压力检测及仪表
第5章 压力检测及仪表-现代检测技术及仪表-许秀-清华大学出版社
5.1 压力及压力检测方法 5.2 常用压力检测仪表 5.3 压力检测仪表的选择及校验 5.4 压力检测系统
5.1 压力及压力检测方法
5.1.1 压力的定义及单位 1. 压力的定义
压力是指垂直、均匀地作用于单位面积上的力。 2. 压力的单位
◆工程大气压 ◆毫米汞柱（mmHg），毫米水柱（mmH2O） ◆标准大气压 ◆国际单位（SI）制压力单位帕（Pa） 1牛顿垂直均匀地作用在1平方米面积上所形成的 压力为1“帕斯卡”，简称“帕”，符号为Pa。加上词 头又有千帕（KPa）、兆帕（MPa）等。
。
2.压力测量部分
测量活塞1上端的托盘上放
有砝码2,活塞1插入在活塞柱3
内，下端承受螺旋压力发生器4
向左挤压工作液5所产生的压力
P的作用。当活塞1下端面因压 力P作用所产生向上顶的力与活
塞1本身和托盘以及砝码2
图5-3 活塞式压力计示意图
a,b,c,d-切断阀；1-测量活塞；2-砝码； 3-活塞柱；4-螺旋压力发生器；5-工作液 ；6-压力表； 7-手轮；8-丝杠；9-工作 活塞；10-油杯；11-进油阀
当被测压力从弹簧管的固定端输入时，由于弹簧管的 非圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势，使自由
端产生位移并改变中心角θ。所以只要测得自由端的位移 量就能够反映压力p的大小，这就是弹簧管的测压原理。
压力检测及仪表
这种传感器的缺点则是扩散电阻存在温度 效应，容易受环境温度的影响。
霍尔效应及霍尔元件
霍尔效应
置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向
不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间 产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。如后 图所示，在垂直于外磁场B的方向上放置一导电板，导电板通以 电流I，方向如图所示。导电板中的电流使金属中自由电子在电 场作用下做定向运动。此时，每个电子受洛伦兹力fl 的作用，fl 的大小为
测量部分
转换放大部分
反馈电路
电容式压力变送器，目前在工业 生产中应用非常广泛，其输出信号 也是标准4～ 20mADC电流信号。 电容式压力变送器是先将压力 的变化转换为电容量的变化，然后 进行测量的。 电容式差压变送器的原理图可见传感器有左右固定极板， 在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容 的中央动极板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。 电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差 压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻 璃凹球面上，因此不易损坏，与力矩平衡式相比，电容式没 有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量 精度相应提高，可达0.2级。
——弹簧管和弹簧管压力表
横截面呈非圆形（椭圆形或扁圆形），弯成 圆弧状（中心角常为270°）的空心管子。 管子的一端为封闭，另一端为开口。闭口 端作为自由端，开口端作为固定端。
压力检测及仪表ppt课件
五、弹簧管压力表的选择及安装
（一）压力表的选用
1/3～2/3
①仪表量程：根据被测压力的大小。
P测测ma量氧x≤氨气2/3气：（：严P弹禁刻m簧沾ax管有－用油P不脂刻m锈以in钢免），爆＋不炸P能；刻m用in 铜；P刻min P测m量in ≥乙1/炔3（：P禁刻止ma用x －铜P垫刻片min。）＋ P刻min
S
2 0
S
2
Ci1
Ci2
So △S
当△S很小时，△C与△S成线性关系。
四、智能型压力变送器
特点：精度高（0.1级），量程范围广（100： 1），时间常数可调（0～36S），通过手持通 信器编制各种程序，可对现场变送器进行参数的 设定、零点量程的调整、修正、补偿、自诊断， 使用维护方便，可直接与计算机联系。
结构简单、方便、便宜、测量范围宽，用途广泛， 可增附加机构（记录、报警等）。
三、电气式压力计
1、霍尔片式
B
利用霍尔效应将由压力引起的弹性元件的 位移转变成电势。
其大小为： VH=RHIB
+ + +
RH——霍尔常数， 与材料、几何尺寸有关。 I
当电流I和RH不变时，VH与B成正比。
霍尔效应：将两端通有电流I 的霍尔片（半导体）放入磁场 B中，由于受电磁力的作用，在霍尔片另外两端有电势产 生，这就是霍尔电势。
第三章 压力检测仪表
任一个电阻可以是应变片）。
AC两端为输入—接直流电源，用 UAC 表示
从ABC半个桥看，流经 R1的电流
I1
U AC R1 R2
R1 两端压降：
UAB I1R1 R 3 两端压降：
R1 R1 R2
U AC
U AD
R3 R3 R4
UAC
S a x
指仪表指针位移（角位移或线位移）的变化量与引起该位移的
被测参数变化量的比值。
• 灵敏限：指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 通常：灵敏限≤允许绝对误差的1/2
4. 分辨力与分辨率（适用于数字式仪表）
• 分辨力：测试仪表数字显示器的最末位数字间隔所代表的被测 参数变化量。不同量程的分辨力不同，相应于最低量程的分辨 力称为该表的最高分辨力，也叫灵敏度。例：0～1.0000V的数 字电压表。分辨力是？
max 测量范围上限值－测量范围下限值
100％
允
允max 测量范围上限值－测量范围下限值
100％
• 仪表精度等级的确定
国家根据仪表的允许误差来统一规定仪表的精度等级
（0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，
1.5，2.5，4.0），具体办法：将仪表允许相对百分误
差中的“±”及“％”去掉便可确定仪表的精度等级。
压力检测及仪表调研报告
压力检测及仪表调研报告
压力检测及仪表调研报告
一、调研目的
压力检测及仪表在工业生产过程中起着重要作用，本次调研旨在了解当前市场上流行的压力检测方法和仪表，并分析其特点和使用情况，为企业选购和使用提供参考。
二、调研方法
1. 网上调查：通过相关行业网站、论坛等获取压力检测仪表的最新信息和产品介绍。
2. 实地调研：选择几家重要的压力检测仪表供应商，在其生产基地进行实地考察，了解其生产工艺和技术水平。
3. 采访调查：与一些工业企业的技术人员和仪表使用人员进行面对面的询问与交流，了解其对现有压力检测仪表的使用情况和反馈意见。
三、调研结果
1. 市场现状：
根据网上调查和实地考察的结果，目前市场上压力检测仪表形态多样、品牌众多。主要包括压力传感器、压力变送器和压力控制器等不同类型的产品。其中，压力传感器是最常见的压力检测仪表，主要用于将物理量转化为电信号输出。压力变送器则常用于将被测压力转化为标准电流信号进行远程传输和显示。压力控制器则可以对压力进行测量和控制，用于自动化控制系统中的压力调节。
2. 产品特点：
不同类型的压力检测仪表具有不同的特点和优势。压力传感
器具有高精度、强抗干扰能力、可靠性高等特点，广泛应用于汽车、石油化工、电子、仪表等领域。压力变送器则具有体积小、工作稳定、易于安装等特点，适用于流体介质的压力测量和控制。压力控制器则可以根据设定的参数实现自动调节，具有快速反应、可编程和通讯功能等特点，适用于压力调节和信号转换。
3. 使用情况：
通过采访调查了解到，大多数企业在生产中普遍使用压力传
压力检测仪表
3.4弹性式压力表的安装要求
1、测压点的选择，所选择的测压点能反映被测压力的真实情况。 （1）要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在管路拐弯、分叉、 死角或其它易形成漩涡的地方。 （2）测量流动介质的压力时，应使取压力点与流动方向垂直，清除钻 孔毛刺。 （3）测量液体压力时，取压点应在管道下部，使导压管内不积存气体， 测量气体时，取压点应在管道上方，使导压管内不积存液体。 3、压力表的安装 （1）压力表应安装在易观察和检修的地方。 （2）安装地点应力求避免振动和高温影响。 （3）测量蒸汽压力时应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接和测压元件 接触；对于有腐蚀介质时，应加装充有中性介质的隔离罐等。 压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于80℃及2MPa压力用聚四 氟乙烯垫片或铝片，温度及压力更高时可用退火紫铜或铅垫片。另外还 要考虑介质的影响，例如测氧气的压力表不能用带油或有机化合物的垫 片，否则会引起爆炸。测量乙炔压力时禁止用铜垫。
3.2弹簧管压力计 3.2.1原理 在被测压力 p 的作用下， 弹簧管的椭圆或扁圆形截面 趋于圆形，圆弧状的弹簧管 随之向外扩张变形。自由端 B的位移与输入压力p成正比。 通过拉杆2带动扇形齿轮3经 过中心齿轮4的传递、放大， 带动指针偏转在面板6的刻 度标尺上指示出被测压力p 的数值。 游丝7用来压紧扇形齿轮和 中心齿轮间的接触面。 调整螺钉8的位置，即改变 了机械传动系数，调整了仪 表量程。
常见压力检测仪表简介
一、液柱式压力计
二、弹性式压力表
弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件， 在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后 产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。
优点
具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢 固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的 精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压 力。
缺点
结构较复杂，价格较贵。
活塞式压力计
压力检测仪表简介
一、液柱式压力计
它根据流体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。
优点
这类压力计结构简单、使用方便 其精度受工作液的毛细管作用、密度及视 差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测 量较低压力、真空度或压力差。
缺点
一、液柱式压力计
血压计
一、液柱式压力计
一、液柱式压力计
图2-2弹性元件示意图
弹簧管压力计
膜片式压力计
膜片式压力计
三、电气式压力表
它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如 电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。
四、活塞式压力表
它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转 换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。
优点
测量精度很高，允许误差可小到0.05%～0.02%。
压力检测方法及仪表
➢电测压力法
❖压电式测压原理
根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。
（a）单晶体
（b）剖面图
（c）X截割的石英片
电荷数 Q x KPx Ax
受力面积
压电常数
作用在受力面积上的压力
➢压力检测仪表 霍尔式压力表属于电气式压力表。
❖霍尔式压力表 测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导
体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移霍尔电势的转换。
压力变换为电信号来进行测量的。 1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的 位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电 容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物 体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、 压磁式等。
➢电测压力法 ❖电容式测压原理
▪ 机械品质因数对于作周期振动的弹性敏感元件，由于阻尼的存在，每一
个振动周期都伴有能量消耗。机械品质因数定义为每个振动周期存储的
能量与由阻尼等消耗的能量之比：
Q
2
E S
E
C
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
拉杆 调整螺钉
➢电测压力法
测量原理
利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测
测量 p1 p2
P0
化工仪表基础-第二章压力检测
03 压力检测仪表的应用
工业生产中的压力检测
压力是工业生产中重要的工艺参数之一，用于监测和控制生产过程中的各种反应和 流程。
压力检测仪表在工业生产中广泛应用于石油、化工、制药、食品等领域，用于检测 管道、反应器、储罐等设备内的压力，确保生产的安全和稳定。
压力检测仪表的准确性和可靠性对于工业生产过程控制至关重要，能够提高生产效 率和产品质量。
2
智能化压力检测技术提高了工作效率，减少了人 工干预和误差，为企业的生产和管理提供了更加 便捷和高效的支持。
3
智能化压力检测技术将成为未来压力检测技术的 发展方向，具有广阔的市场前景和应用价值。
无线压力检测技术
无线压力检测技术通过无线传输方式，实现了压力数 据的实时传输和处理，避免了传统有线方式的布线困
压力检测仪表的选型与使用
选型原则
在选择压力检测仪表时，应考虑测量范围、精度、稳定性、 环境因素和安装条件等因素，以确保所选仪表能够满足实际 生产的需求。
使用注意事项
在使用压力检测仪表时，应注意定期校准和维护，避免超量 程使用，同时要关注仪表的安装和连接方式，确保其能够正 确、安全地工作。
02 压力检测仪表的工作原理
液柱式压力计
01
利用液柱产生的静压力与被测压 力相比较，通过液柱高度来测量 压力。
02
适用于测量较低的压力，精度较 高，但受温度影响较大。
压力测量及仪表基本知识
1.取压口的选择
差压变送器的安装 取压口的选择与被测介质的特性关系很大，不同的
介质，取压口的位置应符合如下规定，如下图所示。
2.引压管的安装
差压变送器的安装
引压管应按最短距离敷设，引压管内径的选择与引压 管长度有关，厂内常用引压管内径为φ14。引压管的管 路应保持垂直，或者与水平线之间不小于1∶10的倾斜 度，必要时要加装气体、凝液、微粒收集器等设备，并 定期排放收集物。
F S
式中 Ｐ——压力（Pa） Ｆ——均匀垂直作用力（N） Ｓ——受力面积（m2）
单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”
1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa
一.压力的基本知识
压力的基本概念
2.压力的表示方法 被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）
3.差压变送器的安装
差压变送器的安装
由引压导管接至差压计或变送器前，必须安装切断阀1、 2和平衡阀3，构成三阀组。
差压变送器是用来测量差压的，但如果正、负引压管上 的两个切断阀不能同时打开或者关闭时，就会造成差压变送 器单向受很大的静压力，有时会使仪表产生附加误差，严重 时会使仪表损坏。为了防止差压计单向受很大的静压力，必 须正确使用平衡阀。在启用差压变送器时，应先打开平衡阀 3，使正、负压室接通，受压相同，然后再打开切断阀1、2， 最后再关闭平衡阀3，变送器即可投入运行。差压变送器需 要停用时，应先打开平衡阀，然后再关闭切断阀1、2。当切 断阀1、2关闭，平衡阀3打开时，即可以对仪表进行零点校 验。
液柱式压力检测仪表
p=ρgh
斜管式wenku.baidu.com力计
压力检测仪表的选用
·根据生产工艺的要求；
气体
·被测介质的物理化学性质 液体
·现场的环境条件。
载荷
量程的确定
被测压力值在压 力计全量程的30 ％～70％之间 为宜，根据被测 压力的工作范围 来确定
精度等级的选择
根据实际使用的需 要合理选择压力计 精度，以寻求性能 价格比的最佳选择
概述
压力为均匀而垂直作用于单位面积上的力。
表达式为：
P F A
式中，P——压力； F——作用力； A——作用面积。
压力单位换算表
几种不同的压力表示方法：
(1)绝对压力:作用于物体表面积上的全部压力, (2)大气压力:空气柱重量所产生的压力, (3)表压力:绝对压力与大气压力之差,
当绝对压力小于 大气压力, 则表压力 为负压（如测炉膛和 烟道气体的压力均是 负压）。
在满足工艺要求的前 提下，应尽可能选用 精度较低、价廉耐用 的仪表
用途 （对仪表输出信号的 要求）
压力检测信号是作为 指示用还是要作为控 制用
决定了所选用的压力 计是无输出的还是标 准电流(电压)信号输 出
压力检测仪表的校验
校验就是将被校压力表和标准压力表通以相同的压力，并比 较它们的示值，如果被校压力表相对与标准压力表的读数误差 不大于被校压力表的最大允许误差，则认为被校压力表合格； 反之则认为其不合格 。
3压力检测技术及仪表
3 压力检测技术及仪表
1
3 压力检测技术及仪表
内容安排：
3.1 概述 3.2 液柱式压力计 3.3 弹性式压力计 3.4 光纤压力计 3.5 差压变送器 3.6 电阻应变式压力计 3.7 振频式压力计
2
3.8 压力检测仪表的选用
3 压力检测技术及仪表
优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变 化，动态响应好。 缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数 的大小。
17
3 压力检测技术及仪表
内部结构 硅膜片示意图 压阻式压力计的结构示意图
在一块圆形的单晶硅膜片上，布置四个扩散电阻，两片位于受压应 力区，另外两片位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。 当存在压差时，膜片产生变形，使两对电阻的阻值发生变化，电桥 18 失去平衡，其输出电压反映膜片两边承受的压差大小。
光被外界参数的调制原理。
外界信号可能引起光的强度、 波长、频率、相位、偏 振态等光学性质的变化，从而形成不同的调制。调制后的光
信号经接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，
最后经信号处理得到所需要的被测量。
25
3 压力检测技术及仪表
光纤微弯对传播光的影响
光纤微弯位移（压力）传感器
光纤微弯曲压力传感器由两块具有空间周期性的波形板 (变形器)构成，其中一块是活动板，另一块是固定板。一根光 纤从一对波形板之间通过。 当有压力F作用而使活动板产生位移时，光纤就会发生微小 弯曲，这时，部分光线漏出包层，光纤芯的输出光强减小，光 强受到调制。通过检测光纤芯透射光强度或泄漏出包层散射光 26 强度，即可测出压力(或位移)的大小。
《压力检测及仪表》课件
压力仪表无法通讯
检查通讯线路、接口是否正常，协议是否匹 配
CHAPTER
05
新型压力检测技术及发展趋势
新型压力检测技术的特点与应用
特点
高精度、快速响应、低成本、智能化
应用领域
工业自动化、航空航天、医疗设备、科研实验等
新型压力检测技术的发展趋势与展望
发展趋势
集成化、微型化、网络化、智能化
技术前沿
纳米压力传感器、光学压力传感器、生物压力传感器 等
展望
随着科技的进步，新型压力检测技术将更加广泛地应 用于各个领域，提高生产效率和生活品质。
CHAPTER
06
压力检测及仪表行业的发展前 景
压力检测及仪表行业的发展现状
压力检测及仪表行业在全球范围内保持稳定增长，市场需求不断扩大。
随着工业自动化和智能制造的快速发展，压力检测及仪表的应用领域不断拓展。
同时，智能化和集成化的发展将使得压力检测系统更加 便捷、高效，满足各种复杂应用场景的需求。
CHAPTER
02
压力仪表的种类与特点
压力仪表的分类
弹簧管压力表
利用弹簧管受压后产生弹性变 形的原理，将压力转换为位移 ，再通过传动机构带动指针显
示压力值。
膜片压力表
利用膜片受压变形，通过杠杆 传递放大压力信号，再由指针 显示压力值。
压力检测仪表的分类
压力检测仪表的分类
压力检测仪表是一种广泛应用于各种工业领域的仪器设备，其作用是测量流体管道中的压力和流量等参数。根据其使用场景和测量对象的不同，压力检测仪表可以分为多种不同的类型。下面将为您介绍几种常见的压力检测仪表分类。
1. 机械式压力计
机械式压力计是一种使用物理原理来测量压力的仪表。其工作原理是利用弹性元件（例如弹簧）受到物理量的作用而产生变形，通过变形的大小来推算出压力的大小。机械式压力计的测量范围通常在0-5000bar之间，适用于大多数常规压力测量应用。
2. 电子式压力计
电子式压力计是一种利用电子技术来实现压力测量的仪表。其工作原理是将物理量转换为电信号，并通过电路和芯片的处理和计算来实现压力的测量和显示。相较于机械式压力计，电子式压力计具有更高的精度和更广泛的应用范围。
3. 智能型压力计
智能型压力计是一种集成了多种功能的高级压力测量仪表。除了具有
压力测量功能以外，它还能够进行数据存储、数据处理、报警功能、
远程通讯等。智能型压力计通常具有更高的精度和更强的稳定性，并
适用于更复杂的工业场景，如油气、化工等领域。
4. 差压传感器
差压传感器是一种应用于流量测量的压力检测仪表。其工作原理是在
管道两侧放置压力传感器，并由差压传感器测量两侧压力差来推算出
流量的大小。差压传感器的测量范围通常比较低，适用于小口径、低
速度的流体测量。
5. 液位传感器
液位传感器是一种特殊的压力检测仪表，用于测量流体中的液位高度。液位传感器通常是一种内置在容器内部的仪表，通过测量容器顶部和
底部的压力差，推算出液位高度的大小。液位传感器适用于各种液态
压力检测仪表
第三章压力检测仪表
压力是工业生产过程中重要工艺参数之一。许多工艺过程只有在一定的压力条件下进行，才能取得预期的效果;压力的监控也是安全生产的保证。压力的检测和控制是保证工业生产过程经济性和安全性的重要环节。压力测量仪表还广泛地应用于流量和液位测量方面。
1．压力概念和单位
压力概念：在工程上，“压力”定义为垂直均匀地作用于单位面积上的力，通常用P表示，对应于物理学中的压强。
单位：国际标准单位为帕斯卡，简称为帕，符号为Pa,加上词头又有千帕、兆帕等，我国规定帕斯卡为压力的法定单位.目前，工程技术中仍常用的单位还有工程大气压、物理大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
在工程上，压力有几种不同的表示方法，并且有相应的测量仪表.
(1)绝对压力被测介质作用在容器表面积上的全部压力称为绝对压力。用来测量绝对压力的仪表，
称为绝对压力表。
(2)大气压力由地球表面空气柱重量形成的压力,称为大气压力。它随地理纬度、海拔高度及气象条
件而变化，其值用气压计测定。
(3)表压力通常压力测量仪表是处于大气之中，则其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差，
称为表压力.一般地说，常用的压力测量仪表测得的压力值均是表压力。
(4)真空度当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值(负压力）,其绝对值称为真空度，用来测量
真空度的仪表称为真空表。
(5)差压设备中两处的压力之差简称为差压。生产过程中有时直接以差压作为工艺参数,差压测量还
可作为流量和物位测量的间接手段。
压力检测的主要方法及分类：
根据不同工作原理，主要的压力检测方法及分类有如下几种。