热工测试技术第3章压力测试技术.pptx
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热工测试技术-压力测量
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2014/10/6
吉林大学热能工程系
37
（三）精度选择 1.误差分析确定，高精度测量依据：误差分 析理论。 常用的精度选择公式：
被测压力最小值 精度等级 最大允许相 量程 对误差 最大允许误差 精度等级 量程
吉林大学热能工程系
2014/10/6
38
例：量程60kg/c㎡的压力表，被测压力 ≮20kg/c㎡，要求相对误差≯4%，确定等 级。
s2 设 K s sin ,读数系数 1
K＝0.2，0.3，0.4，0.6，0.8，γ=0.81g/cm 3
2014/10/6
吉林大学热能工程系
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四、误差分析 温度影响（热膨胀性）
当地的重力加速度 前两种立管是否处于铅垂位置 毛吸现象（表面张力，管径，管内壁的 洁净度）
1、液柱式压力计:压力与液位的变化P～ ΔL 2、弹性式压力计:压力与弹性元件的弹性 变 形P～ΔL
3、活塞式压力计:定义式测量
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（二）电气式压力测量
P→ΔL→电参数 电位器式 应变式 霍尔式 电感式 电容式
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吉林大学热能工程系
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§3-2 液柱式压力计
在孔口轴线与支杆轴线构成的平面内，气流 （2 ～6 ） 方向与孔口轴线的夹角 p 约为 若将孔口处加工成一往里凹进去的球面形，
可以提高 p 和 p 的值，又叫球窝型总压管。
2014/10/6 吉林大学热能工程系 51
（3）带导流套的总压管 作用：在导流套进口处的锥 面为收敛段，气流经过导流 套后被整流，使 p 可达 （30 ～45） p值随Ma数的变化较 缺点： 明显，头部尺寸大，对流 场影响大。
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（三）精度选择 1.误差分析确定，高精度测量依据：误差分 析理论。 常用的精度选择公式：
被测压力最小值 精度等级 最大允许相 量程 对误差 最大允许误差 精度等级 量程
吉林大学热能工程系
2014/10/6
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例：量程60kg/c㎡的压力表，被测压力 ≮20kg/c㎡，要求相对误差≯4%，确定等 级。
s2 设 K s sin ,读数系数 1
K＝0.2，0.3，0.4，0.6，0.8，γ=0.81g/cm 3
2014/10/6
吉林大学热能工程系
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四、误差分析 温度影响（热膨胀性）
当地的重力加速度 前两种立管是否处于铅垂位置 毛吸现象（表面张力，管径，管内壁的 洁净度）
1、液柱式压力计:压力与液位的变化P～ ΔL 2、弹性式压力计:压力与弹性元件的弹性 变 形P～ΔL
3、活塞式压力计:定义式测量
2014/10/6 吉林大学热能工程系 5
（二）电气式压力测量
P→ΔL→电参数 电位器式 应变式 霍尔式 电感式 电容式
2014/10/6
吉林大学热能工程系
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§3-2 液柱式压力计
在孔口轴线与支杆轴线构成的平面内，气流 （2 ～6 ） 方向与孔口轴线的夹角 p 约为 若将孔口处加工成一往里凹进去的球面形，
可以提高 p 和 p 的值，又叫球窝型总压管。
2014/10/6 吉林大学热能工程系 51
（3）带导流套的总压管 作用：在导流套进口处的锥 面为收敛段，气流经过导流 套后被整流，使 p 可达 （30 ～45） p值随Ma数的变化较 缺点： 明显，头部尺寸大，对流 场影响大。
热工第3章 压力测量
U 改变铁芯与线圈之间的相对位置
差动变压器式（互感式）压力测量
次级线圈头尾对接 1：铁芯；2：初级线圈； 3：次级线圈；4：骨架
u=e1-e2
起始状态：铁芯处于中间e1=e2，u=0； 铁芯上移： e1↑e2↓，u>0； 铁芯下移： e1↓e2↑ ，u<0。
注意事项：
电源 i 、f 变大则灵敏度变大；但i 过大线 圈发热，f 过高则铁芯涡流损失变大。 由于两次级线圈不完全对称，S=0时有残存 电势。
3、仪表精确度的选取
按国家标准化系列规定生产，有： 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4七个等级。 通常（0.5~4.0)％精度压力表用于工业现场； 0.2％精度用于企事业单位作三等标准表。
[例3-1] 己知某测点压力约10MPa，要求其测量误差不超过 0.1MPa。试确定该测点用的压力表量程范围及精度等级？
4、保证仪表与取压口要在同一水平上 对于未预先调整仪表机械零位的压力 表，在使用中其读值应注意安装高度的 液柱修正。
[例3-3] 已知如图(a)和(b)的测压系统中，脉冲水密度 为ρ=988kg/m3，高度差H=10m，仪表指示压力 pd=40bar，大气压力为patm=1atm,试求图(a)和图(b)中 容器内介质绝对压力各为多少MPa？ 解：高度差压头 Hρg = 10×988×9.80665= 96889.7 Pa 对于图（a）: pabs= pd+ Hρg+patm = 40×105＋96889.7＋101325 ≈ 4.2 MPa 对于图（b）: pabs= pd -Hρg+patm = 40×105-96889.7＋101325 ≈ 4.0 MPa
热工测量仪表
教师： 朱红霞 Email： zhxia@
《压力检测技术》课件
传感器技术：高精度、高可靠性、低功耗
网络技术：物联网、大数据、云计算
智能化：自动检测、自动报警、自动控制
压力检测技术在医疗领域的应用
医疗领域中的压力检测需求
监测血压：实时监测血压变化，预防高血压等疾病
监测呼吸：监测呼吸频率和深度，辅助诊断呼吸系统疾病
监测心律：监测心律变化，辅助诊断心律失常等疾病
微型化：压力检测技术将更加微型化，实现更小体积、更低功耗的检测设备，提高检测的便携性和实用性。
压力传感器的原理及分类
压力传感器的原理
应用领域：工业自动化、医疗设备、航空航天等
发展趋势：智能化、微型化、集成化
工作原理：通过测量压力变化，将压力信号转换为电信号
传感器类型：应变式、压电式、电容式、光学式等
压力传感器的分类
压力传感器的特点及优势
灵敏度高：能够准确检测微小的压力变化
稳定性好：在长时间使用过程中，性能稳定，不易受外界干扰
测量范围广：能够测量从低压到高压的各种压力
结构简单：易于安装和维护，使用方便
应用广泛：可用于各种工业、医疗、科研等领域的压力测量
压力检测技术的方法及实现
压力检测的方法
心电图监测：通过压力传感器监测心脏跳动情况，及时发现心律失常等疾病
睡眠监测：通过压力传感器监测睡眠质量，及时发现睡眠障碍等疾病
医疗领域中压力检测技术的发展趋势
非侵入式检测技术的发展：如光学、超声、电磁等非侵入式检测技术在医疗领域的应用逐渐增多。
智能化检测技术的发展：如人工智能、大数据等技术在医疗领域的应用，使得压力检测技术更加智能化。
便携式检测设备的发展：如可穿戴设备、手持式设备等便携式检测设备的发展，使得压力检测技术更加便捷。
第三讲压力的测量
而制成的测压仪表。
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。
弹性压力计的基本结构
弹性元件
变换 放大机构
指示机构
调整机构
28
弹性压力计的基本结构
敏感元件 核心部分，即为膜片、膜盒、 波纹管等弹性元件
变换放大机构 从弹性元件到显示指针，常 设有简单的连杆或齿轮器械转动放大机构， 也可以安装机电转换装置，把位移放大或转 换成电信号
千克力/ 厘米2
1.02×1 0-5 1
毫米水 柱
0.102
104
10-4
1
13.6×1 0-4
0.102× 10-2
1.033
13.6
10.2
1.033 ×104
毫米汞 柱
7.5011 ×0-3 735.56
7.3556 ×10-2
1
0.7501
760
毫巴 10-2 980.5
标准大 气压
9.87×1 0-2
0.9678
9.806× 10-2 1.333
1
1013
0.9678 ×10-4
1.316× 10-4
9.87×1 0-4 1
四、分类
压力表、真空表 普通型、耐震型、耐热型
指示式 液柱式、弹性式
分类
被测压力 使用的条件
功能 工作原理
绝对压力表、真空压力 表
耐酸型、禁油型、防爆 型
压力变送器
物性式、活塞式
缺点
结构较复杂，价格较贵
机械力平衡法——活塞式
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第 2 节 液柱式压力计
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。
弹性压力计的基本结构
弹性元件
变换 放大机构
指示机构
调整机构
28
弹性压力计的基本结构
敏感元件 核心部分，即为膜片、膜盒、 波纹管等弹性元件
变换放大机构 从弹性元件到显示指针，常 设有简单的连杆或齿轮器械转动放大机构， 也可以安装机电转换装置，把位移放大或转 换成电信号
千克力/ 厘米2
1.02×1 0-5 1
毫米水 柱
0.102
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0.102× 10-2
1.033
13.6
10.2
1.033 ×104
毫米汞 柱
7.5011 ×0-3 735.56
7.3556 ×10-2
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760
毫巴 10-2 980.5
标准大 气压
9.87×1 0-2
0.9678
9.806× 10-2 1.333
1
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0.9678 ×10-4
1.316× 10-4
9.87×1 0-4 1
四、分类
压力表、真空表 普通型、耐震型、耐热型
指示式 液柱式、弹性式
分类
被测压力 使用的条件
功能 工作原理
绝对压力表、真空压力 表
耐酸型、禁油型、防爆 型
压力变送器
物性式、活塞式
缺点
结构较复杂，价格较贵
机械力平衡法——活塞式
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第 2 节 液柱式压力计
热工测量技术(3压力)
U形管测量压力时，造成读取误差的主要因素有： （1）标尺刻度精度。（2）温度误差。（3）安装位置误差。
3.1 压力、差压的概念及单位
各种压力表示关系图：
第 3 章
真空度
绝对压力 （PA）
压 力 和 差 压 测 量
表压力（ PI ）
差压△P
表示标准点 表示任意压力
完全真空 （或宇宙真空）
大气压（PO） （地球表面）
3.1 压力、差压的概念及单位
第 3 章 压 力 和 差 压 测 量
3.1.2 压力的单位：
3.2.1 U型管压力计
P P1 P 2 (h1 h2)
如果p2是当地大气压，即U形管一端与大气相通，另一端接被测压
力，我们就可以直接得到被测压力的表压力：
P1 (h1 h 2)
结论：
U形管内两边液面高度差（h1+h2）与被测压力的表压直接成正比。
常用的液体介质有水、水银、酒精和四氯化碳等。
《热工测量技术A》
第 3部分
压力、差压测量 及仪表
第3章 概述、微压计、压力和差压传感器和变送器、压力计
的校验等
第 3部分 压力、差压测量及仪表
第 3 章 压 力 和 差 压 测 量
第3章 压力和差压测量
3.1 压力、差压的概念及单位
3.2 液柱式压力计 3.3 弹性元件及弹性压力表 3.4 应变电阻和压电式传感器
磅力/英寸2 （bf / in2）。
表
压力单位 帕 (pa) 工程大 气压 2 (kgf/cm ) 1.019716 ×压力单位换算表
标准大气 压(atm) 0.986924 × -5 10 0.967841 毫米水柱 (mmH2O) 毫米汞柱 (mmHg) 0.75006× -2 10 735.56 毫巴 (mbar) 磅力/英寸 2 (bf/in ) 1.450442 × -4 10 14.22389
3.1 压力、差压的概念及单位
各种压力表示关系图：
第 3 章
真空度
绝对压力 （PA）
压 力 和 差 压 测 量
表压力（ PI ）
差压△P
表示标准点 表示任意压力
完全真空 （或宇宙真空）
大气压（PO） （地球表面）
3.1 压力、差压的概念及单位
第 3 章 压 力 和 差 压 测 量
3.1.2 压力的单位：
3.2.1 U型管压力计
P P1 P 2 (h1 h2)
如果p2是当地大气压，即U形管一端与大气相通，另一端接被测压
力，我们就可以直接得到被测压力的表压力：
P1 (h1 h 2)
结论：
U形管内两边液面高度差（h1+h2）与被测压力的表压直接成正比。
常用的液体介质有水、水银、酒精和四氯化碳等。
《热工测量技术A》
第 3部分
压力、差压测量 及仪表
第3章 概述、微压计、压力和差压传感器和变送器、压力计
的校验等
第 3部分 压力、差压测量及仪表
第 3 章 压 力 和 差 压 测 量
第3章 压力和差压测量
3.1 压力、差压的概念及单位
3.2 液柱式压力计 3.3 弹性元件及弹性压力表 3.4 应变电阻和压电式传感器
磅力/英寸2 （bf / in2）。
表
压力单位 帕 (pa) 工程大 气压 2 (kgf/cm ) 1.019716 ×压力单位换算表
标准大气 压(atm) 0.986924 × -5 10 0.967841 毫米水柱 (mmH2O) 毫米汞柱 (mmHg) 0.75006× -2 10 735.56 毫巴 (mbar) 磅力/英寸 2 (bf/in ) 1.450442 × -4 10 14.22389
第三章压力检测-PPT精品文档
由于弹性系数E=σ /ε ，
上式又可写为
为提高灵敏度半导体应变片还有制成栅形的。
3.2 应变式压力计
3.2.3 电阻应变片的粘贴及温度补偿
1、应变片的粘贴：粘贴工艺包括被测试件表面处理，贴 片，质量检查，焊接引线以及防护与屏蔽等。
2、温度误差及其补偿 （1）温度误差 ：温度误差是指环境温度变化引起应变 片电阻变化。原因有两方面：一方面是应变片电阻丝的 温度系数，另一方面是电阻丝材料与试件材料的线膨胀 系数不同。 （2）温度补偿 电桥补偿法如图。
（1）石英晶体
（2）水溶性压电晶体
（3）铌酸锂晶体
2、压电陶瓷
（1）钛酸钡压电陶瓷 2）锆钛酸铅系压电陶瓷
（3）铌酸盐系压电陶瓷 （4）铌镁酸铅压电陶瓷
3、压电半导体
3.4 压电式压力传感器
3.4.3 测量电路
把压电晶体等效成一个电荷源与电容并联 的等效电路。由于电容器上的电压Ua，电荷量 Q，电容Ca的关系为 Ua=Q/Ca，压电晶体也可 等效为一个电压源和一个电容器的串联电路。
第3章 压力检测
在测量上所称的压力就是物理学中的压强， 它是反映物质状态的一个参数；在工业自动化生 产过程中是重要工艺参数之一。
本章简单介绍压力的概念及单位，重点讲解 应变式压力计、压电式压力传感器、电容式压力 传感器和霍尔式压力计等的测量原理及测压方法。
3.1 压力的概念及单位
1、压力的概念: 压力是垂直而均匀地作用在单 位面积上的力。大小由受力面积和垂直作用力 的大小两个因素决定。表达式为：
1、压电式三维测力传感器 2、压电式单向测力传感器
3.4 压电式压力传感器
3、压电式测量均匀压力传感器 4、消除振动加速度影响的压电传感器
热工测量与实验技术 第一篇 第三章
（3）静压误差调整。当Δpx=0Pa但P+=P-≠大气 压时，ISC≠0mA称为静压误差。解决办法是在高 静压下放松静压调整螺钉5，消除机件内应力，再 紧固调零螺钉5即可。 （4）过载簧片调整。当被测差压Δpx过载或输出 电路断路下力平衡过分受破坏时，过载簧片15产 生弹性变形，减小力的传递，避免弹性元件或杠 杆系统变形而被损坏。
3.2.2 弹性式压力计 一、弹性元件的工作原理与特性 弹性元件在被测压力(差压)的作用下，产生弹性 变形，同时它又力图恢复原状，产生反抗外力作 用的弹性力。当弹性力与作用力平衡时，变形停 止。弹性变形与作用力具有一定的关系，从而得 知被测压力的大小。 弹性元件的一般特性有：输出特性、刚度和灵敏 度、弹性迟滞和弹性后效以及力(平衡时等于作用力)F或变形位移x与被测 压力(差压)px之间的关系式称为弹性元件的输出特 性，也称弹性特性。 F = f(px)； x = f(px) 常见的弹性元件有薄膜式、波纹管式和弹簧管式， 它们的输出特性如下表所示。因目前尚无法用完 整理论推出上面公式的具体型式，输出特性的公 式都是经验公式。
压力信号由接头1、导压管2引入弹性膜盒3 内。由于弹性变形，与膜盒中心相连的杠 杆4动作，带动杠杆5绕支点O作逆时针转动， 从而拖动拉杆7向左移动。拉杆7又带动曲 柄8和轴12逆时针转动，与轴相连的指针11 作逆时针转动，从而进行压力指示。
调整微调螺杆6可以改变杠杆4、5绕支点O 旋转的半径，实现满量程调整。此外，改 变拉杆7与杠杆5、曲柄8的连接孔位置也可 以改变传动放大倍数，实现量程调整。调 零机构17用于调整膜盒的初始高低位置， 以实现仪表的零点调整。
（二）刚度和灵敏度 使弹性元件产生单位变形量所需要的负荷称为弹 性元件的刚度，Pa/mm；反之在单位负荷作用下 所产生的变形量称为弹性元件的灵敏度，mm/Pa。 刚度大的弹性元件，其灵敏度小，适用于大量程 测压仪表；反之，适用于小量程、检测微小波动 压力的仪表。对于线性输出特性的弹性元件，其 刚度和灵敏度均为常数，这有利于制作高准确度 的测压仪表。
热工测试技术第3章 压力测试技术
17
第2节 稳态压力的测量
不同型式总压管对气流偏斜的敏感性
18
第2节 稳态压力的测量
常用总压管 单点L型总压管
制造方便，使用、安装
简单，支杆对测量结果
影响小，其缺点是不敏
感偏流角较小，一般为
10° ～ 15° ， 如 果 将 孔
口加一个扩张角，则可
加大至25°～30°。
19
第2节 稳态压力的测量
AA11
llllssiinn
aa)
g(
A22 A11
ssiinnaa))ll
35
第3节 稳态压力指示仪表
倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高；但不可太 小，否则液柱易冲散，读数较困难，误差增大。
这种倾斜管液柱式压力计可以测量到0.98Pa的微压。 为了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒 精作为工作液体。
传送部分
感受部分
16
第2节 稳态压力的测量
总压的测量方法及不敏感偏流角 用于总压测量的测压管称为总压管。 总压管的一端管口轴线对准气流方 向，另一端管口与二次仪表相连， 这样便可测出被测点的气流总压与 大气压之差。 要求管口无毛刺，壁面光洁；并要求 管口轴线对准来流方向。
习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角αp作为总压管的不 敏感偏流角，αp的范围越大，对测量越有利。
大。梳状凸嘴型总压管和耙状总压管的不敏感偏流角αp较小；凹 窝型的αp较大，但测量精度受气流扰动的影响较大；带套型的αp 最大，但结构较复杂。在实际使用时要根据具体情况选用。 21
第2节 稳态压力的测量
附面层总压管 一般取 h=0.03～0.1mm H=0.1 ～ 0.18mm 。
22
第2节 稳态压力的测量
第2节 稳态压力的测量
不同型式总压管对气流偏斜的敏感性
18
第2节 稳态压力的测量
常用总压管 单点L型总压管
制造方便，使用、安装
简单，支杆对测量结果
影响小，其缺点是不敏
感偏流角较小，一般为
10° ～ 15° ， 如 果 将 孔
口加一个扩张角，则可
加大至25°～30°。
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第2节 稳态压力的测量
AA11
llllssiinn
aa)
g(
A22 A11
ssiinnaa))ll
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第3节 稳态压力指示仪表
倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高；但不可太 小，否则液柱易冲散，读数较困难，误差增大。
这种倾斜管液柱式压力计可以测量到0.98Pa的微压。 为了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒 精作为工作液体。
传送部分
感受部分
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第2节 稳态压力的测量
总压的测量方法及不敏感偏流角 用于总压测量的测压管称为总压管。 总压管的一端管口轴线对准气流方 向，另一端管口与二次仪表相连， 这样便可测出被测点的气流总压与 大气压之差。 要求管口无毛刺，壁面光洁；并要求 管口轴线对准来流方向。
习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角αp作为总压管的不 敏感偏流角，αp的范围越大，对测量越有利。
大。梳状凸嘴型总压管和耙状总压管的不敏感偏流角αp较小；凹 窝型的αp较大，但测量精度受气流扰动的影响较大；带套型的αp 最大，但结构较复杂。在实际使用时要根据具体情况选用。 21
第2节 稳态压力的测量
附面层总压管 一般取 h=0.03～0.1mm H=0.1 ～ 0.18mm 。
22
第2节 稳态压力的测量
热工测试技术第3章 压力测试技术
13
3.2 工程测量中，大小固定、不随时间变化的静态 压力是很少见的，绝大多数压力是随时间变化且变 化很快的动态压力。从测量的角度看，它具有如下 特点：压力变化范围大，压力波动的频率高；压力 作用持续时间短，一般均在毫秒～秒的数量级范围 内； 压力值由零上升到最大值的过渡过程极为短
14
3.2.1 压力量的电测方法，就是把非电学量的压力 量转换成与之有确定对应关系的电学量之后再进行 测量的方法。它的主要优点是反应速度快，便于传 输和信号调整（调制、放大等等），同时也便于记
8
图3.5 弹簧管压力表结构简图
9
3.1.3 在工程技术中，为了准确测量压力，大多使用 活塞式压力仪器。这是由于在精密测试压力范围高 于200 kPa～300 kPa 管要做得很长，而不便于观测；工业上使用的弹簧 式压力仪表精度较低，不能满足高精度的要求。而 活塞式压力计不仅测量范围广、精度高、计量性能 稳定、结构简单，而且具有操作方便不易损坏等特 点。
18
3.3 3.3.1 1. 2. ①电阻应变计—— ②电阻应变仪——转换部分，它将构件表面的 应变转换为电阻值的相对变化，它将应变计电阻的 相对变化（以电桥转换的方式）转换成电压或电流
③记录仪器——
19
3. ① ②灵敏度高， 测量应变的灵敏度可达1微 应变，即等于10-6mm/mm，准确度可达1%～ 2% ③频率响应好，可测量0～500 000 Hz
1
3.1 3.1.1 液体压力平衡法 液体压力平衡法是基于流体静力平衡原理，采 用液柱高度差来进行压力测量的方法。液体压力计 的基本测量原理是利用工作液的液柱所产生的压力 与被测压力平衡，根据液柱高度差来进行压力测量 的仪器。仪器中使用的液体可采用单种液体，也可 采用多种液体的混合物，但要求所用液体与被测介
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x 0, K p 1 x 1d, K p max x 3d, K p 0
注意半球形位置，稳态流
体内压力测量探针就是基
于这个原理设计的
8
第2节 稳态压力的测量
3、流体静压的测量及静压探针 ➢流道壁面上的静压力 ✓测压孔应开在直线型管壁上； ✓测压孔的轴线应与壁面垂直； ✓测压孔的直径为0.5mm左右，最大不应超过1.5mm； ✓测压孔的边缘应整齐、光洁。
9
第2节 稳态压力的测量
➢流道中一点的静压力 ✓可用静压探针测量； ✓探针必须与流线平行。
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第2节 稳态压力的测量
传送部分 感受部分
显示部分
测压管，在其表面根 据测量要求开以若干 个小孔以感受气流中 的压力；连接管所起 的作用是将感受到的 压力信号传送到显示 或记录部分；而二次 仪表可以是所有测压 仪表中任一种。
任意压力作零标准的压力。 2
第1节 压力的基本概念
3
第1节 压力的基本概念
过去采用的压力单位“工程大气压力”（kgf/cm2）、 “毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、
“标准大气压”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等
均应改成法定计量单位帕。
1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa
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第2节 稳态压力的测量
✓L形静压探针
静压管头部呈半球体， 气流在此获得加速，静 压降低；又因为支杆对 气流有滞止作用，流速 降低，静压升高，所以 在L型静压管的头部和支 杆之间选择适当的位置 设置静压孔，可以得到 接近真实静压的测量值。
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第2节 稳态压力的测量
✓圆柱形静压探针 圆柱形静压探针是由一根圆柱形的细管做成的。测压孔 开在管子背向流体流动方向的一面。当速度系数一定时， 在 40 的范40围 内，由它测出的静压保持不变，因此可 用于二元流动中测量流体某一点的静压。由于这种探针 的轴线是与流线垂直的，因此流场扰动较大，从绕流物 体上压力分布曲线可见，其表面上没有稳定的压力系数 为零的点，只有压力系数近似等于零的点，所以测出的 静压值误差较大。
✓ 总压探针的选用原则
1).在δ≤15°的三元流体中，可选用结构简单的“L”形探针，
其结构尺寸的最佳 值为l/d≥2～3，d2 d1=0.7
p0
psLeabharlann 1 2c 2const
1 c 2
2
ps
1 2
c12
p s1
引入压力系数 K p ( ps1 ps ) /(c 2 / 2)
由流体力学可知，在任何被 流体绕流的物体上，都存在流体 速度为零的一些点，称为临界点。临界点的压力系数为1。在 被绕流物体表面上也存在流体的压力等于流体静压力的点， 这些点的压力系数等于零。
第3章 压力测试技术
掌握流体稳态压力测量的基本原理及方法； 掌握稳态压力传感器的原理及结构； 测量误差产生的原因及解决方法； 动态压力测量传感器的基本原理及结构； 压力计及压力测量系统的标定； 真空测量技术。
1
第1节 压力的基本概念
➢压力是指垂直作用在单位面积上的力。 ➢对于运动流体，根据测量所取的面不同，可分为总压力、静压
力、动压力 ➢根据测量要求，按零标准的方法，可分为绝对压力、表压力、
差压力等。 ➢绝对压力是以完全真空作为零标准的压力。在用绝对压力表
示低于大气压时，把该绝对压力称为真空度。 ➢表压力是以当地大气压作为零标准的压力。通常，所谓压力
就是指表压力。 ➢差压是用两个压力之差表示的压力，也就是以大气压以外的
传送部分
感受部分
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第2节 稳态压力的测量
✓总压的测量方法及不敏感偏流角 用于总压测量的测压管称为总压管。 总压管的一端管口轴线对准气流方 向，另一端管口与二次仪表相连， 这样便可测出被测点的气流总压与 大气压之差。 要求管口无毛刺，壁面光洁；并要求 管口轴线对准来流方向。
习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角αp作为总压管的不 敏感偏流角，αp的范围越大，对测量越有利。
1mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa
1atm = 1.01325×105Pa
1bar=105Pa
1PSI=6.89×103Pa
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第1节 压力的基本概念
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第2节 稳态压力的测量
1.基本原理
流体稳态压力测量的基本原理流体沿水平方向稳定流动
时，其静压与动压之和沿流线不变，即
❖套管式总压管
导流套进口处的锥面为收敛段， 气流经过导流套后被整流，使 总压管的不敏感偏流角大大提 高，可达40°～45°。它的缺点 是αp随M数的变化较明显；头 部尺寸较大，对气流流动有较 大的影响。
20
第2节 稳态压力的测量
❖多点总压管
多点梳状总压管
多点耙状总压管
多点总压管能同时测出多点的总压，但制造较复杂，对流场干扰
大。梳状凸嘴型总压管和耙状总压管的不敏感偏流角αp较小；凹 窝型的αp较大，但测量精度受气流扰动的影响较大；带套型的αp 最大，但结构较复杂。在实际使用时要根据具体情况选用。 21
第2节 稳态压力的测量
❖附面层总压管 一般取 h=0.03～0.1mm H=0.1 ～ 0.18mm 。
22
第2节 稳态压力的测量
17
第2节 稳态压力的测量
不同型式总压管对气流偏斜的敏感性
18
第2节 稳态压力的测量
✓常用总压管 ❖单点L型总压管
制造方便，使用、安装
简单，支杆对测量结果
影响小，其缺点是不敏
感偏流角较小，一般为
10° ～ 15° ， 如 果将孔 口
加一个扩张角，则可加
大至25°～30°。
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第2节 稳态压力的测量
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第2节 稳态压力的测量
✓碟形静压探针
测量时，应和气流的 流动方向垂直，使圆 盘平面平行于气流方 向，其静压孔感受到 的就是气流的静压。
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第2节 稳态压力的测量
✓导管式静压探针
一般静压管的不敏感偏流角
都较小，在静压孔外加了导
流管后，这种状况得到了明
显的改善。
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第2节 稳态压力的测量
4、滞止压力的测量及总压探针 显示部分
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第2节 稳态压力的测量
2.被绕流物体表面上流体的压力分布 (1)圆柱体 0 , K p 1; 30 , K p 0, (unsteady) 140 ~ 220 , K p 0.5
(2)球体
0 , Kp 1 140 ~ 220 , K p 0
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第2节 稳态压力的测量
(1)半球形
注意半球形位置，稳态流
体内压力测量探针就是基
于这个原理设计的
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第2节 稳态压力的测量
3、流体静压的测量及静压探针 ➢流道壁面上的静压力 ✓测压孔应开在直线型管壁上； ✓测压孔的轴线应与壁面垂直； ✓测压孔的直径为0.5mm左右，最大不应超过1.5mm； ✓测压孔的边缘应整齐、光洁。
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第2节 稳态压力的测量
➢流道中一点的静压力 ✓可用静压探针测量； ✓探针必须与流线平行。
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第2节 稳态压力的测量
传送部分 感受部分
显示部分
测压管，在其表面根 据测量要求开以若干 个小孔以感受气流中 的压力；连接管所起 的作用是将感受到的 压力信号传送到显示 或记录部分；而二次 仪表可以是所有测压 仪表中任一种。
任意压力作零标准的压力。 2
第1节 压力的基本概念
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第1节 压力的基本概念
过去采用的压力单位“工程大气压力”（kgf/cm2）、 “毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、
“标准大气压”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等
均应改成法定计量单位帕。
1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa
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第2节 稳态压力的测量
✓L形静压探针
静压管头部呈半球体， 气流在此获得加速，静 压降低；又因为支杆对 气流有滞止作用，流速 降低，静压升高，所以 在L型静压管的头部和支 杆之间选择适当的位置 设置静压孔，可以得到 接近真实静压的测量值。
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第2节 稳态压力的测量
✓圆柱形静压探针 圆柱形静压探针是由一根圆柱形的细管做成的。测压孔 开在管子背向流体流动方向的一面。当速度系数一定时， 在 40 的范40围 内，由它测出的静压保持不变，因此可 用于二元流动中测量流体某一点的静压。由于这种探针 的轴线是与流线垂直的，因此流场扰动较大，从绕流物 体上压力分布曲线可见，其表面上没有稳定的压力系数 为零的点，只有压力系数近似等于零的点，所以测出的 静压值误差较大。
✓ 总压探针的选用原则
1).在δ≤15°的三元流体中，可选用结构简单的“L”形探针，
其结构尺寸的最佳 值为l/d≥2～3，d2 d1=0.7
p0
psLeabharlann 1 2c 2const
1 c 2
2
ps
1 2
c12
p s1
引入压力系数 K p ( ps1 ps ) /(c 2 / 2)
由流体力学可知，在任何被 流体绕流的物体上，都存在流体 速度为零的一些点，称为临界点。临界点的压力系数为1。在 被绕流物体表面上也存在流体的压力等于流体静压力的点， 这些点的压力系数等于零。
第3章 压力测试技术
掌握流体稳态压力测量的基本原理及方法； 掌握稳态压力传感器的原理及结构； 测量误差产生的原因及解决方法； 动态压力测量传感器的基本原理及结构； 压力计及压力测量系统的标定； 真空测量技术。
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第1节 压力的基本概念
➢压力是指垂直作用在单位面积上的力。 ➢对于运动流体，根据测量所取的面不同，可分为总压力、静压
力、动压力 ➢根据测量要求，按零标准的方法，可分为绝对压力、表压力、
差压力等。 ➢绝对压力是以完全真空作为零标准的压力。在用绝对压力表
示低于大气压时，把该绝对压力称为真空度。 ➢表压力是以当地大气压作为零标准的压力。通常，所谓压力
就是指表压力。 ➢差压是用两个压力之差表示的压力，也就是以大气压以外的
传送部分
感受部分
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第2节 稳态压力的测量
✓总压的测量方法及不敏感偏流角 用于总压测量的测压管称为总压管。 总压管的一端管口轴线对准气流方 向，另一端管口与二次仪表相连， 这样便可测出被测点的气流总压与 大气压之差。 要求管口无毛刺，壁面光洁；并要求 管口轴线对准来流方向。
习惯上取使测量误差占速度头1%的偏流角αp作为总压管的不 敏感偏流角，αp的范围越大，对测量越有利。
1mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa
1atm = 1.01325×105Pa
1bar=105Pa
1PSI=6.89×103Pa
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第1节 压力的基本概念
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第2节 稳态压力的测量
1.基本原理
流体稳态压力测量的基本原理流体沿水平方向稳定流动
时，其静压与动压之和沿流线不变，即
❖套管式总压管
导流套进口处的锥面为收敛段， 气流经过导流套后被整流，使 总压管的不敏感偏流角大大提 高，可达40°～45°。它的缺点 是αp随M数的变化较明显；头 部尺寸较大，对气流流动有较 大的影响。
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第2节 稳态压力的测量
❖多点总压管
多点梳状总压管
多点耙状总压管
多点总压管能同时测出多点的总压，但制造较复杂，对流场干扰
大。梳状凸嘴型总压管和耙状总压管的不敏感偏流角αp较小；凹 窝型的αp较大，但测量精度受气流扰动的影响较大；带套型的αp 最大，但结构较复杂。在实际使用时要根据具体情况选用。 21
第2节 稳态压力的测量
❖附面层总压管 一般取 h=0.03～0.1mm H=0.1 ～ 0.18mm 。
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第2节 稳态压力的测量
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第2节 稳态压力的测量
不同型式总压管对气流偏斜的敏感性
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第2节 稳态压力的测量
✓常用总压管 ❖单点L型总压管
制造方便，使用、安装
简单，支杆对测量结果
影响小，其缺点是不敏
感偏流角较小，一般为
10° ～ 15° ， 如 果将孔 口
加一个扩张角，则可加
大至25°～30°。
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第2节 稳态压力的测量
13
第2节 稳态压力的测量
✓碟形静压探针
测量时，应和气流的 流动方向垂直，使圆 盘平面平行于气流方 向，其静压孔感受到 的就是气流的静压。
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第2节 稳态压力的测量
✓导管式静压探针
一般静压管的不敏感偏流角
都较小，在静压孔外加了导
流管后，这种状况得到了明
显的改善。
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第2节 稳态压力的测量
4、滞止压力的测量及总压探针 显示部分
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第2节 稳态压力的测量
2.被绕流物体表面上流体的压力分布 (1)圆柱体 0 , K p 1; 30 , K p 0, (unsteady) 140 ~ 220 , K p 0.5
(2)球体
0 , Kp 1 140 ~ 220 , K p 0
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第2节 稳态压力的测量
(1)半球形