1、浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系1第四章、第四章、 典型參數(shù)測試典型參數(shù)測試本章學(xué)習(xí)要求：本章學(xué)習(xí)要求：1.了解典型參數(shù)測試原理了解典型參數(shù)測試原理 2.掌握溫度、濕度、壓力和振動(dòng)等掌握溫度、濕度、壓力和振動(dòng)等典型參數(shù)的測量方法典型參數(shù)的測量方法3.了解同一參數(shù)的不同測量方法了解同一參數(shù)的不同測量方法包裝測試技術(shù)包裝測試技術(shù)浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系2第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系3第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度量值用溫標(biāo)表示。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度量值用溫標(biāo)表示。 在I

2、TS90溫標(biāo)中指出，熱力學(xué)溫度是基本物理量，符號(hào)為T，其單位為開爾文，符號(hào)為K，它的大小定義為水的三相點(diǎn)（即水的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三相共存的點(diǎn)）熱力學(xué)溫度的16.2731開爾文溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為：開爾文溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系為：15.273 Tt溫標(biāo)的種類很多，華氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)等經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的種類很多，華氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)等經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，還有以熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)和便于實(shí)測溫標(biāo)，還有以熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)和便于實(shí)測的國際實(shí)用溫標(biāo)。的國際實(shí)用溫標(biāo)。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系4測溫方式測溫方式 測溫儀表測溫儀表 測溫范圍測溫范圍 主要特點(diǎn)主要

3、特點(diǎn) 接接觸觸式式 膨脹式膨脹式 玻璃液體玻璃液體 100600 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉；測量結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量準(zhǔn)確、價(jià)格低廉；測量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能遠(yuǎn)傳 雙金屬雙金屬 80600 結(jié)構(gòu)緊湊、可靠；測量精度低、量程和使用范圍有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠；測量精度低、量程和使用范圍有限限 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng) 熱電偶熱電偶 2001800 測溫范圍廣、測量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集測溫范圍廣、測量精度高、便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，中檢測和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；需自由瑞溫度補(bǔ)償，在低溫段測量

4、精度較低在低溫段測量精度較低 熱阻效應(yīng)熱阻效應(yīng) 鉑電阻鉑電阻 200600 測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動(dòng)測量精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中檢測和自動(dòng)控制，應(yīng)用廣泛；不能測高溫控制，應(yīng)用廣泛；不能測高溫 銅電阻銅電阻 50150 半導(dǎo)體熱半導(dǎo)體熱敏電阻敏電阻 50150 靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；互換性靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便；互換性較差，測量范圍有一定限制較差，測量范圍有一定限制 非接觸式非接觸式 非接觸式非接觸式 輻射式輻射式 03500 不破壞溫度場，測溫范圍大，響應(yīng)塊，可測運(yùn)動(dòng)物不破壞溫度場，測溫范圍大，響應(yīng)塊，可測運(yùn)動(dòng)物體的溫度；易受外界環(huán)境的影

5、響，標(biāo)定較困難體的溫度；易受外界環(huán)境的影響，標(biāo)定較困難 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系5第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系6 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)（熱電偶測溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體（熱電偶測溫的基本原理）：任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度各為 t 及及 t0 的熱源的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢。中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢。ABBA圖圖 1 熱電偶示意圖A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,

6、t0)eB(t,t0)圖圖2 熱電現(xiàn)象第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系7當(dāng)當(dāng)A A和和B B兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部單兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同位體積的自由電子數(shù)目不同( (即電子密度不同即電子密度不同) )，因此，因此，電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不一樣。電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不一樣。在在A A、B B兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個(gè)由兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個(gè)由A A到到B B的電場。的電場。當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙擴(kuò)散作用相等時(shí)，即自導(dǎo)體當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙擴(kuò)散作用相等時(shí)，即自導(dǎo)體A A擴(kuò)散到擴(kuò)散到導(dǎo)體

7、導(dǎo)體B B的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體B B到導(dǎo)體到導(dǎo)體A A的的自由電子數(shù)相等時(shí)，便處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。在這自由電子數(shù)相等時(shí)，便處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，種狀態(tài)下，A A與與B B兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動(dòng)勢。為接觸電動(dòng)勢。第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系8對(duì)于導(dǎo)體對(duì)于導(dǎo)體A或或B，將其兩端分別置于不同的溫度，將其兩端分別置于不同的溫度場場t、t0中中(t t0)。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動(dòng)能，向冷端移動(dòng)，從而使熱端

8、失去具有較大的動(dòng)能，向冷端移動(dòng)，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。這樣，電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個(gè)由熱端指向冷端的靜電場。導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個(gè)由熱端指向冷端的靜電場。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為差稱為溫差電動(dòng)勢溫差電動(dòng)勢。溫差電動(dòng)勢的大小取決于導(dǎo)。溫差電動(dòng)勢的大小取決于導(dǎo)體的材料及兩端的溫度，如下式所示體的材料及兩端的溫度，如下式所示 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試溫差電動(dòng)勢溫差電動(dòng)勢TTAAdTTTE0),(0TTBBdTTTE0),(0TTBABAdTTTETTE0)(),()

9、,(00浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系9A BeAB(t0)eAB(t)eA(t,t0)eB(t,t0)0000( , )( )( )( , )( , )ABABABBAEt tetetet tet t 接觸電勢溫差電勢00( , )( )( ) (i)ABABABEt tetet( )( )ABBAetet 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系10熱電偶的中間溫度定律是指在熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度為熱電偶的中間溫度定律是指在熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度為T和和T0時(shí)的熱電動(dòng)勢時(shí)的熱電動(dòng)勢等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為等于該熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為T、T

10、n和和Tn、T0時(shí)所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢之代數(shù)和（如時(shí)所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢之代數(shù)和（如圖圖4.5），即），即第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試),(),(),(00TTETTETTEnABnABAB圖圖4.5 中間溫度定律中間溫度定律+=BATT0BATTnBATnT0浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系11例例 用用K K型熱電偶來測量溫度，在冷端溫度為型熱電偶來測量溫度，在冷端溫度為t t0 02525時(shí)，測得熱電勢為時(shí)，測得熱電勢為22.9mV22.9mV，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。，求被測介質(zhì)的實(shí)際溫度。 解解1 1： 根據(jù)題意有根據(jù)題意有 ( ,25)22.9KEtmV由由K K型熱電偶的分度

11、表查出型熱電偶的分度表查出 (25,0)1.000KEmV因此有因此有( ,0)( ,25)(25,0)22.91.00023.9KKKEtEtEmVmVmV反查分度表有反查分度表有23.923.629570*10576.424.05523.629tC浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系12熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大熱電偶的輸出信號(hào)是毫伏信號(hào)，毫伏信號(hào)的大小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶小不僅與冷、熱兩端的溫度有關(guān)，還和熱電偶的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都的電極材料有關(guān)，理論上任何兩種不同導(dǎo)體都可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電勢。可以組成熱電偶，都會(huì)產(chǎn)生熱電

12、勢。但如何來檢測熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？但如何來檢測熱電偶產(chǎn)生的毫伏信號(hào)呢？因?yàn)橐獪y量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串因?yàn)橐獪y量毫伏信號(hào)，必須在熱電偶回路中串接毫伏信號(hào)的檢測儀表，接毫伏信號(hào)的檢測儀表，那串接的檢測儀表是那串接的檢測儀表是否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影否會(huì)產(chǎn)生額外的熱電勢，對(duì)熱電偶回路產(chǎn)生影響呢？響呢？答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。答：不會(huì)產(chǎn)生影響的。tt0ABCC毫伏計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系13如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體如果斷開冷端，接入第三種導(dǎo)體C C，并保持，并保持A A和和C C、B B和和C C接觸處的溫接觸處的溫度

13、均為度均為t t0 0，則回路中的總熱電勢等于各接點(diǎn)處的接觸電勢之和，則回路中的總熱電勢等于各接點(diǎn)處的接觸電勢之和: : tABCt0t0ABtt0000( , )( )( )( )ABCABBCCAEt tetetet當(dāng)當(dāng)t tt t0 0時(shí)，有時(shí)，有00000( , )( )( )( )0ABCABBCCAEt tetetet于是可得于是可得 000( , )( )( )( , )ABCABABABEt tetetEt t同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種同理還可以證明，在熱電偶中接入第四種、第五種導(dǎo)導(dǎo)體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原體以后，只要接入導(dǎo)體的兩端溫

14、度相同，接入的導(dǎo)體對(duì)原熱電偶回路中的熱電勢均沒有影響。熱電偶回路中的熱電勢均沒有影響。根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接根據(jù)這一性質(zhì)，可以在熱電偶回路中接入各種儀表和連接導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢進(jìn)行導(dǎo)線，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同就可以對(duì)熱電勢進(jìn)行測量而不影響熱電偶的輸出。測量而不影響熱電偶的輸出。 tt0ABCC毫伏計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系14例：求熱電偶回路的電勢。例：求熱電偶回路的電勢。 已知：已知：e eABAB(240)=9.747mV(240)=9.747mV，e eABAB(50)=2.02

15、3mV(50)=2.023mV，e eACAC(50)=3.048mV(50)=3.048mV，e eACAC（l0l0）=0.591mV=0.591mV。 解一：解一：E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(10)(10)， 而而 e eABAB(50)+e(50)+eBCBC(50)+e(50)+eCACA(50)=0(50)=0 E= e E= eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV(50)=10.181 mV解二：利用中間導(dǎo)體定律

16、解二：利用中間導(dǎo)體定律 E=eE=eABAB(240)+e(240)+eBABA(50)+e(50)+eACAC(50)+e(50)+eCACA(10)(10) = e = eABAB(240) +e(240) +eCACA(10)- e(10)- eABAB(50)-e(50)-eCACA(50)=10.181 mV (50)=10.181 mV 。 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系15從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測量從理論上分析，似乎任何兩種不同的導(dǎo)體都可以組成熱電偶，用來測量溫度。溫度。但實(shí)際情況并非如此，為了保證在

17、工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用可靠，并具有足夠的精但實(shí)際情況并非如此，為了保證在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用可靠，并具有足夠的精度，熱電偶的電極材料在被測溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足：度，熱電偶的電極材料在被測溫度范圍內(nèi)應(yīng)滿足： 熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢隨溫度的變化率要熱電性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、熱電勢隨溫度的變化率要大、熱電勢與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制大、熱電勢與溫度盡可能成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系、具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、復(fù)制性和互換性好等要求，目前在國際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。性和互換性好等要求，目前在國際上被公認(rèn)的熱電偶材料只有幾種。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱電偶的分度表是

18、以t t0 000為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的。當(dāng)當(dāng)t t00時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為時(shí)，所有型號(hào)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢為0mV0mV；當(dāng)當(dāng)t0t0時(shí)，熱電勢為負(fù)值。時(shí)，熱電勢為負(fù)值。在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下在所有標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶中，相同溫度條件下B B型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢最小，型熱電偶產(chǎn)生的熱電勢最小，E E型最大。如果型最大。如果把各型號(hào)熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的把各型號(hào)熱電偶的熱電勢和溫度制成曲線，可以看出二者呈一定的。即：。即：00( , )()ABEt tK tt第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系16熱

19、電偶種類熱電偶種類 國際電工委員會(huì)在國際電工委員會(huì)在19751975年向世界各國推薦七種標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶。我國生產(chǎn)的符合年向世界各國推薦七種標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶。我國生產(chǎn)的符合IECIEC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶有六種，分別是：的熱電偶有六種，分別是： (1)(1)鉑銠鉑銠3030- -鉑銠鉑銠6 6熱電偶熱電偶 這種熱電偶分度號(hào)為這種熱電偶分度號(hào)為“B B”。它的正極是鉑銠絲。它的正極是鉑銠絲( (鉑鉑70%70%，銠，銠30%)30%)，負(fù)極也是鉑銠絲，負(fù)極也是鉑銠絲( (鉑鉑94%94%，銠，銠6%)6%)，故俗稱雙鉑銠。測溫范圍為，故俗稱雙鉑銠。測溫范圍為0170001700。其特點(diǎn)。其特點(diǎn)是測溫上限高。

20、在冶金反應(yīng)、鋼水測量等高溫領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。是測溫上限高。在冶金反應(yīng)、鋼水測量等高溫領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 (2)鉑銠鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱電偶 這種熱電偶分度號(hào)為這種熱電偶分度號(hào)為“S”。它的正極是鉑銠絲。它的正極是鉑銠絲(鉑鉑90%，銠，銠l0%)，負(fù)極是純鉑絲。測溫范圍為，負(fù)極是純鉑絲。測溫范圍為01700。其特點(diǎn)是熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強(qiáng)，宜。其特點(diǎn)是熱電性能穩(wěn)定，抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中工作。由于精度高，故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為在氧化性、惰性氣氛中工作。由于精度高，故國際溫標(biāo)中規(guī)定它為630.741064.43溫溫度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測

21、量。度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。常用作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或用于高溫測量。 (3)(3)鎳鉻鎳鉻- -鎳硅熱電偶鎳硅熱電偶 這種熱電偶分度號(hào)為這種熱電偶分度號(hào)為“K K”。它的正極是鎳鉻合金。它的正極是鎳鉻合金( (鎳鎳90.5%90.5%，鉻，鉻9.5%)9.5%)，負(fù)極為鎳硅，負(fù)極為鎳硅( (鎳鎳97.5%97.5%，硅，硅2.5%)2.5%)。測溫范圍為。測溫范圍為-200+1300-200+1300。其特點(diǎn)是測溫范圍。其特點(diǎn)是測溫范圍很寬、熱電動(dòng)勢與溫度關(guān)系近似線性、熱電動(dòng)勢大及價(jià)格低。缺點(diǎn)是熱電動(dòng)勢的穩(wěn)定性很寬、熱電動(dòng)勢與溫度關(guān)系近似線性、熱電動(dòng)勢大及價(jià)格低。缺點(diǎn)是熱電動(dòng)勢的穩(wěn)定性較較B B型

22、或型或S S型熱電偶差，且負(fù)極有明顯的導(dǎo)磁性，分度值見型熱電偶差，且負(fù)極有明顯的導(dǎo)磁性，分度值見表表5-35-3所示。所示。 (4)(4)鎳鉻鎳鉻- -康銅熱電偶康銅熱電偶 這種熱電偶分度號(hào)為這種熱電偶分度號(hào)為“E E”。它的正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅鎳。它的正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅鎳合金合金( (銅銅55%55%，鎳，鎳45%)45%)。測溫范圍為。測溫范圍為-200+1000-200+1000。其特點(diǎn)是熱電動(dòng)勢較其他常用熱電偶。其特點(diǎn)是熱電動(dòng)勢較其他常用熱電偶大。適宜在氧化性或惰性氣氛中工作。大。適宜在氧化性或惰性氣氛中工作。 (5)(5)鐵鐵- -康銅熱電偶康銅熱電偶 這種熱電偶分度號(hào)為這

23、種熱電偶分度號(hào)為“J J”。它的正極是鐵，負(fù)極是銅鎳合金。測。它的正極是鐵，負(fù)極是銅鎳合金。測溫范圍為溫范圍為-200+1300-200+1300。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜，熱電動(dòng)勢較大，僅次于。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜，熱電動(dòng)勢較大，僅次于E E型熱電偶。缺點(diǎn)型熱電偶。缺點(diǎn)是鐵極易氧化。是鐵極易氧化。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系17熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于熱電偶廣泛應(yīng)用于各種條件下的溫度測量，尤其適用于500500以上較高溫度的測量，普通型以上較高溫度的測量，普通型熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。熱電偶和鎧裝型熱電偶是實(shí)際應(yīng)用最廣泛的兩種結(jié)構(gòu)。 接線盒

24、保護(hù)套管絕緣管熱電偶安裝法蘭引線口普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)普通型熱電偶主要由熱電極、絕緣管、保護(hù)套管和接線盒等主要部分組成。套管和接線盒等主要部分組成。貴重金屬熱電極的直徑一般為貴重金屬熱電極的直徑一般為0.30.30.65mm0.65mm，普通金屬熱電極的直徑一般為，普通金屬熱電極的直徑一般為0.50.53.2mm3.2mm；熱電極的長度由安裝條件和插入深入而定，一般為熱電極的長度由安裝條件和插入深入而定，一般為3503502000mm2000mm。絕緣管用于防止兩根電極短路絕緣管用于防止兩根電極短路保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕和機(jī)械損傷保護(hù)套管用于保護(hù)熱電極不受化學(xué)腐蝕

25、和機(jī)械損傷普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式普通型熱電偶主要有法蘭式和螺紋式兩種安裝方式第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系18熱電極 絕緣材料 金屬套管熱電極絕緣材料鎧裝型熱電偶斷面結(jié)構(gòu)鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬鎧裝型熱電偶是由熱電極、絕緣材料和金屬套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的套管三者經(jīng)過拉伸加工成型的金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等金屬套管一般為銅、不銹鋼、鎳基高溫合金等保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，保護(hù)套管和熱電極之間填充絕緣材料粉末，常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。常用的絕緣材料有氧化鎂、氧化鋁等。鎧裝型熱電偶

26、可以做得很細(xì)，一般為鎧裝型熱電偶可以做得很細(xì)，一般為2 28mm8mm，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。，在使用中可以隨測量需要任意彎曲。鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在鎧裝熱電偶具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、機(jī)械強(qiáng)度高、抗震性好、可彎曲等優(yōu)點(diǎn)，可安裝在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的裝置上，應(yīng)用十分廣泛。 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系19第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系20在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量在工業(yè)應(yīng)用中，熱電偶一般適用于測量500500以上的較高溫度。

27、對(duì)于以上的較高溫度。對(duì)于500500以下的中、以下的中、低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就低溫度，熱電偶輸出的熱電勢很小，這對(duì)二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求就很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且，在較低的溫度區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對(duì)誤差也非常突出。所以測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。相對(duì)誤差也非常突出。所以測量中、低溫度，一般使用熱電阻溫度測量儀表較為合適。：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示：金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下

28、的近似關(guān)系式表示： 001()ttRRtt式中，式中， 為溫度為溫度t t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度為溫度t t0 0( (通常通常t t0 00 0) )時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。 tR0tR第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試)1 (20BtAtRRt)100(1 320ttCBtAtRRt當(dāng)當(dāng)t=0630.755時(shí)，鉑絲的電阻時(shí)，鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系為值與溫度之間的關(guān)系為當(dāng)當(dāng)t=-1900時(shí)，鉑絲的電阻值與溫度之時(shí)，鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系為間的關(guān)系為浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系21：半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為：半導(dǎo)體熱

29、敏電阻的阻值和溫度的關(guān)系為： 式中，式中， 為溫度為溫度t t時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值時(shí)對(duì)應(yīng)的電阻值 A A、B B是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù)是取決于半導(dǎo)體材料和結(jié)構(gòu)的常數(shù) tRB ttRAe第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試1030405002080160240360溫度/R/K圖圖4.7 熱敏電阻的溫度效應(yīng)熱敏電阻的溫度效應(yīng) 圖4.9 熱敏電阻的溫度效應(yīng) 時(shí)間（s） 103040500201電流（mA）32546789E=80V E=70V E=60V E=50V E=30V E=40V 0.111010010-510-410-610-310-703560圖4.8熱敏電阻伏安特性曲線電 壓（V）電流

30、（mA） 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系22：熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有5050300300左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。左右，大量用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于測量金屬熱電阻一般適用于測量200200500500范圍內(nèi)的溫度測量，其范圍內(nèi)的溫度測量，其特點(diǎn)測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用特點(diǎn)測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用極其廣泛

31、。極其廣泛。 第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系23第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系24三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試1.熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念任何物體，當(dāng)其溫度高于絕對(duì)零度（任何物體，當(dāng)其溫度高于絕對(duì)零度（273.15）時(shí)，都將有一部分）時(shí)，都將有一部分能量向外輻射。能量向外輻射。 對(duì)于測溫來講，主要是研究物體能吸收的，并且在吸收它們的能量以后，又能重新轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿哪切┥渚€。明顯具有這種性質(zhì)的射線是波長從0.840m范圍的紅外線，其次是0.40.8m的可見光。把這種射線

32、又稱作熱射線，它的傳遞過程稱為熱輻射。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系25三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試1.熱輻射的基本概念熱輻射的基本概念0QQQQDRA1DRA0QQAA0QQRR0QQDD式中：物體的吸收率； 物體的反射率；物體的透射率。當(dāng)當(dāng)A1時(shí)，必然有時(shí)，必然有R0，D0，這說明落在物體上的輻射能全部被吸收，這說明落在物體上的輻射能全部被吸收，這類物體稱為絕對(duì)黑體，或簡稱黑體。這類物體稱為絕對(duì)黑體，或簡稱黑體。當(dāng)當(dāng)R1時(shí)，說明輻射能全被反射，時(shí)，說明輻射能全被反射，這類物體稱為絕對(duì)白體，簡稱白體。當(dāng)這類物體稱為絕對(duì)白體，簡稱白體。當(dāng)Dl時(shí)

33、，說明輻射能全被透射，這時(shí)，說明輻射能全被透射，這類物體稱為絕對(duì)透明體。類物體稱為絕對(duì)透明體。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系26三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試2熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律 圖4.11 黑體模型（1）絕對(duì)黑體模型輻射能幾乎被全部吸收，可認(rèn)為A = 1。 （2）普朗克定律11),(2510TcecTe在各種不同溫度下，黑體輻射能量按波長分布的規(guī)律，其關(guān)系式（3）斯忒藩波耳茲曼定律（stefan-boltzmann law） dTeE000),(4T810式中：斯忒藩波耳茲曼常數(shù)，5.67（W/m2K4）。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江

34、科技學(xué)院包裝工程系27三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試2熱輻射的基本定律熱輻射的基本定律 把灰體全輻射能把灰體全輻射能E與同一溫度下黑體全輻射能與同一溫度下黑體全輻射能E0相比較，相比較，就得到物體的另一個(gè)特征量就得到物體的另一個(gè)特征量 0EEe e e稱為黑度，反映物體接近黑體的程度，黑度說明物體輻射能稱為黑度，反映物體接近黑體的程度，黑度說明物體輻射能力的大小程度，它的數(shù)值在力的大小程度，它的數(shù)值在0 01 1之間。之間。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系28三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試4輻射溫度計(jì)輻射溫度計(jì) 輻射溫

35、度計(jì)的工作原理是基于四次方定律。輻射溫度計(jì)的工作原理是基于四次方定律。 404TT40TT 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系29三、熱輻射測溫儀三、熱輻射測溫儀第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試3紅外輻射溫度計(jì)紅外輻射溫度計(jì) 被測物體的熱輻射線由光學(xué)系統(tǒng)聚焦，經(jīng)光柵盤調(diào)制后變換為一定頻率被測物體的熱輻射線由光學(xué)系統(tǒng)聚焦，經(jīng)光柵盤調(diào)制后變換為一定頻率的光能，照射在熱敏電阻探測器上，經(jīng)電橋轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?hào)，放大的光能，照射在熱敏電阻探測器上，經(jīng)電橋轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?hào)，放大后輸出顯示或記錄。光柵盤由兩片扇形光柵板組成，一塊固定，另一塊后輸出顯示或記錄。光柵盤由兩片扇形光柵板組成，一塊固定，

36、另一塊受光柵調(diào)制電路控制，按一定頻率正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開（光可透過）、受光柵調(diào)制電路控制，按一定頻率正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開（光可透過）、關(guān)（光不通過），使入射線變?yōu)橐欢l率的能量作用在探測器上。這種關(guān)（光不通過），使入射線變?yōu)橐欢l率的能量作用在探測器上。這種紅外測溫儀可測紅外測溫儀可測0 0600600范圍內(nèi)的物體表面溫度。范圍內(nèi)的物體表面溫度。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系30第一節(jié)第一節(jié) 溫度測試溫度測試浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系31浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系32第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試 濕度是指氣體中水蒸氣含量的多少，可以表示為濕

37、度是指氣體中水蒸氣含量的多少，可以表示為絕對(duì)濕度和絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度相對(duì)濕度。1絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度 單位體積氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量定義為絕對(duì)濕度，單位單位體積氣體中所含水蒸氣的質(zhì)量定義為絕對(duì)濕度，單位g/m3。濕度與水。濕度與水蒸氣壓、溫度有關(guān)，在一個(gè)大氣壓（蒸氣壓、溫度有關(guān)，在一個(gè)大氣壓（101325Pa）下，絕對(duì)濕度）下，絕對(duì)濕度D與水蒸氣壓、溫與水蒸氣壓、溫度的關(guān)系為度的關(guān)系為teD00366. 0100794. 02相對(duì)濕度相對(duì)濕度某一溫度下的水蒸氣壓與該溫度下的飽和水蒸氣壓之比定義為相對(duì)濕度，即某一溫度下的水蒸氣壓與該溫度下的飽和水蒸氣壓之比定義為相對(duì)濕度，即)%(100RHeeHs絕

38、對(duì)濕度與相對(duì)濕度、飽和水蒸氣壓的關(guān)系為絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度、飽和水蒸氣壓的關(guān)系為 tHeDs00366. 0100794. 0浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系33第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試干濕球濕度計(jì)干濕球濕度計(jì) 干濕球濕度計(jì)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的溫度計(jì)干濕球濕度計(jì)由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的溫度計(jì)（如水銀溫度計(jì)或酒精溫度計(jì)）組成，如（如水銀溫度計(jì)或酒精溫度計(jì)）組成，如圖圖4.14所示。一個(gè)謂干球，其感溫部暴露所示。一個(gè)謂干球，其感溫部暴露在被測氣體中；另一個(gè)謂濕球，其感溫部在被測氣體中；另一個(gè)謂濕球，其感溫部被水濕棉布包裹。被水濕棉布包裹。 )(ttkPees浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包

39、裝工程系34第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試干濕球濕度計(jì)干濕球濕度計(jì) ttQ浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系35第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試電阻式濕度計(jì)電阻式濕度計(jì) 1、濕敏電阻濕度、濕敏電阻濕度計(jì)計(jì)濕敏電阻濕度計(jì)是利用某些物質(zhì)的電阻隨濕度變化而變化的濕敏電阻濕度計(jì)是利用某些物質(zhì)的電阻隨濕度變化而變化的性質(zhì)制成的，即電阻與相對(duì)濕度是一一對(duì)應(yīng)的。性質(zhì)制成的，即電阻與相對(duì)濕度是一一對(duì)應(yīng)的。 種類種類測濕范圍測濕范圍適用范圍適用范圍電阻變化電阻變化響應(yīng)速度響應(yīng)速度回程誤差回程誤差精度精度半導(dǎo)體濕敏半導(dǎo)體濕敏陶瓷陶瓷帶熱清洗帶熱清洗5 590%90%1 180800 0C C10108 8

40、10104 42 23min3min5%RH5%RH不帶熱清洗不帶熱清洗303090%90%0 050500 0C C500k500k數(shù)數(shù)kk2.5min2.5min5%RH5%RH導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電高分子材料303090%90%0 050500 0C C6.6M6.6M3.6K3.6K2%RH2%RH2%RH2%RH浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系36第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試電阻式濕度計(jì)電阻式濕度計(jì) 1 1、熱敏電阻濕度、熱敏電阻濕度計(jì)計(jì)熱敏電阻濕度計(jì)是利熱敏電阻濕度計(jì)是利用干、濕空氣熱傳導(dǎo)用干、濕空氣熱傳導(dǎo)率的差異來測定濕度率的差異來測定濕度的。即電阻隨溫度的的。即電阻隨

41、溫度的變化而變化，這一特變化而變化，這一特性稱為熱敏特性。性稱為熱敏特性。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系37第二節(jié)第二節(jié) 濕度測試濕度測試電容式濕度計(jì)電容式濕度計(jì) 單片智能化濕度單片智能化濕度/溫度傳感器溫度傳感器 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系38浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系39二、厚度測量二、厚度測量1.非接觸式測厚儀非接觸式測厚儀非接觸式測厚儀的種類很多，應(yīng)用較多的是非接觸式測厚儀的種類很多，應(yīng)用較多的是 射線測厚儀，射線測厚儀，目前已研制出紅外線紙張測厚儀，它們統(tǒng)稱為射線測厚儀目前已研制出紅外線紙張測厚儀，它們統(tǒng)稱為射線測厚儀 。heII0

42、浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系40二、厚度測量二、厚度測量1.非接觸式測厚儀非接觸式測厚儀浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系41二、厚度測量二、厚度測量2 接觸式測厚儀接觸式測厚儀 在帶鋼上下各裝一個(gè)位移傳感器（如差動(dòng)變壓在帶鋼上下各裝一個(gè)位移傳感器（如差動(dòng)變壓器式傳感器）。當(dāng)帶鋼厚度變化時(shí)，上下與帶鋼器式傳感器）。當(dāng)帶鋼厚度變化時(shí)，上下與帶鋼接觸的傳感器同時(shí)測出位移變化量，從而形成厚接觸的傳感器同時(shí)測出位移變化量，從而形成厚度偏差信號(hào)輸出。度偏差信號(hào)輸出。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系42三、物位的測量三、物位的測量1、電感測量法、電感測量法浮子通過剛性

43、桿與電感浮子通過剛性桿與電感測頭的鐵芯相連，帶動(dòng)測頭的鐵芯相連，帶動(dòng)鐵芯與液位升降同步運(yùn)鐵芯與液位升降同步運(yùn)動(dòng)。鐵心在線圈內(nèi)移動(dòng)動(dòng)。鐵心在線圈內(nèi)移動(dòng)時(shí)，會(huì)引起線圈電感的時(shí)，會(huì)引起線圈電感的變化，從而將物位轉(zhuǎn)化變化，從而將物位轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。為電信號(hào)。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系43浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系44dDL1DdL2H212ln()LCD d212 ()ln()HCKHD d 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系45浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系46三、物位的測量三、物位的測量3、超聲波測量法超聲波測量法超聲波測量法的原理是利用

44、超聲波在不同介質(zhì)中超聲波測量法的原理是利用超聲波在不同介質(zhì)中反射和折射速度不同的特點(diǎn)，發(fā)射超聲波后再接反射和折射速度不同的特點(diǎn)，發(fā)射超聲波后再接收，根據(jù)回波時(shí)間測定物位高度，并將聲波信號(hào)收，根據(jù)回波時(shí)間測定物位高度，并將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系47三、物位的測量三、物位的測量4、透射法透射法光源發(fā)射的光線透過容器被光電元件接收，當(dāng)光線光源發(fā)射的光線透過容器被光電元件接收，當(dāng)光線被內(nèi)裝物遮擋時(shí)，光電元件接收的光通量減弱或降被內(nèi)裝物遮擋時(shí)，光電元件接收的光通量減弱或降為零，并發(fā)出控制信號(hào)。為零，并發(fā)出控制信號(hào)。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技

45、學(xué)院包裝工程系48三、物位的測量三、物位的測量4、透射法透射法在料斗上下物位極限位置兩測分別安裝光源和光電管，并開在料斗上下物位極限位置兩測分別安裝光源和光電管，并開設(shè)透光孔。當(dāng)包裝速度加快時(shí)，如果物位低于下極限位置，設(shè)透光孔。當(dāng)包裝速度加快時(shí)，如果物位低于下極限位置，則光電管接收到光信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則光電管接收到光信號(hào)，發(fā)出控制信號(hào)，使電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，向料斗內(nèi)送料速度加快；反之，如果物位超過上極限時(shí)，光向料斗內(nèi)送料速度加快；反之，如果物位超過上極限時(shí)，光電管的光信號(hào)被切斷，發(fā)出控制信號(hào)，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，送料電管的光信號(hào)被切斷，發(fā)出控制信號(hào)，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，送料速度減慢，這樣，控

46、制物位在上下極限范圍之內(nèi)。速度減慢，這樣，控制物位在上下極限范圍之內(nèi)。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系49三、物位的測量三、物位的測量5、放射性同位素測量法放射性同位素測量法放射性同位素測量物位的原理，是基于射線經(jīng)過被測材料時(shí)，放射性同位素測量物位的原理，是基于射線經(jīng)過被測材料時(shí)，會(huì)被材料吸收而使射線探測器接收到的射線強(qiáng)度發(fā)生變化。測會(huì)被材料吸收而使射線探測器接收到的射線強(qiáng)度發(fā)生變化。測試裝置由輻射源、接收器、測量線路和顯示儀表組成。試裝置由輻射源、接收器、測量線路和顯示儀表組成。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系50一、測重傳感器一、測重傳感器:電阻式、電感式、電阻

47、式、電感式、電容式、壓磁式、壓電式等電容式、壓磁式、壓電式等 1、柱式彈性元件柱式彈性元件 在包裝工程中，物料的充填方式之一是稱重式充填，即將產(chǎn)在包裝工程中，物料的充填方式之一是稱重式充填，即將產(chǎn)品按預(yù)定質(zhì)量充填到包裝容器內(nèi)。稱重方式有間歇式和連續(xù)品按預(yù)定質(zhì)量充填到包裝容器內(nèi)。稱重方式有間歇式和連續(xù)式稱重兩種，采用的裝置有機(jī)械式和電子式。式稱重兩種，采用的裝置有機(jī)械式和電子式。 圖圖4.29 柱式彈性元件柱式彈性元件a ） 實(shí)心圓柱實(shí)心圓柱b ） 空心圓柱空心圓柱FFFF柱式彈性元件可分為實(shí)心和空心兩種柱式彈性元件可分為實(shí)心和空心兩種. 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系51在彈性元

48、件上粘貼在彈性元件上粘貼8個(gè)金屬應(yīng)變片，其中個(gè)金屬應(yīng)變片，其中4片軸向粘貼，另片軸向粘貼，另4片周向粘貼，連接成橋式電路片周向粘貼，連接成橋式電路 。 、浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系52一、測重傳感器一、測重傳感器:電阻式、電感式、電阻式、電感式、電容式、壓磁式、壓電式等電容式、壓磁式、壓電式等 2、梁式彈性元件梁式彈性元件 梁式彈性元件有懸臂梁、兩端固定梁等形式梁式彈性元件有懸臂梁、兩端固定梁等形式 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系53一、測重傳感器一、測重傳感器:電阻式、電感式、電阻式、電感式、電容式、壓磁式、壓電式等電容式、壓磁式、壓電式等 3環(huán)式彈性元件環(huán)式

49、彈性元件在圓環(huán)式彈性元件上施加徑向力時(shí)，在圓環(huán)式彈性元件上施加徑向力時(shí)，圓環(huán)各處的應(yīng)變不同，其中與作用圓環(huán)各處的應(yīng)變不同，其中與作用力成力成39.6處（圖處（圖4.32中中B點(diǎn)）應(yīng)變點(diǎn)）應(yīng)變等于零。水平中心線上則有最大的等于零。水平中心線上則有最大的應(yīng)變。應(yīng)變。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系54一、測重傳感器一、測重傳感器:電阻式、電感式、電阻式、電感式、電容式、壓磁式、壓電式等電容式、壓磁式、壓電式等 4輪輻式彈性元件輪輻式彈性元件具有對(duì)加載方式不敏感、抗偏載能具有對(duì)加載方式不敏感、抗偏載能力強(qiáng)、側(cè)向穩(wěn)定、外形矮等特點(diǎn)力強(qiáng)、側(cè)向穩(wěn)定、外形矮等特點(diǎn) . .浙江科技學(xué)院包裝工程系

50、浙江科技學(xué)院包裝工程系55二、皮帶電子秤二、皮帶電子秤皮帶電子秤是一種連續(xù)式稱重充填機(jī)，主要用于測量輸送皮帶電子秤是一種連續(xù)式稱重充填機(jī)，主要用于測量輸送過程中固體散料的流量，并對(duì)散料流量進(jìn)行積分，求得被過程中固體散料的流量，并對(duì)散料流量進(jìn)行積分，求得被輸送物料的總重量。其稱重過程是連續(xù)的。所求的稱重值，輸送物料的總重量。其稱重過程是連續(xù)的。所求的稱重值，實(shí)際上是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)物料流量的累計(jì)。實(shí)際上是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)物料流量的累計(jì)。 其工作原理是：物料其工作原理是：物料經(jīng)閘門、傳送帶連續(xù)經(jīng)閘門、傳送帶連續(xù)送入稱斗中。測重傳送入稱斗中。測重傳感器和測速傳感器分感器和測速傳感器分別將稱盤范圍內(nèi)的重別將稱

51、盤范圍內(nèi)的重量、皮帶速度轉(zhuǎn)換為量、皮帶速度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，放大后輸入電信號(hào)，放大后輸入積分器進(jìn)行計(jì)算。積分器進(jìn)行計(jì)算。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系56二、皮帶電子秤二、皮帶電子秤LWqvLWvqWitidtWW0設(shè)稱盤長度為設(shè)稱盤長度為 ，流經(jīng)稱盤物料重量為，流經(jīng)稱盤物料重量為 ，皮帶速度為，皮帶速度為 ，則其單位長度上的重量則其單位長度上的重量 為為LWvq皮帶瞬時(shí)傳送量為皮帶瞬時(shí)傳送量為在在0t時(shí)間內(nèi)皮帶輸送物料總量為時(shí)間內(nèi)皮帶輸送物料總量為 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系57三、定量電子秤三、定量電子秤 定量電子秤用于稱量液體、粉狀、定量電子秤用于稱量液體、粉

52、狀、粒狀、塊狀等物料，其精度可達(dá)粒狀、塊狀等物料，其精度可達(dá)0.50.51.01.0。 物料經(jīng)料門流入稱斗，傳感器通過物料經(jīng)料門流入稱斗，傳感器通過稱重杠桿測量料斗中物料的重量，當(dāng)物稱重杠桿測量料斗中物料的重量，當(dāng)物料重量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，傳感器發(fā)出電信料重量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，傳感器發(fā)出電信號(hào)，通過控制系統(tǒng)使氣缸活塞動(dòng)作，關(guān)號(hào)，通過控制系統(tǒng)使氣缸活塞動(dòng)作，關(guān)閉儲(chǔ)料斗門，打開料斗門，將物料充填閉儲(chǔ)料斗門，打開料斗門，將物料充填到容器中。到容器中。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系58壓力壓力：工業(yè)生產(chǎn)中，由氣體或液體均勻垂直地作用于單位：工業(yè)生產(chǎn)中，由氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。

53、面積上的力。 若壓力不符合要求，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品若壓力不符合要求，不僅會(huì)影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，還會(huì)造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故。質(zhì)量，還會(huì)造成嚴(yán)重生產(chǎn)事故。 壓力測試廣泛用于包裝生產(chǎn)及試驗(yàn)中，如壓力罐裝、壓力測試廣泛用于包裝生產(chǎn)及試驗(yàn)中，如壓力罐裝、真空包裝；塑料材料及容器的氣密性、透濕性試驗(yàn)；玻璃真空包裝；塑料材料及容器的氣密性、透濕性試驗(yàn)；玻璃瓶耐內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。瓶耐內(nèi)壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系59pa絕對(duì)壓力零線絕對(duì)壓力零線pphpa大氣壓大氣壓p01.01325105Pa0appp0happp浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系60 。浙江

54、科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系61 波登管雖有較高測量精度，但因尺寸和質(zhì)量較大，固有波登管雖有較高測量精度，但因尺寸和質(zhì)量較大，固有頻率較低，且有明顯滯后，故不宜作動(dòng)態(tài)壓力測量。頻率較低，且有明顯滯后，故不宜作動(dòng)態(tài)壓力測量。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系62 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系63浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系641. 1. 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器的原理，是利用粘貼應(yīng)變式壓力傳感器的原理，是利用粘貼在彈性元件上的應(yīng)變片，感受壓力作用在彈性元件上的應(yīng)變片，感受壓力作用時(shí)彈性元件的局部應(yīng)變，測量被測壓力時(shí)彈

55、性元件的局部應(yīng)變，測量被測壓力值的大小。值的大小。 圖圖4.37 膜片應(yīng)變式壓力傳感器膜片應(yīng)變式壓力傳感器 R2R4R3R1PUiEr1r2R3R4AB(b)測量電橋浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系652. 2. 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器是以單晶硅膜片壓阻式壓力傳感器是以單晶硅膜片作為敏感元件作為敏感元件,在該膜片上采用集成在該膜片上采用集成電路工藝制作四個(gè)電阻，并組成惠電路工藝制作四個(gè)電阻，并組成惠斯登電橋。斯登電橋。 Ri1Ri2Ri3Ri4浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系663.3.壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器利用了某些

56、具有壓電式壓力傳感器利用了某些具有壓電效應(yīng)的壓電晶體（如石英、云壓電效應(yīng)的壓電晶體（如石英、云母等）制成的。母等）制成的。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系67浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系68彈簧管（波登管）的封閉端彈簧管（波登管）的封閉端通過機(jī)械裝置與真空計(jì)表針通過機(jī)械裝置與真空計(jì)表針相聯(lián)，當(dāng)真空計(jì)與真空系統(tǒng)相聯(lián)，當(dāng)真空計(jì)與真空系統(tǒng)連接時(shí)，封閉端的位移驅(qū)動(dòng)連接時(shí)，封閉端的位移驅(qū)動(dòng)與表針固聯(lián)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從與表針固聯(lián)的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而顯示壓力值。而顯示壓力值。浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系69熱電偶真空計(jì)是通過檢測細(xì)燈絲熱電偶真空計(jì)是通過檢測細(xì)燈絲溫度來測

57、量壓力的。溫度來測量壓力的。 測量范圍為測量范圍為0.133133Pa）。）。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系70皮拉尼真空計(jì)是通過檢測電阻的阻值來皮拉尼真空計(jì)是通過檢測電阻的阻值來測量壓力的。測量范圍為測量壓力的。測量范圍為1.3310313.3Pa。 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系71vAqvdAvA0tvvQq dtmvqqmvQQ浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系72電磁流量計(jì)超聲波流量計(jì)渦輪式流量計(jì)測速式流量計(jì)靶式流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)流體阻力式流量計(jì)差壓式流量計(jì)腰輪轉(zhuǎn)子流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)容積式流量計(jì)流量計(jì)浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系

58、734vqVn浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系74(a) 標(biāo)準(zhǔn)孔板(b) 噴嘴(c) 文丘里管浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系751v3v2v123流速1v2v3v靜壓1p2p3ppmaxp浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系761v3v2v123流速1v2v3v靜壓1p2p3ppmaxp0022vmqApqAp浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系77SNvqqv浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系78xEKBDv24vDqv4vxDqEBK浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系79浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系80浙江科技學(xué)

59、院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系81h浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系82 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系83 浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系84)sin(tAx浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系85運(yùn)輸包裝件的振動(dòng)運(yùn)輸包裝件的振動(dòng)在研究包裝件的振動(dòng)時(shí)，通常將其簡化在研究包裝件的振動(dòng)時(shí)，通常將其簡化為質(zhì)量、彈性、阻尼的單自由度系統(tǒng)振為質(zhì)量、彈性、阻尼的單自由度系統(tǒng)振動(dòng)力學(xué)模型。動(dòng)力學(xué)模型。 taxssin支座做簡諧振動(dòng)支座做簡諧振動(dòng)ssxckxkxxcxm 產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)微分方程產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)微分方程:)sin(tBx解為解為:浙江科技學(xué)院包裝工程系浙江科技學(xué)院包裝工程系86激勵(lì)方式通常可以分為激勵(lì)方式通常可以分為穩(wěn)態(tài)正弦激振和瞬態(tài)激振穩(wěn)態(tài)正弦激振和瞬態(tài)激振。 1穩(wěn)態(tài)正弦激振穩(wěn)態(tài)正弦激振穩(wěn)態(tài)正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振設(shè)備對(duì)被測對(duì)象施加一個(gè)頻穩(wěn)態(tài)正弦激振是最普遍的激振方法，它是借助激振設(shè)備對(duì)被測對(duì)象施加一個(gè)頻率可控的簡諧激振力。其優(yōu)點(diǎn)是激振功率大，信噪比高，能保證響應(yīng)測試的精率可控的簡諧激振力。其優(yōu)點(diǎn)是激振功率大，信噪比高，能保證響應(yīng)測試的精度。穩(wěn)態(tài)正弦激振要求在穩(wěn)態(tài)下測定響應(yīng)和激振力的幅值比和相位差。度。穩(wěn)態(tài)