Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Датчик газового сопротивления



При столкновении молекул газа с подвижным объектом, они теряют свою энер­гию. В этом заключена основная идея датчика с вращающимся ротором [19]. В рассматриваемом датчике (рис. 10.16В) маленький стальной шарик диаметром 4.5 мм при помощи магнитов удерживается в подвешенном состоянии внутри ваку­умной камеры и при этом вращается с частотой 400 Гц. Магнитный момент шари­ка индуцирует напряжение в расположенных по бокам чувствительных катушках. Молекулы газов, сталкиваясь с шариком, замедляют его скорость вращения. По величине изменения скорости вращения судят о давлении газа в камере:


 

(10.17)


где р и а — плотность и радиус шарика, (о'/а — относительное изменение скорости вращения, тт — средняя скорость молекул газа, а — коэффициент теплового рас­ширения шарика, а Т' — температура шарика [20].

Литература

1 Benedict, R P Fundamentals of Temperature, Pressure, and Flow Measurements, 3rd ed John Wiley
& Sons, New York, 1984

2 Plandts, L Essentials of Fluid Dynamics Hafner, New York, 1952

3 Di Giovanni, M Flat and Corrugate Diaphragm Design Handbook Marcel Dekker, New York, 1982

4 Neubert, H К Р Instrument Transducers An Introduction to Their Performance and Design, 2nd ed
Clarendon Press, Oxford, 1975

5 Clark, S К and Wise, К D Pressure sensitivity m amsotropically etched thin-diaphragm pressure
sensor IEEE Trans Electron Dev , ED-26,1887-1896,1979

6 Tufte, О N , Chapman, PW and Long, D Silicon diffused-element piezoresistive diaphragm J Appl
Phys
33, 3322-3327, 1962

7 Kurtz, A D and Gravel, С L Semiconductor transducers using transverse and shear piezoresistance
Proc 22nd ISA Conference, 1967

8 Tamgawa, H , Ishihara, T, Hirata, M , and Suzuki К MOS integrated silicon pressure sensor IEEE
Trans Electron Dev
ED-32(7), 1191-1195, 1985

9 Petersen, К , Barth, P, Poydock, J , Brown, J , Mallon, J , Jr, and Bryzek, J Silicon fusion bonding for
pressure sensors Record of the IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop, 1988, pp 144-147

10 Proud, R VRP transducers tor low-pressure measurement Sensors Magazine, 20-22, 1991

11 Wolthuis, R , A , Mitchell, G L , Saaski, E , Hrati, J С , and Afromowitz, M A Development of
medical pressure and temperature sensors employing optical spectral modulation IEEE Trans Biomed
Eng,
38(10), 974-981, 1991

12 Halg, В A silicon pressure sensor with an lnterferometnc optical readout In

Transducers^! International Conference on Solid-State Sensors and Actuators Digest of Technical Papers IEEE, New York, 1991, pp 682-684

13 Vaughan, J M The Fabry-Perot Interferometers Adam Hilger, Bristol, 1989

14 Saaski, E W, Haiti, J С , and Mitchell, G L A fiber optic sensing system based on spectral modulation
Paper #86-2803, ISA, 1989

15 Von Smoluchowski, M Ann-Phys 35,983, 1911

16 Buckley, О Е Proc Natl Acad Set, USA 2, 683, 1916

17 Leek, J H Pressure Measurement in Vacuum Systems Chapman & Hall , London, 1957,pp 70-74

18 Bayard, RT andAlpert, D Rev Sci Instrum 21, 571, 1950

19 Fremery, J К Vacuum 32, 685, 1946

20 Goehner, R , Drubetsky, E , Brady, H M, and Bayles, WH , Jr Vacuum measurement In Mechanical

Variables Measurement Webster, ed CRC Press, Boca Raton, FL 2000


ГЛАВА I I

РАСХОДОМЕРЫ

Сделать сложную систему легко, Гораздо сложнее сделать простую систему

Основы гидродинамики

Закон сохранения массы является одним из основных постулатов физики. Масса не может ни создаваться, ни разрушаться. Если в замкнутом объеме нет никаких входных и выходных отверстий, масса вещества в нем всегда будет оставаться по­стоянной. Однако если на границах замкнутого объема происходит втекание и вытекание массы, для постоянства массы в объеме сумма ее прихода и расхода должна всегда быть равна нулю, т.е. должно выполняться правило: сколько массы вещества поступило, столько должно и уйти. Тогда для потоков, входящих в сис­тему и исходящих из нее, в течение одного и того же интервала времени будет выполняться следующее соотношение:


 

(11.1)


где Мт — масса вещества, поступившего в систему, Мout - масса вещества, покинув­шего ее. На практике часто требуется измерять расход жидкостей (воды, бензина, растворителей и т.д), а также воздуха и газов (кислорода, азота, СО, С02 и т.д) [1]. В стационарных потоках скорость потока в заданной точке будет всегда по­стоянной, поэтому в любой точке подвижной среды всегда можно нарисовать ли­нии потока (рис. 11.1 А). Для стационарного потока распределение этих линий одинаково в любой момент времени. В любой точке z вектор скорости всегда на­правлен по касательной к линии потока. Рассмотрим замкнутый объем в преде­лах потока среды, сформированный линиями потока, и назовем его проточной трубой. Поскольку границы такой трубы состоят из линий потока, она ведет себя как обычная трубка определенной формы: текущая среда входит в трубку на од­ном конце через поперечное сечение А1 , а вытекает на другом ее конце через сече­ние А2. Очевидно, что скорость движения среды в разных точках внутри трубки не обязательно будет одинаковой.


 

Рис. 11.1.Проточная труба (А), поток вещества через поперечное сечение (В)

 


Объем вещества, проходящего через заданное поперечное сечение трубки (рис. 11.1 Б) в течение определенного интервала времени At, равен:


 

(11.2)


где v — скорость движущейся среды через поперечное сечение площадью А, а Dх — перемещение объема V. На рис. 11.2 показано типовое распределение скоростей стационарного потока жидкости или газа внутри поперечного сечения. Средняя скорость потока в сечении А определяется следующим соотношением:


 

(113)


 

Рис. 11.2.Профиль скоростей по­тока внутри трубки

При измерении скорости потока датчи­ком, размеры которого существенно меньше размеров трубки, можно получить либо завы­шенные, либо заниженные значения скорос­ти, а среднее значение скорости va будет где-то между ними, поэтому на практике чаще определяется не скорость потока, а расход ве­щества через определенное сечение. Расход — это произведение средней скорости потока на площадь поперечного сечения. В системе СИ он измеряется в кубических метрах в секунду (м3/с). Преобразовав выражение (11.3), мож­но вывести уравнение для расхода вещества:


 

(11.4)


Расходомеры обычно меряют среднюю скорость потока va при известной площа­ди поперечного сечения А.


Принцип действия расходомеров, работающих с несжимаемыми средами (во­дой, маслом и т.д.). редко основывается на определении перемещения объемов, для этого чаще всего применяется измерение расхода массы. Для несжимаемых жидко­стей справедливо следующее соотношение между их массой и объемом:

 

(11.5)

где р — плотность жидкости. В Приложении приведены плотности некоторых ма­териалов. Расход массы вещества определяется выражением:


 

(11.6)


В системе СИ расход массы измеряется в кг/с, а в американской системе единиц — в фунт/с. Для сжимаемых сред (газов) при заданном давлении определяются либо массовый, либо объемный расход.

Существует большое разнообразие датчиков, способных измерять скорость пере­мещения либо массы, либо объема. Однако независимо от типа используемого датчика определение расхода вещества всегда является сложной задачей, поскольку при этом требуется учитывать многие физические характеристики исследуемой и окружающей сред, форму трубок и свойства материалов, из которых они изготовлены, температуру среды и давление и т.д. При выборе датчика всегда необходимо внимательно изучить его параметры, указанные в документации производителя, и учесть все известные прак­тические рекомендации, относящиеся к детекторам данного типа. В этой книге тради­ционные расходомеры механического типа рассматриваться не будут. Здесь будет дано описание датчиков, в составе которых нет подвижных компонентов, и которые не со­здают (или почти не создают) никаких помех потоку жидкой среды.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.