壓力檢測(cè)儀表檢測(cè)原理

1壓力檢測(cè)及儀表一、壓力測(cè)量?jī)x表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。

當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來表示。絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系大氣壓：是地球表面上的空氣質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力。絕對(duì)壓力：相對(duì)0壓力（絕對(duì)真空）所測(cè)的壓力表壓：絕對(duì)壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐睢?.2液柱式壓力計(jì)

它根據(jù)流體靜力學(xué)原理,將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。按其結(jié)構(gòu)形式的不同

有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便.

缺點(diǎn)

其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。U型管壓力計(jì)

2.彈性式壓力計(jì)

它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。

3.電氣式壓力計(jì)

它是通過機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來進(jìn)行測(cè)量的儀表。液柱式壓力計(jì)的原理原理：利用液柱所產(chǎn)生的壓力與被測(cè)壓力平衡封液：水、酒精、水銀特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物理本質(zhì)清晰。p1?p2=ρgh液柱式壓力計(jì)的原理原理：利用液柱所產(chǎn)生的壓力與被測(cè)壓力平衡封液：水、酒精、水銀特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，物理本質(zhì)清晰。p1?p2=ρghp1?p2=ρghp1?p2=ρglsinα（2）毛細(xì)現(xiàn)象造成的影響；（3）安裝、讀數(shù)、刻度等方面的誤差。毛細(xì)現(xiàn)象使封液表面形成彎月面，不僅引起讀數(shù)誤差，還會(huì)引起液柱的升高或降低。通過加大管徑來解決。酒精：D>=3mm；水銀：D>=8mm2.3彈性式壓力計(jì)定義

彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。優(yōu)點(diǎn)

具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰、牢固可靠、價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。

可用來測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。

1.彈性元件

彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。

圖2-5

彈性元件示意圖

彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示。彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力表

分類使用的測(cè)壓元件

單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。

用途

普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓力表等。

1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表游絲中心齒輪彈簧管拉桿滿度調(diào)節(jié)零點(diǎn)限位扇形齒輪彈性式壓力傳感器是基于彈性元件（彈性管、膜盒、波紋管等）受力后產(chǎn)生的位移與壓力成一定函數(shù)關(guān)系的原理制成。精度等級(jí)0.4量程4MPa200格0.02MPa/格彈簧管壓力表

(1).壓力計(jì)的選用

壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測(cè)量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析，一般考慮以下幾個(gè)問題。

儀表類型的選用

儀表精度級(jí)的選取

儀表測(cè)量范圍的確定

55舉例

例3某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為25～28MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。

解

由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為

根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0～60MPa。

由于，故被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得允許誤差為

所以，精度等級(jí)為1.5級(jí)的儀表完全可以滿足誤差要求。至此，可以確定，選擇的壓力表為YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0～60MPa，精度等級(jí)為1.5級(jí)。UHIBUHI半導(dǎo)體磁極磁極彈簧管P(1)霍爾片式壓力傳感器將霍爾式置于磁場(chǎng)B中，通一電流I，載流子（自由電子）在在磁場(chǎng)作用（洛倫茲力）下，運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏離，在兩個(gè)側(cè)面形成積累，產(chǎn)生電勢(shì)——霍爾電勢(shì)UH。一般I=3～20mA，B為零點(diǎn)幾T（特斯拉），UH約為幾十mV。將霍爾片式粘接在彈簧管的自由端，壓力P增大，霍爾片在磁極下產(chǎn)生位移，“等效磁場(chǎng)B”發(fā)生變化，霍爾電勢(shì)UH就變化。即霍爾電勢(shì)UH隨壓力變化。RH：霍爾系數(shù)2.4電氣式壓力傳感器

電阻式檢測(cè)元件被測(cè)量電阻值(2)電阻式檢測(cè)元件加速度位移壓力形變溫度

電阻應(yīng)變片

熱電阻

濕敏電阻

氣敏電阻力壓力溫度濕度氣體組成、含量電阻應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)312幾何尺寸效應(yīng)壓阻效應(yīng)金屬半導(dǎo)體應(yīng)變靈敏系數(shù)對(duì)大多數(shù)金屬，=0.3~0.5金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片絲式箔式敏感柵引線黏結(jié)劑體型薄膜型擴(kuò)散型——

高靈敏度應(yīng)變片的主要特性靈敏系數(shù)絕緣電阻零漂和蠕變?cè)试S電流應(yīng)變極限應(yīng)變計(jì)的敏感柵和引線與被測(cè)件之間的電阻零漂：不承受機(jī)械應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變值隨時(shí)間變化蠕變：承受恒定的應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變值隨時(shí)間變化應(yīng)變片不因電流放熱而影響測(cè)量所允許的最大電流真實(shí)應(yīng)變—指示應(yīng)變真實(shí)應(yīng)變時(shí)的最大真實(shí)應(yīng)變應(yīng)變極限金屬電阻應(yīng)變片的工作原理金屬或半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片在外力的作用下產(chǎn)生微小的機(jī)械變形——應(yīng)變，而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化?；娮杞z覆蓋層引出線受力變形后ＬK——應(yīng)變片的靈敏度受力懸臂梁受拉受壓ε——長(zhǎng)度應(yīng)變值例:應(yīng)變片壓力傳感器略去兩個(gè)“△”的積△；△R<<R平衡條件測(cè)量電橋R3R1R2R4EUO接成全橋時(shí)即R1、R4受拉；R2、R3受壓；或R1、R4受壓；R2、R3受拉必須接成差動(dòng)方式設(shè)則（3）壓阻式力傳感器將4個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變片“集成”在一起，靈敏度很高（是金屬應(yīng)變片的500～1000倍），工作可靠、精度高。（4）壓電傳感器原理：壓電效應(yīng)。打火機(jī)、電子爐盤的點(diǎn)火機(jī)構(gòu)輸出壓電材料力力+++壓傳感器等效為一個(gè)具有電容的電荷源。UCaq+-△∞+-+CfUO電荷放大器“虛地”+-Caq+-（5）電容傳感器εAdε——極板之間介質(zhì)的介電常數(shù)εr——極板之間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)ε0——真空的的介電常數(shù)，8.854188pF/m壓力物位差壓加速度角位移振動(dòng)位移

電容式檢測(cè)元件(5)電容式檢測(cè)元件被測(cè)量電容量平板型圓筒型真空介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù)變介電常數(shù)式變極距式變面積式變面積式變介電常數(shù)式理論上，輸入輸出關(guān)系是線性的。線性介質(zhì)導(dǎo)電時(shí)，極板表面應(yīng)涂絕緣層可用來測(cè)水位、物位、介質(zhì)厚度等絕對(duì)壓力變送器

電容式差壓變送器

電容式液位變送器電容式接近開關(guān)消除溫度對(duì)電容的影響溫度補(bǔ)償溫度變化附加誤差測(cè)量誤差幾何尺寸變化介電常數(shù)變化選用溫度系數(shù)小且穩(wěn)定的材料在轉(zhuǎn)換電路中采取補(bǔ)償措施消除寄生電容的影響驅(qū)動(dòng)電纜技術(shù)屏蔽接地技術(shù)CLCHED2D1R2R1UOR3差動(dòng)電容變送器CH>

CL時(shí),UO>0CH<

CL時(shí),UO<0作用:將差壓信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換成4—20mA電容式壓差變送器(美.羅斯蒙特)HART（HighwayAddressableRomoteTransducer）:多路可尋址遠(yuǎn)程傳感器。2.2KHz1.2KHz疊加在信號(hào)上,平均值為010