压力差压测量
第三章 压力测量
• 液体压力计的误差分析
– 温度误差 – 安装误差 – 重力加速度变化误差 – 传压介质误差 – 读数误差 • U型管压力计在读（h1＋h2）时，产生两次读数 误差。为了减少读数误差，可将其改进为单管压 力计和斜管压力计，测量原理相似。 目前，液柱式压力计使用较少。测量范围约为： 0~16kPa。
U 0 E 21 E 22 j( M 1 M 2 ) I
3、电感式压力传感器 压力 ---- 弹性敏感元件（膜盒、膜片、波纹管） --位移 --- 电感
~220V
(相敏检波电路)
接头1：前端
膜盒2：弹性元件，感受压力变化
磁芯6： 线圈5：电路板4：无需放大，解调，滤波
压 器：闭合磁路 初级、次级互感为常数 一个次级
变
互感传感器： 开磁路
初级、次级互感随衔铁移动变化
两个次级（差动）
2、互感式传感器（差动变压器）
（1）互感传感器工作原理
U、I---初级线圈激励电压、电 流，频率ω L1, R1---初级线圈电感、电阻； L21, R21, L22, R22 ---两个次级线圈 电感、电阻； M1, M2---初级线圈与次级线圈1、 2的互感； 传感器开路输出：
弹簧管是一 根弯成270°圆 弧的椭圆截面的 空心金属管，管 子的自由端B封 闭，并连接拉杆 及扇形齿轮，带 动中心齿轮及指 针。
9 – 接头
8 – 调整螺钉
基本测量原理 在被测压力 p 的作用 下，弹簧管的椭圆形截面 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、齿轮的传递、放大， 带动指针偏转。
–液体压力计 –弹性式压力计 –电远传式压力仪表
压力及差压测量
表中mmH2O值是按水温4摄氏度和重力加速度9.80665m/s^2为计算，mmHg值 是按水银温度0摄氏度为和重力加速度为9.80665m/s^2计算
压力测量中的常用概念
计示压力（表压力）：工程上压力计的指示值， 是被测绝对压力与当地大气压力之差。
绝对压力：真实压力 相对压力（压差） 正压：压力测量与差压测量 负压：压力测量与差压测量 真空：表压低于大气压力的表压力的绝对值。
2.3 金属膜片、膜盒压力计
膜片是将两种压力不等的流体隔开而具有挠性的圆形薄板或薄 膜。它的周边与壳体或基座相固接（夹紧、焊接等），如下图 所示。当膜片两边的流体压力不等时，膜片产生位移、力或者 频率信号；由此得到被测流体的压力。所以膜片是一种简单可 靠的压力测量（或传感）元件。
图8 膜片 (a) 平膜片; (b) 波纹膜片 1-平膜片; 2-夹紧环; 3-壳体
2.4 波纹管压力计
波纹管是一种轴对称的管状波纹薄壳，当它受 轴向力作用时，或者在其内腔与周围介质的压 力差的作用下在其线性特性不变的情况下，能 产生较大的位移；当它受横向力作用时，将在 轴向平面内弯曲。利用上述特性，波纹管可作 为把压力或力转换成位移的感压元件。也可作 为特殊的联接或密封隔离元件。
2.2 弹性元件的材料
1、高弹性合金——受温度变化影响大 2、恒弹性合金——受温度变化影响小 上述的各种金属弹性材料，总存在一定
数值的弹性滞后和弹性后效，它们妨碍 了传感器测量准确度的进一步提高。用 石英材料制作弹性敏感元件最理想，它 的弹性滞后只有最好弹性合金的最小滞 后的1/100，线膨胀系数则为它的1/30。 因而可以制造高准确度的弹性元件
P P1 P2 (h1 h2)(1 2)g
由于微压计一般用于测量气体，故 2 可略去，另外 考虑到封液在倾斜肘管中的长度l和h1的关系，以及表中 封液体积一定，即
压力(差压)检测仪表的安装
压力（差压）检测仪表的正确安装及有关事项进行压力检测，实际上需要一个测量系统来实现。
要做到准确测量，除对仪表进行正确选择和检定（校准）外，还必须注意整个系统的正确安装。
如果只是仪表本身准确，其示值并不能完全代表被测介质的实际参数，因为测量系统的误差并不等于仪表的误差。
系统的正确安装包括取压口位置选择、连接导管的合理铺设、仪表正确安装等。
1.测压点的选择：1.1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;1.2测量流动介质的压力时,应使取压点与流动方向垂直,清除钻孔毛刺;1.3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;1.4测量气体时,取压点应在管道上方,使导压管内不积存液体，并且变送器也应安装在流程管道上部，以便积累的液体容易注入流程管道中；1.5当管路中有突出物体（如测温元件）时，取压口应取在其前1.6当必须在调节阀门附近取压时，若取压口在其前，则与阀门距离应不小于2倍管径；若取压口在其后，则与阀门距离应不小于3倍管径。
1.7对于宽广容器，取压口应处于流体流动平稳和无涡流的区域。
2.导压管辅设2.1导压管粗细合适,一般内径6～10mm,长度3～50m;2.2当被测介质易冷凝或冻结时,必须加保温伴热管线;2.3取压口到压力表之间应装切断阀,应靠近取压口。
2.4导压管应安装在温度波动小的地方；2.5连接导管的水平段应有一定的斜度，以利于排除冷凝液体或气体。
当被测介质为气体时，导管应向取压口方向低倾；2.6当被测介质为液体时，导管则应向测压仪表方向倾斜；当被测参数为较小的差压值时，倾斜度可再稍大一点。
2.7如导管在上下拐弯处，则应根据导管中的介质情况，在最低点安置排泄冷凝液体装置或在最高处安置排气装置，以保证在相当长的时间内不致因在导管中积存冷凝液体或气体而影响测量的准确度。
3．测压仪表的安装及使用注意事项3.1仪表安装（1）仪表应垂直于水平面安装；（2）仪表测定点与仪表安装处在同一水平位置，否则考虑附加高度误差的修正；（3）仪表安装处与测定点之间的距离应尽量短，以免指示迟缓；（4）压力表的连接处应加装密封垫片,保证密封性，不应有泄漏现象出现，尤其是易燃易爆气体介质和有毒有害介质。
压差测试方法
压差测试方法压差测试是一种常用的实验方法，用于测量流体在管道或装置中的压力差。
它可以帮助我们了解流体在运动过程中的压力变化情况，并评估相关设备的性能。
本文将介绍压差测试的原理、步骤和应用。
一、原理压差测试是通过测量两个位置之间的压力差来评估流体运动状态的方法。
它基于流体力学定律，根据波动方程和连续方程来计算压力差。
在压差测试中，我们通常将一个位置的压力定义为基准点，另一个位置的压力与之相比较，得到压力差。
二、步骤压差测试通常包括以下步骤：1.确定测试对象：选择需要进行压差测试的管道或装置，并确保其符合测试要求。
2.安装压差计：在测试对象的两个位置上安装压差计，以测量两个位置之间的压力差。
压差计可以是差压变送器、压力传感器等。
3.连接管路：使用合适的管路连接压差计与测试对象，确保流体能够顺利地流经压差计。
4.校准压差计：对安装好的压差计进行校准，确保其测量结果的准确性和可靠性。
5.进行测试：打开流体源，使流体通过测试对象。
记录测试期间的压力差，并根据需要进行时间序列分析。
6.数据处理：根据测试结果进行数据处理和分析，得到所需的压差信息。
7.结果评估：根据压差测试的结果，评估测试对象的性能是否符合要求。
三、应用压差测试在工程领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.管道流量测量：通过测量管道两端的压差，可以计算出流体在管道中的流量。
这在液体输送、气体输送等领域中非常重要。
2.过滤器性能评估：对于液体或气体中的杂质，我们通常使用过滤器进行过滤。
通过测量过滤器两端的压差，我们可以评估过滤器的性能和寿命。
3.设备故障诊断：在工业生产中，一些设备的压力变化会影响其正常运行。
通过压差测试，我们可以快速发现设备故障，并采取相应措施。
4.流体输送系统优化：通过对流体输送系统进行压差测试，我们可以了解管道、阀门、泵等设备的性能，并对系统进行优化，以提高效率和节约能源。
总结压差测试是一种简单而有效的实验方法，可以帮助我们了解流体在管道或装置中的压力变化情况。
压力和差压测量
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检测技术及仪表
二、压力检测的常用方法 1.重力平衡法
原理： 基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高 度或平衡重物的重量来测量。
特点：
如液柱式压力计、活塞式压力计。
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮 转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。
弹簧管放大图
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检测技术及仪表
弹性膜片 弹性特性是中心位移与压力的关系。
平膜片
波纹膜片
压力p1后，如果p1大于p0，则U型 管两边管内的液面就会产生高度
差，这个液柱的高度差就反映了
U型管两端所受压力的差值。
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被测压力用表压p=p1-pd表达，则有：
h
1
g
( p1
pd )
1
g
p
检测技术及仪表
由于一旦U型管内的充入介质确定，则 、g均为
常数。所以h可以直接反映被测压力p的大小，此 即为U型管测压的基本原理。
4.机械力平衡法
原理：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用 外力与之平衡，通过测量外力得到被测压力。
特点：
(1) 多用于电动和气动组合仪表中； (2) 可达较高的精度； (3) 结构复杂，成本较高。
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检测技术及仪表
3.2 液柱式压力计
根据流体静力学原理，流体内的某一点的静压力， 由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。
理纬度、海拔高度及气象条件而变化 (3)表压力(pb): pb= pi-pd，压力测量仪表的指示值 (4)真空度(负压，pz)：绝对压力小于大气压力时，表压力为负
第三章压力测量（ＰＤＦ）
二、单管压力计
单管压力计是U形管压力计的变形仪表，又称杯形压力计， 可测量小压力、真空及差压等。
1.结构与工作原理
单管压力计是由一个宽容器(杯形容器)、 一支肘管、标尺、封液等构成的。
其工作原理与U形管压力计是相同的。根据流体静力学： 读数是在肘管上读数，宽容器上不能读数，由于
所以 可得到：
由于肘管内径远小于宽容器的内径，所以
三、斜管微压计
斜管微压计是一种测量微小压力的测量仪表。
1.结构与工作原理
其工作原理与U形管压力计相同。当被测压力与封液 液柱产生的压力平衡时，有
式中 由于
h2 l sin
所以
得到：
p1
p2
g( d 2
D2
sin )l
肘管的倾斜角是可调节的，弧形支架板上设计了
一些固定肘管的孔。在每个孔处刻有一数字，使用时 读出液柱长度(mm)，则
二、压力的单位
压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位 会有多种。
1.Pa: 1Pa=1N/m2 ,常用KPa,MPa. 2.工程大气压:1工程大气压=1千克力/厘米2 3. mmH2O 4. mmHg 5. bar 1毫巴=100Pa 6. 磅力/英寸2
三、压力测量仪表的分类
在生产过程中和实验室里使用的压力仪表种类很多。 对压力仪表可以从不同的角度进行分类。
膜片结构示意
（a）平面膜片；（b）波纹膜片； （c）挠性膜片
膜盒结构示意图
弹簧管结构示意图 (a)单圈弹簧管；(b)盘旋形弹簧 (c)螺旋形弹簧管；(d)组合弹簧管
波纹管(筒)结构示意图 (a)波纹筒结构示意； (b)与弹簧组合使用的波纹筒
膜盒
波纹管
弹簧管截面形状
压力及压差测量
二、压力单位
帕(Pa) N/m2，国际单位 兆帕(MPa) 106Pa 工程大气压， kgf/cm2 ，98070 Pa，约等于一个 大气压（1.013×105 Pa) 1mmH2O= 9.81 Pa 1mmHg =133 Pa
3
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）、“物理大气压”（atm）、“巴” （bar）、“PSI”等均应改成法定计量单位帕。见 教材p96表5-1 1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa 1 mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa 1 atm = 1.01325×105Pa 1 bar=105Pa 1 PSI=6.89×103Pa（Pounds per Square Inch ）
（4）仪表准确度等级的选择
压力检测仪表的准确度主要根据生产允许的最大误差 来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应 小于仪表的基本误差。
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例题：
有一压力容器，压力范围0.40.6MPa，压力变化速度较缓，不要求 远传。试选择压力仪表（给出量程和精 度等级）测量该压力，测量误差不大于 被测压力的4%.
31
3.3.1 活塞式压力计 原理：
是根据流体静力平衡原理工作的，利 用压力作用在活塞上的力与砝码的重力 相平衡的原理设计而成的。如图所示。 主要由压力发生部分和测量部分组成。
32
测量 部分
压力发 生部分
33
常用校验压力表的标准仪器
－－活塞式压力计
34
超高压活塞压力计
35
3.3.2使用注意事项
差压(压力)测量的原理和分类问答
差压（压力）测量的原理和分类问答1.压力（差压）测量的分类如何？答：按其信号转换原理不同大致可分为以下几种：⑴性式压力计。
包括弹簧管压力计、波纹管压力计、膜盒式压力计。
⑵液柱式压力计。
包括U形管压力计、单管压力计、斜管微压计。
⑶电气式压力计。
包括电容式变送器、力平衡式变送器、霍尔变送器、振弦式变送器、压敏电阻式变送器。
⑷活塞式压力计。
包括压力校验台。
2.弹出管式压力表的测量原理是什么？答：弹出管又称波登管，是一根弯成圆弧形、螺旋形或S形等形状的管子，成扁圆形或椭圆形。
截面的短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。
当通入弹簧管内的压力较管外的压力高时，由于短轴方向的内表面积比长轴方向大，受力也大，使管子截面有变圆的趋势。
即短轴在变长，长轴要变短，产生弹性变形，这时自由端必然要向管子伸直的方向移动。
当变形引起的弹性力和压力产生的作用力平衡时，变形停止。
自由端产生的位移，通过杠杆带动放大机构，使指针偏转一定的角度，借助刻度盘指示出被测压力值的大小。
3.液柱式压力计的工作原理是什么？答：流体静力学原理指出：液体内某一点的静压力，由这一点的高度、液体的重度和外加压力决定。
液柱式压力计就是根据这一原理测压的，当封液的相对密度一定，外界压力一定时，被测压力只与液柱高度有关，读取液柱高度即可得知被测压力的大小。
4.活塞式压力计的工作原理是什么？答：活塞式压力计是根据流体静力学的力平衡原理和以帕斯卡定理为基础来进行压力测量的。
测量时，由加压泵产生的被测压力作用在活塞上，它与活塞、承重盘及加在承重盘上的砝码产生的力相平衡，使活塞压力计的活塞浮起来并处于平衡位置。
这时根据已知的活塞有效面积、活塞、承重盘及加放在承重盘上的砝码的总质量和当地的重力加速度，即可求出被测量的压力值。
5.电容式压力变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型）答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有压力输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。
压力和压差测量
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3.2.3
液柱式压力计的误
1. 公式可见，P1一定时P2，g，ρ1，ρ2，ρ参数变化可能引起误差； 2. 毛细现象（表面张力）影响：管中封液的分界面也不是水平的，呈 弯月面，从而使得液面升高或是降低，引起附加误差； 此误差与封液的种类、管内径有关;内径细，则误差高，一般要求 内径大于6～8mm。对于一定的结构的封液的压力计，毛细现象引起 的读数误差是一定的。（水<2mm,Hg<1mm），不随液面的高低变 属于系统误差，很易修正。 3. 温度变化的影响：温度变化可导致毛细现象的变化，标尺的变化以 及封液密度的变化（其中封液密度变化是主要的误差源）； 4. 重力加速度修正：使用实际重力加速度； 5. 读数误差：正确读数方式：眼与液面的顶，底平； 6. 位置倾斜的误差（安装误差）。
7
3.2.1 U型管压力
8
数学模型：
设P1—被测压力；P2—参 比压力（多为大气压）， 当P1≠P2时，液柱的高度 差（h1+h2）： 由流体静力学知：在连续 同一均质液体中，同一高 度上的静压力相等。以 A—A面为基准高度，由 压力平衡知：
P1 + ρ1 g(H + h1 ) = P2 + ρ 2 g(H - h2 ) + ρg(h1 + h2 )
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P1 = P2 + g( ρ 2 − ρ 1 )(H - h2 ) + g( ρ − ρ 1 )(h1 + h2 )1=ρ2， 则： P1= P2+ g(ρ-ρ1)(h1+h2) 若 ρ1=ρ2 且ρ1<<ρ， 则 P1= P2+ gρ (h1+h2) 差压测量（若P2=PD，即为表
5 压力和差压的测量
5.2.4 液柱式压力计的使用
（1）压力计在使用前，一定要放置水平，要保证管子 处于严格的铅垂位置，未测量时工作液面应处于标尺零位， 否则将产生安装误差。 （2）在确定液面高度差H 时，可采用各种提高读数精 度的辅助装置，如放大尺、游标尺、光学读数系统等，减 小读数误差。 （3）由于毛细管的作用使管内液体呈弯月形，对于浸 润液体（如水），液面呈凹月面，对于非浸润液体（如 汞），液面呈凸月面。因此，读数时视线一定要与弯月面 顶点相切。 （4）当使用地点的环境温度与重力加速度有较大偏差 时，应注意修正。
霍尔片式远传压力计
霍尔效应——通过电流的半导体在垂直电流方向的磁 场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷积 累和出现电势差的现象。
霍尔电势的大小为
IB l VH K H f( ) d b
式中 KH——霍尔系数 d——霍尔片厚度 l——霍尔片电势导出端长度 b——霍尔片外部直流通入端宽度
f(l/b)——霍尔片形状系数
霍尔片材料和几何尺寸一定后，霍尔电势可表示为
VH RH IB
N
S
S
N
5.4 电气式压力传感器
电气式压力传感器是利用压力敏感元件将被 测压力转换成各种电量，如电阻、频率、电荷量 等来实现测量的。
电气式压力计测量范围大，线性好，便于进行 压力的连续测量及远传，实现自动控制，尤其适 合于压力变化快和高真空、超高压的测量。
5.2 液柱式压力计
5.2.1 U形管压力计
5.2.2 单管压力计 5.2.3 斜管压力计 5.2.4 液柱式压力计的使用
重点：液柱式压力计的原理、结构、特点。 难点：三种液柱式压力计比较，使用注意事项。
5.2.1 U形管压力计
1. U型管压力计的结构
第三章压力和差压测量及变送
0
1 2 P
E
R2 bh
(1
b2 a2 )
2பைடு நூலகம்
(3-13)
式中，θ0为弹簧管中心角的初始角；Δθ为受压后中心角的改变量；a为弹簧 管椭圆形截面的长半轴；b为弹簧管椭圆形截面的短半轴；h为弹簧管椭圆形 截面的管壁厚度；R为弹簧管弯曲圆弧的外半径； k为几何参数， k=Rh/a2 ；α、β为与比值有关的参数。
② 若提高U形管内工作液的密度少则可扩大仪 表量程，但灵敏度降低，即在相同压力的作用下，
h值变小。
3.2 液柱式压力检测
2.误差分析
(1) 温度误差 这是指由于环境温度的变化，而引起刻度标尺长度和工 作液密度的变化，一般前者可忽略，后者应进行适当修正。例如，当水从 10℃变化到20℃时，其密度从999.8 kg/m2减小到998.3kg/m2，相对变化量为 0.15％。
P1= P2+ pgh
(3-3)
式中：p为U形管内所充工作液的密度；
g为U形管所在地的重力加速度；
h为U形管左右两管的液面高度差。
如果将P2管通大气压，即P2=P0，则所测为表压， 即有
由此可见：
P = P1+ P2 = pgh
① 用U形管可以检测两个被测压力之间的差值 (即差压)，或检测某个表压。
表3-1 压力单位换算表
3.压力的表示方式
压力的表示方式有3种：绝对压力Pa、表压P、真空度或负压Ph。 绝对压力是指物体所实际承受的压力。
表压是指用一般压力表所测得的压力，它是高于大气压的绝对压
力Pa与大气压力P0之差，即
P = Pa - P0
(3-1)
真空度是指大气压P0与低于大气压的绝对压力Pa之差，有时也称
第三章压力和差压测量
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。
3.2 液柱式压力计
3.2.5 液柱式压力计的测量误差及其修正
环境温度变化的影响
环境温度偏离规定温度20°C后，封液密度改变对压力计读 数影响的修正公式为
3
3.5 压力检测系统设计
3.2 液柱式压力计
3.2.1 概述
◆ 原理：利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相 平衡的原理，通过液柱高度反映被测压力的大小。 ◆ 优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，应用 很广泛。 ◆ 缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损 坏及读数不方便。
◆ 介质：采用水银或水为工作液，用U形管或单管进行测 量，常用于低压、负压或压力差的检测。
当受到外界作用，使中间的活动电极板产生一个微小的位移 后，如图 (b)所示。
≈
由上式可知，差动平板电容器的电容变化量与活动电极的位 移成正比。而且当位移较小时，近似满足线性关系。电容式 压力变送器正是基于这一工作原理而设计的。
3.3 弹性元件及弹性压力表
3.3 弹性元件及弹性压力表
★ 差压---膜片位移转换
介质的表压力或负压力作用下产生 的弹性变形来反映被测压力的大小。
◆ 电气式：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。
3.1 压力、压差的概念及单位
3.1.4 压力测量仪表分类
按信号原理不同，大致可分为四类：
◆液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液 柱高度。 ◆机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力 转换成位移。
压力和压差测量
4.2压力和压差测量在化工生产和实验过程中，操作压力是非常重要的参数。
例如在精馏、吸收等化工单元操作中需要测量塔顶、塔釜的压力，以便检测塔的操作是否正常；泵性能实验中泵的进出口压力的测量，对于了解泵的性能和安装是否正确都是必不可少的。
化工生产和实验中测量的压力范围很广，要求的准确度各不相同，而且还常常测量高温、低温、强腐蚀及易燃易爆介质的压力。
如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。
此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测量压力或压差来进行的，即测出了压力或压差，便可以确定物位或流量。
压力测量仪表很多，按照其转换原理的不同可分为液柱式压力计、弹性式压力计、电气式压力计等。
下面分类介绍各种常用测量仪表及方法。
4.2.1 液柱式压力计液柱式压力计是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的。
即可用于测量流体的压力，又可用于测量流体管道两点间的压力差。
按其结构形式的不同，有U型管压力计、倒U型管压力计、单管压力计、斜管压力计、微差压力计等，具体结构及特性见表4.2-1。
这类压力计结构简单，使用方便，但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。
4.2.2弹性式压力计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。
这种仪表具有结构简单、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。
若增加附加装置，如记录机构、电气变换装置、控制元件等，则可以实现压力的记录、远传、信号报警、自动控制等，弹性式压力计可以用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力，因此在工业上是应用最为广泛的一种测压仪表。
弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。
它不仅是弹性式压力计的测压元件，也经常用来作为气动单元组合仪表的基本组成元件。
压差测试方法
压差测试方法一、引言压差测试是一种常用的测试方法，用于测量流体在管道或容器中的压力差。
它能够帮助工程师们评估和验证管道系统的性能和安全性。
本文将介绍压差测试的原理、常用的测试方法和注意事项。
二、原理压差是指流体在两个不同位置的压力差。
在管道系统中，流体在不同位置的压力差决定了流体的流动性和传输能力。
通过测量压力差，我们可以了解流体在管道中的流动情况，从而评估管道系统的性能和安全性。
三、测试方法1. 静态压差测试静态压差测试是最常用的一种测试方法。
它通过关闭管道系统的阀门，使流体停止流动，然后测量管道两端的压力差。
这种方法适用于评估管道系统的密封性能和耐压能力。
2. 动态压差测试动态压差测试是在流体流动状态下进行的测试。
它通过调节流量，使流体在管道中保持一定的流速，然后测量管道两端的压力差。
这种方法适用于评估管道系统的流动性能和传输能力。
3. 差压传感器测试差压传感器是一种常用的测试设备，用于测量流体在管道中的压力差。
在差压传感器测试中，我们需要将传感器安装在管道的两端，然后通过传感器读取管道两端的压力值，计算得到压力差。
4. 液位计测试液位计是一种常用的测试设备，用于测量液体在容器中的高度。
在液位计测试中，我们可以通过测量液体在容器不同位置的高度差，计算得到液体的压力差。
四、注意事项1. 在进行压差测试之前，需要确保管道系统的安全性。
检查管道的密封性能，确保没有泄漏点。
2. 在进行压差测试时，需要关闭管道系统的阀门，防止流体继续流动。
3. 在进行动态压差测试时，需要根据流量需求调节流速，保持一定的流速。
4. 在进行差压传感器测试时，需要确保传感器的准确性和稳定性，及时进行校准。
5. 在进行液位计测试时，需要确保液位计的准确性和稳定性，及时进行校准。
6. 在进行压差测试时，需要注意安全防护措施，避免发生意外事故。
五、总结压差测试是一种常用的测试方法，用于测量流体在管道或容器中的压力差。
通过压差测试，我们可以评估管道系统的性能和安全性。
差压表工作原理
差压表工作原理
差压表（differential pressure gauge）是一种用来测量两个压力之间差值（差压）的仪器。
它常用于测量流体流动中的压差、过滤器和管道的阻力、以及操作和控制系统中的差压。
差压表的工作原理基于弹簧力平衡的原理。
它通常由两个及以上的压力传感器、弹簧和指针组成。
当介质作用于差压表两侧的传感器时，它们产生的压力分别作用在弹簧上。
这些压力会引起弹簧的形变，使其产生一个反向的力，试图将压力恢复到平衡状态。
当差压表两侧的压力相等时，两个传感器产生的压力对弹簧的作用力相等，因此弹簧不会发生形变，指针指示为零。
但当差压存在时，弹簧上的力会使得指针偏转，指示出差压的数值。
差压表可根据需要选择不同的量程和精度，以适应各种测量要求。
此外，差压表还可以通过适当的转换器和信号处理设备，将差压信号转换为电信号，用于自动化控制系统中的进一步处理和控制。
差压测试原理
差压测试原理
差压测试是一种测量流体流动中压力差的方法，其原理基于流体力学中的差压原理。
差压原理指的是，在流体中，当流经狭窄通道或管道的速度增加时，压力会下降。
差压测试利用这个原理测量流体流动中的压力差。
差压测试通常使用差压传感器来测量流体中的压力差。
差压传感器包含两个相互连接的孔洞，其中一个孔洞暴露在管道中的高压侧，另一个孔洞暴露在低压侧。
当流体流经管道时，由于速度增加，高压侧的压力会下降，低压侧的压力会上升。
差压传感器会测量这两个孔洞之间的压力差，从而间接测量流体流动中的压力差。
为了准确测量差压，需要对差压传感器进行校准。
校准通常涉及在不同的流体流速和压力条件下，测量压力差和传感器输出之间的关系。
校准数据可以用于后续差压测试的精确计算。
差压测试可以用于各种流体系统中，包括液体管道、气体管道、空调系统等。
它可以帮助工程师监测和控制流体流动中的压力差，检测管道中的堵塞或损坏，并评估系统的性能和效率。
总之，差压测试利用差压原理来测量流体流动中的压力差，通过差压传感器来实现。
该方法广泛应用于各种流体系统中，能够提供重要的数据用于管道监测和系统性能评估。
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压力差压测量3.1 压力差压的概念及单位3.1.1 概念1）压力、差压、绝对压力与表压●压力介质垂直作用在单位面积上的力，即物理学的压强。
●差压两个压力之差。
●绝对压力介质垂直作用在单位面积上的全部压力。
●表压力绝对压力与当时当地的大气压之差。
工程上需要测量的往往是物体超出大气压以外的压力大小，因此压力计的指示值都是表压力（即通入仪表的压力是绝对压力，显示的是表压力）。
绝对压力=表压力+大气压力表压力=绝对压力–大气压力2）正压、负压、真空度●正压（压力）：表压力为正时。
●负压（真空）：表压力为负时。
●真空度：负压的绝对值。
3）压力单位●国际单位：帕斯卡（帕、Pa）1Pa=1牛顿/米2（N／m2），工程上常用kPa，MPa。
●习惯常用：工程大气压kgf／cm2、mmH2O、mmHg等见P87，表3.13.1.2压力传感器的种类●机械式：液柱式、活塞式、弹性元件式；（结构简单，使用方便，价格低廉）●电气式：压电式、压阻式、压磁式。
（动态性能好，灵敏度高，易于小型化，便于远传，目前正在进展）3.2 液柱式压力计原理：流体静力学原理，流体内某一点的静压力，由这一点的高度，流体的密度与外加压力决定。
应用：0.1Pa下列的压力、差压与负压，也常作为校验低压与微压仪表的标准仪器。
特点：简单，使用方便，精度较高；体积大，读数不便，不能远方测量，易损坏。
3.2.1 U形管压力计1）数学模型：设P1—被测压力；P2—参比压力（多为大气压），当P1P2时，液柱的高度差（h1+h2）：由流体静力学知：在连续同一均质液体中，同一高度上的静压力相等。
以A—A面为基准高度，由压力平衡知：)h g(h )h -g(H P )h g(H P 21222111+++=++ρρρ展开整理得：)h )(h g()h -)(H g(P P 21121221+-+-+=ρρρρ这是普遍公式，给出了P 1与h 1，h 2的关系。
● 通常情况ρ1=ρ2则 P 1= P 2+ g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)● 假如ρ1<<ρ则P 1= P 2+ g ρ (h 1+h 2)2）结论：● 只要已知H ，ρ1，ρ2，ρ，P 2，则只需测出h 1，h 2即可求出被测压力P 1。
● 差压测量△P=P 1-P 2= g(ρ2-ρ1)(H-h 2)+g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)假如ρ1=ρ2 则：△P= g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)假如ρ1<<ρ 则：△P= g ρ (h 1+h 2)● 表压数值：如P 2=P D （大气压）则△P= P 1-P D 即为表压3）几个问题：（口头）● （h 1+h 2）m ax 不可能太大，否则读数制造都不方便，能够改变的是封液密度，以改变测压量程。
密度越小，则测压范围越大，但是读数灵敏度越低。
● 如使ρ1=ρ2与ρ相差不大时，（ρ-ρ1）越小，则同样(h 1+h 2)越大，因此灵敏度越高，可测量微压。
● U 形管压力计只读一侧数据时若U 形管两侧的截面积不等时，2h 2代替（h 1+h 2）就会产生误差。
● 对封液的要求：不与被测介质发生物理与化学反应，流淌性好，液面清晰。
3.2.2液柱式压力计的几种变形仪表（简介）● 单管压力计［这是用h 2代替（h 1+h 2）与上边的2h 2代替（h 1+h 2）不相同］解决了两次读数的不便。
∵F 1>>F 2 ∴A 2/A 1≈0P 1≈P2+ g (ρ-ρ1)h2当A2/A1≤0.01时,δh≤1%●斜管压力计（倾斜微压计）当α、ρ一定时，α越小l越大，l>h读数的相对误差越小。
(α不能小于15度，否则会引起读数困难。
)3.2.3液柱式压力计的误差●从公式能够看出P1一定时，P2，g，ρ，ρ1，ρ2引起误差；●毛细现象（表面张力）影响：管中封液的分界面也不是水平的，呈弯月面（上凸或者者下凹），从而使得液面升高或者是降低，引起附加误差。
此误差与封液的种类、管内径有关内径细，则误差高，通常要求管内径大于6～8mm。
关于一定的结构的封液的压力计，毛细现象引起的读数误差是一定的。
（水<2mm,Hg<1mm），不随液面的高低变化，属于系统误差，很易修正。
●温度变化的影响：温度变化可导致毛细现象的变化，标尺的变化与封液密度的变化（其中封液密度变化是要紧的误差源）。
●重力加速度修正：使用实际重力加速度●读数误差：正确读数方式：眼与液面的顶，底平。
●位置倾斜的误差（安装误差）3.3 弹性元件及弹性压力表应用：测压范围广，从几mmH2O到上万个大气压。
应用最广，实际应用的压力表大多是弹性压力表。
构成：压力传感器：弹性元件。
位移转换器：位移放大，就地指示；位移—电量，远方显示。
显示部分：机械式（就地）；电气式（远传）。
3.3.1弹性元件1）作用：压力→变形位移；2）原理：（P）被测压力――→力（F）弹性变形（位移△l）→输出↑↓↓弹性恢复力3）种类：●弹簧管（波登管）➢结构：弯曲成圆弧形，螺旋形或者S形的非圆截面的管子，封闭一端（自由端），另一端通入被测压力。
截面短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。
➢原理（简述）：短轴方向受力面积比长轴方向受力面积大，受力也大，使管子有变圆的趋势（短轴要伸长，长轴要缩短），产生弹性形变。
有经验公式。
➢提高灵敏度的措施：面积增大中心角γ（可做成多圈、S形）降低管壁厚增大长短轴比a/b值（越扁越灵敏）减小材料的刚度（单位变形所对应的弹性力）➢应用：大小压力、负压均可，但是通常不用它测量差压。
●膜片➢结构：见图。
➢原理：P→△x➢种类：按膜片的形状：平膜片（刚性、挠性）、波纹膜片（三角波、梯形波、正弦波）；按刚度分：弹性膜片、挠性膜片；●膜盒➢结构：见图。
➢作用：提高灵敏度，应用很广。
●波纹管（筒）➢结构：如图。
➢原理：P→△x，开口端固定，封闭端的位移作为输出，位移与压力、有效面积与波纹数成正比。
➢特点：工作行程5～10mm；受压时线性范围大于受拉式的范围，整个线性范围较小。
改善线性关系与量程的方法：力弹簧，这时弹性元件的特性要紧由弹簧来决定，弹黄管要紧起隔离介质与压力转换成作用力的作用4）材料：●测低压、负压：黄铜，磷青铜等。
●测高压：钢，不锈钢等。
3.3.2弹性压力表前面讲过的各类弹性元件与各类位移变换器配合，可制成各类指示式与远传式压力表。
1）弹簧管压力表●结构：（单圈为例）（图）●位移传递过程：自由端位移△l拉杆→扇形齿轮转动→中心齿轮转动→表针转动φ●游标的作用：防止传动部分卡死，连接部分之间有一定的间隙，而此间隙引起的变差，加游标可保证各个连接部分之间只有一个方向的接触，克服间隙引起的变差影响。
2）膜式微压计测量小压力或者者是负压的膜式微压计通常均为膜盒式，基本结构原理一致。
●结构（图）3）双波纹管差压计：差压计的应用：广泛用来作为流量与水位测量的显示仪表。
●结构（图）●传动过程：设波纹管B1与B2的有效受力面积相等的情况为F，则B1受力P+F，B2受力P-F，当P+F > P-F时，B1受压缩→B2伸长，弹簧伸长，当B1与B2与弹簧构成的弹性系统的反作用力与差压的作用力相等时，活动部分在新的位置上达到了平衡，中心轴向右移△l→摆杆带动扭力管转动，输出转角信号，带动显示部分。
●位移△l与差压△P的关系据力平衡原理：有（2K+K1）△l=△P·F 推出△l=△P·F/（2K+K1）其中K与K1分别为波纹管与弹簧组的刚度（刚度=力/变形位移）∵K、K1、F为常数∴位移△l与差压△P成线性关系。
●几个问题的分析：➢量程的改变方法：国产的CW系列差压计，连接轴总的行程为5mm，通过改变K、K1、F可改变量程。
通常使用两个措施：改变K1（改变弹簧粗细或者指数K1提高，△P增大）；改变F（改换波纹管直径）R增大，则△P减小。
➢承受静压：差压计的特点是差压不大，而静压可能很高，因此在选择表时还务必考虑静压能力是否满足工作要求。
➢B3的温度补偿作用：不加B3时，温度升高，充液体积改变，波纹管做不规则变形引起误差；加入B3后，充液的体积变化由B3来容纳。
（由于B3未与刚性轴相连，能够自由伸长，而B1与B2不能够）➢单向过压保护：由于差压计差压小，静压高，而△lm ax=5mm,过大则损坏，因此△P不可过大，更不同意单向受压，当发生△P过大时，由单向受压保护阀把容室隔断，防止波纹管的进一步变形。
➢阻尼装置：为了防止差压频繁波动引起的指针摆动不定，要加阻尼。
可分为固定阻尼（阻尼环）与可调阻尼（阻尼旁路阀）➢波纹管位移δ的外传：要求：密封外传：扭力管的构造：φ3.2，厚0.2mm的弹性管，尾端封闭并与摆杆，中心轴焊为一体，另一端与外壁及中心轴基座焊死（不漏油）中心轴通过玛璃轴承引出。
由于扭力管很薄，因此能作弹性扭转。
3.4弹性元件位移的远传远距离测压的两种方法：用长管道传递压力信号，再由直接指示仪表显示（不经济，不安全）；弹性元件就地把位移转换成电量，用电气表表示（常用，对应的是远传压力表，它的关键在于位移与电量的转换原理与方法。
）3.4.1霍尔效应位移变换器1）霍尔片结构及霍尔效应：●结构：一块半导体材料（如锗等）制成的薄片。
● 霍尔效应：霍尔片的Z 轴方向加一感应强度为B 的磁场，Y 轴方向加一电流I ，则由于磁场作用片内电子产生偏移的结果，使霍尔片在X 轴方向产生电势的现象。
2）霍尔电势：d IB HH当霍尔片材料、尺寸确定后： IB R V H H ＝3）霍尔片式压力变送器结构（示例）3.4.2电感式位移变换器1）三种结构形式●变气隙宽度：➢原理：如图：当衔铁与铁芯之间的气隙宽度变化时，会使线圈的自感发生变化：L=ω2/ RM =ω2/2δ/μF=ω2μF /2δ其中：ω—线圈匝数；RM—磁路总磁组；μ—空气导磁系数；F—衔铁与铁芯之间的相对面积；δ——气隙宽度➢特点：灵敏度高；非线性严重，线性范围小，测量行程有限（通常δ≦1mm, △δ≦1/5δ）●变气隙面积式：➢原理：如图。
衔铁的位移改变F→改变L➢特点：△L与L近似线性，因此行程范围大，比前者用得多●螺管式：➢原理：如图∵L=ω2/ R M 铁芯下移，则磁路空气段加长。
∴R M 增大，L 减小，铁芯上移，R M 减小，L 增大。
➢ 特点：结构简单，制造容易，行程很大，灵敏度低。
为提高灵敏度，再线圈外加等磁材料包起来，称之外铁心。
2）差接式电感位移变换器上述三种形式都能够作为差接变换器，如图。
● 原理：取两个线圈L 1、L 2在差接变换器中，铁心位置变化使得L 1、L 2同时变化，但一个增大，一个减小。
● 特点：灵敏度提高（L 1增大、L 2减小，则△L 增大一倍），可降低环境等因素关于测量的影响（如L 1、L 2随某些因素变化时，变化量相同，能够使之抵消）3.4.3差动变压器式位移变换器这种变换器是目前应用最广泛的一种1）变压器原理：如图：设原边匝数ω1，加电源e 1，其电流I ；副边匝数ω2，互感电压e 2：则有 e 2= - M dt di 其中：dtdi 是原线圈1中的电流的时间变化率； M 是线圈间互感系数：M=ω1ω2/ R M ，R M 为穿过原副线圈磁路的磁阻。