壓力與流速測(cè)量

1、 第一節(jié)第一節(jié) 氣流壓力的測(cè)量氣流壓力的測(cè)量 第二節(jié)第二節(jié) 壓力指示儀壓力指示儀 第三節(jié)第三節(jié) 電氣式壓力檢測(cè)電氣式壓力檢測(cè) 第四節(jié)第四節(jié) 氣流速度測(cè)量氣流速度測(cè)量 第五節(jié)第五節(jié) 熱線測(cè)速技術(shù)熱線測(cè)速技術(shù) 第五章思考題第五章思考題第五章第五章 壓力與流速測(cè)量壓力與流速測(cè)量 在供熱、通風(fēng)及供燃?xì)夤こ讨?，壓力是最常在供熱、通風(fēng)及供燃?xì)夤こ讨?，壓力是最常用的測(cè)量參數(shù)之一。壓力指的是單位面積上的作用的測(cè)量參數(shù)之一。壓力指的是單位面積上的作用力。在壓力測(cè)量中，有穩(wěn)定壓力的測(cè)量，也有用力。在壓力測(cè)量中，有穩(wěn)定壓力的測(cè)量，也有瞬態(tài)壓力的測(cè)量。從被測(cè)壓力的量值看有低壓、瞬態(tài)壓力的測(cè)量。從被測(cè)壓力的量值看有低壓

2、、中壓、高壓之分，另外也有負(fù)壓或真空度的測(cè)量。中壓、高壓之分，另外也有負(fù)壓或真空度的測(cè)量。 壓力的單位為國(guó)際通用的帕（壓力的單位為國(guó)際通用的帕（PaPa）或巴）或巴（barbar），），1Pa=101Pa=10- -5 5barbar。常用的壓力單位還有標(biāo)。常用的壓力單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和工程大氣壓。準(zhǔn)大氣壓和工程大氣壓。 一、壓力表示方式一、壓力表示方式 壓力的表示方式有絕對(duì)壓力壓力的表示方式有絕對(duì)壓力P PJ J、表壓力、表壓力P PB B、真、真空度或負(fù)壓空度或負(fù)壓P PZ Z。 絕對(duì)壓力是指介質(zhì)的實(shí)際壓力；表壓力是指絕對(duì)壓力是指介質(zhì)的實(shí)際壓力；表壓力是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力高于

3、大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力P PD D之差，即之差，即 P PB B=P=PJ J-P-PD D 真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差，有時(shí)也叫負(fù)壓，即對(duì)壓力之差，有時(shí)也叫負(fù)壓，即 P PZ Z=P=PD D-P-PJ J 二、壓力檢測(cè)方法二、壓力檢測(cè)方法 1 1、重力與被測(cè)壓力平衡、重力與被測(cè)壓力平衡 通過(guò)直接測(cè)量單位面積所承受的垂直方向力通過(guò)直接測(cè)量單位面積所承受的垂直方向力的大小來(lái)檢測(cè)壓力，如液柱式和活塞式壓力計(jì)。的大小來(lái)檢測(cè)壓力，如液柱式和活塞式壓力計(jì)。 2 2、彈性力與被測(cè)壓力平衡、彈性力與被測(cè)壓力平衡 彈性元件感受壓力作用后會(huì)產(chǎn)生彈性變

4、形，彈性元件感受壓力作用后會(huì)產(chǎn)生彈性變形，形成彈性力，當(dāng)彈性力與被測(cè)壓力平衡時(shí)，彈性形成彈性力，當(dāng)彈性力與被測(cè)壓力平衡時(shí)，彈性元件變形多少則反映了被測(cè)壓力的大小。元件變形多少則反映了被測(cè)壓力的大小。 3 3、利用物質(zhì)其它與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)測(cè)、利用物質(zhì)其它與壓力有關(guān)的物理性質(zhì)測(cè)量壓力量壓力 一些物質(zhì)受壓后，其某些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變一些物質(zhì)受壓后，其某些物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量這種變化就能測(cè)量出壓力。如壓阻化，通過(guò)測(cè)量這種變化就能測(cè)量出壓力。如壓阻式傳感器和壓電式傳感器。式傳感器和壓電式傳感器。 4 4、以空氣動(dòng)力測(cè)壓法為基礎(chǔ)的氣動(dòng)探針、以空氣動(dòng)力測(cè)壓法為基礎(chǔ)的氣動(dòng)探針 測(cè)量氣流中壓力（總壓和

5、靜壓）所常用的方測(cè)量氣流中壓力（總壓和靜壓）所常用的方法，如畢托管。法，如畢托管。第一節(jié)第一節(jié) 氣流壓力的測(cè)量氣流壓力的測(cè)量 一、總壓測(cè)量一、總壓測(cè)量 由流體力學(xué)可知，任何被流體繞流的物體上由流體力學(xué)可知，任何被流體繞流的物體上都有這樣一些點(diǎn)，在這些點(diǎn)上流體完全滯止，即都有這樣一些點(diǎn)，在這些點(diǎn)上流體完全滯止，即這些點(diǎn)上流速為零，通常稱(chēng)這些點(diǎn)為駐點(diǎn)，駐點(diǎn)這些點(diǎn)上流速為零，通常稱(chēng)這些點(diǎn)為駐點(diǎn)，駐點(diǎn)上的壓力為滯止壓力或總壓。上的壓力為滯止壓力或總壓。其物理意義是：在其物理意義是：在沒(méi)有外功作用下，流體速度等熵地減速為零時(shí)所沒(méi)有外功作用下，流體速度等熵地減速為零時(shí)所產(chǎn)生的壓力。此時(shí)，流體的動(dòng)能全部等熵

6、地轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的壓力。此時(shí)，流體的動(dòng)能全部等熵地轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。為壓力能?在實(shí)際應(yīng)用中，由于通道及管道中氣流的運(yùn)在實(shí)際應(yīng)用中，由于通道及管道中氣流的運(yùn)動(dòng)情況很復(fù)雜，氣流方向往往不可能確切知道，動(dòng)情況很復(fù)雜，氣流方向往往不可能確切知道，而且隨著工況的變化，氣流的方向變化較大。即而且隨著工況的變化，氣流的方向變化較大。即使知道氣流的方向，要保證總壓管軸線對(duì)準(zhǔn)氣流使知道氣流的方向，要保證總壓管軸線對(duì)準(zhǔn)氣流方向，對(duì)安裝的要求就要提高。因此，實(shí)用上希方向，對(duì)安裝的要求就要提高。因此，實(shí)用上希望孔口軸線對(duì)氣流方向雖然偏離了一定角度望孔口軸線對(duì)氣流方向雖然偏離了一定角度時(shí)，時(shí)，還能正確感受總壓。還能正確感受總壓

7、。 事實(shí)上，各種型式的總壓管的不敏感角度是事實(shí)上，各種型式的總壓管的不敏感角度是隨著氣流速度的變化而有不同程度的改變。隨著氣流速度的變化而有不同程度的改變。 1 1、L L型總壓管型總壓管 孔的直徑孔的直徑0.5mm0.5mm；L/D3L/D3，以減小支桿部分，以減小支桿部分對(duì)孔口干擾，不敏感角對(duì)孔口干擾，不敏感角為為（10101515）。）。 2 2、帶導(dǎo)流套管型總壓管、帶導(dǎo)流套管型總壓管 在在L L型總壓管外增加一個(gè)導(dǎo)流套管進(jìn)行整流，型總壓管外增加一個(gè)導(dǎo)流套管進(jìn)行整流，使不敏感角增大至使不敏感角增大至（30304545）。）。 3 3、多點(diǎn)總壓管、多點(diǎn)總壓管 4 4、附面層總壓管、附面層總

8、壓管 二、靜壓測(cè)量二、靜壓測(cè)量 按靜壓的物理概念，只有當(dāng)感受管對(duì)液體無(wú)按靜壓的物理概念，只有當(dāng)感受管對(duì)液體無(wú)任何干擾時(shí)，流體速度和流線未受任何影響的情任何干擾時(shí)，流體速度和流線未受任何影響的情況下，才有可能正確測(cè)出靜壓，這只有當(dāng)感受管況下，才有可能正確測(cè)出靜壓，這只有當(dāng)感受管與流體以同一速度運(yùn)動(dòng)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。與流體以同一速度運(yùn)動(dòng)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。 1 1、壁面靜壓孔、壁面靜壓孔 對(duì)于直管道內(nèi)流動(dòng)的液體，可以認(rèn)為在橫截對(duì)于直管道內(nèi)流動(dòng)的液體，可以認(rèn)為在橫截面上各點(diǎn)的靜壓大致相等。因此，常常采用在液面上各點(diǎn)的靜壓大致相等。因此，常常采用在液體通道壁面上開(kāi)孔的方法以感受靜壓。體通道壁面上開(kāi)孔的方法以感受靜壓

9、。 壁面開(kāi)孔必然對(duì)流過(guò)壁面的流體有些干擾，由壁面開(kāi)孔必然對(duì)流過(guò)壁面的流體有些干擾，由此將造成測(cè)量誤差。孔徑越大，流線彎曲越嚴(yán)重，此將造成測(cè)量誤差。孔徑越大，流線彎曲越嚴(yán)重，因而誤差也就越大；但孔徑太小會(huì)使制造困難，使因而誤差也就越大；但孔徑太小會(huì)使制造困難，使用時(shí)也容易被灰塵堵塞，而且還會(huì)引起測(cè)量反映遲用時(shí)也容易被灰塵堵塞，而且還會(huì)引起測(cè)量反映遲緩，一般孔徑取為緩，一般孔徑取為0.50.51.0mm1.0mm。 2 2、靜壓管、靜壓管 當(dāng)必須測(cè)量氣流中某一點(diǎn)的靜壓或需要測(cè)量當(dāng)必須測(cè)量氣流中某一點(diǎn)的靜壓或需要測(cè)量流場(chǎng)中某截面的靜壓分布時(shí)可使用靜壓管。流場(chǎng)中某截面的靜壓分布時(shí)可使用靜壓管。 1 1

10、）L L型靜壓管型靜壓管 2 2）帶導(dǎo)流的靜壓管）帶導(dǎo)流的靜壓管第二節(jié)第二節(jié) 壓力指示儀壓力指示儀 一、液柱式壓力計(jì)一、液柱式壓力計(jì) 液柱式壓力計(jì)是利用液柱底面產(chǎn)生的靜壓力液柱式壓力計(jì)是利用液柱底面產(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)反映與被測(cè)壓力相平衡的原理，通過(guò)液柱高度來(lái)反映被測(cè)壓力大小的儀表。被測(cè)壓力大小的儀表。一般采用水銀或水為工作一般采用水銀或水為工作介質(zhì)，常用于低壓、負(fù)壓、或壓力差的檢測(cè)。介質(zhì)，常用于低壓、負(fù)壓、或壓力差的檢測(cè)。 這種壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高這種壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專(zhuān)業(yè)中應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是量程受的準(zhǔn)確度，在本專(zhuān)業(yè)中應(yīng)

11、用廣泛。缺點(diǎn)是量程受液柱高度的限制。液柱高度的限制。 1 1、U U形管壓力計(jì)形管壓力計(jì) 所測(cè)壓差與工作液垂直液柱高度差的關(guān)系為所測(cè)壓差與工作液垂直液柱高度差的關(guān)系為 )(21hhgP 若若P P2 2管通向大氣，則管通向大氣，則P P1 1管的表壓為管的表壓為)(21hhgPB 可見(jiàn)提高工作液密度可見(jiàn)提高工作液密度將增加壓力測(cè)量范圍，但將增加壓力測(cè)量范圍，但靈敏度降低。靈敏度降低。 2 2、單管壓力計(jì)、單管壓力計(jì) 由于由于U U形管壓力計(jì)需要兩形管壓力計(jì)需要兩次讀取液面高度，使用不方便，次讀取液面高度，使用不方便，為此設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度為此設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度的單管壓力計(jì)。的單管壓力計(jì)

12、。 21221) 1()(hAAghhgPB 當(dāng)當(dāng)A A1 1A A2 2時(shí)，上式近似時(shí)，上式近似為為2hgPB 3 3、斜管微壓計(jì)、斜管微壓計(jì) 是一種變形單管壓力計(jì)，是一種變形單管壓力計(jì)，主要用于測(cè)量微小主要用于測(cè)量微小壓力、負(fù)壓和壓差。壓力、負(fù)壓和壓差。由于被測(cè)壓力很小，用單管由于被測(cè)壓力很小，用單管壓力計(jì)測(cè)量時(shí)其液柱高度變化也小。為了減小讀壓力計(jì)測(cè)量時(shí)其液柱高度變化也小。為了減小讀數(shù)相對(duì)誤差，拉長(zhǎng)液柱，把測(cè)量管斜放一角度，數(shù)相對(duì)誤差，拉長(zhǎng)液柱，把測(cè)量管斜放一角度，構(gòu)成斜管微壓計(jì)。構(gòu)成斜管微壓計(jì)。 在被測(cè)壓力作用下管內(nèi)液面升高在被測(cè)壓力作用下管內(nèi)液面升高h(yuǎn) h2 2時(shí)，得時(shí)，得lAAgPl

13、hlAAhB)sin(sin122121 式中式中 為一常數(shù)。因此讀取為一常數(shù)。因此讀取 值，即值，即可得被測(cè)壓力。可得被測(cè)壓力。 角越小，角越小， 則越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度則越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度就越高；但就越高；但 不能太?。ㄒ话悴恍∮诓荒芴。ㄒ话悴恍∮?515），否），否則讀數(shù)困難，反而增加讀數(shù)誤差。則讀數(shù)困難，反而增加讀數(shù)誤差。)sin(12AAgll 4 4、液柱式壓力計(jì)的讀數(shù)誤差及修正、液柱式壓力計(jì)的讀數(shù)誤差及修正 1 1、環(huán)境溫度變化的影響及修正、環(huán)境溫度變化的影響及修正 當(dāng)環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度時(shí)，工作液密度、當(dāng)環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度時(shí)，工作液密度、標(biāo)尺長(zhǎng)度都會(huì)發(fā)生變化。由于工作液的體膨脹系

14、標(biāo)尺長(zhǎng)度都會(huì)發(fā)生變化。由于工作液的體膨脹系數(shù)比標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)大得多，對(duì)于一般的工業(yè)數(shù)比標(biāo)尺的線膨脹系數(shù)大得多，對(duì)于一般的工業(yè)測(cè)量，主要考慮溫度變化使工作液密度變化對(duì)壓測(cè)量，主要考慮溫度變化使工作液密度變化對(duì)壓力測(cè)量的影響。力測(cè)量的影響。 環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度t t0 0后，工作液密度改變后，工作液密度改變對(duì)壓力計(jì)讀數(shù)影響的修正公式為：對(duì)壓力計(jì)讀數(shù)影響的修正公式為：)(1 00tthhtt 2 2、重力加速度變化的修正、重力加速度變化的修正 儀表使用地點(diǎn)的重力加速度由下式計(jì)算：儀表使用地點(diǎn)的重力加速度由下式計(jì)算：BHggn21)2cos(00265. 01 式中式中 H H

15、， 使用地點(diǎn)的海拔，使用地點(diǎn)的海拔，m m和緯度（和緯度（）；）； g gn n標(biāo)準(zhǔn)重力加速度標(biāo)準(zhǔn)重力加速度 。 R R 地球的公稱(chēng)半徑，地球的公稱(chēng)半徑，R=6356766mR=6356766m。smng2/80665. 9 壓力讀數(shù)的修正系數(shù)為壓力讀數(shù)的修正系數(shù)為hgghnn式中式中 標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下的工作液液柱高度。標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下的工作液液柱高度。 使用地點(diǎn)（重力加速度為使用地點(diǎn)（重力加速度為 ）的工作）的工作 液液柱高度。液液柱高度。nhhg 3 3、毛細(xì)管現(xiàn)象的影響、毛細(xì)管現(xiàn)象的影響 毛細(xì)管現(xiàn)象能使壓力計(jì)測(cè)量管內(nèi)的液柱升高毛細(xì)管現(xiàn)象能使壓力計(jì)測(cè)量管內(nèi)的液柱升高或降低，尤其對(duì)單管壓力計(jì)

16、，這種影響較大?；蚪档?，尤其對(duì)單管壓力計(jì)，這種影響較大。當(dāng)當(dāng)管內(nèi)工作液為吸附性液體時(shí)，如水、酒精等，液管內(nèi)工作液為吸附性液體時(shí)，如水、酒精等，液面呈凹面，會(huì)產(chǎn)生正誤差；面呈凹面，會(huì)產(chǎn)生正誤差；當(dāng)管內(nèi)工作液為非吸當(dāng)管內(nèi)工作液為非吸附性液體時(shí)，如貢，液面成凸面，會(huì)產(chǎn)生負(fù)誤差。附性液體時(shí)，如貢，液面成凸面，會(huì)產(chǎn)生負(fù)誤差。為了減小該讀數(shù)誤差，通常要求液柱式壓力計(jì)測(cè)為了減小該讀數(shù)誤差，通常要求液柱式壓力計(jì)測(cè)量管的內(nèi)徑不小于量管的內(nèi)徑不小于10mm10mm。 二、彈性機(jī)械式壓力計(jì)二、彈性機(jī)械式壓力計(jì) 彈性式壓力檢測(cè)是利用彈性元件作為壓力敏彈性式壓力檢測(cè)是利用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移

17、的一種檢測(cè)方感元件把壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件位移的一種檢測(cè)方法。法。 彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，變形的大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。目前，作壓變形的大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。目前，作壓力檢測(cè)的彈性元件主要有力檢測(cè)的彈性元件主要有膜片、波紋管和彈簧管。膜片、波紋管和彈簧管。 彈性元件受外部壓力作用后通過(guò)受壓面表現(xiàn)彈性元件受外部壓力作用后通過(guò)受壓面表現(xiàn)為力的作用，其力的大小為為力的作用，其力的大小為式中式中A A為彈性元件承受壓力的有效面積。根據(jù)虎克為彈性元件承受壓力的有效面積。根據(jù)虎克定律，彈性元件在一定范圍內(nèi)變形與所受外力成定律，彈性元件在一定范圍內(nèi)變形

18、與所受外力成正比關(guān)系，即正比關(guān)系，即PAFCxF 式中式中C C為彈性元件的剛度系數(shù)；為彈性元件的剛度系數(shù)；x x為彈性元件在受為彈性元件在受到外力到外力F F作用下所產(chǎn)生的位移。作用下所產(chǎn)生的位移。 因此，當(dāng)彈性元件受壓力為因此，當(dāng)彈性元件受壓力為P P時(shí)，其位移量為：時(shí)，其位移量為：CpACFx/ 上式中彈性元件的有效面積上式中彈性元件的有效面積A A和剛度系數(shù)和剛度系數(shù)C C與與彈性元件的性能、加工過(guò)程和熱處理等有較大關(guān)彈性元件的性能、加工過(guò)程和熱處理等有較大關(guān)系。當(dāng)位移量較小時(shí)，它們均可視為常數(shù)，壓力系。當(dāng)位移量較小時(shí)，它們均可視為常數(shù)，壓力與位移成線性關(guān)系。比值與位移成線性關(guān)系。比值

19、A/CA/C的大小決定了彈性元的大小決定了彈性元件的壓力測(cè)量范圍。一般地，件的壓力測(cè)量范圍。一般地，A/CA/C越小，可測(cè)壓力越小，可測(cè)壓力越大。越大。 1 1、膜片、膜片 膜片是一種沿外緣固定的片狀形測(cè)壓彈性元件，膜片是一種沿外緣固定的片狀形測(cè)壓彈性元件，按剖面形狀分為按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片平膜片和波紋膜片。膜片的特性一膜片的特性一般用中心的位移和被測(cè)壓力的關(guān)系來(lái)表征。般用中心的位移和被測(cè)壓力的關(guān)系來(lái)表征。當(dāng)膜片當(dāng)膜片的位移很小時(shí)，它們之間有良好的線性關(guān)系。的位移很小時(shí)，它們之間有良好的線性關(guān)系。 波紋膜片是一種壓有環(huán)狀同心波紋的圓形薄膜，波紋膜片是一種壓有環(huán)狀同心波紋的圓形薄膜，其

20、波紋的數(shù)目、形狀、尺寸和分布情況與壓力測(cè)量其波紋的數(shù)目、形狀、尺寸和分布情況與壓力測(cè)量范圍有關(guān)，也與線性應(yīng)變有關(guān)。有時(shí)也可以將兩塊范圍有關(guān)，也與線性應(yīng)變有關(guān)。有時(shí)也可以將兩塊膜片沿周邊對(duì)焊起來(lái)，成一薄膜盒子，膜片沿周邊對(duì)焊起來(lái)，成一薄膜盒子，稱(chēng)為膜盒。若將膜盒內(nèi)部抽成真空，并且密封起稱(chēng)為膜盒。若將膜盒內(nèi)部抽成真空，并且密封起來(lái)，則當(dāng)膜盒外壓力變化時(shí)，膜盒中心將產(chǎn)生位來(lái)，則當(dāng)膜盒外壓力變化時(shí)，膜盒中心將產(chǎn)生位移。這種真空膜盒常用來(lái)測(cè)量大氣的絕對(duì)壓力。移。這種真空膜盒常用來(lái)測(cè)量大氣的絕對(duì)壓力。 膜片常用的材料有：錫鋅青銅、磷青銅、鈹膜片常用的材料有：錫鋅青銅、磷青銅、鈹青銅、高彈性合金、恒彈性合金

21、、碳素鋼、不銹青銅、高彈性合金、恒彈性合金、碳素鋼、不銹鋼等。膜片的厚度一般在鋼等。膜片的厚度一般在0.050.050.3mm0.3mm。 膜片受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動(dòng)傳動(dòng)膜片受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)指示。但是，機(jī)構(gòu)指示。但是，由于膜片的位移較小，靈敏度由于膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度也不高，一般為低，指示精度也不高，一般為2.52.5級(jí)。級(jí)。 2 2、波紋管、波紋管 波紋管是一種具有等間距同軸環(huán)狀波紋，能波紋管是一種具有等間距同軸環(huán)狀波紋，能沿軸向伸縮的測(cè)壓彈性元件。沿軸向伸縮的測(cè)壓彈性元件。 由于波紋管的位移相對(duì)較大，故一般可在其由于波紋管的位移相對(duì)較大，故一般可

22、在其頂端安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)指針直接讀數(shù)。頂端安裝傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)指針直接讀數(shù)。波紋管波紋管的特點(diǎn)是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢的特點(diǎn)是靈敏高（特別是在低壓區(qū)），常用于檢測(cè)較低的壓力（測(cè)較低的壓力（1.01.010106 6PaPa），但波紋管遲滯誤），但波紋管遲滯誤差較大，精度一般只能達(dá)到差較大，精度一般只能達(dá)到1.51.5級(jí)。級(jí)。 3 3、彈簧管、彈簧管 彈簧管截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），彈簧管截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），并彎成圓狐狀（中心角常為并彎成圓狐狀（中心角常為270270）的空心管子。）的空心管子。 由于變形前后彈簧管由于變形前后彈簧管長(zhǎng)度不變，假設(shè)變形后內(nèi)長(zhǎng)度不變，假

23、設(shè)變形后內(nèi)外半徑分別為外半徑分別為r r、RR，變形后圓弧角為變形后圓弧角為，則，則有有rrRR 兩式相減，則有兩式相減，則有)()(rRrR 即即 bb 若被測(cè)壓力大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，由于彈簧管的若被測(cè)壓力大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，由于彈簧管的非圓截面，使得短軸方向的受力面大于長(zhǎng)軸方向非圓截面，使得短軸方向的受力面大于長(zhǎng)軸方向的受力面，因此短軸伸長(zhǎng)，長(zhǎng)軸縮短，使它有變的受力面，因此短軸伸長(zhǎng)，長(zhǎng)軸縮短，使它有變成圓形并伴有伸直的趨勢(shì)而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使成圓形并伴有伸直的趨勢(shì)而產(chǎn)生力矩，其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時(shí)改變其中心角。彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時(shí)改變其中心角。 彈簧管常用的材料有磷青銅、錫青

24、銅、合金彈簧管常用的材料有磷青銅、錫青銅、合金鋼和不銹鋼等，適用于不同的壓力測(cè)量范圍和被鋼和不銹鋼等，適用于不同的壓力測(cè)量范圍和被測(cè)介質(zhì)。測(cè)介質(zhì)。 彈簧管可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接指示被測(cè)壓力，彈簧管可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接指示被測(cè)壓力，也可以用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換元件把彈簧管自由端的位移也可以用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換元件把彈簧管自由端的位移變換成電信號(hào)輸出。變換成電信號(hào)輸出。 （1 1）彈簧管壓力表）彈簧管壓力表 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，它使用范圍廣，測(cè)量范圍寬，可以測(cè)量廉，它使用范圍廣，測(cè)量范圍寬，可以測(cè)量負(fù)壓、微壓、低壓、中負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十

25、壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)制造的要分廣泛。根據(jù)制造的要求，儀表的精度等級(jí)有求，儀表的精度等級(jí)有0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5級(jí)。級(jí)。 （2 2）電遠(yuǎn)傳式彈簧管壓力表）電遠(yuǎn)傳式彈簧管壓力表 主要有霍爾壓力傳感器和電感式壓力傳感器主要有霍爾壓力傳感器和電感式壓力傳感器兩種。兩種。 霍爾壓力傳感器是在彈簧管自由端連接一個(gè)霍爾壓力傳感器是在彈簧管自由端連接一個(gè)置于置于線性變化磁場(chǎng)線性變化磁場(chǎng)中的霍爾元件，把霍爾元件的中的霍爾元件，把霍爾元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)。位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)。 電感式壓力傳感器是將處于電感線圈中的銜電感式壓力傳感器是將處于電感線圈中的銜鐵與彈簧管自由

26、端相連，鐵與彈簧管自由端相連，把銜鐵的位移轉(zhuǎn)換成線把銜鐵的位移轉(zhuǎn)換成線圈的電感量的變化圈的電感量的變化。 霍爾元件的基本工作原理闡述如下：霍爾元件的基本工作原理闡述如下：霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由霍爾效應(yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛侖磁力作用的結(jié)果。洛侖磁力作用的結(jié)果。假設(shè)在假設(shè)在N N型半導(dǎo)體薄片型半導(dǎo)體薄片上通以電流上通以電流I I，則，則半導(dǎo)體中的電子沿著電流相反的方向運(yùn)動(dòng)，由于半導(dǎo)體中的電子沿著電流相反的方向運(yùn)動(dòng)，由于在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上施加磁場(chǎng)力在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上施加磁場(chǎng)力B B，所以電子受洛侖磁力的作用向一邊偏轉(zhuǎn)，并所以電子受洛侖磁力的作用向一邊偏

27、轉(zhuǎn)，并使該邊形成電子積累，而另一邊則為正電荷積累，使該邊形成電子積累，而另一邊則為正電荷積累，于是形成電場(chǎng)。該電場(chǎng)阻止電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)于是形成電場(chǎng)。該電場(chǎng)阻止電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電場(chǎng)作用在運(yùn)動(dòng)電子上的力等于洛侖磁力時(shí)，電電場(chǎng)作用在運(yùn)動(dòng)電子上的力等于洛侖磁力時(shí)，電子的積累便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在薄片兩橫端面之間子的積累便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在薄片兩橫端面之間建立電場(chǎng)，其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)建立電場(chǎng)，其對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)E EH H，其，其大小可表示為大小可表示為)(VdIBREHH式中式中R RH H霍爾系數(shù)；霍爾系數(shù)； dd霍爾元件厚度?；魻栐穸?。 霍爾壓力傳感霍爾壓力傳感器用做遠(yuǎn)傳壓力表器

28、用做遠(yuǎn)傳壓力表的原理如圖所示。的原理如圖所示?；魻柶c彈簧管的霍爾片與彈簧管的自由端相連，使霍自由端相連，使霍爾片處于兩對(duì)磁極爾片處于兩對(duì)磁極所形成的非均勻磁所形成的非均勻磁場(chǎng)之中。場(chǎng)之中。 霍爾片的四個(gè)端面引出四根導(dǎo)線，其中與磁鋼霍爾片的四個(gè)端面引出四根導(dǎo)線，其中與磁鋼平行的兩根導(dǎo)線和直流穩(wěn)壓電源相連接，另兩根導(dǎo)平行的兩根導(dǎo)線和直流穩(wěn)壓電源相連接，另兩根導(dǎo)線用來(lái)輸出信號(hào)。線用來(lái)輸出信號(hào)。 當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，改變了霍爾片處于非均勻磁管的自由端產(chǎn)生位移，改變了霍爾片處于非均勻磁場(chǎng)之中的位置，從而將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成霍

29、爾電勢(shì)，場(chǎng)之中的位置，從而將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，所以可將壓力信號(hào)以電量形式進(jìn)行遠(yuǎn)傳。所以可將壓力信號(hào)以電量形式進(jìn)行遠(yuǎn)傳。 霍爾片對(duì)溫度變化非常敏感，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)霍爾片對(duì)溫度變化非常敏感，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。償。霍爾片連接的外部直流電源應(yīng)具有恒流特性，霍爾片連接的外部直流電源應(yīng)具有恒流特性，以保證流過(guò)霍爾片的電流恒定。以保證流過(guò)霍爾片的電流恒定。第三節(jié)第三節(jié) 電氣式壓力檢測(cè)電氣式壓力檢測(cè) 彈性式壓力檢測(cè)儀表由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，彈性式壓力檢測(cè)儀表由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，使用和維修方便，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。然使用和維修方便，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。然而而在測(cè)量壓力變化快和高真空、超

30、高壓時(shí)，其動(dòng)態(tài)在測(cè)量壓力變化快和高真空、超高壓時(shí)，其動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能就不能適應(yīng)，而電氣式壓力檢測(cè)方法則和靜態(tài)性能就不能適應(yīng)，而電氣式壓力檢測(cè)方法則較適合。較適合。 電氣式壓力檢測(cè)方法一般是用壓力敏感元件直電氣式壓力檢測(cè)方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。能實(shí)能實(shí)現(xiàn)這種壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、現(xiàn)這種壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。應(yīng)變片和壓阻元件。 一、壓電材料及壓電式壓力傳感器一、壓電材料及壓電式壓力傳感器 利用壓電材料檢測(cè)壓力是基于壓電效應(yīng)原理，利用壓電材料檢測(cè)壓力是基于壓電效應(yīng)原理，即

31、壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量即壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。與所受的壓力成正比。 壓電元件被夾在兩壓電元件被夾在兩塊彈性膜片之間，當(dāng)壓塊彈性膜片之間，當(dāng)壓力作用于膜片，使壓電力作用于膜片，使壓電元件受力而產(chǎn)生電荷。元件受力而產(chǎn)生電荷。電荷量經(jīng)放大可轉(zhuǎn)換成電荷量經(jīng)放大可轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。電壓或電流輸出。 電壓或電流輸出的大小與輸入壓力成正比關(guān)系。電壓或電流輸出的大小與輸入壓力成正比關(guān)系。 壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，具有線性度好、頻率響應(yīng)高，量程范圍工作可靠，具有線性度好、頻率響應(yīng)

32、高，量程范圍大等優(yōu)點(diǎn)。但是，大等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于晶體上產(chǎn)生的電荷量很小，由于晶體上產(chǎn)生的電荷量很小，一般是以皮庫(kù)侖計(jì)，需要加高阻抗的直流放大器。一般是以皮庫(kù)侖計(jì)，需要加高阻抗的直流放大器。近年來(lái)已將場(chǎng)效應(yīng)管與運(yùn)算放大器組成的電荷放大近年來(lái)已將場(chǎng)效應(yīng)管與運(yùn)算放大器組成的電荷放大器直接與壓電元件配套使用以提高精度；器直接與壓電元件配套使用以提高精度；另外，由另外，由于在晶體邊界上存在漏電現(xiàn)象，所以這類(lèi)傳感器不于在晶體邊界上存在漏電現(xiàn)象，所以這類(lèi)傳感器不能用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量。能用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量。 二、應(yīng)變片與應(yīng)變式壓力傳感器二、應(yīng)變片與應(yīng)變式壓力傳感器 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界作用下（如壓力等）導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料

33、在外界作用下（如壓力等）產(chǎn)生機(jī)械變形，其阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)產(chǎn)生機(jī)械變形，其阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為為“應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)”。 把依據(jù)這種效應(yīng)制成的應(yīng)變片粘貼于被測(cè)材把依據(jù)這種效應(yīng)制成的應(yīng)變片粘貼于被測(cè)材料上，則被測(cè)材料受外界作用所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)料上，則被測(cè)材料受外界作用所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳送到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片上電阻絲的阻值傳送到應(yīng)變片上，從而使應(yīng)變片上電阻絲的阻值發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量阻值的變化量，就可反映出發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量阻值的變化量，就可反映出外界作用的大小。外界作用的大小。 金屬導(dǎo)體的電阻金屬導(dǎo)體的電阻R R可用下式表示：可用下式表示： AlRdAAldlAdAlRdR2 如

34、果對(duì)整條電阻絲長(zhǎng)度作用均勻應(yīng)力，由于如果對(duì)整條電阻絲長(zhǎng)度作用均勻應(yīng)力，由于、l l、A A的變化引起電阻的變化，可通過(guò)對(duì)上式的變化引起電阻的變化，可通過(guò)對(duì)上式的全微分求得：的全微分求得： 相對(duì)變化量相對(duì)變化量 AdAldldRdR 為分析方便，假設(shè)電阻絲是圓截面，則為分析方便，假設(shè)電阻絲是圓截面，則 ，則，則 2rArdrdA2rdrrrdrAdA222ldlrdr 令令dl/l =dl/l =為電阻絲軸向相對(duì)伸長(zhǎng)，即軸向應(yīng)為電阻絲軸向相對(duì)伸長(zhǎng)，即軸向應(yīng)變，而變，而dr/rdr/r為電阻絲徑向相對(duì)伸長(zhǎng)，即徑向應(yīng)變。為電阻絲徑向相對(duì)伸長(zhǎng)，即徑向應(yīng)變。由由材料力學(xué)材料力學(xué)獲知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲

35、沿長(zhǎng)獲知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲沿長(zhǎng)度方向伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系度方向伸長(zhǎng)或縮短時(shí)，軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系如下：如下： 式中式中為金屬材料的泊松系數(shù)，即徑向應(yīng)變和為金屬材料的泊松系數(shù)，即徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變的比例系數(shù)，負(fù)號(hào)表示方向相反，所以軸向應(yīng)變的比例系數(shù)，負(fù)號(hào)表示方向相反，所以2AdA)21(dRdR 經(jīng)整理后得經(jīng)整理后得dRdRk21/ 定義金屬絲的靈敏系數(shù)為定義金屬絲的靈敏系數(shù)為 它的物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變它的物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化?；?。 從上式可知，從上式可知，k k受兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是受受兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是受力后材料的幾何尺寸變化

36、所引起的，即（力后材料的幾何尺寸變化所引起的，即（1 12 2）項(xiàng)，另一個(gè)是受力后材料的電阻率發(fā)生變化而引起項(xiàng)，另一個(gè)是受力后材料的電阻率發(fā)生變化而引起的，即的，即 項(xiàng)。項(xiàng)。對(duì)于確定的材料，（對(duì)于確定的材料，（1 122）項(xiàng)）項(xiàng)是常數(shù)，其數(shù)值約在是常數(shù)，其數(shù)值約在1 12 2之間，并且由實(shí)驗(yàn)證明之間，并且由實(shí)驗(yàn)證明 也是一個(gè)常數(shù)，因此靈敏系數(shù)也是一個(gè)常數(shù)，因此靈敏系數(shù)k k為常數(shù)，則得為常數(shù)，則得/d/dkRdR 上式表明金屬電阻絲的電阻相對(duì)變化與軸向上式表明金屬電阻絲的電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。應(yīng)變成正比。 為了使應(yīng)變片能在受壓時(shí)產(chǎn)生形變，應(yīng)變片一為了使應(yīng)變片能在受壓時(shí)產(chǎn)生形變，應(yīng)變片一

37、般要和彈性元件一起使用。彈性元件可以是金屬膜般要和彈性元件一起使用。彈性元件可以是金屬膜片、膜盒、彈簧管及其他彈性體；敏感元件（應(yīng)變片、膜盒、彈簧管及其他彈性體；敏感元件（應(yīng)變片）主要有金屬或合金絲、箔等。它們可以以粘貼片）主要有金屬或合金絲、箔等。它們可以以粘貼或非粘貼的形式連接在一起?；蚍钦迟N的形式連接在一起。 應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成，應(yīng)變式壓力傳感器有很多結(jié)構(gòu)形相應(yīng)的橋路組成，應(yīng)變式壓力傳感器有很多結(jié)構(gòu)形式。下圖是一種形式的粘貼式應(yīng)變片壓力傳感器的式。下圖是一種形式的粘貼式應(yīng)變片壓力傳感器的原理圖。原理圖。 被測(cè)壓力

38、作用在膜的下方，應(yīng)變片貼在膜的上被測(cè)壓力作用在膜的下方，應(yīng)變片貼在膜的上表面。當(dāng)膜片受壓力作用變形向上凸起時(shí)，膜片上表面。當(dāng)膜片受壓力作用變形向上凸起時(shí)，膜片上任一點(diǎn)具有徑向應(yīng)變?nèi)我稽c(diǎn)具有徑向應(yīng)變r(jià) r和切向應(yīng)變和切向應(yīng)變t t 。 從圖中可以看出，在從圖中可以看出，在r=0r=0處，處，r r和和t t 都達(dá)到都達(dá)到最大值，且相等；在最大值，且相等；在r=0.58rr=0.58r0 0處，處，r r0 0；當(dāng)；當(dāng)r r 0.58r0.58r0 0時(shí)，時(shí)，r r成為負(fù)值；當(dāng)成為負(fù)值；當(dāng)r rr r0 0時(shí)，時(shí)，r r達(dá)到負(fù)的達(dá)到負(fù)的最大值。最大值。 膜片上應(yīng)變片的粘貼位置就是根據(jù)上述應(yīng)變分膜片

39、上應(yīng)變片的粘貼位置就是根據(jù)上述應(yīng)變分布規(guī)律來(lái)確定的。圖中貼有四個(gè)應(yīng)變片，在膜布規(guī)律來(lái)確定的。圖中貼有四個(gè)應(yīng)變片，在膜 片受壓力作用時(shí)，片受壓力作用時(shí)，R R2 2和和R R3 3受到正向受到正向r r的拉伸，電阻的拉伸，電阻值增大；值增大；R R1 1和和R R4 4受到負(fù)的受到負(fù)的r r的拉伸，電阻值減小。的拉伸，電阻值減小。把這四個(gè)應(yīng)變片接在一個(gè)橋路的四個(gè)橋臂上，把這四個(gè)應(yīng)變片接在一個(gè)橋路的四個(gè)橋臂上，其中其中R R1 1和和R R4 4，R R2 2和和R R3 3互為對(duì)邊，互為對(duì)邊，則橋路的輸出信號(hào)反映了被測(cè)則橋路的輸出信號(hào)反映了被測(cè)壓力的大小。壓力的大小。 由于金屬材料有電阻溫度由于

40、金屬材料有電阻溫度系數(shù)，特別是彈性元件和應(yīng)變系數(shù)，特別是彈性元件和應(yīng)變片兩者的膨脹系數(shù)不等，會(huì)片兩者的膨脹系數(shù)不等，會(huì) 造成應(yīng)變片的電阻值隨環(huán)境溫度而變，所以必須要造成應(yīng)變片的電阻值隨環(huán)境溫度而變，所以必須要考慮補(bǔ)償措施。最簡(jiǎn)單也是最常用的方法是采用上考慮補(bǔ)償措施。最簡(jiǎn)單也是最常用的方法是采用上述差動(dòng)電橋的形式，四個(gè)應(yīng)變片的靜態(tài)性能完全相述差動(dòng)電橋的形式，四個(gè)應(yīng)變片的靜態(tài)性能完全相同，它們處在同一電橋的不同橋臂上，溫度升降將同，它們處在同一電橋的不同橋臂上，溫度升降將使這兩個(gè)電阻同時(shí)增減，從而不影響電橋平衡；有使這兩個(gè)電阻同時(shí)增減，從而不影響電橋平衡；有壓力作用時(shí)，相鄰兩臂的阻值一增一減，使電

41、橋能壓力作用時(shí)，相鄰兩臂的阻值一增一減，使電橋能有較大的輸出。但盡管這樣，應(yīng)變式壓力傳感器仍有較大的輸出。但盡管這樣，應(yīng)變式壓力傳感器仍有比較明顯的溫漂和時(shí)漂。因此，這種壓力傳感器有比較明顯的溫漂和時(shí)漂。因此，這種壓力傳感器較多地用于一般要求的動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)。較多地用于一般要求的動(dòng)態(tài)壓力檢測(cè)。 3 3、壓阻元件與壓阻式壓力傳感器、壓阻元件與壓阻式壓力傳感器 壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件。感元件。所謂壓阻元件實(shí)際上就是指在半導(dǎo)體材所謂壓阻元件實(shí)際上就是指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，當(dāng)料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，

42、當(dāng)它受外力作用時(shí)，其阻值由于電阻的變化而改變它受外力作用時(shí)，其阻值由于電阻的變化而改變。和應(yīng)變片一樣，擴(kuò)散電阻正常工作需依附于彈性和應(yīng)變片一樣，擴(kuò)散電阻正常工作需依附于彈性元件，常用的是單晶硅膜片。壓阻式壓力傳感器元件，常用的是單晶硅膜片。壓阻式壓力傳感器就是根據(jù)壓阻效應(yīng)原理制造晶硅膜片。就是根據(jù)壓阻效應(yīng)原理制造晶硅膜片。 壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)壓阻式壓力傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其核心部分就是一個(gè)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其核心部分就是一個(gè)單晶硅膜片，單晶硅膜片，它既是壓敏元件又是彈性元件。它既是壓敏元件又是彈性元件。擴(kuò)散電阻的靈敏擴(kuò)散電阻的靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)的系

43、數(shù)是金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)的5050100100倍，能直倍，能直接反應(yīng)出微小的壓力變化，能測(cè)出十幾帕斯卡的接反應(yīng)出微小的壓力變化，能測(cè)出十幾帕斯卡的微壓。微壓。它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也很好，雖然比壓電晶體的它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也很好，雖然比壓電晶體的動(dòng)態(tài)特性要差一些，但仍可用來(lái)測(cè)量高達(dá)數(shù)千赫動(dòng)態(tài)特性要差一些，但仍可用來(lái)測(cè)量高達(dá)數(shù)千赫茲乃至更高的脈動(dòng)壓力，因此這是一種比較理想、茲乃至更高的脈動(dòng)壓力，因此這是一種比較理想、目前發(fā)展和應(yīng)用較迅速的一種壓力傳感器。目前發(fā)展和應(yīng)用較迅速的一種壓力傳感器。 這種傳感器的缺點(diǎn)是敏感元件易受溫度的影這種傳感器的缺點(diǎn)是敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。解決的方法是在響

44、，從而影響壓阻系數(shù)的大小。解決的方法是在制造硅片時(shí)，利用集成電路的制造工藝，將溫度制造硅片時(shí)，利用集成電路的制造工藝，將溫度補(bǔ)償電路、放大電路甚至將電源變換電路集成在補(bǔ)償電路、放大電路甚至將電源變換電路集成在同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器同一塊單晶硅膜片上，從而可以大大提高傳感器的靜態(tài)特性和穩(wěn)定性。因此，這種傳感器也稱(chēng)固的靜態(tài)特性和穩(wěn)定性。因此，這種傳感器也稱(chēng)固態(tài)壓力傳感器，有時(shí)也叫集成壓力傳感器。態(tài)壓力傳感器，有時(shí)也叫集成壓力傳感器。第四節(jié)第四節(jié) 氣流速度測(cè)量氣流速度測(cè)量 從熱力學(xué)和流體力學(xué)的基本定律可知，當(dāng)氣從熱力學(xué)和流體力學(xué)的基本定律可知，當(dāng)氣流速度較小時(shí)，可不考慮流體的可壓

45、縮性，并認(rèn)流速度較小時(shí)，可不考慮流體的可壓縮性，并認(rèn)為它的密度為常數(shù)。此時(shí)有為它的密度為常數(shù)。此時(shí)有220upp 只要測(cè)得總壓（滯止壓力）和靜壓（流體壓只要測(cè)得總壓（滯止壓力）和靜壓（流體壓力）之差以及流體的密度，就可以利用上式確定力）之差以及流體的密度，就可以利用上式確定流體速度的大小。流體速度的大小。 測(cè)量動(dòng)壓除可以使用靜壓管和總壓管分別測(cè)量測(cè)量動(dòng)壓除可以使用靜壓管和總壓管分別測(cè)量靜壓和總壓，然后接入靜壓和總壓，然后接入U(xiǎn) U型管確定動(dòng)壓值外，還可型管確定動(dòng)壓值外，還可以采用總靜壓風(fēng)速管進(jìn)行測(cè)量。以采用總靜壓風(fēng)速管進(jìn)行測(cè)量。 一、動(dòng)壓管（畢托管）一、動(dòng)壓管（畢托管） 設(shè)計(jì)動(dòng)壓管時(shí)主要應(yīng)滿足

46、靜壓測(cè)量的要求，其設(shè)計(jì)動(dòng)壓管時(shí)主要應(yīng)滿足靜壓測(cè)量的要求，其不敏感偏流角由靜壓孔決定。不敏感偏流角由靜壓孔決定。 1 1、L L型動(dòng)壓管型動(dòng)壓管 2 2、T T型動(dòng)壓管型動(dòng)壓管 3 3、笛型動(dòng)壓管、笛型動(dòng)壓管 主要用于測(cè)量大尺寸流道內(nèi)的平均動(dòng)壓，以主要用于測(cè)量大尺寸流道內(nèi)的平均動(dòng)壓，以得到平均流速。得到平均流速。 二、平面氣流的測(cè)量二、平面氣流的測(cè)量 平面氣流的測(cè)量包括氣流方向的測(cè)量和氣流平面氣流的測(cè)量包括氣流方向的測(cè)量和氣流速率的測(cè)量。速率的測(cè)量。為了準(zhǔn)確測(cè)出氣流的方向，要求方為了準(zhǔn)確測(cè)出氣流的方向，要求方向管或復(fù)合管對(duì)氣流方向的變化盡量敏感。向管或復(fù)合管對(duì)氣流方向的變化盡量敏感。 三孔圓柱形測(cè)壓管測(cè)量氣流的總壓、靜壓和三孔圓柱形測(cè)壓管測(cè)量氣流的總壓、靜壓和方向的方法有兩種。方向的方法有兩種。 1 1、轉(zhuǎn)動(dòng)法、轉(zhuǎn)動(dòng)法 轉(zhuǎn)動(dòng)三孔管以對(duì)準(zhǔn)氣流的方向。轉(zhuǎn)動(dòng)三孔管