時(shí)還要改變此壓力值。在進(jìn)行低壓高精確度的靜態(tài)壓力定度時(shí)還要計(jì)及琺碼所受到的空氣浮力。計(jì)及琺碼所受到的空氣浮力。5、砝碼、砝碼 1、壓力缸、壓力缸 2、油液、油液3、測(cè)量缸、測(cè)量缸 4、測(cè)量柱塞、測(cè)量柱塞 6、貯油器、貯油器7、進(jìn)、進(jìn)油閥油閥 8、被校正的壓力表、被校正的壓力表接頭接頭3常用的靜態(tài)壓力定度裝置為常用的靜態(tài)壓力定度裝置為圖圖1019所示的活塞壓力計(jì)。所示的活塞壓力計(jì)。使用時(shí)打開(kāi)貯油器閥門(mén)使用時(shí)打開(kāi)貯油器閥門(mén)7，將，將液壓缸的活塞退至最右，使液壓缸的活塞退至最右，使整個(gè)管道充滿(mǎn)油液。然后關(guān)整個(gè)管道充滿(mǎn)油液。然后關(guān)閉閥門(mén)閉閥門(mén)7，并分別打開(kāi)通向被，并分別打開(kāi)通向被定度壓力計(jì)和測(cè)量缸的閥門(mén)，定度壓力計(jì)和測(cè)量缸的閥門(mén)，圖圖101928第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:122、壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)定度、壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)定度通常壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定度有兩種目的：通常壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)定度有兩種目的：一一是是確定壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)確定壓力測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，以便估計(jì)動(dòng)態(tài)誤差，以便估計(jì)動(dòng)態(tài)誤差，必要時(shí)可進(jìn)行動(dòng)態(tài)誤差修正；必要時(shí)可進(jìn)行動(dòng)態(tài)誤差修正；二二是有些壓力測(cè)量裝置的是有些壓力測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)靈敏度與靜態(tài)靈敏度不同動(dòng)態(tài)靈敏度與靜態(tài)靈敏度不同，因此必須由動(dòng)態(tài)定度確定靈敏度。因此必須由動(dòng)態(tài)定度確定靈敏度。所謂動(dòng)態(tài)壓力定度所謂動(dòng)態(tài)壓力定度，就是利用，就是利用波形和幅值均能滿(mǎn)足一定要波形和幅值均能滿(mǎn)足一定要求的壓力信號(hào)發(fā)生裝置求的壓力信號(hào)發(fā)生裝置，向被定度的壓力測(cè)量裝置輸入動(dòng)態(tài)壓，向被定度的壓力測(cè)量裝置輸入動(dòng)態(tài)壓力，力，通過(guò)測(cè)量其響應(yīng)通過(guò)測(cè)量其響應(yīng)，而得到輸入和輸出間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。，而得到輸入和輸出間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。壓力信號(hào)發(fā)生裝置一般有壓力信號(hào)發(fā)生裝置一般有正弦壓力信號(hào)發(fā)生器正弦壓力信號(hào)發(fā)生器和和瞬態(tài)壓力瞬態(tài)壓力信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器兩類(lèi)。兩類(lèi)。前者測(cè)量及信號(hào)處理都比較簡(jiǎn)單，但它僅適用于低壓和低前者測(cè)量及信號(hào)處理都比較簡(jiǎn)單，但它僅適用于低壓和低頻的情況；后者則是目前應(yīng)用最廣泛的動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)發(fā)生裝置，頻的情況；后者則是目前應(yīng)用最廣泛的動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)發(fā)生裝置，這里只討論這種裝置。這里只討論這種裝置。29第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 瞬態(tài)壓力信號(hào)發(fā)生器是指能產(chǎn)生瞬態(tài)壓力信號(hào)發(fā)生器是指能產(chǎn)生階躍階躍或或壓力脈沖信號(hào)壓力脈沖信號(hào)的的裝置。對(duì)于動(dòng)態(tài)壓力定度來(lái)說(shuō)，目前階躍壓力信號(hào)發(fā)生裝裝置。對(duì)于動(dòng)態(tài)壓力定度來(lái)說(shuō)，目前階躍壓力信號(hào)發(fā)生裝置用得較為成功。階躍壓力信號(hào)發(fā)生裝置按其工作原理和置用得較為成功。階躍壓力信號(hào)發(fā)生裝置按其工作原理和結(jié)構(gòu)，可分為結(jié)構(gòu)，可分為快速閥門(mén)快速閥門(mén)和和激波管激波管裝置兩類(lèi)。裝置兩類(lèi)。1、快速閥門(mén)裝置、快速閥門(mén)裝置 就是將壓力傳感器安裝在一個(gè)容積很小的容腔壁上，當(dāng)就是將壓力傳感器安裝在一個(gè)容積很小的容腔壁上，當(dāng)這個(gè)這個(gè)小容腔小容腔通過(guò)快速閥門(mén)與一個(gè)高壓容腔接通時(shí)，作用在傳通過(guò)快速閥門(mén)與一個(gè)高壓容腔接通時(shí)，作用在傳感器上的壓力就迅速上升到一個(gè)穩(wěn)定值。感器上的壓力就迅速上升到一個(gè)穩(wěn)定值。反之，如果高壓小容腔通過(guò)閥門(mén)與低壓容腔或大氣相通反之，如果高壓小容腔通過(guò)閥門(mén)與低壓容腔或大氣相通時(shí)，壓力就迅速降低到某個(gè)穩(wěn)定值。時(shí)，壓力就迅速降低到某個(gè)穩(wěn)定值。為了加快壓力躍升或下躍的速度，一方面應(yīng)盡量減小容為了加快壓力躍升或下躍的速度，一方面應(yīng)盡量減小容腔的容積，另一方面應(yīng)盡量提高閥門(mén)的動(dòng)作速度。腔的容積，另一方面應(yīng)盡量提高閥門(mén)的動(dòng)作速度。30第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12大小兩個(gè)容腔所組成，二者的容積比為大小兩個(gè)容腔所組成，二者的容積比為1000：1，長(zhǎng)度比，長(zhǎng)度比為為40：1；中間用一個(gè)特殊的閥門(mén)將它們隔開(kāi)。被定度的傳感器安中間用一個(gè)特殊的閥門(mén)將它們隔開(kāi)。被定度的傳感器安裝在較小的容腔內(nèi)；裝在較小的容腔內(nèi)；通過(guò)泄放閥保證其初始?jí)毫榇髿鈮?，然后將泄放閥關(guān)通過(guò)泄放閥保證其初始?jí)毫榇髿鈮海缓髮⑿狗砰y關(guān)閉。將大容腔的液體加壓至所需的壓力；閉。將大容腔的液體加壓至所需的壓力；由于大小容腔的容積相差其大，因此在閥門(mén)突然開(kāi)啟時(shí)，由于大小容腔的容積相差其大，因此在閥門(mén)突然開(kāi)啟時(shí)，兩腔內(nèi)最終的平衡壓力與大容腔的初始?jí)毫ο嗖畈坏絻汕粌?nèi)最終的平衡壓力與大容腔的初始?jí)毫ο嗖畈坏?。利用長(zhǎng)閥桿的彈性變形使閥門(mén)快速開(kāi)啟。利用長(zhǎng)閥桿的彈性變形使閥門(mén)快速開(kāi)啟。8供油管道1、活塞2、長(zhǎng)閥桿3、閥芯4、泄放閥5被定度的傳感器 6、小容腔 7、大容腔31第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:122、激振波管、激振波管 在氣體中，當(dāng)某處的壓力發(fā)生突然變化時(shí)，在氣體中，當(dāng)某處的壓力發(fā)生突然變化時(shí)，壓力波壓力波以以超過(guò)音速超過(guò)音速的速度傳播，的速度傳播，其速度隨壓力突然變化的強(qiáng)弱而定，其速度隨壓力突然變化的強(qiáng)弱而定，壓力突變?cè)酱髣t波速越高。壓力突變?cè)酱髣t波速越高。當(dāng)波陣面到達(dá)當(dāng)波陣面到達(dá)某處時(shí)，該處氣體的某處時(shí)，該處氣體的壓力壓力、溫度溫度和和密度密度都發(fā)生劇烈變化。在波陣面尚未到達(dá)的都發(fā)生劇烈變化。在波陣面尚未到達(dá)的地方，氣體則完全不受它的擾動(dòng)。波陣面后面的氣體壓力、溫度和密度都比被地方，氣體則完全不受它的擾動(dòng)。波陣面后面的氣體壓力、溫度和密度都比被陣面前面的高，而且氣體粒子也朝著波陣面運(yùn)動(dòng)的方向流動(dòng)，但速度低于波陣陣面前面的高，而且氣體粒子也朝著波陣面運(yùn)動(dòng)的方向流動(dòng)，但速度低于波陣面的速度，這樣的波就稱(chēng)為面的速度，這樣的波就稱(chēng)為激振波激振波。所謂激振波管就是用來(lái)產(chǎn)生平面激振波的一種裝量，其結(jié)構(gòu)如圖所謂激振波管就是用來(lái)產(chǎn)生平面激振波的一種裝量，其結(jié)構(gòu)如圖1021所示。所示。它的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)直管，中間用膜片隔為兩段，并裝有破膜針。兩段中可它的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)直管，中間用膜片隔為兩段，并裝有破膜針。兩段中可以是同一種氣體，也可以是兩種氣體，其中一段的壓力高于另一段。以是同一種氣體，也可以是兩種氣體，其中一段的壓力高于另一段。32第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:1210-2 10-2 流量測(cè)量流量測(cè)量 流流體體密密度度隨隨流流體體壓壓力力、溫溫度度變變化化。在在說(shuō)說(shuō)明明容容積積流流量時(shí)，量時(shí)，同時(shí)指明流體的壓力和溫度同時(shí)指明流體的壓力和溫度(特別是氣體特別是氣體)流量測(cè)量方法：流量測(cè)量方法：直接測(cè)量法直接測(cè)量法、間接測(cè)量法間接測(cè)量法 單單位位時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)通通過(guò)過(guò)某某一一管管道道流流體體的的體體積積Q(體體積積流流量量，m3/s或或m3/h)或質(zhì)量或質(zhì)量G(質(zhì)量流量，質(zhì)量流量，kg/s)G=Q 33第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 直直接接測(cè)測(cè)量量法法直直接接測(cè)測(cè)量量出出某某一一間間隔隔時(shí)時(shí)間間內(nèi)內(nèi)流流過(guò)過(guò)的的流體總量，算出平均流量。流體總量，算出平均流量。間接測(cè)量法間接測(cè)量法通過(guò)通過(guò)中間變換元件或機(jī)構(gòu)中間變換元件或機(jī)構(gòu)，將管道，將管道中流動(dòng)的液體流量轉(zhuǎn)換為壓差、位移、力、轉(zhuǎn)速等中流動(dòng)的液體流量轉(zhuǎn)換為壓差、位移、力、轉(zhuǎn)速等參量參量轉(zhuǎn)換成電量輸出。轉(zhuǎn)換成電量輸出。34第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 組成：組成：將流量轉(zhuǎn)換為將流量轉(zhuǎn)換為差壓信號(hào)的差壓信號(hào)的節(jié)流裝置節(jié)流裝置，傳輸差壓信號(hào)的傳輸差壓信號(hào)的管路管路及及測(cè)量差壓值的測(cè)量差壓值的差壓計(jì)差壓計(jì)(或或差壓傳感器差壓傳感器)。當(dāng)當(dāng)流流體體流流過(guò)過(guò)節(jié)節(jié)流流元元件件時(shí)時(shí)，產(chǎn)產(chǎn)生生局局部部收收縮縮，流流束束截截面面縮縮小小，流流動(dòng)動(dòng)速速度度加加快快，根根據(jù)據(jù)伯伯努努利利方方程程，壓壓力力下下降，在節(jié)流元件前后產(chǎn)生靜壓差，間接算出流量。降，在節(jié)流元件前后產(chǎn)生靜壓差，間接算出流量。通過(guò)通過(guò)測(cè)量流體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置產(chǎn)生的靜壓差測(cè)量流體經(jīng)過(guò)節(jié)流裝置產(chǎn)生的靜壓差實(shí)現(xiàn)流實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。量測(cè)量。一、常用流量計(jì)一、常用流量計(jì) 1差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)A0節(jié)節(jié)流流裝裝置置開(kāi)開(kāi)孔截面積，孔截面積，m2；流流體體的的密密度度，kg/m3；氣氣體體的的膨膨脹脹校校正系數(shù)，對(duì)液體正系數(shù)，對(duì)液體=1；流量系數(shù)，與流量系數(shù)，與流道尺寸、取壓方式和流道尺寸、取壓方式和流速分布狀態(tài)有關(guān)，無(wú)流速分布狀態(tài)有關(guān)，無(wú)量綱量。量綱量。35第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 噴嘴及噴嘴及文杜里噴嘴文杜里噴嘴對(duì)流對(duì)流體產(chǎn)生的壓力損失小。對(duì)體產(chǎn)生的壓力損失小。對(duì)于易使節(jié)流裝置臟污、磨于易使節(jié)流裝置臟污、磨損和腐蝕的介質(zhì)，選擇噴損和腐蝕的介質(zhì)，選擇噴嘴比孔板好。嘴比孔板好。孔板取壓：孔板取壓：角角接接取取壓壓時(shí)時(shí)，在在緊緊靠靠孔孔板板兩側(cè)取壓。兩側(cè)取壓。法法蘭蘭取取壓壓時(shí)時(shí)，在在孔孔板板前前后后25.40.8mm處。處。徑距取壓時(shí)，徑距取壓時(shí)，p1和和p2分別在分別在D和和0.5D處。處。噴嘴取壓只用角接取壓。噴嘴取壓只用角接取壓。目前常用的節(jié)流元件有壓力損目前常用的節(jié)流元件有壓力損失較小的文杜里管如圖失較小的文杜里管如圖10-23c和噴嘴如圖和噴嘴如圖10-23b。36第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 節(jié)流裝置一般安裝在水平管道內(nèi)，節(jié)流元件前后的節(jié)流裝置一般安裝在水平管道內(nèi)，節(jié)流元件前后的直管段，對(duì)于不同的節(jié)流裝置不同直管段，對(duì)于不同的節(jié)流裝置不同(具體長(zhǎng)度參見(jiàn)推薦具體長(zhǎng)度參見(jiàn)推薦值值)?？装遄鳛楣?jié)流元件的差壓流量計(jì)孔板作為節(jié)流元件的差壓流量計(jì) 37第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 流量流量壓差關(guān)系雖然簡(jiǎn)單，但確定壓差關(guān)系雖然簡(jiǎn)單，但確定十分麻煩。十分麻煩。除與孔口對(duì)管道的面積比、取壓方式、流速分布狀除與孔口對(duì)管道的面積比、取壓方式、流速分布狀態(tài)有關(guān)外，還受管道粗糙度影響。實(shí)驗(yàn)表明，只有態(tài)有關(guān)外，還受管道粗糙度影響。實(shí)驗(yàn)表明，只有在流體接近充分紊流時(shí)，即雷諾數(shù)在流體接近充分紊流時(shí)，即雷諾數(shù)Re大于某一界限大于某一界限值時(shí)，值時(shí)，才是與流體狀態(tài)無(wú)關(guān)的常數(shù)。才是與流體狀態(tài)無(wú)關(guān)的常數(shù)。差壓流量計(jì)測(cè)量精確度為差壓流量計(jì)測(cè)量精確度為1%2%。實(shí)際使用時(shí)，由于雷諾數(shù)及流體溫度、粘度、比重實(shí)際使用時(shí)，由于雷諾數(shù)及流體溫度、粘度、比重等的變化及孔板孔口邊緣的腐蝕磨損程度不同，精等的變化及孔板孔口邊緣的腐蝕磨損程度不同，精確度將低于確度將低于2%。38第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:122速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)渦輪流量計(jì)、葉輪式水表渦輪流量計(jì)、葉輪式水表1)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì) 渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖 導(dǎo)磁材料制作的渦導(dǎo)磁材料制作的渦輪表面有螺旋狀葉片，輪表面有螺旋狀葉片，在被測(cè)流體的作用下在被測(cè)流體的作用下旋轉(zhuǎn)。渦輪旋轉(zhuǎn)角速旋轉(zhuǎn)。渦輪旋轉(zhuǎn)角速度度與流量與流量Q關(guān)系關(guān)系 渦渦輪輪葉葉片片與與軸軸線(xiàn)線(xiàn)的的夾夾角角；C系系數(shù)數(shù)；r渦渦輪輪的的平平均均半半徑；徑；A渦輪葉柵通流截面積渦輪葉柵通流截面積 39第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 轉(zhuǎn)動(dòng)葉片使磁電傳感器磁路中的磁阻發(fā)生周期性轉(zhuǎn)動(dòng)葉片使磁電傳感器磁路中的磁阻發(fā)生周期性變化變化產(chǎn)生脈沖電壓信號(hào)產(chǎn)生脈沖電壓信號(hào)頻率頻率f與渦輪轉(zhuǎn)速成正比與渦輪轉(zhuǎn)速成正比 Q=f/儀器常數(shù)，表示通過(guò)單位體積流體所產(chǎn)生的儀器常數(shù)，表示通過(guò)單位體積流體所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。脈沖數(shù)。用用頻率計(jì)測(cè)出頻率換算出被測(cè)流量頻率計(jì)測(cè)出頻率換算出被測(cè)流量。將渦輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)方法：磁電法、光電法、放將渦輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)方法：磁電法、光電法、放射性同位素法、霍耳效應(yīng)法等射性同位素法、霍耳效應(yīng)法等配以顯示儀表配以顯示儀表測(cè)量測(cè)量流量。流量。40第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 3容積式流量計(jì)容積式流量計(jì) 基本原理：標(biāo)準(zhǔn)容器基本原理：標(biāo)準(zhǔn)容器 流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)元件與殼體形成一個(gè)測(cè)量室，被流量計(jì)內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)元件與殼體形成一個(gè)測(cè)量室，被測(cè)流體通過(guò)流量計(jì)時(shí)，使流量計(jì)進(jìn)、出口產(chǎn)生壓力差，測(cè)流體通過(guò)流量計(jì)時(shí)，使流量計(jì)進(jìn)、出口產(chǎn)生壓力差，壓力差推動(dòng)運(yùn)動(dòng)元件不斷將流體從入口排向出口。壓力差推動(dòng)運(yùn)動(dòng)元件不斷將流體從入口排向出口。測(cè)測(cè)量量室室具具有有固固定定容容積積，運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)元元件件每每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一一圈圈排排出出的的液液體體體體積積恒恒定定流流量量計(jì)計(jì)排排量量。測(cè)測(cè)量量運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)元元件件的的平平均均轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速平均流量。平均流量。累計(jì)運(yùn)動(dòng)元件轉(zhuǎn)數(shù)累計(jì)運(yùn)動(dòng)元件轉(zhuǎn)數(shù)通過(guò)液體總體積。通過(guò)液體總體積。容積式流量計(jì)：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等容積式流量計(jì)：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等。41第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12橢圓齒輪流量計(jì)工作原理圖橢圓齒輪流量計(jì)工作原理圖 流量計(jì)入口壓力比出口壓力高流量計(jì)入口壓力比出口壓力高(p1 p2)，圖，圖a中橢中橢圓齒輪圓齒輪A上受轉(zhuǎn)矩使其轉(zhuǎn)動(dòng)，橢圓齒輪上受轉(zhuǎn)矩使其轉(zhuǎn)動(dòng)，橢圓齒輪B上的力矩上的力矩接近于零，被齒輪接近于零，被齒輪A帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)到圖帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)到圖c位置時(shí)，位置時(shí)，橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)半周，輪橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)半周，輪B成為主動(dòng)，帶動(dòng)輪成為主動(dòng)，帶動(dòng)輪A轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，將齒輪與腔壁形成的兩個(gè)每個(gè)橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，將齒輪與腔壁形成的兩個(gè)新月型腔室內(nèi)的流體排出流量計(jì)新月型腔室內(nèi)的流體排出流量計(jì)測(cè)出齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)出齒輪轉(zhuǎn)速流流量。量。42第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 管道中的圓形靶管道中的圓形靶2作為節(jié)流元作為節(jié)流元件，在流體作用下，靶前、靶后件，在流體作用下，靶前、靶后形成壓力差形成壓力差(作用在靶上的力作用在靶上的力)。流體的流量流體的流量Q與靶上的作用力與靶上的作用力F的平方根成正比：的平方根成正比：k流流量量系系數(shù)數(shù)；靶靶的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)系系數(shù)數(shù)，=d/D；d圓圓靶靶外外徑徑；D管管道道內(nèi)內(nèi)徑徑；流流體體介介質(zhì)質(zhì)的的密度。密度。測(cè)得靶上的作用力測(cè)得靶上的作用力流量值流量值 1-1-管道管道2-2-靶靶3-3-杠桿杠桿4-4-彈性筒彈性筒5-5-電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片6 6殼體殼體7-7-接線(xiàn)插頭接線(xiàn)插頭4靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)工作原理：壓力差原理工作原理：壓力差原理制成示意圖制成示意圖 43第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:125超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)工工作作原原理理：超超聲聲波波在在流流體體中中傳傳播播時(shí)時(shí)的的傳傳播播速速度度與與流速有關(guān)原理進(jìn)行檢測(cè)。流速有關(guān)原理進(jìn)行檢測(cè)。利用超聲的聲環(huán)頻率差測(cè)量流量示意圖。利用超聲的聲環(huán)頻率差測(cè)量流量示意圖。在管道兩側(cè)裝設(shè)在管道兩側(cè)裝設(shè)超聲探頭超聲探頭TR1和和TR2。定時(shí)從定時(shí)從TR1發(fā)射超發(fā)射超聲波，聲波，TR2接收；接收；過(guò)一段時(shí)間改換工過(guò)一段時(shí)間改換工作狀態(tài)，從作狀態(tài)，從TR2發(fā)發(fā)射，射，TRl接收接收 44第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12超聲從超聲從TR1流體流體TR2電路，形成順液流聲環(huán)電路，形成順液流聲環(huán)超聲超聲傳播速度傳播速度=聲速聲速+液體流速液體流速?gòu)膹腡R2TR1為逆流聲環(huán)為逆流聲環(huán)超聲傳播速度超聲傳播速度=聲速聲速-流體流速流體流速超聲從超聲從TR1TR2與從與從TR2TR1傳播的時(shí)間不同傳播的時(shí)間不同時(shí)間的倒數(shù)時(shí)間的倒數(shù)=頻率，順流與逆流聲環(huán)測(cè)得的頻率不同頻率，順流與逆流聲環(huán)測(cè)得的頻率不同對(duì)外壁透射型超聲波流量計(jì)，考慮管壁等的影響，對(duì)外壁透射型超聲波流量計(jì)，考慮管壁等的影響，順、逆流聲環(huán)頻率差為：順、逆流聲環(huán)頻率差為：45第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 v流體速度；流體速度；流速與超聲波發(fā)射方向的夾角；流速與超聲波發(fā)射方向的夾角；d管道內(nèi)徑；管道內(nèi)徑；固固定定延延遲遲時(shí)時(shí)間間，等等于于超超聲聲波波在在管管壁壁中中傳傳播播時(shí)間與電路延遲時(shí)間之和；時(shí)間與電路延遲時(shí)間之和；c超聲波在流體中傳播速度；超聲波在流體中傳播速度；k與流速分布有關(guān)的校正系數(shù)與流速分布有關(guān)的校正系數(shù) 46第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 超超聲聲波波流流量量計(jì)計(jì)可可測(cè)測(cè)任任何何流流體體的的流流量量，特特別別是是高高粘度、腐蝕性、非導(dǎo)電液體等。粘度、腐蝕性、非導(dǎo)電液體等。超超聲聲波波換換能能器器安安裝裝在在管管壁壁外外，不不與與被被測(cè)測(cè)介介質(zhì)質(zhì)接接觸觸，不不影影響響流流體體的的流流動(dòng)動(dòng)，無(wú)無(wú)壓壓力力損損失失，適適合合于于大大管徑的流量測(cè)量。管徑的流量測(cè)量。附加附加積算電路還可以測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的積算電路還可以測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)的總流量總流量 47第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 6其他類(lèi)型流量計(jì)其他類(lèi)型流量計(jì) 對(duì)對(duì)于于導(dǎo)導(dǎo)電電液液體體，利利用用在在磁磁場(chǎng)場(chǎng)中中運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)生生感感應(yīng)應(yīng)電電勢(shì)勢(shì)的的原原理理，從從導(dǎo)導(dǎo)管管直直徑徑的的兩兩端端測(cè)測(cè)其其正正比比被被測(cè)測(cè)流流量量的的電電勢(shì)勢(shì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)48第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12利用氣流對(duì)浮動(dòng)浮子的浮力，測(cè)定浮子上升的利用氣流對(duì)浮動(dòng)浮子的浮力，測(cè)定浮子上升的距離來(lái)代表流量距離來(lái)代表流量浮子流量計(jì)浮子流量計(jì) 利用氣體經(jīng)過(guò)非流線(xiàn)型物體后產(chǎn)生有規(guī)律的利用氣體經(jīng)過(guò)非流線(xiàn)型物體后產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦流，其頻率與流量有確定關(guān)系旋渦流，其頻率與流量有確定關(guān)系旋渦流旋渦流量計(jì)量計(jì) 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)行準(zhǔn)確的成本核算，需嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)行準(zhǔn)確的成本核算，需要測(cè)定液體的質(zhì)量流量要測(cè)定液體的質(zhì)量流量質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì) 49第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 質(zhì)量流量計(jì)：直接式、推導(dǎo)式和溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)：直接式、推導(dǎo)式和溫度、壓力補(bǔ)償式 直直接接式式質(zhì)質(zhì)量量流流量量計(jì)計(jì)是是直直接接測(cè)測(cè)定定與與質(zhì)質(zhì)量量有有關(guān)關(guān)的的某某物物理理量量，如如向向流流體體加加熱熱，測(cè)測(cè)量量熱熱量量隨隨液液體體流流動(dòng)動(dòng)的的變變化化，測(cè)測(cè)定質(zhì)量流量定質(zhì)量流量 可測(cè)微小的質(zhì)量流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流體壓力損失小，可測(cè)微小的質(zhì)量流量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流體壓力損失小，儀器壽命長(zhǎng)，但惰性較大，適宜測(cè)定較平穩(wěn)的質(zhì)量?jī)x器壽命長(zhǎng)，但惰性較大，適宜測(cè)定較平穩(wěn)的質(zhì)量 推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)是檢測(cè)液體的體積流量和密度，是檢測(cè)液體的體積流量和密度，通過(guò)運(yùn)算器換算實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測(cè)量。有差壓式流量計(jì)通過(guò)運(yùn)算器換算實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流量測(cè)量。有差壓式流量計(jì)與密度計(jì)組合、速度式流量計(jì)和密度計(jì)組合、差壓式與密度計(jì)組合、速度式流量計(jì)和密度計(jì)組合、差壓式流量計(jì)與速度式流量計(jì)組合的質(zhì)量流量計(jì)流量計(jì)與速度式流量計(jì)組合的質(zhì)量流量計(jì) 50第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 在在測(cè)測(cè)定定流流體體的的體體積積流流量量的的同同時(shí)時(shí)，測(cè)測(cè)定定其其溫溫度度和和壓壓力力，自自動(dòng)動(dòng)換換算算成成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀狀態(tài)態(tài)下下的的體體積積流流量量或或質(zhì)質(zhì)量量，就就構(gòu)成了構(gòu)成了溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)溫度、壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)二、流量計(jì)校準(zhǔn)二、流量計(jì)校準(zhǔn) 流流體體流流量量校校準(zhǔn)準(zhǔn)基基于于容容積積和和時(shí)時(shí)間間基基準(zhǔn)準(zhǔn)或或者者質(zhì)質(zhì)量量和和時(shí)時(shí)間基準(zhǔn)。間基準(zhǔn)?；谌莘e和時(shí)間基準(zhǔn)用于體積流量校準(zhǔn)，基于質(zhì)基于容積和時(shí)間基準(zhǔn)用于體積流量校準(zhǔn)，基于質(zhì)量和時(shí)間基準(zhǔn)用于質(zhì)量流量校準(zhǔn)量和時(shí)間基準(zhǔn)用于質(zhì)量流量校準(zhǔn)。51第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12流量計(jì)校準(zhǔn)：流量計(jì)校準(zhǔn)：1)穩(wěn)定流量源；穩(wěn)定流量源；2)測(cè)測(cè)量量精精確確時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)通通過(guò)過(guò)流流量量計(jì)計(jì)的的液液體體體體積積或或質(zhì)量的實(shí)際值；質(zhì)量的實(shí)際值；3)讀出校準(zhǔn)流量計(jì)指示值；讀出校準(zhǔn)流量計(jì)指示值；4)確定流量計(jì)示值與實(shí)際確定流量計(jì)示值與實(shí)際值關(guān)系。值關(guān)系。流量計(jì)出廠時(shí)常用水來(lái)校準(zhǔn)流量計(jì)出廠時(shí)常用水來(lái)校準(zhǔn)用水作工作介質(zhì)的流量計(jì)校用水作工作介質(zhì)的流量計(jì)校準(zhǔn)裝置準(zhǔn)裝置 52第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 水塔水塔2使被校準(zhǔn)的流量計(jì)使被校準(zhǔn)的流量計(jì)3保持恒定的進(jìn)口壓力。流量保持恒定的進(jìn)口壓力。流量控制閥將通過(guò)流量計(jì)的流量控制閥將通過(guò)流量計(jì)的流量調(diào)整到所要求的數(shù)值。每調(diào)調(diào)整到所要求的數(shù)值。每調(diào)定一個(gè)流量值，待其穩(wěn)定后，定一個(gè)流量值，待其穩(wěn)定后，切換機(jī)構(gòu)將流量引入基準(zhǔn)容切換機(jī)構(gòu)將流量引入基準(zhǔn)容器器5，同時(shí)電子計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，同時(shí)電子計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，校準(zhǔn)被檢測(cè)流量計(jì)校準(zhǔn)被檢測(cè)流量計(jì)3。53第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 以高粘度液體為工作介質(zhì)的較大規(guī)格的流量以高粘度液體為工作介質(zhì)的較大規(guī)格的流量計(jì)，采用基準(zhǔn)管進(jìn)行流量校準(zhǔn)計(jì)，采用基準(zhǔn)管進(jìn)行流量校準(zhǔn) 54第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12 基準(zhǔn)管流量校準(zhǔn)系統(tǒng)基準(zhǔn)管流量校準(zhǔn)系統(tǒng)組成組成 精精密密基基準(zhǔn)準(zhǔn)管管9、可可在在基基準(zhǔn)準(zhǔn)管管內(nèi)內(nèi)移移動(dòng)動(dòng)的的彈彈性性球球7、球球的的發(fā)發(fā)送送裝裝置置7、時(shí)時(shí)間間記記錄錄器器5和和輔輔助助裝裝置置(泵泵、閘閘門(mén)門(mén)、放放氣閥氣閥)。三三個(gè)個(gè)球球中中輪輪流流有有兩兩個(gè)個(gè)起起基基準(zhǔn)準(zhǔn)管管壓壓力力油油路路與與回回油油路路間間封封閉閉閥閥的的作作用用，另另一一個(gè)個(gè)在在基基準(zhǔn)準(zhǔn)管管內(nèi)內(nèi)被被泵泵輸輸出出的的液液體體推推著著移移動(dòng)動(dòng)。當(dāng)當(dāng)傳傳感感器器6記記錄錄彈彈性性球球從從基基準(zhǔn)準(zhǔn)管管下下部部隨隨流流體體運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)到到上上部部時(shí)時(shí)，由由時(shí)時(shí)間間記記錄錄器器記記下下精精確確時(shí)時(shí)間間，計(jì)計(jì)算算出出通過(guò)基準(zhǔn)管的流量，與被校流量計(jì)通過(guò)基準(zhǔn)管的流量，與被校流量計(jì)2刻度進(jìn)行比較。刻度進(jìn)行比較?；鶞?zhǔn)管進(jìn)行流量校準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)間短，校驗(yàn)精確度高，基準(zhǔn)管進(jìn)行流量校準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)間短，校驗(yàn)精確度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，但設(shè)備成本高?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，但設(shè)備成本高。55第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)56第第10章章 流體參量的測(cè)量流體參量的測(cè)量07:12P266 10-1