压力检测及仪表
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化工厂中几种常见化工仪表及其原理
仪表仪器1、压力检测及仪表弹性式压力计在化工厂随处可见，多为弹簧管压力表弹簧管压力表。
它属于就地指示型压力表，就地显示压力的大小，不带远程传送显示、调节功能。
原理：弹簧管压力表通过表内的敏感元件--波登管的弹性变形，再通过表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。
特点：弹簧管压力表适用测量无爆炸，不结晶，不凝固，对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。
2、流量检测及仪表转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计。
它具有结构简单、直观、压力损失小、维修方便等特点。
转子流量计适用于测量通过管道直径D<150mm的小流量，也可以测量腐蚀性介质的流量。
使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上，流体介质自下而上地通过转子流量计。
原理：转子流量计由两个部件组成，转子流量计一件是从下向上逐渐扩大的锥形管；转子流量计另一件是置于锥形管中且可以沿管的中心线上下自由移动的转子。
转子流量计当测量流体的流量时，被测流体从锥形管下端流入，流体的流动冲击着转子，并对它产生一个作用力（这个力的大小随流量大小而变化）；当流量足够大时，所产生的作用力将转子托起，并使之升高。
同时，被测流体流经转子与锥形管壁间的环形断面，从上端流出。
当被测流体流动时对转子的作用力，正好等于转子在流体中的重量时（称为显示重量），转子受力处于平衡状态而停留在某一高度。
分析表明；转子在锥形管中的位置高度，与所通过的流量有着相互对应的关系。
因此，观测转子在锥形管中的位置高度，就可以求得相应的流量值。
3 、物位检测及仪表在化工厂管路中直立的中间有一块块黄色小板，且不是反转的仪表，其是磁翻板液位计，在几个大型罐槽侧面有大型的，而在化工厂也看到小型的。
第三章第二节压力检测及仪表
(4).力矩平衡式压力变送器 工作原理:是一种典型的自平衡检测仪表,利用力矩平衡 和负反馈的工作原理。 结构:测量部分、杠杆系统、位移检测放大器、波纹管 反馈机构（气动压力变送器）或电磁反馈机构（电动 压力变送器）。 特点:测量精度高、工作稳定可靠、线性好、不灵敏区 小等。
DDZ-Ⅲ型电动力矩平衡压力变送器 直流电源24V,输出4-20mA (DC),两线制,安全防暴。 1.测量膜片; 2.轴封膜片; 3.主杠杆;4.矢量机构; 5.量程调整螺钉; 6.连杆; 7.副杠杆; 8.检测片; 9.差动变压器; 10.反馈线圈 11.放大器; 12.调零弹簧; 13.永久磁钢;
第二节 压力检测及仪表
一、压力单位及测压仪表 1.压力:指均匀垂直地作用在单位面积上的力。 单位(SI):帕斯卡,简称帕(Pa)。 F p 1Pa=1N/m2 1MPa=1X106Pa S
2.几种压力表示法 在压力测量中,常有表压.绝对压力.负压或真空度。 表压:是绝对压力和大气压力之差, 即 P表压 = P绝对压力 -P大气压力 真空度(负压):当被测压力低 于大气压力时,大气压力和 绝对压力之差,即 P真空度 =P大气压力 -P绝对压力
三、电气式压力计 1.定义:把压力转换为电信号进行传输及显示的仪表。 2.组成:压力传感器、测量电路和信号处理装置。 3.测量范围:7×10-5Pa---5×102MPa,测量范围广。 4.压力传感器作用:把压力信号检测出来,并转换成电信 号进行输出。当输出的电信号转换成标准信号时,压 力传感器称为压力变送器。 标准信号:是指物理量的形式和数值范围都符合国际标 准的信号。如直流电流4-20mA (0-10mA),空气压力 0.02-0.1MPa都为标准信号。 5.压力传感器分类:霍尔片式、应变片式、压阻式压力 传感器和力平衡式 、电容式压力变送器。
压力检测及仪表
3.2.5 压力检测仪表的选用和安装
选用＋安装
其它仪表也基本适用
——压力检测仪表的选用
三个方面——选用时应根据生产工艺 对压力检测的要求、被测介质 的特性、现场使用的环境等条 件本着节约的原则合理地考虑 仪表的量程、精度、类型（材 质）等。
⑴量程
仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围
1
2
P
3
(a)传感器 1－外壳 2－弹性筒 3－膜片
压阻式（扩散硅）压力差压变送器
因电阻率变化引起阻值变化称为压阻效应。半导体
材料的压阻效应比较明显。 用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片， 由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机 械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路 工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检 测元件的压力检测仪表得到了广泛的使用。
上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是
表压或者真空度。
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
3.2.2 压力检测方法的分类
目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换原理 的不同，一般分为四类： (1)液柱式压力检测 (2)弹性式压力检测 一般采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进 行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。 (3)电气式压力检测 它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的 仪表，如电阻、电荷量等。 (4)活塞式压力检测 它是根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞 面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。 活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05％～ 0.02％，它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
压力检测及仪表知识
单位
帕(Pa)
帕(Pa)
1
巴(bar)
105
工程大气压 105
kgf/cm2
巴(bar)
10-5 1 1
工程大气压 kgf/cm2
10-5 1 1
标准大气压 毫米水柱
(atm)
(H2Om m)
10-5
0.1
1
104
0.97
104
毫米汞柱 Hg mm
0.0075 750 736
标准大气压 (atm) 毫米水柱 (H2Omm) 毫米汞柱 Hg mm
E
R2 bh
(1
a2 b2 ) k2
弹簧管
一．弹簧管压力表 ○ 结构简单，使用方便，价格低 廉，使用范围广，测量范围宽 ○ 可测负压、微压、低压、中压 和高压 ○ 精度有0.5、1.0、1.5、2.5等
电远传式弹簧压 力仪表
霍尔压力传感器 电感式压力传感器
电气式检测
A
电气式压力检测方法一般是用 压力敏感元件直接将压力转换 成电阻、电荷量等电量的变化。
B
能实现压力－电量转换的压敏 元件主要有压电材料、应变片 和压阻元件。
压力变送器
压电式压力传感器
压电效应原理：压电材料受压时会在其表面 产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。
压电材料：单晶体、多晶体
特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可 靠，线性度好，频率响应高，量程范围广
应变式压力传感器
0 1
h1
A2 A1
l
h2 l sin
PB
g(h1
h2)
g( A1 A2
sin )l
倾斜角度越小，L越长，测量灵敏度就越高； A 但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难，
压力检测方法及仪表
①电容式压力变送器
电容式压力变送器是一 种开环检测仪表，具有 结构简单、过载能力强、 可靠性好、测量精度高 等优点，其输出信号是 标准的4～20mA（DC）电 流信号。
工作原理
先将压力的变化转换为电 容量的变化，然后进行测 量。
①电容式压力变送器
z 电容式变送器有一个可变电容的传感组件，传感 器是一个完全密封的组件。被检测介质压力进入 高低压力室，通过隔离膜片、硅油或其它惰性液 传递给位于“δ”室中心的测量膜片，测量膜片与 两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压 力进入或两侧压力相等时，测量膜片处于中间位 置。当两侧压力不一致时，就致使测量膜片产生 位移，测量膜片的位移与差压成正比，由它两侧 的电容极板检测，再用电子线路把测量膜片和电 容极板之间的差动电容转换成为4～20mADC 的二 线制输出的电流信号。
z 表压是以大气压为基准来表示的压力,所以它和绝对压力 正好相差一个大气压。 P表压=P绝对压力－P大气压力
z 当绝对压力值小于大气压力值时，表压为负值（即负压 力），此负压力值的绝对值，称为真空度。 P真空度=P大气压力－P绝对压力
压力的测量方法
z 目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换 原理的不同，一般分为四类：
弹簧管压力表
当被测压力从弹簧管的固定端输入 时，弹簧管的自由端产生位移。在一 定的范围内，该位移与被测的压力成 线性关系。传动机构又称机心，是把 弹簧管受到压力作用时自由端所产生 的位移传递给刻度指示部分的。
隔膜式压力表
z 化学密封隔膜压力表，是由外焊膜片式化学密封 隔离体与不同类型的压力表配接而成的。隔离膜 片在被测介质压力P的作用下产生变形，压缩内 部充填的工作液形成一个相当于P的压力P'。经工 作液的传导，使压力仪表中的弹性元件自由端产 生相应的变形，并按与之相配接的类别压力仪表 工作原理显示出被测的压力值。
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式 显示。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第6章 压力检测及仪表讲解
等。图6-8为电位器式电远传弹性压力计结构原理。在弹性元件
的自由端处安装滑线电位器，滑线电位器的滑动触点与自由端
连接并随之移动，自由端的位移就转换为电位器的电信号输出
。
(四）压力传感器 能够检测压力值并提供远传信号的装置统称为压力传感器。 1．应变式压力传感器
应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金 属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变 片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥 式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪 表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。
递到中心感压膜片，中心感压膜片产生位移，使可动
电极和左右两个固定电极之间的间距不再相等，形成
差动电容。
差动电容的相对变化值与差压Δp呈线性对应关系，并与
腔内硅油的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的 变化给测量带来的误差。 4．振频式压力传感器 振频式压力传感器利用感压元件本身的谐振频率与压力 的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。 5．压电式压力传感器 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压 力转换成电信号的。它是动态压力检测中常用的传感器 ，不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力。
上，这时的力平衡关系为： pA W W0
p
1 (W A
W0
)
(6-6) (6-7)
(三）弹性式压力计
定义 弹性式压力检测是用弹性元件作为压力敏感元件把 压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。
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。
4．弹性测压计信号的远传方式
压力检测及仪表的内容培训资料
•。显然：
α 为中心齿轮产生的角位移
•β 为扇形齿轮的圆心角
•c 为中心齿轮的半径
•
•α= β
• 将 β= Δ X 代入α= β
•调整a 即可调 整放大系统的 放大倍数。
•则
路漫漫其悠远
•三、电接点压力表
• 电接点压力表就是在普通弹簧管压力表的基础 上，增加了一个动触点，两个静触点。常用于压力 测量、压力报警和压力控制。
•PA＝0
路漫漫其悠远
•（3）斜管式压力计
•因为L>h •因此提高了仪 表的灵敏度。 •一般我们可以用斜管式压力计测微压。
路漫漫其悠远
•液柱式压力计在读数时应当注意：
•对于侵润型工作液（水、酒精等）应在最低 点读数（切线） •对于非侵润型工作液（水银）应在最高点读 数（切线）
路漫漫其悠远
•二、弹性式压力计
路漫漫其悠远
•压力检测仪表的内 容 •一、压力单位及测压仪表
•二、弹性式压力表 •三、电气式压力表 •四、压力变送器 •五、压力表的选择与安装
路漫漫其悠远
•一、压力单位及测压仪表
•压力是指垂直作用在单位面积上的力
•P 表示压力 •F 表示垂直作用力 •S 表示受力面积
•1MPa= 103 KPa •1KPa= 103 Pa
•另外还可用测量范围分类 压力表、微压计、真空表
。•用精度等级分类 精密表、标准表、工业用表
•用安装及指示特点分类 基地式（现场）压力表、远传
•
压力表、 指示型压力表、记录
•
型压力表等。
路漫漫其悠远
•1、液柱式压力计
• 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱 高度进行测量。 •结构形式：U型管压力计、单管压力计、斜管压 力计等。 • 特点：结构简单、使用方便。 • 缺点：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 校低压力、真空度或压力差。
压力测量及仪表基本知识
六、电测型压力计
❖智能差压（压力）变送器
传感膜头 A/D转换器
温度 传感器
传感膜头内存 修正系数 膜头信号
电容 传感器
3051C型智能变送器原理图
电子线路板
微处理器 传感器线性化 重设量程 诊断 工程单位 通信
电子板内存 量程值 变送器组态信息
D/A 转换
4～20mA
数字
通信
手
操
器
本机量程和
零点调整
在普通压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能
依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数 使用维护方便 长期稳定工作，每5年才需校检一次。
以3051C 为例： 组成：传感膜头：被测压力--- A/D转换----数字信号 电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换-- 4～20mA信号
课程目标及学习要求
➢ 了解掌握压力仪表的主要分类 ➢ 掌握各类压力仪表基本的工作原理
31
压力仪表的基本知识
2
压力单位的换算
3
压力检测仪表的方法及原理
4
液柱式压力计
35
弹性式压力计
6
电测型压力计
37
压力表及压力变送器的安装
一.压力的基本知识
压力的基本概念
1.压力的定义 垂直而均匀地作用在单位面积上的力
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。
《压力检测及仪表》课件
调整零点、量程，检查传感器是否损坏
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
压力检测是利用各种传感器和测 量仪表来测量气体或液体的压力
，以了解其压力状态的过程。
压力检测在工业生产、航空航天 、医疗等领域具有重要意义，是 保证设备和系统安全、稳定运行
的关键。
压力检测的原理与分类
01
总结词：压力检测的原理与分类
02
压力检测的原理主要是基于压力传感器的物理效应，如压阻效
应、压电效应等。
《压力检测及仪表》 PPT课件
CONTENTS
目录
• 压力检测技术概述 • 压力仪表的种类与特点 • 压力检测系统的设计与应用 • 压力仪表的校准与维护 • 新型压力检测技术及发展趋势 • 压力检测及仪表行业的发展前景
CHAPTER
01
压力检测技术概述
压力检测的定义与重要性
总结词：压力检测的定义与重要 性
电容式压力传感器
利用电容效应，将压力转换为 电容量变化，再通过电子测量 电路转换为电压或电流信号输 出。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应， 将压力转换为电阻值变化，再 通过测量电路转换为电压或电
流信号输出。
压力仪表的特点与应用
弹簧管压力表
膜片压力表
结构简单、价格低廉、使用方便，适用于 一般工业气体、液体和蒸汽的压力检测。
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
压力检测是利用各种传感器和测 量仪表来测量气体或液体的压力
，以了解其压力状态的过程。
压力检测在工业生产、航空航天 、医疗等领域具有重要意义，是 保证设备和系统安全、稳定运行
的关键。
压力检测的原理与分类
01
总结词：压力检测的原理与分类
02
压力检测的原理主要是基于压力传感器的物理效应，如压阻效
应、压电效应等。
《压力检测及仪表》 PPT课件
CONTENTS
目录
• 压力检测技术概述 • 压力仪表的种类与特点 • 压力检测系统的设计与应用 • 压力仪表的校准与维护 • 新型压力检测技术及发展趋势 • 压力检测及仪表行业的发展前景
CHAPTER
01
压力检测技术概述
压力检测的定义与重要性
总结词：压力检测的定义与重要 性
电容式压力传感器
利用电容效应，将压力转换为 电容量变化，再通过电子测量 电路转换为电压或电流信号输 出。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应， 将压力转换为电阻值变化，再 通过测量电路转换为电压或电
流信号输出。
压力仪表的特点与应用
弹簧管压力表
膜片压力表
结构简单、价格低廉、使用方便，适用于 一般工业气体、液体和蒸汽的压力检测。
过程装备与控制工程--压力检测及仪表
第三章 检测技术 a、弹簧管： 、弹簧管：
——压力传感器 是一根弯成2700圆弧的椭圆 形截面的空心金属管子。 固定端 O：输入压力P 自由端 Q：产生位移△X Q： △ P → △X △ X = K1P 或 △ γ = K1P
《过程设备控制技术》
△γ
△X
γ = 2700 O
Q
P
第三章 检测技术 b、传送放大机构： 、传送放大机构：
第三章 检测技术
§2 压力检测及仪表 一、概述： 概述： 概述 压力定义：单位面积所受的作用力。 压力定义 F 标准单位：Pa ( N/m2 ) 公式： 公式 P = S kPa MPa 绝对压力 P绝 P绝＞ P大 压力表示方法： 表压力 P表 压力表示方法 负压力 P负 P绝＜ P大 （真空度） 压力仪表可分为四大类: 压力仪表可分为四大类: 液柱式压力计 弹性式压力计 电气式压力计 活塞式压力计 P
1×106 9.807× 104 1.0133× 105 1.3332× 102 9.806× 103 6.895× 103 1×105
1 9.807× 10-2 0.10133 1.3332× 10-4 9.806× 10-3 6.895× 10-3 0.1
10.197
9.869
1.450×102
《过程设备控制技术》
1/3～2/3 ～ 需要确定： 需要确定： （1）仪表量程 仪表量程：根据被测压力的大小。 仪表量程 Pmax≤2/3（ P刻max － P刻min ）＋ P刻min P min ≥1/3（ P刻max － P刻min ）＋ P刻min （2）仪表精度 仪表精度：根据生产允许的最大检测误差。 仪表精度 （3）仪表种类、型号：根据被测介质性质、现场环境条件。 仪表种类、型号 仪表种类 P刻min P刻max
第5章 压力检测仪表.
膜片压力表的工作原理与膜盒压力表相近，测量准确 度也差不多，但膜片压力表的可测压力范围较宽，最高可 达2.5MPa。另外，作为弹性元件的膜片常常和其他转换 元件一起使用构成电远传式压力仪表
金属膜片
膜盒压力表
膜片压力表
28
四、电远传式压力检测仪表
电远传式压力仪表也是利用弹性元件作为敏 感元件，但在仪表中增加了转换元件（或 装置）和转换电路能将弹性元件的位移转 换为电信号输出，实现信号的远传。
高压侧进气 口
电容式差压变送器
内部不锈钢膜片的位置
40
41
各种电容式差压变送器外形
42
各种电容式差压变送器外形（续）
法兰
43
各种电容式压力变送器外形（续）
44
电容式差压变送器
电容式压力/差压变送器
45
PH
PL
动画演示
电容式差压传感器结构
46
其它电远传式压力检测仪表
霍尔压力传感器 它主要由弹簧管、霍尔元件和磁极组成
电感式压力传感器 在电感式压力传感器中，首先用弹性元件将被测
压力转换成弹性元件的位移，再用电学的方法将
位移转换成自感或互感系数的变化，最后由测量
电路转换成与被测压力成正比的电流或电压输出.
48
谐振式压力传感器 谐振式压力传感器是依靠被测压力改变弹性 元件或与弹性元件相连的振动元件的谐振频率， 经过适当的电路输出脉冲频率信号或电流（电压） 信号 ，根据谐振原理的不同，谐振式压力传感器 有振弦式、振膜式及振筒式几种。
10.00
14.22
0.9807
1.0133×105 1.3332×102
1.0332 1.3595×103
第五章压力测量及其仪表
活塞式压力表
工作原理：加压泵压缩活塞内 的介质，使其具有压力P，这个压 力作用到活塞的有效面积F上形成 向上的作用力FP，当此力与活塞、 承重盘、砝码的总重量G平衡时， 那么介质的压力P=G/F，F为有效 面积，活塞压力计的有效面积在 铭牌或检定书上给出，一般为 1cm2、0.1cm2。
分类：①应变片：受压时，电阻的尺寸L、S发
生变化，引起电阻的变化。 ②半导体扩散硅：在压力的作用下，电阻
率发生变化。 通常半导体扩散硅电阻变化的灵敏度要远远高
于应变片，大约为100倍。
第五节 压力检测仪表的选择与校验
一．压力检测仪表的选择
①测压范围，②被测介质的物理化学性 质，③测试精度要求。
2. 重力加速度变化的影响及修正
标准重力加速 度下的工作液
柱高度
hn
g gn
h
使用地点的工 作液柱高度
3．毛细现象的影响 为了减少该误差，通常要求测量管的内径一 般不小于10mm。
问题？
1. 斜管式微压计用水作介质，可以吗？
2. 液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读 数，在水中加入红墨水，可以吗？
简化为： P gh2
直管
存在问题？
三、斜管式压力计
主要用于测量微小的压力、负压和压
差。为了减少读数的相对误差，拉长
液柱，将测量管倾斜放置。
P1
h2 l sin a
P2
L
h1 A1
lA2
h1
A2 A1
l
h1
h2
(1h1
h2h)2)Pggg( (AAAA(12h12l1llhls2si)ninaa)g)(ggAA12
即1n的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为的面积上所形成的压力值为1pa21222kgm1pa1nm11kgmsms?????二压力的表示方法?绝对压力pj?大气压力pd?表压力pbpbpjpd?真空度pz负压pzpdpj三压力的单位?过去采用的压力单位工程大气压力过去采用的压力单位工程大气压力kgfcm2毫米汞柱mmhg毫米水柱mmh2o物理大气压atm巴barpsi等均应改成法定计量单位帕
化工仪表第3章1压力检测
“表压力”（又叫相对压力），“表压力”以大气压力为 起点，符号为Pg。
第二节 压力检测及仪表
在压力测量中，常有:表压、绝对压力、负压或真空 度之分。
p表 大气压力线
p表压 p绝对压力 p大气压力
P绝
P真 P绝 零线
图3-4 绝对压力、表压、负 压（真空度）的关系
当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度 来表示。
0～100℃的温度测量仪表才满足本题的测量要求。
检测仪表的主要性能指标
二、变差
在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测变量在全量程 范围内进行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量 时，对应于同一被测值的仪表输出可能不等，二者之差的绝对 值即为变差。 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性间仪表输出的最大 绝对误差和测量仪表量程之比的百分数来表示：
变差
最大绝对差值 测量范围上限值 测量范围下限值
100%
检测仪表的主要性能指标
三、灵敏度和灵敏限
仪表的灵敏度是表征仪表指针的线位移或角位移与引起这个
位移的被测参数的变化量的比值，即
灵敏度＝Δy/Δx
仪表的灵敏度-在数值上等于单位被测参数变化量所引起的 仪表的灵敏限-引起仪表指针发生动作的被测参量的最小变
慢常采用时间常数T和传递滞后时间（纯滞后时
间）τ两个参数表示（这两个参数的含义与上
一章中对象数学模型中的时间常数T和纯滞后时
间τ的数学含义是一致的）。 它们的存在会降低检测过程的动态性能，其中 纯滞后时间τ的不利影响远远超过时间常数T的 影响。
工业仪表的分类
1、按仪表使用的能源分类： 气动仪表、电动仪表、液动仪表
检测仪表的主要性能指标
第二节 压力检测及仪表
在压力测量中，常有:表压、绝对压力、负压或真空 度之分。
p表 大气压力线
p表压 p绝对压力 p大气压力
P绝
P真 P绝 零线
图3-4 绝对压力、表压、负 压（真空度）的关系
当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度 来表示。
0～100℃的温度测量仪表才满足本题的测量要求。
检测仪表的主要性能指标
二、变差
在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测变量在全量程 范围内进行正反行程（即逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量 时，对应于同一被测值的仪表输出可能不等，二者之差的绝对 值即为变差。 变差的大小，根据在同一被测值下正反特性间仪表输出的最大 绝对误差和测量仪表量程之比的百分数来表示：
变差
最大绝对差值 测量范围上限值 测量范围下限值
100%
检测仪表的主要性能指标
三、灵敏度和灵敏限
仪表的灵敏度是表征仪表指针的线位移或角位移与引起这个
位移的被测参数的变化量的比值，即
灵敏度＝Δy/Δx
仪表的灵敏度-在数值上等于单位被测参数变化量所引起的 仪表的灵敏限-引起仪表指针发生动作的被测参量的最小变
慢常采用时间常数T和传递滞后时间（纯滞后时
间）τ两个参数表示（这两个参数的含义与上
一章中对象数学模型中的时间常数T和纯滞后时
间τ的数学含义是一致的）。 它们的存在会降低检测过程的动态性能，其中 纯滞后时间τ的不利影响远远超过时间常数T的 影响。
工业仪表的分类
1、按仪表使用的能源分类： 气动仪表、电动仪表、液动仪表
检测仪表的主要性能指标
化工仪表及自动化第3章 第二节 压力检测及仪表
1—测量膜片；2—轴封膜片；3—主杠杆；4—矢量机构 5—量程调整螺钉；6— 连杆；7—副杠杆；8—检测片（衔铁）；9—差动变压器；10—反馈动圈； 11—放大器；12—调零弹簧；13—永久磁钢
46
第二节 压力检测及仪表
该变送器是按力矩平衡原理工作的。根据主、副杠杆的 平衡条件可以推导出被测压力p与输出信号I0的关系。
36
第二节 压力检测及仪表
三、电气式压力计
定义
电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行 传输及显示的仪表。
优点
1. 该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至 5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％；
2. 由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过 程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业 控制机联用。
图3-12 压阻式压力传感器
1—基座；2—单晶硅片； 3—导环；4—螺母；5—密
封垫圈；6—等效电阻
44
第二节 压力检测及仪表
4.力矩平衡式压力变送器 力矩平衡式压力变送器是一种典型的自平衡检测仪表，
它利用负反馈的工作原理克服元件材料、加工工艺等不 利因素的影响，使仪表具有较高的测量精度（一般为0.5 级）、工作稳定可靠、线性好、不灵敏区小等一系列优 点。
当主杠杆平衡时，应有
Fili F1l2
（3-14）
式中，l1、l分2 别为Fi、F1离支点O1的距离。
将式（3-13）代入式（3-14），有
F1
l1 l2
fp K1 p
式中,
K1
l为1 f一比例系数。
l2
47
（3-15）
第二节 压力检测及仪表
而 F2 F1 tan K1 p tan
压力检测及仪表
1643年，意大利人托里拆利首先测定标准的 大气压力值为760毫米汞柱，奠定了液柱式压力 测量仪表的基础。1847年，法国人波登制成波 登管压力表，由于结构简单、实用，很快在工 业中获得广泛应用，一直是常用的压力测量仪 表。
二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点 压力表，从而解决了压力测量值的远距离传送 和压力的报警、控制等问题。60年代以后，为 适应工业控制、航空工业和医学测试等方面的 要求，压力测量仪表日益向体积轻巧、耐高温、 耐冲击、耐振动和数字显示等方向发展。
如果被测介质是气体，可得到被测压力值px为 Px=ρgh
式中：ρ---工作液体的密度（kg/m3）； g---重力加速度（m/s2）。
如果被测介质是液体，平衡时还要考虑被测介 质的密度，被测压力为
Px=h(ρ-ρx)g
式中： ρx---被测介质的密度（kg/m3）
液柱式压力计的特点
结构简单、使用方便、价格便宜，在一定的 条件下比较容易得到较高的精度，目前还有广 泛的用途。但是由于它不能测量较高的压力， 也不能进行自动的指示和记录，所以它的应用 范围受到限制。一般可作为实验室中低压的精 密测量方法以及用于仪表的检定校验。
拉杆
调整螺钉
电接点压力表
124 35
~
●弹簧管压力计特点
结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、 价格低廉、测量范围宽及有足够的精确度。可实现 压力的记录、远传、信号报警和自动控制等。是工 业上应用最广泛的测压仪表。
●弹簧管压力计使用安装中注意事项
（1）仪表应工作在正常允许的压力范围内，在 静压力下一般不应超过测量上限的70%，在波动压 力时，不应超过测量上限的60%； （２）工业用压力表应在环境温度为-40℃~60℃， 相对湿度不大于80%的条件下使用； （３）仪表安装处与测量点间的距离应尽量短，以 免指示迟缓； （４）在振动情况下使用仪表时要装减振装置；
二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点 压力表，从而解决了压力测量值的远距离传送 和压力的报警、控制等问题。60年代以后，为 适应工业控制、航空工业和医学测试等方面的 要求，压力测量仪表日益向体积轻巧、耐高温、 耐冲击、耐振动和数字显示等方向发展。
如果被测介质是气体，可得到被测压力值px为 Px=ρgh
式中：ρ---工作液体的密度（kg/m3）； g---重力加速度（m/s2）。
如果被测介质是液体，平衡时还要考虑被测介 质的密度，被测压力为
Px=h(ρ-ρx)g
式中： ρx---被测介质的密度（kg/m3）
液柱式压力计的特点
结构简单、使用方便、价格便宜，在一定的 条件下比较容易得到较高的精度，目前还有广 泛的用途。但是由于它不能测量较高的压力， 也不能进行自动的指示和记录，所以它的应用 范围受到限制。一般可作为实验室中低压的精 密测量方法以及用于仪表的检定校验。
拉杆
调整螺钉
电接点压力表
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●弹簧管压力计特点
结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、 价格低廉、测量范围宽及有足够的精确度。可实现 压力的记录、远传、信号报警和自动控制等。是工 业上应用最广泛的测压仪表。
●弹簧管压力计使用安装中注意事项
（1）仪表应工作在正常允许的压力范围内，在 静压力下一般不应超过测量上限的70%，在波动压 力时，不应超过测量上限的60%； （２）工业用压力表应在环境温度为-40℃~60℃， 相对湿度不大于80%的条件下使用； （３）仪表安装处与测量点间的距离应尽量短，以 免指示迟缓； （４）在振动情况下使用仪表时要装减振装置；