第五章__壓力測量

1、熱工儀表及測量技術(shù)孟獻(xiàn)豐主講第五章第五章 壓力測量壓力測量 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 壓力是重要的熱工參數(shù)之一壓力是重要的熱工參數(shù)之一, 正確測量和控制壓力對(duì)保正確測量和控制壓力對(duì)保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。 垂直作用在單位面積上的力稱垂直作用在單位面積上的力稱壓力壓力。在國際單位制（。在國際單位制（SI）和我國法定計(jì)量單位中，壓力的單位是和我國法定計(jì)量單位中，壓力的單位是“帕斯卡帕斯卡”，簡稱，簡稱“帕帕”，符號(hào)為，符號(hào)為“Pa”。 即即

2、1N力垂直均勻作用在力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為的面積上所形成的壓力值為1Pa。 2122 2kgm1Pa1N/m11kgm sm s第五章第五章 壓力測量壓力測量 過去采用的壓力單位過去采用的壓力單位“工程大氣壓力工程大氣壓力”（kgf/cm2）、）、“毫米汞柱毫米汞柱”（mmHg）、）、“毫米水柱毫米水柱”（mmH2O）、）、“物理大氣壓物理大氣壓”（atm）、）、“巴巴”（bar）、）、“PSI”等均應(yīng)改等均應(yīng)改成法定計(jì)量單位帕。成法定計(jì)量單位帕。1 kgf/cm2 = 0.9807105Pa1mmH2O = 0.980710Pa1 mmHg = 1.332102Pa1

3、atm = 1.01325105Pa1bar=105Pa 1PSI=6.89103Pa第五章第五章 壓力測量壓力測量 一、壓力幾種不同表示方法：一、壓力幾種不同表示方法： (1) 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 指作用于物體表面積上的全部壓力指作用于物體表面積上的全部壓力, 其零點(diǎn)以絕對(duì)真空為其零點(diǎn)以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)基準(zhǔn), 又稱總壓力又稱總壓力, 一般用大寫符號(hào)一般用大寫符號(hào)P表示。表示。 (2)大氣壓力大氣壓力 指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力, 以以P0表示。表示。 (3)表壓力表壓力 絕對(duì)壓力與大氣壓力之差絕對(duì)壓力與大氣壓力之差, 一般用一般用p表示。表示。 測壓

4、儀表一般指測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力示的壓力都是表壓力, 表壓力又稱相對(duì)壓力。表壓力又稱相對(duì)壓力。 當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力, 則表壓力為負(fù)壓則表壓力為負(fù)壓, 負(fù)壓又可用真空度表示負(fù)壓又可用真空度表示, 負(fù)壓的絕對(duì)值稱為真空度。如測爐膛和煙道氣的壓力均是負(fù)壓。負(fù)壓的絕對(duì)值稱為真空度。如測爐膛和煙道氣的壓力均是負(fù)壓。 (4) 差壓差壓 任意兩個(gè)壓力之差稱為差壓。任意兩個(gè)壓力之差稱為差壓。 如靜壓式液位計(jì)和差壓式流量如靜壓式液位計(jì)和差壓式流量計(jì)就是利用測量差壓的大小知道液位和流體流量的大小。計(jì)就是利用測量差壓的大小知道液位和流體流量的大小。 第五章第五章 壓力測量壓力測量

5、 二、壓力檢測方法二、壓力檢測方法1. 平衡法平衡法：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力測壓力相平衡的原理測量壓力2. 彈性法彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小3. 電氣式電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷：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量等電量的變化第五章第五章 壓力測量壓力測量 三、壓力測量儀表的分類三、壓力測量儀表的分類u壓

6、力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：液柱式、機(jī)械式及電氣式液柱式、機(jī)械式及電氣式u測量壓力的儀表，按信號(hào)原理不同，大致可分為四類：測量壓力的儀表，按信號(hào)原理不同，大致可分為四類：液柱式液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度；：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度；機(jī)械式機(jī)械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移；：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移；電氣式電氣式：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測量；位差等，依據(jù)電量的

7、大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測量；活塞式活塞式：根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活：根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。第五章第五章 壓力測量壓力測量 第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計(jì)液柱式壓力計(jì) u利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的原理原理，通過液柱高度來反映被測壓力的大小。通過液柱高度來反映被測壓力的大小。u采用水銀或水為工作液，用采用水銀或水為工作液，用U形管或單管進(jìn)行測量，常用于低形管或單管進(jìn)行測量，常用于低壓、負(fù)壓或壓力差的檢測。壓、負(fù)壓或壓力差的檢測。u被

8、廣泛用于實(shí)驗(yàn)室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量。風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量。u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專業(yè)中結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專業(yè)中應(yīng)用很廣泛。應(yīng)用很廣泛。u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便。數(shù)不方便。第五章第五章 壓力測量壓力測量 一、一、U形管壓力計(jì)形管壓力計(jì)P=P1P2=g(h1+h2)提高工作液密度將提高工作液密度將增加壓力的測量范增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降圍，但

9、靈敏度要降低。低。第五章第五章 壓力測量壓力測量 圖所示的U形管內(nèi)裝有一定數(shù)量的液體, U形管一側(cè)通壓力p1, 另一側(cè)通壓力p2。當(dāng)p1= p2時(shí), 左右兩管液體高度相等。當(dāng)p1大于p2時(shí), 兩邊管內(nèi)液面便會(huì)產(chǎn)生高度差。根據(jù)液體靜力學(xué)原理可知: p=p1-p2=gh 式中為U形管內(nèi)液體的密度。 當(dāng)P2=B時(shí)，P1=B+gh h反映了被測壓力的大小。第五章第五章 壓力測量壓力測量 二、單管壓力計(jì)二、單管壓力計(jì) 由于由于U形管壓力計(jì)需兩次讀取液面形管壓力計(jì)需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計(jì)出一次高度，為使用方便，設(shè)計(jì)出一次讀取液面高度的單管壓力計(jì)。讀取液面高度的單管壓力計(jì)。因因則則故故由于由于

10、Dd，所以，所以 P =gh212224d4hDh2Dd122hh 2d21)1 ()(p22hghhgD第五章第五章 壓力測量壓力測量 三、斜管微壓計(jì)三、斜管微壓計(jì) 主要用于測量微小壓力、負(fù)壓和壓差，它將單管液柱主要用于測量微小壓力、負(fù)壓和壓差，它將單管液柱壓力計(jì)的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀壓力計(jì)的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對(duì)誤差。數(shù)相對(duì)誤差。2111B1222APg (hh )g (shlsiin)lAhlAnA 第五章第五章 壓力測量壓力測量 傾斜角度越小，傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)

11、較困難，但不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大，不能小于誤差增大，不能小于15。這種這種傾斜管液柱式壓力計(jì)傾斜管液柱式壓力計(jì)可以測量到可以測量到0.98Pa的的微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度，應(yīng)選微壓。為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。用密度小的酒精作為工作液體。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 四、液柱式壓力計(jì)的測量誤差及其修正四、液柱式壓力計(jì)的測量誤差及其修正1. 環(huán)境溫度變化環(huán)境溫度變化2. 重力加速度變化重力加速度變化3. 毛細(xì)管現(xiàn)象毛細(xì)管現(xiàn)象t0t0hh1ttng1 0.00265cos 2g2H1Bnnghhg第五章第五章 壓力測量壓力測量

12、 第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì) 用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測量儀表稱為量儀表稱為彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)。彈性元件受壓后產(chǎn)生的。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(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶形變輸出（力或位移），可以通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣動(dòng)指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力（或壓差）信號(hào)的遠(yuǎn)傳。元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力（或壓差）信號(hào)的遠(yuǎn)傳。第五章第五章 壓力測量壓力測量 1 彈性元件彈性元件 采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感采用不同材料、不同形狀的彈性元

13、件作為感壓元件壓元件, , 可以適用于不同場合、不同范圍的壓力可以適用于不同場合、不同范圍的壓力測量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋測量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。圖給出了一些常用彈性元件的示意管和膜片等。圖給出了一些常用彈性元件的示意圖。圖。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 第五章第五章 壓力測量壓力測量 CPACFxCxFPAF 測壓原理：測壓原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會(huì)產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。 F：軸向外力；軸向外力； A: 彈性元件承受壓力的有效面彈性元件承受壓力的有效

14、面積；積； P: 被測壓力；被測壓力； C：彈性元件的剛度系數(shù)；彈性元件的剛度系數(shù)； X: 彈性元件的形變位移。彈性元件的形變位移。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 1）. 膜片膜片u按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片u可與其他轉(zhuǎn)換元件合用可與其他轉(zhuǎn)換元件合用u電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器u光纖式壓力傳感器光纖式壓力傳感器u力矩平衡式壓力變送器力矩平衡式壓力變送器2）. 波紋管波紋管u優(yōu)點(diǎn)：靈敏高，可測較低壓力優(yōu)點(diǎn)：靈敏高，可測較低壓力u缺點(diǎn)：遲滯誤差較大，精度一般只有缺點(diǎn)：遲滯誤差較大，精度一般只有1.5級(jí)級(jí)第五章第五章 壓力測量壓力測量 第五章第五章 壓力測量

15、壓力測量 3）. 彈簧管彈簧管 截面為非圓形（橢圓形或截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），并彎成圓弧狀扁圓形），并彎成圓弧狀的空心管子的空心管子 一端為封閉（自由端），一端為封閉（自由端）， 一端為開口（固定端）一端為開口（固定端）第五章第五章 壓力測量壓力測量 2. 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 彈簧管壓力表在彈性式壓力表中歷史悠久, 應(yīng)用廣泛。 1）測壓原理：）測壓原理：當(dāng)開口端通入被測壓力后, 非圓橫截面在壓力p作用下將趨向圓形, 并使彈簧管有伸直的趨勢而產(chǎn)生力矩, 其結(jié)果使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移, 同時(shí)改變中心角。中心角的相對(duì)變化量與被測壓力有如下的函數(shù)關(guān)系: 2222)1 (12kaabbh

16、RE第五章第五章 壓力測量壓力測量 式中-為彈簧管中心角的初始角; -為受壓后中心角的改變量; R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑; h-為管壁厚度; a、 b-為彈簧管橢圓形截面的長、短半軸; 為幾何常數(shù)（=RH/a2）; 、 -為與比值a/b有關(guān)的參數(shù); 為彈簧管材料的泊松系數(shù); E為彈性模數(shù)。 由上式可知由上式可知, 如果如果a=b, 則則=0, 這說明具有均勻壁厚的圓形這說明具有均勻壁厚的圓形彈簧管不能用作測壓敏感元件。對(duì)于單圈彈簧管彈簧管不能用作測壓敏感元件。對(duì)于單圈彈簧管, 中心角變中心角變化量化量比較小比較小, 要提高要提高, 可采用多圈彈簧管。可采用多圈彈簧管。 2222)1 (12k

17、aabbhRE第五章第五章 壓力測量壓力測量 2） 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。被測壓力由接頭被測壓力由接頭9通入通入, 迫使彈簧迫使彈簧管管1的自由端產(chǎn)生位移的自由端產(chǎn)生位移, 通過拉桿通過拉桿2使扇形齒輪使扇形齒輪3作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn), 于是于是指針指針5通過同軸的中心齒輪通過同軸的中心齒輪4的帶的帶動(dòng)而作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)動(dòng)而作順時(shí)針偏轉(zhuǎn), 在面板在面板6的刻的刻度標(biāo)尺上顯示出被測壓力的數(shù)值。度標(biāo)尺上顯示出被測壓力的數(shù)值。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 u 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，使用范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格低廉，使用范圍廣

18、，測量范圍寬測量范圍寬;u 可測負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓可測負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓;u 精度有精度有0.5、1.0、1.5、2.5等。等。第五章第五章 壓力測量壓力測量 第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)u 為適應(yīng)集中檢測、自動(dòng)調(diào)節(jié)及使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的需要，為適應(yīng)集中檢測、自動(dòng)調(diào)節(jié)及使用計(jì)算機(jī)技術(shù)的需要，希望把彈性元件的輸出希望把彈性元件的輸出位移或壓力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號(hào)，位移或壓力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號(hào)，出現(xiàn)了電氣式壓力計(jì)。出現(xiàn)了電氣式壓力計(jì)。u電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感元件直接將壓電氣式壓力檢測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。力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量

19、的變化。 u能實(shí)現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、能實(shí)現(xiàn)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。第五章第五章 壓力測量壓力測量 1. 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器u 壓電效應(yīng)原理壓電效應(yīng)原理：壓電材料受：壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其壓時(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。電荷量與所受的壓力成正比。u 壓電材料壓電材料：單晶體、多晶體：單晶體、多晶體u 特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣頻率響應(yīng)高，量程范圍廣第五章第五章 壓力測量壓力測量 2

20、. 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器u應(yīng)變片應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生變片受外力作用產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。相應(yīng)變化。u應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的，利用彈性敏感元件和應(yīng)變計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換路組成的，利用彈性敏感元件和應(yīng)變計(jì)將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。第五章第五章 壓力測量壓力測量 u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：輸出信號(hào)小、線性范圍窄輸出信號(hào)小、線性范圍窄,而且

21、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差(見電見電阻應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)阻應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì))。u優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變片的體積小應(yīng)變片的體積小,商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)格可供商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)格可供選擇，而且可以靈活設(shè)計(jì)彈性敏感元件的形式以適應(yīng)各種選擇，而且可以靈活設(shè)計(jì)彈性敏感元件的形式以適應(yīng)各種應(yīng)用場合，所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式壓力傳感器仍有廣應(yīng)用場合，所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式壓力傳感器仍有廣泛的應(yīng)用。泛的應(yīng)用。u分類：分類：按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同,應(yīng)變式壓力傳感器大應(yīng)變式壓力傳感器大致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式和組合式致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式和組合式4種。種。

22、第五章第五章 壓力測量壓力測量 3. 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器u 壓阻元件壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，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)它受外力作用時(shí)，其阻值由于電阻率的變化而改變。當(dāng)它受外力作用時(shí)，其阻值由于電阻率的變化而改變。u 擴(kuò)散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅擴(kuò)散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅膜片。膜片。u優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；動(dòng)態(tài)

23、響應(yīng)好；u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。大小。第五章第五章 壓力測量壓力測量 圖是壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 在一塊圓形的單晶硅膜片上, 布置四個(gè)擴(kuò)散電阻, 組成一個(gè)全橋測量電路。 膜片用一個(gè)圓形硅杯固定, 將兩個(gè)氣腔隔開。一端接被測壓力, 另一端接參考?jí)毫Α．?dāng)存在壓差時(shí), 膜片產(chǎn)生變形, 使兩對(duì)電阻的阻值發(fā)生變化, 電橋失去平衡, 其輸出電壓反映膜片承受的壓差的大小。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗(yàn)壓力檢測儀表的選擇與校驗(yàn)一、壓力檢測儀表的選擇一、壓力檢測儀表的選擇1. 儀表量

24、程的選擇儀表量程的選擇u被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4；u被測壓力波動(dòng)較大或測脈動(dòng)壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過被測壓力波動(dòng)較大或測脈動(dòng)壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的儀表滿量程的2/3；u為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3；u優(yōu)先滿足最大工作壓力條件。優(yōu)先滿足最大工作壓力條件。第五章第五章 壓力測量壓力測量 2. 儀表精度的選擇儀表精度的選擇 壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實(shí)際被測壓力

25、允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于來確定，即要求實(shí)際被測壓力允許的最大絕對(duì)誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。儀表的基本誤差。3. 儀表類型的選擇儀表類型的選擇u從被測介質(zhì)壓力大小來考慮從被測介質(zhì)壓力大小來考慮u被測介質(zhì)的性質(zhì)被測介質(zhì)的性質(zhì)u對(duì)儀表輸出信號(hào)的要求對(duì)儀表輸出信號(hào)的要求u使用的環(huán)境使用的環(huán)境第五章第五章 壓力測量壓力測量 二、壓力儀表的校驗(yàn)二、壓力儀表的校驗(yàn)u校驗(yàn)校驗(yàn)就是將被校驗(yàn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比就是將被校驗(yàn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比較它們指示數(shù)值，如果被校表對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不較它們指示數(shù)值，如果被校表對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定最大準(zhǔn)許絕對(duì)誤差時(shí)，則認(rèn)為被校表

26、合格。大于被校表規(guī)定最大準(zhǔn)許絕對(duì)誤差時(shí)，則認(rèn)為被校表合格。u常用的校驗(yàn)儀器常用的校驗(yàn)儀器是活塞式壓力計(jì)，它由壓力發(fā)生部分和測是活塞式壓力計(jì)，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級(jí)有量部分組成，它的精度等級(jí)有0.02、0.05和和0.2級(jí)，可用來級(jí)，可用來校準(zhǔn)校準(zhǔn)0.25級(jí)精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被級(jí)精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為校壓力的最高值為60MPa。第五章第五章 壓力測量壓力測量 第五章第五章 壓力測量壓力測量 校驗(yàn)方法：校驗(yàn)方法：1. 在測量范圍內(nèi)選取在測量范圍內(nèi)選取3-4個(gè)點(diǎn)，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度個(gè)點(diǎn)，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度點(diǎn)上；點(diǎn)

27、上；2.均勻增至刻度上限，保持上限壓力均勻增至刻度上限，保持上限壓力3min，將至，將至0，觀察指，觀察指針的變動(dòng)情況；針的變動(dòng)情況；3. 單方向增至校驗(yàn)點(diǎn)后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向單方向增至校驗(yàn)點(diǎn)后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向?qū)⒅列ｒ?yàn)點(diǎn)校驗(yàn)，計(jì)算誤差。將至校驗(yàn)點(diǎn)校驗(yàn)，計(jì)算誤差。第五章第五章 壓力測量壓力測量 三、壓力表的安裝三、壓力表的安裝1. 取壓口的選擇取壓口的選擇u測量液體：在管道下部取壓測量液體：在管道下部取壓u測量氣體：在管道上部取壓測量氣體：在管道上部取壓u測量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓測量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓2. 導(dǎo)壓管的鋪設(shè)導(dǎo)壓管的鋪設(shè) 導(dǎo)導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號(hào)

28、壓管是傳遞壓力、壓差信號(hào)的，要有的，要有3%坡度，長度小于坡度，長度小于50m。第五章第五章 壓力測量壓力測量 3. 取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊，無凸起和毛刺。與設(shè)備內(nèi)壁平齊，無凸起和毛刺。4. 防止防止儀表傳感器與高溫和有害儀表傳感器與高溫和有害介質(zhì)直接接觸。介質(zhì)直接接觸。5. 取壓口和壓力表之間要有隔離取壓口和壓力表之間要有隔離閥，以備檢修。閥，以備檢修。第五章第五章 壓力測量壓力測量 6. 壓力、壓差計(jì)的安裝壓力、壓差計(jì)的安裝 第五章第五章 壓力測量壓力測量 差壓變送器可以測量液體、氣體差壓變送器可以測量液體、氣體和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù)

29、和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù), 與節(jié)流裝置配合可測量流量。與節(jié)流裝置配合可測量流量。 差壓變送器有氣動(dòng)差壓變送器差壓變送器有氣動(dòng)差壓變送器（輸出（輸出20100KPa壓力信號(hào)）和電動(dòng)壓力信號(hào)）和電動(dòng)差壓變送器（輸出差壓變送器（輸出420ma或或010ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)）標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)）, 下面將重點(diǎn)介紹工下面將重點(diǎn)介紹工業(yè)上常用的電動(dòng)差壓變送器。業(yè)上常用的電動(dòng)差壓變送器。 第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器第五章第五章 壓力測量壓力測量 一、力平衡式差式變送器一、力平衡式差式變送器 力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框圖如圖所示, 它包括測量機(jī)構(gòu)、杠桿力平衡機(jī)構(gòu)、位移檢測放大器及電磁反饋機(jī)構(gòu)。 力平衡式

30、差壓變送器是基于力矩原理工作的, 它是以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負(fù)反饋, 因而測量精度較高, 而且保證了被測差壓Pi和輸出電流I0之間的線性關(guān)系。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 壓力、 差壓變送器結(jié)構(gòu)都一樣, 只是彈性元件稍有差別。 圖為電動(dòng)力平衡壓力變送器結(jié)構(gòu)簡圖。被測壓力p作用在測量膜片1上, 轉(zhuǎn)換為輸入力作用于主杠桿2的下端。主杠桿以支點(diǎn)膜片3為軸而偏轉(zhuǎn), 并以力沿水平方向推動(dòng)矢量機(jī)構(gòu)4。矢量機(jī)構(gòu)將水平向左的力變成連桿6向上的力, 此力帶動(dòng)副杠桿7, 繞其支點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng), 因而使差動(dòng)變壓器8的銜鐵下移, 氣隙變小, 銜鐵的位移變化量通過低頻位移檢測放大

31、器9轉(zhuǎn)換并放大為4-20 mA的直流電流I0, 作為變送器的輸出信號(hào)。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 調(diào)節(jié)支點(diǎn)5的水平位置, 可改變矢量機(jī)構(gòu)的夾角, 從而能連續(xù)改變兩杠桿間的傳動(dòng)比, 能細(xì)調(diào)量程。調(diào)節(jié)彈簧11的張力, 可起調(diào)整零點(diǎn)的作用。 低頻位移檢測放大器的作用是將副杠桿上銜鐵的微小位移轉(zhuǎn)換成直流輸出電流I0, 所以它實(shí)際上是一個(gè)位移-電流轉(zhuǎn)換器。 第五章第五章 壓力測量壓力測量 二、電容式差壓變送器二、電容式差壓變送器 電容式差壓變送器是沒有杠桿機(jī)構(gòu)的變送器, 它采用差動(dòng)電容作為檢測元件, 整個(gè)變送器沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 因而尺寸緊湊, 抗振性好, 性能穩(wěn)定可靠, 具有較高的精度。它可以測量壓力、差壓、絕對(duì)壓力、帶開方的差壓（用于測量流量）。第五章第五章 壓力測量壓力測