安工大-化工儀表及自動(dòng)化-第3章檢測(cè)儀表與傳感器(壓力檢測(cè))-位圖

1、1 第二節(jié)第二節(jié) 壓力檢測(cè)壓力檢測(cè) 一、一、 概述概述 二、二、 液柱式壓力檢測(cè)液柱式壓力檢測(cè) 三、三、 彈性式壓力檢測(cè)彈性式壓力檢測(cè) 四、四、 電氣式壓力檢測(cè)電氣式壓力檢測(cè) 五、五、 活塞式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì) 六、六、 壓力檢測(cè)儀表的選用與安裝壓力檢測(cè)儀表的選用與安裝 2 一、一、 概述概述 概念：這里所說(shuō)的壓力，實(shí)際上是物理概念中的概念：這里所說(shuō)的壓力，實(shí)際上是物理概念中的壓強(qiáng)壓強(qiáng)， 即即垂直作用在單位面積上的力垂直作用在單位面積上的力。是工業(yè)生產(chǎn)中的重要的 熱工參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，必須對(duì)壓力 進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。 例如例如：在生產(chǎn)過(guò)程中各種冶煉爐、加熱爐、化學(xué)反應(yīng)爐 的爐膛壓力

2、，煙道壓力的測(cè)量和控制，不僅是生產(chǎn)過(guò)程 必須的，而且對(duì)于節(jié)約能源、安全生產(chǎn)具有重要意義。 1.壓力的單位壓力的單位 國(guó)際單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕(Pa)，1Pa=1N/m2，帕所表 示的壓力較小，工程上常用兆帕(MPa)來(lái)表示壓力。 目前，工程技術(shù)部門(mén)仍在使用的壓力單位還有工程大氣 壓、物理大氣壓、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。 3 壓力單位換算表（續(xù)）壓力單位換算表（續(xù)） 單 位 帕 Pa(N/m 2) 巴 (bar) 毫米 水柱 mmH2O 標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓 (stm) 工程 大氣 壓 (kgf/cm2) 毫米 汞柱 (mmHg) 磅力/英 吋2 (lbf/m2) 帕 Pa(N/m2 ) 1110-5

3、 1.019716 10-1 0.986923 6 10-5 1.019716 10-5 0.75006 10-2 1.450442 10-4 巴 (bar) 11051 1.019716 104 0.986923 6 1.019716 0.75006 103 1.450442 10 毫米水 柱 (mmH2O ) 0.980665 10 0.980665 10-4 1 0.9678 10-4 110-4 0.73556 10-1 1.4223 10-3 4 壓力單位換算表壓力單位換算表 標(biāo)準(zhǔn) 大氣 壓 (stm) 1.01325 105 1.01325 1.03322 7 104 11.033

4、2 0.761 03 1.4696 10 工程 大氣 壓 (kgf/c m2) 0.98066 5 105 0.98066 5 11040.96781 0.73556 103 1.42239 8 10 毫米汞 柱 (mmHg ) 1.33322 4 102 1.33322 4 10-3 1.35951 10 1.316 10-3 1.35951 10-3 1 1.934 10-2 磅力/英 吋2 (lbf/m2) 0.68049 104 0.68049 10-1 0.70307 103 0.6805 10-1 0.70307 10-1 0.51715 102 1 5 2、壓力的表示 p絕 p絕

5、 p表 p真 絕對(duì)壓力的零線 大氣壓力線 p表壓力 = p絕對(duì)壓力 - p大氣壓力 p真空度 = p大氣壓力 - p絕對(duì)壓力 各種工藝設(shè)備和測(cè)量?jī)x表通常處于大氣之中，本身就承各種工藝設(shè)備和測(cè)量?jī)x表通常處于大氣之中，本身就承 受著大氣壓力，以后所提到壓力，除特別說(shuō)明外，均指受著大氣壓力，以后所提到壓力，除特別說(shuō)明外，均指表表 壓力壓力或或真空度真空度。 任意兩個(gè)壓力任意兩個(gè)壓力p1、p2之差稱為之差稱為差壓差壓。 6 3、壓力檢測(cè)的主要方法壓力檢測(cè)的主要方法 壓力檢測(cè)通常按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不 同分類。 液柱式壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電氣式壓力計(jì) 活塞式壓力計(jì) 7 二、二、 液柱式壓力檢測(cè)液柱式

6、壓力檢測(cè) p液柱式壓力計(jì)利用一定高度的液柱對(duì)底面產(chǎn)生的靜壓力與 被測(cè)壓力相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)測(cè)量壓力大小。 U型管壓力計(jì) 00 h1 h2 H AA pp0 01 常用的工作液體有：常用的工作液體有：水水、水銀水銀、酒精酒精、四氯化碳四氯化碳等。等。 1、工作原理、工作原理 h 00 h0 p p0 單管壓力計(jì) h p p0 L 斜管微壓計(jì) 8 2、U型管壓力計(jì)測(cè)壓原理 00 h1 h2 H AA pp0 01 A-A等壓面平衡方程式為： p+1g(H+h1) =p0+0g(H-h2)+g(h1+h2) 若0=1 ， 則p=p0+(-0)g(h1+h2) 若0 ， 則p=p0+g(h1

7、+h2) 如果 p0 為當(dāng)?shù)卮髿鈮?，即U型管一 端直通大氣，則被測(cè)表壓力為： p表=g(h1+h2)。 9 3、U型管壓力計(jì)型管壓力計(jì)誤差分析誤差分析 主要來(lái)源如下主要來(lái)源如下（hp/ g） 溫度誤差：標(biāo)尺長(zhǎng)度和工作液密度隨環(huán)境溫度的變 化，如水從10C到20C，密度相對(duì)變化0.15%。 安裝誤差：有傾斜時(shí)（如：5的傾斜，偏大0.38%） 重力加速度誤差 傳壓介質(zhì)誤差： 讀數(shù)誤差：管內(nèi)工作液的毛細(xì)作用,（如：管內(nèi)徑大 于10mm時(shí)，單管讀數(shù)的最大絕對(duì)誤差一般為1mm）。 10 4、 U型管壓力計(jì)的特點(diǎn) 特點(diǎn)如下： 直觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確度較高；可測(cè)表壓、差 壓、負(fù)壓。 量程受液柱高度的

8、限制，一般只能測(cè)較低的壓力；靜壓也 不能較高（玻璃管易損壞）；只能現(xiàn)場(chǎng)指示，不能遠(yuǎn)傳。 11 三、三、 彈性式壓力檢測(cè)彈性式壓力檢測(cè) 12 1 1 膜片膜片 13 2 2 波紋管 波紋管波紋管是一種具有等間距同狀環(huán)形波紋，能沿軸向伸縮 的測(cè)壓彈性元件。 受壓力作用位移相對(duì)較大，可在頂端直接安裝傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針直接讀數(shù)。 靈敏度高，常用于測(cè)低壓（1.0-106Pa）； 遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到1.5級(jí)。 位移與壓力之間線性關(guān)系。 P 波紋管 14 3 3 彈簧管 15 2、彈簧管壓力表-直讀式彈性測(cè)壓儀表 同樣的壓力下，不 同結(jié)構(gòu)、不同材料的 彈性元件會(huì)產(chǎn)生不同 的彈性變形。 波紋膜片和

9、波紋管 多用于微壓和低壓測(cè) 量；單圈和多圈彈簧 管可用于高、中、低 壓或真空度的測(cè)量。 彈性壓力計(jì)組成框圖彈性壓力計(jì)組成框圖 彈性元件常用的材料有銅合金、彈性 合金、不銹鋼等，各適用于不同的測(cè) 壓范圍和被測(cè)介質(zhì)。近來(lái)半導(dǎo)體硅材 料得到了更多的應(yīng)用。各種彈性元件 組成了多種型式的彈性壓力計(jì)，它們 通過(guò)各種傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)直接指示被測(cè) 壓力值。這類直讀式測(cè)壓儀表有彈簧 管壓力計(jì)、波紋管差壓計(jì)、膜盒式壓 力計(jì)等。 16 彈簧管壓力表 被測(cè)壓力由接頭通入被測(cè)壓力由接頭通入 彈簧管形變彈簧管形變 自由端向右自由端向右 上方擴(kuò)張上方擴(kuò)張 自由端的位移通自由端的位移通 過(guò)拉桿使扇形齒輪逆時(shí)針偏過(guò)拉桿使扇形齒輪逆

10、時(shí)針偏 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 指針通過(guò)同軸中心齒指針通過(guò)同軸中心齒 輪順時(shí)針偏轉(zhuǎn)輪順時(shí)針偏轉(zhuǎn) 面板刻度面板刻度 尺上顯示出被測(cè)壓力大小。尺上顯示出被測(cè)壓力大小。 游絲游絲用來(lái)克服因扇形齒輪和用來(lái)克服因扇形齒輪和 中心齒輪間的傳動(dòng)間隙而產(chǎn)中心齒輪間的傳動(dòng)間隙而產(chǎn) 生的儀表生的儀表變差變差。 直接改變指針套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上直接改變指針套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上 的角度，就可以調(diào)整儀表的的角度，就可以調(diào)整儀表的 機(jī)械零點(diǎn)。機(jī)械零點(diǎn)。 彈簧管壓力計(jì)結(jié)構(gòu)圖 1-彈簧管；2-連桿；3-扇形齒輪 ；4-底座； 5-中心齒輪；6-游 絲；7-表盤(pán)；8-指針；9-接頭； 10-橫斷面；11-靈敏度調(diào)整槽 17 彈性式壓力計(jì)實(shí)物圖 彈簧管壓力表 膜

11、片壓力表 膜盒壓力表 18 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表 圖3-7 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表 1，4 靜觸點(diǎn)；2 動(dòng)觸 點(diǎn)；3 綠燈；5 紅燈 壓力表壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2 2， 表盤(pán)上另有兩根表盤(pán)上另有兩根可調(diào)節(jié)指針可調(diào)節(jié)指針，上，上 面分別有靜觸點(diǎn)面分別有靜觸點(diǎn)1 1和和4 4。當(dāng)壓力超過(guò)。當(dāng)壓力超過(guò) 上限給定數(shù)值時(shí)，上限給定數(shù)值時(shí)，2 2和和4 4接觸，紅色接觸，紅色 信號(hào)燈信號(hào)燈5 5的電路被接通，紅燈發(fā)亮。的電路被接通，紅燈發(fā)亮。 若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，2 2與與1 1 接觸，接通了接觸，接通了綠色信號(hào)燈綠色信號(hào)燈3 3的電路。的電路。 1 1、4 4的位置可

12、根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。 19 四、四、 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì) p電氣式壓力計(jì)是將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示 的儀表。一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置 組成，當(dāng)傳感器輸出的電信號(hào)被進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 時(shí)，壓力傳感器又稱為壓力變送器。 p標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)：15VDC，420mADC 或 010mADC p標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)：0.02MPa0.1MPa 主要講解： 霍爾片式壓力傳感器， 應(yīng)變片式壓力傳感器， 壓阻式壓力傳感器 ，力矩平衡式壓力變送器， 電容式壓力變送器。 20 1、霍爾片式壓力傳感器 21 1 1、霍爾片式壓力傳感器霍爾片式壓力傳感器（續(xù)續(xù)） 片狀霍爾元件

13、固定在彈性元片狀霍爾元件固定在彈性元 件的自由端，并處于兩對(duì)磁件的自由端，并處于兩對(duì)磁 場(chǎng)方向相反的磁極組件構(gòu)成場(chǎng)方向相反的磁極組件構(gòu)成 的線性不均勻磁場(chǎng)的間隙中的線性不均勻磁場(chǎng)的間隙中 （差動(dòng)磁場(chǎng)差動(dòng)磁場(chǎng)）。）。霍爾元件被霍爾元件被 自由端帶動(dòng)在不均勻磁場(chǎng)中自由端帶動(dòng)在不均勻磁場(chǎng)中 移動(dòng)時(shí)，將感受不同的磁場(chǎng)移動(dòng)時(shí)，將感受不同的磁場(chǎng) 強(qiáng)度。產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)，即強(qiáng)度。產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)，即 對(duì)應(yīng)于自由端位移，從而給對(duì)應(yīng)于自由端位移，從而給 出被測(cè)壓力值。出被測(cè)壓力值。這種儀表結(jié)這種儀表結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，壽命長(zhǎng)，構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，壽命長(zhǎng)， 但對(duì)外部磁場(chǎng)敏感，耐振性但對(duì)外部磁場(chǎng)敏感，耐振性 差。差。

14、霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力線性關(guān)系霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力線性關(guān)系。 UH= RHBI = K P 22 2、電容式壓力傳感器 平行板電容器的電容量表達(dá)式： d A C :介電常數(shù)；A:兩平行板相對(duì)面積；d:兩平行板間距。改變 A、d、 其中任意一個(gè)參數(shù)都可以使電容量發(fā)生變化，在 實(shí)際測(cè)量中，大多采用保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變A 或d一個(gè)參數(shù)的方法，把參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。 差動(dòng)電容法：改變電容兩平行板間距d的測(cè)量方式有較高 的靈敏度，但當(dāng)位移較大時(shí)非線性嚴(yán)重。采用差動(dòng)電容法 可以改善非線性、提高靈敏度、并可減小因受溫度影響引 起的不穩(wěn)定性。 對(duì)于差動(dòng)平板電容器，其電容變化與板間距離變化的關(guān)系

15、可表示為： 0 0 2 d d CC C0 :初始電容值；d0 :極板間初始距離；d :距離變化量。 23 2、電容式壓力傳感器（續(xù)） 差壓差壓感壓膜片感壓膜片變形變形 差動(dòng)電容差動(dòng)電容測(cè)量電路測(cè)量電路. 結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，靈敏度高，過(guò)載 能力大；精度高，其精確度可 達(dá)0.250.05；可以 測(cè)量壓力和差壓。 。 采用差動(dòng)電容法可以改善非線 性、提高靈敏度、并可減小因 受溫度影響引起的不穩(wěn)定性。 此電容量的變化經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)?變換器電路，可以轉(zhuǎn)換成反映 被測(cè)差壓的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。 （ 420mADC） 1隔離膜片；2，7固 定電極；3硅油；4測(cè) 量膜片；5玻璃層；6 底座；8引線 24 3、應(yīng)變片式壓力傳

16、感器 原理：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng) 的應(yīng)變，其電阻也將隨之發(fā)生變化。 （主要是金屬） 原因：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻與其電阻率及幾何尺寸 （長(zhǎng)度、面積）有關(guān)，當(dāng)其受到外力作用時(shí)，這些參數(shù)發(fā) 生變化，因而引起其的電阻的變化。（主要是幾何尺寸） 應(yīng)變式壓力傳感器是一種通過(guò)測(cè)量各種彈性元件的應(yīng) 變來(lái)間接測(cè)量壓力的傳感器。 K R R 式中 ：材料的應(yīng)變；K：材料的電阻應(yīng)變系數(shù)，即單位 應(yīng)變引起的電阻相對(duì)變化量。 25 金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 主要有絲式應(yīng)變片和箔式應(yīng)變片兩種結(jié)構(gòu)。 絲式應(yīng)變片由金屬絲柵(亦稱敏感柵)、基底、引線、保護(hù)膜 等組成。敏感柵直徑：0.0150.05mm，用

17、粘合劑固定在厚 0.020.04mm的紙或膠膜基底上。引線是由直徑0.10.2mm 低阻鍍錫銅線制成，用于將敏感柵與測(cè)量電路相連。 箔式應(yīng)變片的敏感柵是用厚度為0.0030.0lmm的金屬箔經(jīng) 光刻、腐蝕等工藝制成的。優(yōu)點(diǎn)是表面積與截面積之比大， 散熱條件好，能承受較大電流和較高電壓，因而輸出靈敏度 高，并可制成各種需要的形狀，便于大批量生產(chǎn)。它已逐漸 取代絲式應(yīng)變片。 26 應(yīng)變片與彈性元件的裝配 應(yīng)變片與彈性元件的裝配：粘貼式或非粘貼式。在彈性元件 受壓變形的同時(shí)應(yīng)變片亦發(fā)生應(yīng)變，其電阻值將有相應(yīng)的改 變?？刹捎?、2或4個(gè)特性相同的應(yīng)變?cè)?，粘貼在彈性元件 的適當(dāng)位置上，并分別接入電橋的

18、橋臂。為了提高測(cè)量靈敏 度，通常使相對(duì)橋臂的應(yīng)變片分別處于接受拉應(yīng)力和壓應(yīng)力 的位置。應(yīng)變式壓力傳感器所用彈性元件可根據(jù)被測(cè)介質(zhì)和 測(cè)量范圍的不同而采用各種型式，常見(jiàn)有圓膜片、彈性梁、 應(yīng)變筒等。幾種彈性元件和應(yīng)變式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)及電橋 式測(cè)量電路示意圖。 27 4、壓阻式壓力傳感器 固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。材料： 半導(dǎo)體 (單晶硅）。利用集成電路工藝直接在硅平膜片上按 一定晶向制成擴(kuò)散壓敏電阻，當(dāng)硅膜片受壓時(shí)，膜片的變形 將使擴(kuò)散電阻的阻值發(fā)生變化。通常采用橋式測(cè)量電路，相 對(duì)的橋臂電阻是對(duì)稱布置的，電阻變化時(shí)，電橋輸出電壓與 膜片所受壓力成對(duì)應(yīng)關(guān)系。 圖： 壓阻式壓力

19、傳感器 28 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器（續(xù)） 特點(diǎn)：靈敏度高，頻率響應(yīng) 快；測(cè)量范圍寬，10Pa到 60Mpa；工作可靠，精度高： 0.20.02；易于微小 型化，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)出直徑 1.82mm的壓阻式壓力傳 感器。 硅平膜片在圓形硅杯的底部， 其兩邊有兩個(gè)壓力腔，髙壓腔 接被測(cè)壓力，低壓腔與大氣連 通或接參考?jí)毫ΑＤて系膬?對(duì)電阻中，一對(duì)位于受壓應(yīng)力 區(qū)，另一對(duì)位于受拉應(yīng)力區(qū)， 當(dāng)壓力差使膜片變形，膜片上 的兩對(duì)電阻阻值發(fā)變化，使電 橋輸出相應(yīng)壓力變化的信號(hào)。 為了補(bǔ)償溫度效應(yīng)的影響， 一般還可在膜片上沿對(duì)壓力不 敏感的晶向生成一個(gè)電阻，這 個(gè)電阻只感受溫度變化，可接 入橋路作為

20、溫度補(bǔ)償電阻，以 提高測(cè)量精度。 29 5、力矩平衡式壓力變送器 p力矩平衡式壓力變送器是一種典型的自平衡檢測(cè)力矩平衡式壓力變送器是一種典型的自平衡檢測(cè) 儀表，它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加儀表，它利用負(fù)反饋的工作原理克服元件材料、加 工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測(cè)量工工藝等不利因素的影響，使儀表具有較高的測(cè)量 精度精度(一般為一般為0.5級(jí)級(jí))、工作穩(wěn)定可靠、線性好、不、工作穩(wěn)定可靠、線性好、不 靈敏區(qū)小等一系列優(yōu)點(diǎn)。靈敏區(qū)小等一系列優(yōu)點(diǎn)。 p下面以下面以DDZ-型電動(dòng)力矩平衡壓力變送器為例型電動(dòng)力矩平衡壓力變送器為例 pDDZ-型系列為直流型系列為直流24V供電，輸出供

21、電，輸出4- 20mA(DC)，兩線制，本質(zhì)安全防爆。，兩線制，本質(zhì)安全防爆。 30 5、力矩平衡式壓力變送器 1測(cè)量膜片；2軸封膜片； 3主杠桿；4矢量機(jī)構(gòu) 5 量程調(diào)整螺釘；6連桿； 7副杠桿；8檢測(cè)片（銜 鐵）；9差動(dòng)變壓器；10 反饋動(dòng)圈；11放大器； 12調(diào)零彈簧；13永久磁 鋼 31 6、壓電式壓力傳感器-補(bǔ)充 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)沿著某一個(gè)方向受力而發(fā)生機(jī)械變形( 壓縮或伸長(zhǎng))時(shí)，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在其某些表面上會(huì) 產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)。 常用的壓電材料壓電材料：天然的壓電晶體(如石英晶體)和壓電陶瓷( 如鈦酸鋇)兩大類，它們的壓電機(jī)理

22、并不相同，壓電陶瓷是人造 多晶體，壓電常數(shù)比石英晶體高，但機(jī)械性能和穩(wěn)定性不如石 英晶體好。它們都具有較好特性，均是較理想的壓電材料。 壓電式壓力傳感器利用壓電材料的壓電效應(yīng)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)。產(chǎn)生的電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系電荷量與作用力之間呈線性關(guān)系： kSpQ 式中 Q為電荷量；k為壓電常數(shù)；S為作用面積；p為壓力。 通過(guò)測(cè)量電荷量可知被測(cè)壓力大小。 32 壓電式壓力傳感器（續(xù)） 如下圖所示：壓電元件夾于兩個(gè)彈性膜片之間，壓電元件 的一個(gè)側(cè)面與膜片接觸并接地，另一側(cè)面通過(guò)引線將電荷 量引出。被測(cè)壓力均勻作用在膜片上，使壓電元件受力而 產(chǎn)生電荷。電荷量一般用電荷放大器或電壓放大器放

23、大， 轉(zhuǎn)換為電壓或電流輸出，輸出信號(hào)與被測(cè)壓力值相對(duì)應(yīng)。 除在校準(zhǔn)用的標(biāo)準(zhǔn)壓力傳 感器或高精度壓力傳感器中 采用石英晶體做壓電元件外， 一般壓電式壓力傳感器的壓 電元件材料多為壓電陶瓷， 也有用高分子材料(如聚偏 二氟乙稀)或復(fù)合材料的合 成膜的。 圖：壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖 33 壓電式壓力傳感器（續(xù)） 壓電式壓力傳感器體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠；測(cè)量范 圍寬，可測(cè)100MPa以下的壓力；測(cè)量精度較高；頻率響應(yīng) 高，可達(dá)30kHz，是動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)中常用的傳感器，但由于 壓電元件存在電荷泄漏，故不適宜測(cè)量緩慢變化的壓力和 靜態(tài)壓力。 更換壓電元件可以改變壓 力的測(cè)量范圍；在配用電荷 放大器

24、時(shí)，可以用將多個(gè)壓 電元件并聯(lián)的方式提高傳感 器的靈敏度；在配用電壓放 大器時(shí)，可以用將多個(gè)壓電 元件串聯(lián)的方式提高傳感器 的靈敏度。 34 六、六、活塞式壓力計(jì) 活塞式壓力計(jì)常簡(jiǎn)稱活塞壓力計(jì)或壓力計(jì)，也有稱之活塞式壓力計(jì)常簡(jiǎn)稱活塞壓力計(jì)或壓力計(jì)，也有稱之 為壓力天平。為壓力天平。 主要用于計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室以及生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)作主要用于計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室以及生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)作 為壓力基準(zhǔn)器使用，也有將活塞式壓力計(jì)直接應(yīng)用于高為壓力基準(zhǔn)器使用，也有將活塞式壓力計(jì)直接應(yīng)用于高 可靠性監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)當(dāng)?shù)仄渌鼉x表的表決監(jiān)測(cè)?？煽啃员O(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)當(dāng)?shù)仄渌鼉x表的表決監(jiān)測(cè)。 活塞式壓力計(jì)是活塞式壓力計(jì)是基于帕斯卡定律

25、及流體靜力學(xué)平衡基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡原原 理產(chǎn)生的一種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的標(biāo)準(zhǔn)壓理產(chǎn)生的一種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的標(biāo)準(zhǔn)壓 力計(jì)量?jī)x器。活塞式壓力計(jì)是通過(guò)將專用砝碼加載在已力計(jì)量?jī)x器?；钊綁毫τ?jì)是通過(guò)將專用砝碼加載在已 知有效面積的活塞上所產(chǎn)生的壓強(qiáng)來(lái)表達(dá)精確壓力量值知有效面積的活塞上所產(chǎn)生的壓強(qiáng)來(lái)表達(dá)精確壓力量值 的。的。 由于活塞式壓力計(jì)較其它壓力量?jī)x其測(cè)量結(jié)果極具真由于活塞式壓力計(jì)較其它壓力量?jī)x其測(cè)量結(jié)果極具真 值可信、性能更顯穩(wěn)定，因此，活塞式壓力計(jì)在其領(lǐng)域值可信、性能更顯穩(wěn)定，因此，活塞式壓力計(jì)在其領(lǐng)域 內(nèi)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。國(guó)際上常將活塞式壓力計(jì)作為內(nèi)有

26、著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。國(guó)際上常將活塞式壓力計(jì)作為 國(guó)家基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)或壓力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器。國(guó)家基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)或壓力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器。 35 活塞式壓力計(jì)實(shí)物 36 七、七、 壓力檢測(cè)儀表的使用壓力檢測(cè)儀表的使用 1壓力計(jì)的選用壓力計(jì)的選用 (1)儀表類型儀表類型的選用：儀表類型應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)情況、現(xiàn)場(chǎng) 環(huán)境及生產(chǎn)過(guò)程對(duì)儀表的要求，如信號(hào)是否需要遠(yuǎn)傳、控制、 記錄或報(bào)警等，結(jié)合各類壓力儀表的特點(diǎn)選擇。 (2)儀表測(cè)量范圍測(cè)量范圍的確定：要根據(jù)被測(cè)壓力的大小及其在測(cè) 量過(guò)程中變化的情況來(lái)選取。在測(cè)量穩(wěn)定壓力、脈動(dòng)壓力脈動(dòng)壓力和 高壓時(shí)，最大工作壓力應(yīng)分別不超過(guò)儀表測(cè)量上限值的2/3、 1/2和3/5；被測(cè)壓力的最小值不應(yīng)低于儀表測(cè)量上限值的1/3， 以保證儀表的線性和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體選擇應(yīng)在國(guó)家 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列中選取。 (3)儀表精度級(jí)精度級(jí)的選取：儀表的精度應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)的要求 在規(guī)定的精度等級(jí)中選擇確定。所選精度等級(jí)應(yīng)小于或至少 等于工藝要求的儀表允許最大誤差。 37 2壓力計(jì)的安裝 2壓力計(jì)的安裝 (1)測(cè)壓點(diǎn)的選擇 (2)導(dǎo)壓管敷設(shè) (3)壓力計(jì)的安裝 壓力測(cè)量系統(tǒng)(包括測(cè)取壓力的取壓口、傳遞壓力的引壓管 路和測(cè)量?jī)x表) 安裝的正確與否直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 應(yīng)根據(jù)具體被測(cè)介質(zhì)、管路和環(huán)境條件，選取適當(dāng)?shù)娜嚎?位置、正確安裝引壓管路和測(cè)量?jī)x表。