平安檢測與監(jiān)控技術(shù)精選ppt第1章平安檢測概述平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)平安檢測與工業(yè)運行狀態(tài)信息的關(guān)系平安檢測系統(tǒng)的組成和分類平安檢測技術(shù)的開展趨勢精選ppt1.1平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)工業(yè)革命給人類帶來了無窮的財富，但是，工業(yè)事故和工業(yè)災(zāi)難與科技開展和社會進步伴隨而來，從泰坦尼克號到切爾諾貝利核泄露，人類經(jīng)歷了無數(shù)次危險和災(zāi)難?，F(xiàn)代化學工業(yè)、高能技術(shù)、高新技術(shù)、航空航天技術(shù)、核工業(yè)技術(shù)以及探海技術(shù)的開展以及規(guī)模裝置、大型聯(lián)合裝置的出現(xiàn)，使技術(shù)密集性、物質(zhì)高能性和過程高參數(shù)性更為突出,使得當代工業(yè)生產(chǎn)、科學探索、經(jīng)濟運行中的事故更具突發(fā)性、災(zāi)難性、社會性。由于事故現(xiàn)象越來越復(fù)雜，損失越來越沉重，迫使人們必須認真地去分析事故現(xiàn)象，研究事故規(guī)律，建立平安科學，開展平安工程學科。精選ppt1.1平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)美國大停電事故；博帕爾市農(nóng)藥廠爆炸事故；切爾諾貝利核電站核泄漏；日本福島第一核電站事件……精選ppt1.1平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)現(xiàn)代生產(chǎn)裝置和系統(tǒng)對工程技術(shù)的嚴格性和嚴密性提出更高的要求，這就使不太重要的技術(shù)缺陷對于現(xiàn)代裝置和系統(tǒng)往往成為災(zāi)難性隱患。工業(yè)過程的微小溫度或壓力的變化、高速流體系統(tǒng)的流量流速的變化、快速運轉(zhuǎn)機械平衡條件的微小變化、物料配比系統(tǒng)的微小失誤、高壓裝置的細小裂紋、爆炸危險體系的微小觸發(fā)能量等，對于現(xiàn)代裝置、高能過程和高技術(shù)系統(tǒng)都會導(dǎo)致消滅性的災(zāi)難。這些平安管理決策的根底信息都需要通過平安檢測來提供，使生產(chǎn)過程或特定系統(tǒng)按預(yù)定的指標運行，防止和控制系統(tǒng)因受意外的干擾或波動而偏離正常運行狀態(tài)并導(dǎo)致故障或事故。精選ppt1.1平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)平安檢測與控制是平安管理工作的“眼睛和耳朵〞，是平安管理工程的重要組成局部。它是平安科學技術(shù)的三級學科，是確定平安生產(chǎn)及系統(tǒng)平安運行的重要技術(shù)手段。平安工程、測量檢驗技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息工程、儀器儀表、環(huán)境科學、系統(tǒng)工程等的邊緣學科。精選ppt1.1平安檢測在平安科學中的地位與任務(wù)借助于儀器、儀表、傳感器、探測設(shè)備等工具迅速而準確地了解生產(chǎn)系統(tǒng)及作業(yè)環(huán)境中危險因素與有毒有害因素的類型、危害程度、范圍及動態(tài)變化，對職業(yè)平安與衛(wèi)生狀態(tài)進行評價，對平安技術(shù)及設(shè)施進行監(jiān)督，對平安技術(shù)措施的效果進行檢測，提供可靠而準確的信息，以改善勞動作業(yè)條件，改進生產(chǎn)工藝過程，控制系統(tǒng)或設(shè)備的事故〔故障〕發(fā)生，所有這些運作過程被稱為平安檢測與控制技術(shù)。通過這種檢測和控制技術(shù)，使生產(chǎn)過程或特定系統(tǒng)按預(yù)定的指標運行，防止和控制系統(tǒng)因受意外的干擾或波動而偏離正?！财桨病尺\行狀態(tài)并導(dǎo)致故障或事故。它是現(xiàn)代化工業(yè)平安生產(chǎn)不可缺少的技術(shù)手段，化工、石油、石化、礦山、航空、航天、航海、鐵路、電業(yè)、建筑、冶金、核工業(yè)等部門都存在平安檢測與控制技術(shù)的問題。精選ppt1.2平安檢測與工業(yè)運行狀態(tài)信息的關(guān)系工業(yè)事故寓于工業(yè)危險源，通常指“人〔勞動者〕-機〔生產(chǎn)過程和設(shè)備〕-環(huán)境〔工作場所〕"有限空間的全部或一局部，屬于"人造系統(tǒng)"，正常運行條件下，絕大多數(shù)具有可觀測性和可控性。表征工業(yè)危險源狀態(tài)的可觀測參數(shù)稱為危險源的"狀態(tài)信息"。狀態(tài)信息是一個廣義的概念，包括對平安生產(chǎn)和人員身心健康有直接或間接危害的各種因素，例如，表征生產(chǎn)過程或設(shè)備的運行狀況正常與否的參數(shù)，作業(yè)環(huán)境中化學和物理危害因素的濃度或強度等。平安狀態(tài)信息出現(xiàn)異常，說明危險正在從相對平安的狀態(tài)向即將發(fā)生事故的臨界狀態(tài)轉(zhuǎn)化，提示人們必須及時采取措施，以防止事故發(fā)生或?qū)⑹鹿实膫蛽p失降至最小強度。精選ppt1.2平安檢測與工業(yè)運行狀態(tài)信息的關(guān)系為了獲取工業(yè)運行或危險源的狀態(tài)信息，需要將這些信息通過物理的或化學的方法轉(zhuǎn)化為可觀測的物理量〔模擬的或數(shù)字的信號〕，這就是通常所說的平安檢測，它是作業(yè)環(huán)境安全與衛(wèi)生條件、特種設(shè)備平安狀態(tài)、生產(chǎn)過程危險參數(shù)、操作人員不標準動作等各種不平安因素檢測的總稱。擔負信息轉(zhuǎn)化任務(wù)的器件稱為傳感器或檢測器，由傳感器或檢測器及信號處理、顯示單元便組成了"平安檢測儀器"。如果將傳感器或檢測器及信號處理、顯示單元集于一體固定安裝于現(xiàn)場，對平安狀態(tài)信息進行實時檢測，那么稱這種裝置為平安監(jiān)測儀器。如果只是將傳感器或檢測器固定安裝于現(xiàn)場，而信號處理、顯示、報警等單元安裝在遠離現(xiàn)場的控制室內(nèi)，那么稱為平安監(jiān)測系統(tǒng)。精選ppt1.2平安檢測與工業(yè)運行狀態(tài)信息的關(guān)系平安檢測包含兩方面的含義，一是指獲取被檢測對象某時刻數(shù)據(jù)的過程，另一是指對目的物進行長時間連續(xù)測試的過程。根據(jù)檢測性質(zhì)不同，平安檢測可分為研究性檢測、監(jiān)視性檢測和特定目的檢測。研究性檢測是為研究危險、有害因素的發(fā)生、開展規(guī)律而進行的檢測，通常是研究技術(shù)人員為特定研究目的而專門設(shè)計的檢測；監(jiān)視性檢測是為了了解危險、有害因素變化狀況，進行平安評價、產(chǎn)品平安衛(wèi)生性能評定、勞動平安監(jiān)督所進行的檢測，它既是企業(yè)平安管理的重要內(nèi)容，也是國家平安監(jiān)察的依據(jù)。我國建有省、地、縣三級國家檢測站，負責平安衛(wèi)生監(jiān)察機構(gòu)指派的檢測檢驗任務(wù)；特定目的檢測是指因意外事件、事故發(fā)生毒物泄漏、放射性污染等而進行的檢測。精選ppt1.3平安檢測系統(tǒng)的組成和分類檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)的分類精選ppt1.3.1檢測系統(tǒng)的組成檢測系統(tǒng)由傳感器、信號調(diào)理、信號傳輸、信號處理、顯示記錄等環(huán)節(jié)組成。所謂檢測系統(tǒng)，是指為完成某項測量所使用的一系列儀器，即指由相關(guān)的器件、儀器和測量裝置有機組合而成的具有獲取某種信息之功能的整體，典型組成見圖1-1。精選ppt1.3.1檢測系統(tǒng)的組成傳感器是可將被測量轉(zhuǎn)換成某種電信號的器件。它包括敏感器和轉(zhuǎn)換器兩局部，敏感器可以把溫度、壓力、位移、振動、噪聲等被測量轉(zhuǎn)換成某種物理量，然后通過轉(zhuǎn)換器，把這些物理量轉(zhuǎn)換成某種容易檢測的電量，例如電阻、電容、電感的變化。信號調(diào)理環(huán)節(jié)把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成適合于進一步傳輸和處理的形式。這種信號的轉(zhuǎn)換多數(shù)是電信號之間的轉(zhuǎn)換，例如，把阻抗變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，還有把濾波、幅值放大或者把幅值的變化轉(zhuǎn)換成頻率的變化等。信號處理環(huán)節(jié)對來自信號調(diào)理環(huán)節(jié)的信號進行各種運算、濾波和分析。信號顯示、記錄環(huán)節(jié)將來自信號處理環(huán)節(jié)的信號，即測試的結(jié)果，以易于觀察的形式顯示或存儲。反響、控制環(huán)節(jié)主要用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中的測試系統(tǒng)。模數(shù)〔A/D〕轉(zhuǎn)換和數(shù)?！睤/A〕轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)是在采用計算機、PLC等測試、控制系統(tǒng)時進行模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。精選ppt1.3.2檢測系統(tǒng)的分類按被測參量分類電工量、熱工量、機械量、物性和成分量、光學量、狀態(tài)量按被測參量的檢測轉(zhuǎn)換方法分類電磁轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、其它按使用性質(zhì)分類標準表、實驗室表、工業(yè)用表精選ppt1.4平安檢測技術(shù)的開展趨勢高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)先進技術(shù)的開展1、傳感器向新型、微型、智能型方向開展和多傳感器融合技術(shù)的應(yīng)用。2、柔性測試系統(tǒng)。3、測量儀器向高精度、多功能、小型化、在線監(jiān)測、性能標準化和低價格開展。4、參數(shù)測量和數(shù)據(jù)處理以計算機為核心，使測量、分析、處理、打印、繪圖、狀態(tài)顯示及故障預(yù)報向自動化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化開展。5、大型設(shè)備的測試。6、微觀系統(tǒng)的測試。7、視覺測試技術(shù)。8、智能結(jié)構(gòu)。虛擬儀器的應(yīng)用精選ppt第2章溫度檢測溫度標準與測量方法接觸式溫度檢測非接觸式溫度檢測精選ppt2.1溫度標準與測量方法溫度是國際單位制給出的根本物理量之一。溫度就是表征物體冷熱程度的一個物理量，從微觀上說是物質(zhì)分子運動平均動能大小的標志。自然界中的許多物理現(xiàn)象和化學反響都緊密的與溫度相關(guān)，溫度的變化會影響到物體的尺寸、體積、密度、硬度、彈性系數(shù)、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、熱容量等值。溫度是平安檢測的重要參數(shù)之一，在防火防爆、保證設(shè)備強度等方面起著重要的作用。精選ppt2.1.1溫標溫標是溫度數(shù)值變化的標尺，它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點〔零點〕和溫度測量的根本單位。熱學開展史中出現(xiàn)過的溫標有：華氏溫標、列式溫示、蘭氏溫標、攝氏溫標、熱力學溫標和國際溫標等。經(jīng)驗溫標：依賴物體的物理性質(zhì)建立起來的。精選ppt2.1.1溫標華氏溫標1714年德國人法勒海特(Fahrenheit)以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計。按照華氏溫標，那么水的冰點為32℉，沸點為212℉列氏溫標，符號為oR〔左上角有個小圈，像攝氏度符號那樣〕，規(guī)定在水〔標準大氣壓下〕的冰點與沸點之間劃分為80個單位〔冰水混合物T=0R，沸點T=80R〕攝氏溫標1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出在標準大氣壓下，把水的冰點規(guī)定為0度，水的沸點規(guī)定為100度。攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系為T℉=t℃+32式中T——華氏溫度值;t——攝氏溫度值精選ppt2.1.1溫標-熱力學溫標熱力學溫標是國際單位制中七個根本物理單位之一。熱力學溫標是由開爾文(Ketvin)在1848年提出的，以卡諾循環(huán)(Carnotcycle)為根底。熱力學溫標為了在分度上和攝氏溫標相一致，把理想氣體壓力為零時對應(yīng)的溫度——絕對零度與水的三相點溫度分為273．16份，每份為1K。精選ppt長度:米(m)1.1790年5月由法國科學家組成的特別委員會，建議以通過巴黎的地球子午線全長的四千萬分之一作為長度單位——米2.1960年第十一屆國際計量大會：“米的長度等于氪－86原子的2P10和5d1能級之間躍遷的輻射在真空中波長的1650763．73倍〞。3.1983年10月在巴黎召開的第十七屆國際計量大會：“米是1／299792458秒的時間間隔內(nèi)光在真空中行程的長度〞質(zhì)量：千克〔kg〕1000立方厘米的純水在4℃時的質(zhì)量，時間：秒〔s〕1967年的第13屆國際度量衡會議上通過了一項決議，采納以下定義代替秒的天文定義：一秒為銫-133原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射9,192,631,770周所持續(xù)的時間。國際原子時是根據(jù)以上秒的定義的一種國際參照時標，屬國際單位制(SI)。電流：安培〔A〕安培是一恒定電流，假設(shè)保持在處于真空中相距1米的兩無限長，而圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線內(nèi)，那么兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生的力在每米長度上等于2×10-7牛頓。該定義在1948年第九屆國際計量大會上得到批準，1960年第十一屆國際計量大會上，安培被正式采用為國際單位制的根本單位之一。安培是為紀念法國物理學家A.-M.安培而命名的。熱力學溫度：開爾文〔K〕開爾文英文是Kelvin簡稱開，國際代號K，熱力學溫度的單位。開爾文是國際單位制〔SI〕中7個根本單位之一，以絕對零度〔0K〕為最低溫度，規(guī)定水的三相點的溫度為273.16K，1K等于水三相點溫度的1／273.16。熱力學溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關(guān)系是T＝t＋273.15，因為水的冰點溫度近似等于273.15K，并規(guī)定熱力學溫度的單位開〔K)與攝氏溫度的單位攝氏度〔℃)完全相同。開爾文是為了紀念英國物理學家LordKelvin而命名的。發(fā)光強度：坎德拉〔cd〕坎德拉是一光源在給定方向上的發(fā)光強度，該光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射，而且在此方向上的輻射強度為1／683瓦特每球面度．定義中的540×1012赫茲輻射波長約為555nm，它是人眼感覺最靈敏的波長．物質(zhì)的量——表示組成物質(zhì)微粒數(shù)目多少的物理量〔物質(zhì)的量是一個專用名詞，不可分割和省略〕摩爾——是物理量物質(zhì)的量的單位〔mol〕根據(jù)科學測定，12克12C所含的C原子數(shù)為6.0220943×1023用符號NA表示，稱阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)〔NA〕近似值6.02×1023定義：但凡含有阿伏加德羅常數(shù)個結(jié)構(gòu)微粒〔約6.02×1023〕的物質(zhì)，其物質(zhì)的量為1摩。精選ppt2.1.1溫標國際溫標：1968年國際計量〔權(quán)度〕大會通過了“國際實用溫標〞，即IPTS-68；后經(jīng)過修改，于1990年建立了新的國際溫標，簡稱ITS-90。ITS-90根本內(nèi)容：重申國際實用溫標單位仍為K；國際攝氏溫度和國際實用溫度關(guān)系為：取消了不確定度大的標準鉑鍺熱電偶，代以準確性更高的鉑電阻溫度計，并定義了溫度值的分段和內(nèi)插方程。精選ppt2.1.2溫度計及其分類檢測溫度的儀表稱為溫度計。溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同的物體之間的熱交換以及物體的某種物理性質(zhì)隨著冷熱程度不同而變化的特性來加以間接測量。根據(jù)傳感器的測溫方式，溫度根本測量方法通?？煞殖山佑|式和非接觸式兩大類。如表2-1所示。精選ppt2.1.2溫度計及其分類接觸式：測溫精度相對較高，直觀可靠及測溫儀表價格相對較低；由于感溫元件與被測介質(zhì)直接接觸，從而要影響被測介質(zhì)熱平衡狀態(tài)，而接觸不良那么會增加測溫誤差；被測介質(zhì)具有腐蝕性及溫度太高亦將嚴重影響感溫元件性能和壽命等缺點。非接觸式：感溫元件不與被測對象直接接觸，而是通過接受被測物體的熱輻射能實現(xiàn)熱交換，據(jù)此測出被測對象的溫度;非接觸式測溫具有不改變被測物體的溫度分布，熱慣性小，測溫上限可設(shè)計得很高，便于測量運動物體的溫度和快速變化的溫度等優(yōu)點。缺點是受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。精選ppt2.2接觸式溫度檢測

---2.2.1膨脹式和壓力式溫度計膨脹式溫度計是利用液體、固體的熱脹冷縮的性質(zhì)，即測溫敏感元件在受熱后尺寸或者體積發(fā)生變化，根據(jù)這個變化值得到溫度的變化值。壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實現(xiàn)其測溫功能的。精選ppt2.2.1.1雙金屬溫度計由于熱膨脹系數(shù)不同，雙金屬片在溫度改變時，兩面的熱脹冷縮程度不同，因此在不同的溫度下，其彎曲程度發(fā)生改變。利用這一原理，可以制成溫度計。特點：抗震性能好，結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，讀數(shù)方便，但是精度不高，測量范圍不大。只能用做一般的工業(yè)用儀表。精選ppt2.2.1.2壓力式溫度計壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理實現(xiàn)其測溫功能的。目前壓力式溫度計有充蒸汽、充氣體和液壓式三種溫度計。特點：結(jié)構(gòu)簡單，強度高，抗震性好。精選ppt2.2.2熱電偶熱電偶是目前世界上科研和生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍、最廣泛的溫度測量元件。特點：結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、準確度高、熱慣性小等各種優(yōu)點。它既可以用于流體溫度測量也可以用于固體溫度測量，既可以檢測靜態(tài)溫度也可以檢測動態(tài)溫度，且直接輸出電流電壓信號，便于測量、信號傳輸、自動記錄和控制等。精選ppt2.2.2熱電偶熱電偶，對熱電極材料的要求：在使用溫度范圍內(nèi)，物理、化學性能穩(wěn)定；熱電勢要足夠大，并且與溫度關(guān)系最好呈線性或近線性；熱電性能穩(wěn)定，易于復(fù)現(xiàn)，同類熱電偶互換性好；電導(dǎo)率高，比熱與電阻溫度系數(shù)要小；具有一定的機械強度；加工方便，價格廉價。精選ppt2.2.2熱電偶熱電偶的構(gòu)造分普通型、鎧裝型和薄膜型等類。普通型由熱電極、絕緣管、保護套管和接線盒等組成，如圖2-1所示。精選ppt2.2.3熱電阻電阻溫度計廣泛用于測量-200~850℃范圍內(nèi)溫度，在特殊情況下，深低溫可測1K左右，高溫可測到1000℃。優(yōu)點：準確度最高，可達1mK；輸出信號大，靈敏度高，電阻溫度計的靈敏度較熱電偶溫度計高一個數(shù)量級；測溫范圍廣，無需冷端。缺點：工業(yè)熱電阻溫度計的元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大，因此熱響應(yīng)時間長，不適宜測量體積狹小物體的溫度。精選ppt2.2.3.1熱電阻的測量原理熱電阻是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性而制成的溫度傳感器。電阻與溫度的函數(shù)關(guān)系一旦確定之后，就可通過測量置于測溫對象之中并與測溫對象到達熱平衡的熱電阻的阻值求得被測溫度。當被測溫度變化時感溫元件的電阻值隨著變化，并將變化的電阻值轉(zhuǎn)為電信號輸送給顯示儀表，在顯示儀表中顯示出溫度的變化值，這就是電阻溫度計的測溫原理。精選ppt2.2.3.2熱電阻材料按感溫元件的材質(zhì)分，熱電阻可分為金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體兩大類。金屬熱電阻有銷、銅、鎳和鉛鉆合金等，目前大量使用的有鉛、銅和鎳三種。半導(dǎo)體熱電阻有緒和熱敏電阻等。按準確度等級可分為標準電阻溫度計和工業(yè)電阻溫度計。UE熱電阻精選ppt2.2.3.3熱電阻的結(jié)構(gòu)工業(yè)鉛、銅熱電阻是由感溫元件、內(nèi)引線、絕緣管、保護管和結(jié)線盒等組成。熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式有珠形、圓片形和棒形三種，工業(yè)測量主要采用珠形。將珠形熱敏電阻燒結(jié)在兩根舍自絲上，外面再涂敷玻璃層，并用杜美蘭與鉛絲相連接引出，外面再用玻璃套管作保護套管，見圖2-3，保護套管外徑在3-5mm之間。假設(shè)把熱敏電阻配上不平衡電橋和指示儀表，那么成為半導(dǎo)體點溫度計。精選ppt2.2.3.3熱電阻的結(jié)構(gòu)精選ppt2.2.4接觸測溫方法的討論傳感器的傳熱誤差當溫度傳感器插入到被測介質(zhì)〔例如蒸汽管道〕中測溫時，假設(shè)蒸汽通過對流換熱使傳感器與被測介質(zhì)具有相同的溫度，但由于管道壁與管道外的溫度都低于流體溫度，即低于傳感器的溫度，傳感器與管道連接處就向管壁傳熱，其外露局部那么向空氣散熱，致使傳感器溫度降低，而不能真實反映被測流體的溫度。接觸式測溫系統(tǒng)中的傳熱常同時具有導(dǎo)熱、對流和輻射三種形式，根據(jù)不同的測溫狀態(tài)會對溫度測量帶來不同程度的誤差。傳熱誤差不能用提高儀表精確度來解決，而只能針對傳感器所處的傳熱狀況采取某些改善措施來減小。解決方式應(yīng)使傳感器插得深一些，縮短外露局部；要使外露局部保溫，以減小外露局部的放熱系數(shù)；增大內(nèi)插局部的放熱系數(shù)，應(yīng)把傳感器安裝在流速最大的地方，也能減少導(dǎo)熱誤差。精選ppt2.2.4接觸測溫方法的討論傳感器的動態(tài)誤差用接觸式測溫法測量快速變化的溫度時，由于受傳感器熱慣性的影響，其溫度變化跟不上被測溫度的變化，此時將產(chǎn)生動態(tài)誤差。例如，當被測溫度發(fā)生階躍變化時，傳感器溫度的變化是經(jīng)過一段時間逐漸到達新的平衡，對于經(jīng)常波動的被測溫度，動態(tài)誤差會出現(xiàn)得更為頻繁。解決方式為了減小動態(tài)誤差，可以減小傳感器的體積，減少熱容量；加快響應(yīng)速度；選用比熱小、導(dǎo)熱好的保護管的材料；增大傳感器與被測介質(zhì)的接觸面積。精選ppt2.3非接觸式溫度檢測由于接觸式溫度檢測的缺陷，基于熱輻射原理的非接觸式光學測溫儀器得到了較快開展和應(yīng)用。熱力學第三定律：任何物體的溫度高于絕對零度時就有能量釋出，其中以熱能方式向外發(fā)射的那一局部稱為熱輻射，不同的溫度范圍其熱輻射波段不同?？梢姽夤庾V段很窄，約為0.3-0.72μm，紅外光譜一般定義為0.72μm到大約1000μm范圍。熱輻射溫度探測器所能接受的熱輻射波段約為0.3-40μm。因此熱輻射溫度探測器大多工作在可見光和紅外光的某波段或波長之下。精選ppt2.3非接觸式溫度檢測接觸式溫度檢測的缺陷：傳感器可能處在惡劣的被測溫度環(huán)境中；小的被測對象插入測溫元件后又會較大地歪曲了溫度的原始分布；無法有效的對運動著的物體進行連續(xù)測量和監(jiān)視控制；在高溫測量中的缺陷。精選ppt2.3非接觸式溫度檢測正是由于接觸式溫度測量的種種缺陷，基于熱輻射原理的非接觸式光學測溫儀器得到了較快開展和應(yīng)用。測量原理：熱力學第三定律任何物體的溫度高于絕對零度時就有能量釋出，其中以熱能方式向外發(fā)射的那一局部稱為熱輻射，不同的溫度范圍其熱輻射波段不同。熱輻射溫度探測器所能接受的熱輻射波段約為0.3-40μm。熱輻射溫度探測器大多工作在可見光和紅外光的某波段或波長之下。精選ppt2.3.1單色輻射式光學高溫計物體在高溫狀態(tài)下會發(fā)光，當溫度高于700℃就會明顯地發(fā)出可見光，具有一定的亮度。如果用一種測量亮度的單色輻射高溫計來測量單色黑度系數(shù)不同的物體的溫度，即使它們的亮度相同，其實際溫度也會因單色黑度系數(shù)不同而不同。為了具有通用性，對這類高溫計作了如下規(guī)定：單色輻射光學高溫計的刻度按絕對黑體進行。用這種刻度的高溫計去測量實際物體的溫度，所得到的溫度示值叫作被測物體的"亮度溫度"。精選ppt2.3.1.1燈絲隱滅式光學溫度計燈絲隱滅式光學高溫計是一種典型的單色輻射光學高溫計，在所有的輻射式溫度計中它的精度最高，因此很多國家用來作為基準儀器，復(fù)現(xiàn)黃金凝固點溫度以上的國際實用溫標。隱絲光學高溫計的原理圖如圖2-6所示。精選ppt2.3.1.1燈絲隱滅式光學溫度計精選ppt2.3.1.1燈絲隱滅式光學溫度計使用單色輻射高溫計應(yīng)注意的事項：①非黑色輻射的影響：由于被測物體均為非黑體，其單色輻射強度E02隨波長、溫度、物體外表情況而變化，使被測物體溫度示值具有較大誤差。為此人們往往把一根具有封底的細長管插入到被測對象中去，管底的輻射就近似于黑體輻射。光學高溫計測得的管子底部溫度就可以視為被測對象的真實溫度。②中間介質(zhì)：理論上光學高溫計與被測目標間沒有距離上的要求，只要求物像能均勻布滿目鏡視野即可。但實際上其間的灰塵、煙霧、水蒸氣和二氧化碳等對熱輻射均有散射效應(yīng)和吸收作用而造成測量誤差。所以實際使用時高溫計與被測物體距離不宜太遠，一般在1-2m比較適宜。③被測對象：光學高溫計不宜測量反射光很強的物體，不能測量不發(fā)光的透明火焰，也不能用光學高溫計測量冷光的"溫度"。精選ppt2.3.1.2燈絲隱滅式光學溫度計燈絲隱滅式光學高溫計主要用人眼來判斷亮度平衡狀態(tài)，所以測量溫度是不連續(xù)的，也帶有測量人員的主觀性，更難以做到被測溫度的自動記錄。因此，能自動平衡亮度和自動連續(xù)記錄被測溫度示值的光電式高溫計得以開展和應(yīng)用。光電高溫計用光電器件作為敏感元件感受輻射源的亮度變化，并轉(zhuǎn)換成與亮度成比例的電信號，經(jīng)電子放大器放大，輸出被測溫度值并自動記錄下來。圖2-8是WDL型光電高溫計的工作原理示意圖。使用光電高溫計時所應(yīng)注意的事項和燈絲隱滅式光學高溫計相同精選ppt2.3.1.2燈絲隱滅式光學溫度計精選ppt2.3.2全輻射式光學高溫計全輻射高溫計是根據(jù)絕對黑體全輻射定律而設(shè)計的高溫計，只要測出黑體的全輻射強度E0后就可知其溫度T了。圖2-9為全輻射高溫計原理示意圖。精選ppt2.3.2全輻射式光學高溫計被測物體波長λ=0~∞的全輻射能量由物鏡1聚焦經(jīng)光欄2投射到熱接受器4上，這種熱接受器多為熱電堆結(jié)構(gòu)。熱電堆是由4~8支微型熱電偶串聯(lián)而成，為的是得到較大的熱電勢。熱電偶的測量端貼在類十字形的鉛街上，錫箔涂成黑色以增加熱吸收系數(shù)。熱電堆的輸出熱電勢接到顯示儀表或記錄儀表上。熱電偶的參比端貼夾在熱接受器周圍的云母片中。在瞄準物體的過程中可以通過目鏡6進行觀察，目鏡前有灰色玻璃5用來削弱光強，保護觀察者的眼睛。整個高溫計機殼內(nèi)壁面涂成黑色以便減少雜光干擾，并能造成黑體條件。全輻射高溫計是按絕對黑體對象進行分度的。用它測量輻射率為ε的實際物體溫度時，其示值并非真實溫度，而是被測物體的"輻射溫度"。所以測到的輻射溫度總是低于實際物體的真實溫度。精選ppt2.3.2全輻射式光學高溫計使用全輻射高溫計應(yīng)注意的事項：①全輻射的輻射率ε隨物體成分、外表狀態(tài)、溫度和輻射條件有寬廣的變化，因此應(yīng)盡可能準確地得知被測物體的ε?；蛘邉?chuàng)造人工黑體條件，例如將細長封底氧化鋁管插入被測對象。②溫度計和被測物體之間的介質(zhì)，如水蒸氣、二氧化碳、塵埃等對熱輻射有較強的吸收，而且不同介質(zhì)對各波長的吸收率也不相同，為此高溫計與被測物體之間距離不可太遠。③用時環(huán)境溫度不宜太高，以免引起熱電堆參比端溫度增高而增加測量誤差。雖然設(shè)計高溫計時對參比端溫度有一定補償措施，但還做不到完全補償。④被測物體到高溫計之間距離L和被測物體的直徑D之比L/D有一定限制。當比值太大時，被測物體在熱電堆平面上成像太小，不能全部覆蓋住熱電堆十字形平面，使熱電堆接收到的輻射能減少，溫度示值偏低；當比值太小時，物像過大，使熱電堆附近的其他零件受熱，參比端溫度上升，也造成示值下降。精選ppt2.3.2全輻射式光學高溫計全輻射高溫計特點：全輻射高溫計不圣進行精確測量，多用于中小型爐窯的溫度監(jiān)視。該高溫計的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉。其時間常數(shù)約為4~20S。精選ppt2.3.3比色高溫計根據(jù)維恩偏移定律，當溫度增高時絕對黑體的最大單色輻射強度向波長減小的方向移動，使兩個固定波長λ1和λ2的亮度比隨溫度而變化。圖2-10單通道光電比色高溫計工作原理圖。精選ppt2.3.3比色高溫計特點：這種雙通道式比色高溫計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但兩個光電池要保持特性一致且不發(fā)生時變是比較困難的。精選ppt2.3.4紅外測溫儀表輻射式溫度計的測溫范圍，向高溫延伸理論上是不受上限限制的〔因為溫度高于700℃就可以發(fā)光〕。同樣也可向中溫范圍〔0-700℃〕伸展，只是在這個溫度段已不是可見光而全是紅外輻射了，需要用紅外敏感元件來檢測，圖2-12示出紅外測溫儀的工作原理圖。精選ppt2.3.4紅外測溫儀表測溫儀和光電高溫計的工作原理有類同之處，為光學反響式結(jié)構(gòu)。被測物體1和參考源7的紅外輻射，經(jīng)圓盤調(diào)制器10調(diào)制后輸出至紅外探測器3。因盤調(diào)制器由同步電動機8所帶動，紅外探測器3的輸出電信號經(jīng)放大器4和相敏整流器5至控制放大器6，控制參考源的輻射強度，當參考源和被測物體的輻射強度一致時，參考源的加熱電流代表被測溫度，由指示器9顯示出被測物體的溫度值。精選ppt2.3.4.1紅外探測器紅外探測器的主要作用是把紅外輻射轉(zhuǎn)變成電信號。根據(jù)對紅外輻射響應(yīng)方式的不同，分為熱探測器和熱探測器光子探測器是一種對波長有選擇性的探測器，僅對具有足夠能量的光子有響應(yīng)，即存在一個長波限；光子探測器的響應(yīng)光譜不及熱探測器寬；光子探測器卻具有較高的靈敏度和較快的響應(yīng)速度；有些光子探測器通常需要在低溫下工作，不如熱探測器方便。熱探測器是利用輻射能熱效應(yīng)的原理制成的。熱探測器又稱為無選擇性探測器，即對全部波長都有相同的響應(yīng)率。熱探測器具有不需要致冷和在全部波長下具有平坦響應(yīng)兩大特點，在某些應(yīng)用方面它是光子探測器所不能取代的。熱探測器的固有缺點是探測率較低和時間常數(shù)大，但新型熱釋電探測器兼有靈敏度較高、響應(yīng)速度快和室溫工作的優(yōu)點。精選ppt2.3.4.2紅外測溫與熱像儀任何物體只要其溫度高于絕對零度都會因分子的熱運動而發(fā)射紅外線，已發(fā)出的紅外輻射能量與物體的溫度有關(guān)。紅外測溫就是依據(jù)這一特性來測量物體溫度的。紅外測溫技術(shù)是一種非接觸式的測溫技術(shù)，不會破壞被測溫度場，可以獲得較高的測量精度，不僅可以測量高溫〔如3000K〕，而且可以測量中溫和攝氏零度以下的低溫，為中、低溫的非接觸測量提供了新的方法。尤其是以紅外技術(shù)為根底開展起來的紅外成像技術(shù)，對測量物體外表溫度分布，具有比其他測溫技術(shù)更為顯著的優(yōu)越性。精選ppt2.3.4.2紅外測溫與熱像儀熱像儀是利用紅外掃描原理測量物體外表溫度分布的。它攝取來自被測物體各局部射向儀器的紅外輻射通量的分布，利用紅外探測器，順序地直接測量物體各局部發(fā)射出的紅外輻射，綜合起來就得到物體發(fā)射紅外輻射通量的分布圖像，這種圖像稱為熱像圖。由于熱像本身包含了被測物體的溫度信息，也有人稱之為溫度圖。圖2-13為掃描熱像儀原理示意圖。它由光學會聚系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、探測器、視頻信號處理器、顯示器等幾個主要局部組成。精選ppt2.3.4.2紅外測溫與熱像儀精選ppt2.3.5新型溫度傳感技術(shù)石英晶體溫度傳感器及溫度計光纖測溫技術(shù)一線制數(shù)字溫度傳感器DS18B20精選ppt光纖溫度傳感器光導(dǎo)纖維自20世紀70年代問世以來，隨著激光技術(shù)的開展，從理論和實踐上都已經(jīng)證明它具有一系列的優(yōu)越性，光纖在傳感器技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益受到廣泛重視。光纖傳感器是一種將被測量的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的光信號的裝置。它是由光耦合器、傳輸光纖及光電轉(zhuǎn)換器等三局部組成。目前已有用來測量壓力、位移、液面、角速度、線速度、溫度、磁場、電流、電壓等物理量的光纖傳感器問世，解決了傳統(tǒng)方式難以解決的測量技術(shù)問題，據(jù)統(tǒng)計，目前約有百余種不同形式的光纖傳感器，用于不同領(lǐng)域進行檢測?？梢灶A(yù)料，在新技術(shù)革命的浪潮中，光纖傳感器必將得到廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出更多的作用。精選ppt特種測量溫熱敏電纜熱電偶是傳統(tǒng)的溫度傳感器，用途非常廣泛。近年來，又開展出了一種新的測溫技術(shù)，能在火災(zāi)事故預(yù)警中有獨特的應(yīng)用。這種新型溫度傳感器稱為特種測溫熱敏電纜，又被稱為連續(xù)熱電偶或?qū)崾綗犭娕肌?/p>

熱敏電纜利用電偶熱電效應(yīng)，但測量的不是偶頭部的溫度，而是沿熱電極長度上最高溫度點的溫度。由于這種獨特功能，最初被興旺國家作為高精技術(shù)設(shè)備鋪設(shè)在航空母艦、驅(qū)逐艦的艦艙以及軍用飛機等軍事設(shè)備中。目前，已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域來預(yù)防和減少因“過熱〞引起的事故和損失。精選ppt石英溫度計隨著生產(chǎn)及科學技術(shù)的開展，各部門對溫度測量與控制的要求越來越高，尤其對高精度、高分辨率溫度傳感器的需求越來越強烈，普通的傳感器難以滿足要求。高分辨率達0.001-0.0001℃。高精度在-50—120℃范圍內(nèi)，精度為±0.05℃。普通溫度計的精度為±0.1℃。

誤差小:熱滯后誤差小，響應(yīng)時間為1s，可以忽略。

性能穩(wěn)定：它是頻率輸出型傳感器，故不受放大器漂移和電源波動的影響，即使將傳感器〔如1500m〕設(shè)置也不受影響，但是抗強沖擊性能較差。石英溫度計既可以高精度、高分辨率的溫度測量，又可作為標準溫度計進行量值傳遞，也可以在現(xiàn)場穩(wěn)態(tài)溫度場合下進行精密測溫或用于恒溫槽的精密控溫，還可用作遠距離多點溫度測量等。精選ppt聲學溫度計聲學測溫技術(shù)具有測溫原理簡單、非接觸、測溫范圍寬〔0-1900℃〕、可以在線測量等優(yōu)點，現(xiàn)已應(yīng)用于發(fā)電廠、垃圾燃燒爐、水泥回轉(zhuǎn)窯等工業(yè)過程的溫度測量和控制。利用測量超聲波在氣體中傳播速度因溫度不同而變化的溫度計稱為超聲波溫度計。用超聲波測量氣體溫度具有響應(yīng)速度快、不受外壁熱輻射影響等優(yōu)點。測量對象十分廣泛，從滾梯上方氣體的平均溫度，到內(nèi)燃機混合氣體爆炸燃燒時的溫度測量等。精選ppt固體超聲波溫度計利用聲波在固體中傳播速度，隨著溫度而變化的溫度計稱為固體超聲波溫度計。由于聲波在固體傳播時，聲波的靈敏度隨溫度的升高而增大，因而，這種溫度計更適用于高溫測量。精選ppt核四級共振溫度計〔NQR溫度計〕利用共振吸收頻率隨溫度升高而減少的特性制成的溫度計，稱為核四級共振溫度計。該溫度計可以作為標準溫度計或高精度實用溫度計。高準確度、高分辨率：準確度可達±0.005K；共振吸收頻率與溫度的相關(guān)性好，在室溫附近為5KHz/K,分辨率達1Mk。

不需要分度：溫度與吸收頻率的關(guān)系，只取決于KCIO3的結(jié)構(gòu)，從根本上保證良好的重現(xiàn)性〔在6Kz以下〕。

互換性好：在水三相點其互換性為±10Hz，性能及其優(yōu)越。

輸出為頻率信號，容易保護高精度可利用標準電波、電視信號等作為高精度的基準信號，便于數(shù)字化處理。

溫度范圍廣：對于高精度測量適用于室溫低至低溫范圍。從檢測微弱的吸收信號直到轉(zhuǎn)換成溫度，可全部實現(xiàn)自動化。精選ppt熱噪聲溫度計由于電子的熱運動，可在電阻的兩端產(chǎn)生由熱噪聲引起的電位起伏。這種熱噪聲又稱約翰遜噪聲，熱噪聲電壓與溫度之間存在確定關(guān)系，可制成熱噪聲溫度計。熱噪聲溫度計具有如下特性：不需要分度；與傳感器材料無關(guān)，不受壓力影響；傳感器的阻值幾乎不影響測量精度；測量范圍廣〔4-1400K〕。

因此，熱噪聲溫度計可望成為一種理想的測溫方式。然而，熱噪聲溫度計產(chǎn)生的電壓信號小，信號處理困難，操作也復(fù)雜，至今仍未使用化。精選ppt智能溫度傳感器智能溫度傳感器是在半導(dǎo)體集成溫度傳感器的根底上開展起來的。主要優(yōu)點是采用數(shù)字化技術(shù)，能以數(shù)字形式直接輸出被測溫度；能夠遠程傳輸數(shù)據(jù)；用戶可設(shè)定溫度上、下限，具有越限自動報警功能；自帶總線接口，適配各種微處理器和單片機，便于開發(fā)具有一定智能功能的溫度測控系統(tǒng)。全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形成如一只三極管的集成電路內(nèi)。因體積小、轉(zhuǎn)換快、分辨率高、數(shù)字量傳輸?shù)?，使其在多點測溫、智能溫度檢測系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。精選ppt第3章壓力檢測液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計及變送器單光纖傳輸光推動便攜式壓力測量儀超聲壓力檢測儀壓力表的選擇、安裝與校驗精選ppt第3章壓力檢測壓力是平安檢測的重要參數(shù)之一。垂直作用在單位面積上的力稱壓力，即物理學中的壓強。P=F/S式中F——作用力，N或kg?m/s2;S——作用面積，m2在國際單位制〔SI〕和我國法定計量單位中，壓力的單位是“帕斯卡〞簡稱“帕〞符號“Pa〞。即1N〔牛頓〕的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。精選ppt第3章壓力檢測過去采用的壓力單位，如“工程大氣壓力〞〔kgf/cm2〕、“毫米汞柱〞〔mmHg〕、“毫米水柱〞〔mmH2O〕、“物理大氣壓〞〔atm〕等均應(yīng)改為法定計量單位帕，或兆帕。1kgf/cm2=0.9807×105pa;1mmH2O=0.9807×105pa;1mmHg=1.332×102pa;1atm=1.01325×105pa;在壓力測量中，常有表壓力，絕對壓力，負壓〔習慣上稱真空度〕和壓力差之分。工業(yè)上所用的壓力指示值多數(shù)為表壓力，習慣上稱表壓。精選ppt第3章壓力檢測測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類。液柱式壓力計彈性式壓力計電氣式壓力計活塞式壓力計精選ppt3.1液柱式壓力計原理：靜力學原理，工作液一般用水銀或水使用場合：用于測量低壓，負壓和壓力差。實驗室壓力測試；現(xiàn)場鍋爐煙、風道各段壓力的測量。特點：液柱式壓力計結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，但信號不能傳遠。精選ppt3.1.1U形管壓力計U形管壓力計如圖3-1a所示，在管子的一端接通被測壓力〔絕對壓力〕P,另一端通大氣壓力B，當P>B時，在壓力P的作用下，P側(cè)液體柱下降，B側(cè)液體柱升高，當?shù)竭_壓力平衡時，根據(jù)靜力學原理可知，管內(nèi)在水平面2-2處的壓力相同，即作用在右側(cè)液面上的壓力與左側(cè)高度為h的液柱和大氣壓力B作用在液面上的壓力之和平衡。如U形管內(nèi)工作液體密度一定并時，那么液體高度差h反響了被測壓力的大小。這就是液柱式壓力計測量壓力的根本原理。從上訴原理不難看出，這種壓力計也可用于測量負壓力和兩種壓力之差。但由于U形液柱壓力計的測量準確度受讀數(shù)精度和工作液體毛細管作用的影響，會產(chǎn)生誤差。為克服U形管測壓時兩次讀數(shù)的缺點，產(chǎn)生了把U形管的一根管改成大直徑的杯形容器的單管液柱式壓力計。精選ppt3.1.1U形管壓力計精選ppt3.1.2單管液柱式壓力計單管液柱式壓力計如圖3-2(a)所示，右邊環(huán)形容器的內(nèi)徑D遠大于左邊管子的內(nèi)徑h.。由于右邊杯形容器內(nèi)工作液體體積的減小量始終是與左邊管內(nèi)工作液體體積的增加量相等，所以右邊液面的下降量將遠小于左邊液面的上升量〔即h2≦h1〕。精選ppt3.2彈性式壓力計用彈性式傳感器〔又稱彈性元件〕組成的壓力測量儀表稱為彈性式壓力計。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出〔力或位移〕，可以通過傳動機構(gòu)直接帶動指針指示壓力〔或壓差〕，也可以通過某種電氣元件組成受送器，實現(xiàn)壓力〔或壓差〕信號的遠傳。精選ppt3.2.1彈性元件及其特性彈性元件常用的如圖3-3所示，由彈簧管〔單圈和多圈〕，波紋膜片，波紋膜盒和波紋管等。其中彈簧管可用于高中低壓直到真空度的測量，其他幾種多用于微壓和低壓的測量。彈性元件的測壓原理是當彈性元件在軸向受到外力作用時就會產(chǎn)生拉伸或壓縮位移。另外，要保證測量精度，彈性元件的彈性后效，彈性滯后和彈性模數(shù)的溫度系數(shù)要小。所謂彈性后效，即在彈性極限內(nèi)，當作用在彈性元件上的壓力去掉時，他也不能立即恢復(fù)原狀，還有一個數(shù)值不大的X，需要經(jīng)過一段時間后，才能恢復(fù)原狀；彈性滯后時引起測量儀表產(chǎn)生變差的原因；材料的彈性模數(shù)受溫度的影響，引起彈性元件的彈性力隨溫度變化而產(chǎn)生漂移；溫漂也會影響儀表的測量精度。精選ppt3.2.1彈性元件及其特性精選ppt3.2.2彈簧管壓力表彈簧管壓力表分多圈及單圈彈簧管式兩種壓力表，多圈彈簧管壓力表靈敏度較高，常用于壓力式溫度計。單圈彈簧管壓力表可用于真空測量，也可用于高達103-Mpa的高壓測量，品種型號繁多，使用最為廣泛。根據(jù)測壓范圍一般又分為壓力表，真空表及壓力真空表。一般精度登記為1.0～6.0級，表針表可達2.5級。彈簧管的材料又銅，磷青銅，不銹鋼等。單圈彈簧管壓力表的傳感器一彎成圓弧形的空心管子，如圖3-4所示。普通單圈彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。彈簧管材料隨被測介質(zhì)的性質(zhì)、被測壓力的上下而不同。在使用壓力表時，還需要根據(jù)被測介質(zhì)的化學性質(zhì)。例如：測量氨氣壓力必須采用不銹鋼彈簧管，而不能采用銅質(zhì)彈簧管。精選ppt3.2.3膜盒式壓力計常用于鍋爐爐膛負壓及尾部的煙道壓力測量等，測量范圍150~4000Pa.其結(jié)構(gòu)與工作原理見圖3-6所示。

精選ppt3.3電氣式壓力計及變送器位移式壓力、壓差變送器力平衡式壓力、壓差變送器固體式阻式壓力、壓差變送器精選ppt3.3.1位移式壓力、壓差變送器

此類變送器首先將彈性元件輸出的位移輸出量變換成電容、電感、電勢以及電阻等電量的變換，然后在經(jīng)特質(zhì)的電路轉(zhuǎn)換成標準電量。

精選ppt3.3.2力平衡式壓力、壓差變送器如圖3-7所示，利用力平衡原理，將彈性元件