壓力測量及儀表基本知識

壓力測量及儀表基本知識課程目標(biāo)及學(xué)習(xí)要求了解掌握壓力儀表的主要分類掌握各類壓力儀表基本的工作原理課程目錄壓力儀表的基本知識24313337356壓力單位的換算壓力檢測儀表的方法及原理液柱式壓力計彈性式壓力計電測型壓力計壓力表及壓力變送器的安裝一.壓力的基本知識壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa單位:牛頓/米2（N/m2），簡稱“帕”，用符號“Pa”

1.壓力的定義一.壓力的基本知識壓力的基本概念2.壓力的表示方法被測壓力通常可表示為絕對壓力、表壓、負(fù)壓（或真空度）

表壓（正壓）絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力絕對壓力真空度負(fù)壓二、壓力單位的換算三、壓力檢測的主要方法及原理hh12211p1p2h21.液柱式壓力檢測它是根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度，一般采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管或單管進行測量。2.彈性式壓力檢測它是根據(jù)彈性元件受力變形的原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成位移進行測量的。常用的彈性元件有彈簧管、膜片和波紋管等。三、壓力檢測的主要方法及原理

4.活塞式壓力檢測

它是根據(jù)液壓機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)量來進行測量。活塞式壓力計的測量精度較高，允許誤差可以小到0.05％--0.02％，它普遍被用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力檢測儀表進行校驗。3.電氣式壓力檢測它是利用敏感元件將被測壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進行測量的儀表，如電阻、電荷量等。四、液柱式壓力計

根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量hh12211p1p2h2P0h1h211p200

常用的壓力表有U形管壓力表、單管壓力表、斜管壓力表和活塞式壓力表等。測量原理五、彈性式壓力計

將被測壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移測量原理P彈簧管式彈性元件P膜片式彈性元件五、彈性式壓力計當(dāng)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，即

式中F——軸向外力

S——位移

C——彈性元件的剛度系數(shù)

式中A——彈性元件承受壓力的有效面積

P——被測壓力

測量原理S≈P五、彈性式壓力計彈性元件結(jié)構(gòu)和特點五、彈性式壓力計彈簧管壓力表

彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘六、電測型壓力計

利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機械和電氣元件）直接把被測壓力變換為電信號來進行測量的。

測量原理1.彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等；

2.非彈性元件組成的快速測壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等。六、電測型壓力計霍爾式壓力表

霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實現(xiàn)壓力-位移-霍爾電勢的轉(zhuǎn)換。霍爾片：是一種半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件。霍爾效應(yīng)：把一塊霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾片與磁感應(yīng)強度B的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個縱向端面上通入恒定的控制電流I，則會在霍爾片的兩個橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱為霍爾電勢。線性非均勻磁場

六、電測型壓力計彈簧管

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)

χ——自由端霍爾元件的位移量霍爾片+彈簧管磁鋼霍爾式壓力表

六、電測型壓力計微位移式變送器

（1）測量部分

測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等.

測量原理:將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。。固定電極P1轉(zhuǎn)換放大單元

P2電容式壓力傳感器六、電測型壓力計

壓阻式壓力傳感器是根據(jù)壓阻效應(yīng)原理制造的，其壓力敏感元件就是在半導(dǎo)體材料的基片上利用集成電路工藝制成的擴散電阻，當(dāng)它受到外力作用時，擴散電阻的阻值由于電阻率的變化而改變，擴散電阻一般也要依附于彈性元件才能正常工作。壓阻式壓力傳感器六、電測型壓力計智能差壓（壓力）變送器

在普通壓力傳感器上增加微處理器特點：具有遠(yuǎn)程通訊的功能依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設(shè)定變送器各種參數(shù)使用維護方便長期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。以3051C為例：組成：傳感膜頭：被測壓力---A/D轉(zhuǎn)換----數(shù)字信號電子線路板：對信號進行修正，線性化處理---D/A轉(zhuǎn)換--4～20mA信號六、電測型壓力計3051C型智能變送器原理圖A/D轉(zhuǎn)換器溫度傳感器電容傳感器傳感膜頭內(nèi)存修正系數(shù)膜頭信號微處理器傳感器線性化重設(shè)量程診斷工程單位通信電子板內(nèi)存量程值變送器組態(tài)信息D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字通信本機量程和零點調(diào)整手操器傳感膜頭電子線路板

4～20mA智能差壓（壓力）變送器七、壓力表及壓力變送器的安裝無論選用何種壓力儀表和采用何種安裝方式，在安裝過程中都應(yīng)注意以下幾點。1.壓力儀表必須經(jīng)檢驗合格后才能安裝。2.壓力儀表的連接處，應(yīng)根據(jù)被測壓力的高低和被測介質(zhì)性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)牟牧献鳛槊芊鈮|圈，以防泄漏。3.壓力儀表盡可能安裝在室溫，相對濕度小于80％，振動小，灰塵少，沒有腐蝕性物質(zhì)的地方，對于電氣式壓力儀表應(yīng)盡可能避免受到電磁干擾。4.壓力儀表應(yīng)垂直安裝。一般情況下，安裝高度應(yīng)與人的視線齊平，對于高壓壓力儀表，其安裝高度應(yīng)高于一般人的頭部。5.測量液體或蒸汽介質(zhì)壓力時，應(yīng)避免液柱產(chǎn)生的誤差，壓力儀表應(yīng)安裝在與取壓口同一水平的位置上，否則必須對壓力儀表的示值進行修正。6.導(dǎo)壓管的粗細(xì)合適，一般為6—10mm，長度盡可能短。否則會引起壓力測量的遲緩。7.壓力儀表與取壓口之間應(yīng)安裝切斷閥，以便維修。一般壓力表的安裝七、壓力表及壓力變送器的安裝

差壓變送器也屬于壓力測量儀表，因此差壓變送器的安裝要遵循一般壓力測量儀表的安裝原則。然而，差壓變送器與取壓口之間必須通過引壓管連接，才能把被測壓力正確地傳遞到變送器的正負(fù)壓室，如果取壓口選擇不正確，或者引壓管有堵塞、滲漏現(xiàn)象，或者差壓變送器的安裝和操作不正確，都會引起較大的測量誤差。差壓變送器的安裝差壓變送器的安裝

取壓口的選擇與被測介質(zhì)的特性關(guān)系很大，不同的介質(zhì)，取壓口的位置應(yīng)符合如下規(guī)定，如下圖所示。1.取壓口的選擇2.引壓管的安裝差壓變送器的安裝

引壓管應(yīng)按最短距離敷設(shè)，引壓管內(nèi)徑的選擇與引壓管長度有關(guān)，廠內(nèi)常用引壓管內(nèi)徑為φ14。引壓管的管路應(yīng)保持垂直，或者與水平線之間不小于1∶10的傾斜度，必要時要加裝氣體、凝液、微粒收集器等設(shè)備，并定期排放收集物。3.差壓變送器的安裝

差壓變送器的安裝

由引壓導(dǎo)管接至差壓計或變送器前，必須安裝切斷閥1、2和平衡閥3，構(gòu)成三閥組。差壓變送器是用來測量差壓的，但如果正、負(fù)引壓管上的兩個切斷閥不能同時打開或者關(guān)閉時，就會造成差壓變送器單向受很大的靜壓力，有時會使儀表產(chǎn)生附加誤差，嚴(yán)重時會使儀表損壞。為了防止差壓計單向受很大的靜壓力，必須正確使用平衡閥