泵沖感測器檢定裝置的設計

Ⅰ 求：壓力感測器的基本工作原理、應用 和設計 方面的資料

壓力變送器上海蒙暉是工業實踐中最為常用的一種感測器，其廣泛應用於各種工業自控環境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建築、生產自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、管道等眾多行業。下面就簡單介紹一些常用壓力變送器的原理及其應用、壓力變送器是用於測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然後將壓力信號轉變成4～20mA DC信號輸出。
壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應變式壓力變送器等。壓力變送器根據測壓范圍可分成一般壓力變送器（0.001MPa～35MPa）和微差壓變送器（0～1.5kPa），負壓變送器三種。
壓力變送器的主要作用把壓力信號傳到電子設備，進而在計算機顯示壓力其原理大致是：將水壓這種壓力的力學信號轉變成電流（4-20mA）這樣的電子信號壓力和電壓或電流大小成線性關系，一般是正比關系。所以，變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大由此得出一個壓力和電壓或電流的關系式壓力變送器的被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力採用大氣壓或真空，作用在δ元（即敏感元件）的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。
壓力變送器是由測量膜片與兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振盪和解調環節。

主要優點
1、壓力變送器具有工作可靠、性能穩定等特點；

2、專用V/I集成電路，外圍器件少，可靠性高，維護簡單、輕松，體積小、重量輕，安裝調試極為方便；
3、鋁合金壓鑄外殼，三端隔離，靜電噴塑保護層，堅固耐用；
4、4-20mA DC二線制信號傳送，抗干擾能力強，傳輸距離遠；
5、LED、LCD、指針三種指示表頭，現場讀數十分方便。可用於測量粘稠、結晶和腐蝕性介質；
6、高准確度，高穩定性。除進口原裝感測器已用激光修正外，對整機在使用溫度范圍內的綜合性溫度漂移、非線性進行精細補償。

主要分類
1、普通壓力變送器
2、防爆壓力變送器
3、差壓變送器
4、中、高溫壓力變送器
5、遠傳壓力變送器

工作原理
當壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產生微小的形變，測量膜片上的高精度電路將這個微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵電壓也成正比的電壓信號，然後採用專用晶元將這個電壓信號轉換為工業標準的4-20mA電流信號或者1-5V電壓信號。
由於測量膜片採用標准話集成電路，內部包含線性及溫度補償電路，所以可以做到高精度和高穩定性，變送電路採用專用的兩線制晶元，可以保證輸出兩線制4-20mA電流信號。

主要性能
1、使用被測介質廣泛，可測油、水及與316不銹鋼和304不銹鋼兼容的糊狀物，具有一定的防腐能力；
2、高准確度、高穩定性、選用進口原裝感測器，線性好，溫度穩定性高；
3、體積小、重量輕、安裝、調試、使用方便；
4、不銹鋼全封閉外殼，防水好；
5、壓力感測器直接感測被測液位壓力，不受介質起泡、沉積的影響。

選型規則
1、變送器要測量什麼樣的壓力：先確定系統中要確認測量壓力的最大值，一般而言，需要選擇一個具有比最大值還要大1.5倍左右的壓力量程的變送器。這主要是在很多系統，特別是水壓測量和加工處理中，有峰值和持續不規則的上下波動，這種瞬間的峰值能破壞壓力感測器，然而，由於這樣做會精度下降。於是，可以用一個緩沖器來降低壓力毛刺，但這樣會降低感測器的響應速度。所以在選擇變送器時，要充分考慮壓力范圍，精度與其穩定性。
2、什麼樣的壓力介質：要考慮的是壓力變送器所測量的介質，黏性液體、泥漿會堵上壓力介面，溶劑或有腐蝕性的物質會不會破壞變送器中與這些介質直接接觸的材料。一般的壓力變送器的接觸介質部分的材質採用的是316不銹鋼，如果介質對316不銹鋼沒有腐蝕性，那麼基本上所有的壓力變送器都適合對介質壓力的測量；如果介質對316不銹鋼有腐蝕性，那麼就要採用化學密封，這樣不但起到可以測量介質的壓力，也可以有效的阻止介質與壓力變送器的接液部分的接觸，從而起到保護壓力變送器，延長了壓力變送器的壽命.
3、變送器需要多大的精度：決定精度的有：非線性、遲滯性、非重復性、溫度、零點偏置刻度、溫度的影響，精度越高，價格也就越高。每一種電子式的測量計都會有精度誤差，但是由於各個國家所標的精度等級是不一樣的。
4、變送器的溫度范圍：通常一個變送器會標定兩個溫度范圍，即正常操作的溫度范圍和溫度可補償的范圍。正常操作溫度范圍是指變送器在工作狀態下不被破壞的時候的溫度范圍，在超出溫度補范圍時，可能會達不到其應用的性能指標。溫度補償范圍是一個比操作溫度范圍小的典型範圍。在這個范圍內工作，變送器肯定會達到其應有的性能指標。溫度變從兩方面影響著其輸出，一是零點漂移；二是影響滿量程輸出。如：滿量程的+/-X%/℃，讀數的+/-X%/℃，在超出溫度范圍時滿量程的+/-X%，在溫度補償范圍內時讀數的+/-X%，如果沒有這些參數，會導至在使用中的不確定性。變送器輸出的變化到度是由壓力變化引起的，還是由溫度變化引起的。
5、需要得到怎樣的輸出信號：mV、V、mA及頻率輸出數字輸出，選擇怎樣的輸出取決於多種因素，包括變送器與系統控制器或顯示器間的距離，是否存在「雜訊」或其他電子干擾信號。是否需要放大器，放大器的位置等。對於許多變送器和控制器間距離較短的OEM設備，採用mA輸出的變送器最為經濟而有效的解決方法，如果需要將輸出信號放大，最好採用具有內置放大的變送器。對於遠距離傳輸出或存在較強的電子干擾信號，最好採用mA級輸出或頻率輸出。如果在RFI或EMI指標很高的環境中，除了要注意到要選擇mA或頻率輸出外，還要考慮到特殊的保護或過濾器。
6、選擇怎樣的勵磁電壓：輸出信號的類型決定選擇怎麼樣的勵磁電壓。許多放大變送器有內置的電壓調節裝置，能夠得到的一個工作電壓決定是否採用帶有調節器的感測器，選擇傳送器時要綜合考慮工作電壓與系統造價。
7、是否需要具備互換性的變送器：確定所需的變送器是否能夠適應多個使用系統。一般來講，這一點很重要。尤其是對於OEM產品，一旦將產品送到客戶手中，那麼客戶用來校準的花銷是相當大的。如果產品具有良好的互換性，那麼即使是改變所用的變送器，也不會影響整個系統的效果。
8、變送器超時工作後需要保持穩定度：大部分變送器在經過超時工作後會產生「漂移」，因此很有必要在購買前了解變送器的穩定度，這種預先的工作能減少將來使用中會出現的種種麻煩。
9、變送器的封裝：變送器的封裝，尤其往往容易忽略是它的機架，然而這一點在以後使用中會逐漸暴露出其缺點。在選購傳送器傳一定要考慮到將來變送器的工作環境，濕度如何，怎樣安裝變送器，會不會有強烈的撞擊或振動等。
10、在變送器與其它電子設備間採用怎樣的連接：是否需要採用短距離連接，若是採用長距離連接，是否需要採用一個連接器。

安裝說明
在安裝使用壓力變送器前應詳細閱讀產品樣本及使用說明書，安裝時壓力介面不能泄露，確保量程及接線正確。壓力感測器及變送器的外殼一般需接地，信號電纜線不得與動力電纜混合鋪設，感測器及變送器周圍應避免有強電磁干擾。

使用說明
日常維護
1、檢查安裝孔的尺寸：如果安裝孔的尺寸不合適，感測器在安裝過程中，其螺紋部分就很容易受到磨損。這不僅會影響設備的密封性能，而且使壓力感測器不能充分發揮作用，甚至還可能產生安全隱患。只有合適的安裝孔才能夠避免螺紋的磨損（螺紋工業標准1/2-20 UNF 2B），通常可以採用安裝孔測量儀對安裝孔進行檢測，以做出適當的調整。
2、保持安裝孔的清潔：保持安裝孔的清潔並防止熔料堵塞對保證設備的正常運行來說十分重要。在擠出機被清潔之前，所有的壓力感測器都應該從機筒上拆除以避免損壞。在拆除感測器時，熔料有可能流入到安裝孔中並硬化，如果這些殘余的熔料沒有被去除，當再次安裝感測器時就可能造成其頂部受損。清潔工具包能夠將這些熔料殘余物去除。然而，重復的清潔過程有可能加深安裝孔對感測器造成的損壞。如果這種情況發生，就應當採取措施來升高感測器在安裝孔中的位置。
3、選擇恰當的位置：當壓力感測器的安裝位置太靠近生產線的上游時，未熔融的物料可能會磨損感測器的頂部；如果感測器被安裝在太靠後的位置，在感測器和螺桿行程之間可能會產生熔融物料的停滯區，熔料在那裡有可能產生降解，壓力信號也可能傳遞失真；如果感測器過於深入機筒，螺桿有可能在旋轉過程中觸碰到感測器的頂部而造成其損壞。一般來說，感測器可以位於濾網前面的機筒上、熔體泵的前後或者模具中。
4、仔細清潔；在使用鋼絲刷或者特殊化合物對擠出機機筒進行清潔前，應該將所有的感測器都拆卸下來。因為這兩種清潔方式都可能會造成感測器的震動膜受損。當機筒被加熱時，也應該將感測器拆卸下來並使用不會產生磨損的軟布來擦拭其頂部，同時感測器的孔洞也需要用清潔的鑽孔機和導套清理干凈。

正確使用
蒙暉壓力感測器使用過程應注意考慮下列情況：
1、防止變送器與腐蝕性或過熱的介質接觸；
2、防止渣滓在導管內沉積；
3、測量液體壓力時，取壓口應開在流程管道側面，以避免沉澱積渣；
4、測量氣體壓力時，取壓口應開在流程管道頂端，並且變送器也應安裝在流程管道上部，以便積累的液體容易注入流程管道中；
5、導壓管應安裝在溫度波動小的地方；
6、測量蒸汽或其它高溫介質時，需接加緩沖管（盤管）等冷凝器，不應使變送器的工作溫度超過極限；
7、冬季發生冰凍時，安裝在室外的變送器必需採取防凍措施，避免引壓口內的液體因結冰體積膨脹，導至感測器損壞；
8、測量液體壓力時，變送器的安裝位置應避免液體的沖擊（水錘現象），以免感測器過壓損壞；
9、接線時，將電纜穿過防水接頭（附件）或繞性管並擰緊密封螺帽，以防雨水等通過電纜滲漏進變送器殼體內。

發展歷史
壓力變送器上海蒙暉是許多工業設備中用以控制工業過程和壓力變化的重要原件。壓力變送器用於測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然後將壓力信號轉變成4～20mADC信號輸出。壓力變送器分電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應變式壓力變送器等。
壓力變送器是直接與被測介質相接觸的現場儀表，常常在高溫低溫腐蝕振動沖擊等環境中工作。在石油、化工、電力、鋼鐵、輕工等行業的壓力測量及現場控制中應用非常廣泛。
壓力變送器的發展大體經歷了四個階段：
1、早期壓力變送器採用大位移式工作原理，如曾大量生產的水銀浮子式差壓計及膜盒式差壓變送器，這些變送器精度低且笨重。
2、20世紀50年代有了精度稍高的力平衡式差壓變送器，但反饋力小，結構復雜，可靠性、穩定性和抗振性均較差。
3、70年代中期，隨著新工藝、新材料、新技術的出現，尤其是電子技術的迅猛發展出現體積小巧、結構簡單的位移式變送器。
4、90年代科學技術迅猛發展，這些變送器測量精度高而且逐漸向智能化發展數字信號傳輸更有利於數據採集。
壓力變送器發展至今已有電容式變送器、擴散硅壓阻式變送器、差動電感式變送器和陶瓷電容式變送器等不同類型。
20世紀90年代，現場匯流排技術迅速崛起，工業過程式控制制系統逐漸向具有雙向通信和智能儀表控制的現場匯流排控制系統方向發展。從而產生了新一代的智能壓力變送器。它們的主要特點如下。
1、自補償功能如非線性、溫度誤差、響應時間、雜訊和交叉感應等。
2、自診斷功能如在接通電源時進行自檢,在工作中實現運行檢查。
3、微處理器和基本感測器之間具有雙向通信的功能構成閉環工作系統。
4、信息存儲和記憶功能。
5、數字量輸出。
基於上述功能,智能壓力變送器的精度、穩定性、重復性和可靠性都得到提高和改善。其雙向通信能力實現了計算機軟體控制及遠程設定量程等狀態。
智能型壓力變送器主要分為帶協HART協議的和帶482或RS232介面的兩種類型。帶HART協議的智能壓力變送器是在模擬信號上迭加一個專用頻率信號,實現模擬和數字同時進行通信。帶RS232或485口的智能壓力變送器內部將模擬信號A/D轉換通過微處理器計算由D/A輸出。

發展趨勢
當今世界各國壓力變送器的研究領域十分廣泛，幾乎滲透到了各個行業，但歸納起來主要有以下幾個趨勢：
1、智能化：由於集成化的出現,在集成電路中可添加一些微處理器,使得變送器具有自動補償、通訊、自診斷、邏輯判斷等功能。
2、集成化：壓力變送器已經越來越多的與其它測量用變送器集成以形成測量和控制系統。集成系統在過程式控制制和工廠自動化中可提高操作速度和效率。
3、小型化：市場對小型壓力變送器的需求越來越大，這種小型變送器可以工作在極端惡劣的環境下，並且只需要很少的保養和維護，對周圍的環境影響也很小，可以放置在人體的各個重要器官中收集資料，不影響人的正常生活。
4、標准化：變送器的設計與製造已經形成了一定的行業標准。
5、廣泛化：壓力變送器的另一個發展趨勢是正從機械行業向其它領域擴展，例如:汽車元件、醫療儀器和能源環境控制系統。

Ⅱ 設計水泵的試驗台，要測哪些參數啊

·測試項目:流量、轉速、電流、功率、壓力(揚程)、效率、溫升。
·系統指標符合GB/T3216-89《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵
試驗方法》和GB/T12785-91《潛水電泵試驗方法》。
·測試系統由流量轉速測試儀、壓力揚程測試儀、單/三相電參數測
量儀、帶電繞組溫升測試儀及LWGY渦輪流量感測器、壓力變送器、
壓力表等組成。
·測試系統精度:流量±0.5%、壓力±0.2%、轉速±0.2%、電壓.±0.5級
電流.±0.5級、功率.±0.5級、溫度±1℃
一、開式試驗裝置:
1、主要對潛水電泵進行出廠試驗和型式試驗。
2、水泵測試系統採用開式結構的標准試驗裝置，試驗迴路
保證通過測量截面的液流具有軸對稱的速度分布，等靜
壓分布和無裝置引起的旋渦。
3、開式水池位於地面上或地面下，水池深度與容積應滿足
最大流量水泵試驗時不發生旋渦。
4、管路測量迴路由測量管路、取壓裝置、流量感測器、調
節閥、快速接頭等組成。
5、泵揚程測量共用一套測量迴路，指針式壓力表同時顯示，
泵出口與測量管路的連接採用快速接頭。
二、閉式試驗裝置:
1、主要對各種離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵的出廠試驗、型式試驗、汽蝕試驗。
2、採用閉式結構的標准試驗裝置，試驗迴路保證通過測量截面的液流具有軸對稱的速度分布，
等靜壓分布和無裝置引起的旋渦。
3、閉式試驗裝置位於地面上，由汽蝕筒、穩流筒、油氣分離、勻壓室、管路系統、真空表、真
空泵、閥門(或電動閥門)等組成。
配電裝置及強電櫃:
1)動力配電的容量應根據產品試驗最大功率來選擇。
2)試驗電源可選擇自耦式調壓器、變頻電源、軟啟動器或自耦啟動器。
3)大功率水泵試驗根據水泵最大電流大小，選配強電櫃，電壓檔位3300V/1200V/660V/380V/和電流檔位500A/300A/200A/100A/50A/5A依次可選擇，內置0.2級電流互感器(或電壓互感器)。
軟體介紹:
1)型式試驗(性能試驗)是為了確定泵的揚程，軸功率、效率和流量之間的關系。並繪制工作特性曲線。電泵在額定電壓和額定流量下運轉1-2h，使電泵達到穩定狀態。試驗應從功率最小點開始。對離心泵一般從零流量開始，逐步增大至大流量點流量的115%以上。對混流泵、軸流泵或旋渦泵，應從閥門全開狀態開始，逐步減小到小流量點流量的85%以下。其間應取至少13個不同的流量點，測點應均勻地分布在整個性能曲線上。對離心泵和旋渦泵應在13點以上;對混流泵和軸流泵應在15點以上。
2)電動機的負載試驗(即效率值)按額定電壓負載法間接測定。通過測定和計算，系統軟體可自動繪制電機工作特性ηm=f(p2)、I1=f(p2)、Sref=f(p2)、P1=f(p2)。
3)汽蝕試驗確定泵的臨界氣蝕餘量與流量之間的關系。

Ⅲ 請結合所學的電容式感測器原理,設計一個測試物理量的裝置。並說明原理

可以設計一個簡單的電容液位計或容量計，所需實驗器材與如下：
1、普通玻璃量杯一個版
2、電容權表或帶電容檔的萬用表一個
3、鋁箔紙或銅箔紙一張
4、銅質或鋁質單芯(或多芯)絕緣硬導線一段長約15cm
5、硬卡紙或塑料薄板一塊
製作實驗步驟：
根據量杯高度剪裁鋁箔紙，圍繞貼敷量杯外壁，可以留出刻度位置以便觀察讀數，用透明膠帶固定；將卡紙或塑料薄板裁成比量杯口徑略大的圓板；將硬導線一端剝出線芯約1cm，適當牽拉線芯讓另一端線芯縮進絕緣外皮，並封蠟處理讓線芯與外部絕緣；將卡紙或塑料圓板中心開一小孔豎直穿入硬導線，並在圓板邊緣適當位置開一豁口留作注水孔。
上述各部件都製作完畢就可以進行實驗了，將硬導線和外壁鋁箔連接電容表，量杯內注水分別測量並記錄各刻度對應電容值，再繪出液位刻度與對應電容值的變化曲線，這樣只要測出電容值就能查到對應液位值，進而也可以根據圓柱體的體積公式算出液體體積了。

Ⅳ 液壓系統數據採集裝置的設計

液壓系統具有功率大、響應快及精度高等特點，已經廣泛應用於冶金和製造領域。但其故障又具有隱蔽性、多樣性、不確定性及因果關系復雜等特點，故障出現後不易查找原因，而且故障發生會帶來巨大的經濟損失。通常，液壓系統只能靠定期檢查和維護來排除故障，這種方法有一定的滯後性。因此需要實時監測液壓系統的狀態數據並及時分析以減少故障率，確保工程機械正常、連續運行。傳統單片機已廣泛應用於數據採集和處理中，雖然其價格便宜、易於開發，但是在存儲空間和網路傳輸方面往往難以滿足工程上的要求。因此，筆者針對液壓系統採用了基於ARM 的數據智能採集終端。

採集終端通過分布在液壓系統各處的感測器對油壓、流量和溫度3 類信號進行採集，並將採集到的信號進行濾波、放大，然後模數轉換，數據經過分析後進行統一的編排與壓縮，最後通過通信模塊進行傳輸，將數據傳輸到本地監控中心做進一步故障診斷。

1 硬體總體結構

智能數據採集終端系統採用三星的ARMS3C2440 為主控晶元、GTM900-C GPRS 為通信模塊。整個硬體系統分為3 部分： 主控模塊、數據採集模塊和通信模塊，具體結構如圖1 所示。

終端的主控模塊包括控制晶元電路、存儲電路、電源電路以及串口和JTAG 介面電路； 數據採集模塊包括感測器電路、信號調理電路以及8 路A/D轉換電路； 通信模塊包括GPRS 晶元以及外圍電路。其中ARM 與GPRS 之間的通信是通過RS-232 匯流排完成。