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第11章热工量电测法

11.1压力和差压的电测法

11.1.1压力的概念、单位和测量方法
一、压力的概念和术语
压力――流体介质作用于单位面积的力
压力术语间的关系――图11-1-1
1、绝压Pa――是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力
2、表压Pg――——大气压力
3、负压Pv――
真空度V――低于大气压力的绝对压力
4、差压Pd――两个压力之间的差值
二、压力单位
三、压力测量方法
1、压力平衡法
砝码压力平衡式――活塞式压力计
液体压力平衡式――液柱式压力计
2、弹性变形法――弹性式压力计（应用最普遍）
3、电测法
(1)直接法，如压电式压力传感器，压阻式、压力传感器。
(2)间接法――以压力敏感型弹性元件作为敏感器配接传感器，

11.1.2压力敏感器
――能够将压力转换为应变和位移的弹性敏感元件

一、弹簧管图11-1-2
弯曲成C形的空心扁管，一端与接头相连，另一端(自由端)密封
二、波纹管图11-1-3
带同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口，另一端(自由端)封闭
三、膜片
用金属或非金属制成的圆形薄片。平膜片――断面是平的图11-1-4（a）
波纹膜片――断面呈波纹状图11-1-4（b）
四、膜盒：两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒(图11-1-4c)。
几个膜盒连接起来，组成膜合组(图11-1-4d)
五、薄臂圆筒图11-1-5
壁厚一般都小于圆筒直径的1/20，圆筒的一端开口，一端不通，
筒壁在圆周方向和轴向上的应变均与压力P成正比。
11.1.3压力的电测法
一、应变式压力传感器
共同点：将应变片粘贴到压力敏感型弹性元件上，由弹性元件或弹性元件组合将压力转换为应变，再由应变电桥将应变转换为电压输出。
1、膜片式压力传感器图11-1-6
2、筒式压力传感器图11-1-7
3、组合式压力传感器图11-1-8
二、位移式压力传感器
共同点：将位移传感器的可动部分与压力敏感型弹性元件的自由端连在一起，压力敏感型弹性元件将压力转换为位移，再由位移传感器将位移转换为电量，
电容式压力传感器图11-1-9
电感式压力传感器图11-1-10
电位器式压力传感器图11-1-11
霍尔式压力传感器图11-1-12
5、光电式压力传感器图11-1-13
三、谐振式压力传感器——振弦式图11-1-14
振弦式压力传感器图11-1-14
振膜式压力传感器图7－4－8
振筒式压力传感器图7－4－5
四、压阻式压力传感器——图11-1-15
硅膜片上做四个相等的电阻，经蒸镀铝电极及连线，接成惠斯登电桥。
五、压电式压力传感器——图11-1-16
薄壁筒底承受外部压力为
压电晶片组所受力F1与外部压力F之比为
11.1.4差压电测法
一、差压敏感器——把差压转换为应变或位移
测量膜片应变或中心点位移与测量膜片两侧压力差成正比
二、电容式（位移式）差压传感器图9－4－6
公共动极板将两侧压力差转换成位移，使两电容差动变化与压差成正比。

三、应变式差压传感器――测量膜片应变与两侧压力差成正比
1、应变式――应变片粘贴在膜片上图11-1-6
2、硅压阻式――在硅膜片上制作应变电阻图11-1-15
3、金属薄膜式――薄膜应变电阻直接制作在金属膜片上

11.2温度电测法

11.2.1温度的概念、单位和测量方法
一、温度的概念
温度是表征物体冷热程度的一种物理量，是物体内部分子无规则运动剧烈程度的标志。
二、温度的单位
摄氏温度t℃和华氏温度θ°F的换算公式为：

国际开尔文温度T(K)和国际摄氏温度t(℃)，二者的换算公式为

三、温度测量方法
接触式――温度传感器与被测物体发生接触
非接触式――温度传感器与被测物体不发生接触

11.2.2接触式测温法
一、将温度转换为非电量——温度敏感器
1、热膨胀式――将温度转换成位移
液体膨胀式酒精温度计、水银温度计
固体膨胀式——热敏双金属元件图11-2－1
自由端的弯曲挠度
2、压力式——将温度转换为压力
二、将温度转换为电量——温度传感器
1．热电阻和热敏电阻
2．热电偶
3．半导体PN结
4．集成温度传感器：电流型、电压型、数字型

11.2.3温度和温度差的电测法
一、单点温度的电测法
１、采用热电阻或热敏电阻
图11-2-2RP用于调满度，Ro用于调零
图11-2-5RP8为满度调整电阻
图11-2－3是三线连接法，消除连接导线电阻造成的测量误差。
图11-2-4是四线连接法，消除连接导线电阻和电位器接触电阻造成的测量误差。
2、采用热电偶
图5-3-7采用单只热电偶
图11-2-7采用多只热电偶串联，可提高灵敏度，减小相对误差

３、采用二极管、三极管和集成温度传感器
采用二极管、三极管图6－1－11
采用集成温度传感器图11-2-10RP1用于调零，RP2用于调满度。

二、平