2压力检测.ppt

x
p 平薄膜
x
p 波纹膜
x
p 波纹管
p
x 单 圈 弹簧 管
x
p 多 圈 弹簧 管
弹性元件示意图
压力检测方法及仪表
2）、弹簧管压力表
弹簧管压力表在弹性式压力表中更是历史悠久， 应用广泛。 弹簧管压力表中压力敏感元件是弹簧管。 弹簧管的横截面呈非圆形（椭圆形或扁形），弯成 圆弧形的空心管子，如图所示。 管子的一端为封闭， 作为位移输出端，另一端为开口，为被测压力输入
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2、 压力的表示方法
绝对压力 指作用于物体表面积上的全部压力， 其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力， 一般用大写符号P
大气压力 是指地球表面上的空气柱重量所产生
的压力，以P0表示。
表压力
1
大气压力线
负压
绝对压力
绝对压力
0
绝对压力的零线
图3. 33 绝对压压力力、检表测压方力法、及负仪压之表间的关系
应变
5
外力作用
l 2
4 1
应变片
被测对象表面产生微小机械变形 应变片敏感栅随同变形 电阻值发生相应变化
1—敏感栅 2—3基片 3—粘合剂 4—引线 5—覆盖片
R K l
R
l
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•2、压阻式压力传感器
压阻元件是指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的 扩散电阻。它是基于压阻效应工作的，即当它受压时，其电阻 值随电阻率的改变而变化。常用的压阻元件有单晶硅膜片以及 在N型单晶硅膜片上扩散P型杂质的扩散硅等，也是依附于弹 性元件而工作。
第二节 压力检测及仪表
主要内容
❖液柱测压法
➢压力检测方法 ❖弹性变形法
❖电测压力法
❖弹簧管压力表 ❖霍尔式压力表 ❖差压（压力）变送器
➢压力检测仪表 ✓ 智能差压（压力）变送器
压力检测方法及仪表
2.1 压力单位及压力检测方法
1、 压力单位
工程技术上所称的“压力”实质上就是物理学里的 “压强”，定义为均匀而垂直作用于单位面积上的 力。
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。
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•1、应变片式压力传感器
敏感栅 直径为0.025mm左右的合金电阻丝
组 成
基 底 绝缘 覆盖层 保护
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❖应变片式测压原理
位移、力、力矩、加 速度、压力
弹性敏 感元件
P F A
式中: P——压力； F——作用力； A——作用面积。
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国际单位制（SI）中定义：1牛顿力垂直均匀地 作用在1平方米面积上形成的压力为1“帕斯卡”。 帕斯卡简称“帕”，单位符号为Pa。
1Pa =1N/㎡ = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa
其他的压力单位“工程大气压”（ kgf/cm2）、 “毫米汞柱”（即mmHg）、 “毫 米水柱”（即mmH2O）、物理大气压（即atm） 等还在应用，换算关系见p14表2-1。
1)、弹性元件 采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压
元件，可以适用于不同场合、不同范围的压力测 量。目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管 和膜片等。
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下图给出了一些常用弹性元件的示意图。其中波纹膜 片和波纹管多用于微压和低压测量；单圈和多圈弹簧 管可用于高、中、低压和真空度的测量。
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•3、电容式压力传感器
其测量原理是将弹性元件的位移转换为电容量的变化。将测压 膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组成可变电容器。 当被测压力变化时，由于测压膜片的弹性变形产生位移改变了 两块极板之间的距离，造成电容量发生变化。
端。当开口端通入被测压力后，非圆横截面在压力p
作用下将趋向圆形，并使弹簧管有伸直的趋势而产
生力矩，其结果使弹簧管的自由端由B移至B′而产生
位移，
➢3)、弹性变形法
测量原理 将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件
膜片式弹性元件
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2a 2b
B′
O r
R
B
A
p 单圈弹簧管结构
1 绝对压力
0
表压力
负压
大气压力线
绝对压力
绝对压力的零线
3、 压力的检测方法
弹性力平衡方法：基于弹性元件的弹性变形特性。 弹性元件受到被测压力作用而产生变形，而因弹性 变形产生的弹性力与被测压力相平衡。测出弹性元 件变形的位移就可测出弹性力。此类压力计有弹簧 管压力计、波纹管压力计、膜式压力计等。
液柱高度进行测量
p1
p2
P0
1
h1
1
1
1
p
h
h1
h2
2
2
h2
0
0
2
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➢2.3 弹性式压力计
1、弹性式压力表 弹性式压力表是以弹性元件受压后所产生的弹性
变形作为测量基础的。它结构简单，价格低廉，现 场使用和维修都很方便，又有较宽的压力测量范围， 因此在工程中获得了非常广泛的应用。
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压力检测方法及仪表
重力平衡方法： 主要有活塞式和液柱式。 活塞式压力计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，测量精度高，测量范围宽， 性能稳定可靠，一般作为标准型压力检测仪表来校 验其他类型的测压仪表。 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，最典型的是U型管压 力计，结构简单且读数直观。
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电气式压力计：其原理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） 进行测量的。基于在压力作用下测压元件的某些 物性发生变化的原理 电气式压力计较多用于各种压力传感器或差压变 送器中。
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➢2.2 液柱测压法
测量原理
根据流体静力学原理，将被测压力转换成
4）、弹簧管压力表的结构
游丝和调整螺钉 有什么作用呢？
刻度盘
中心齿轮 弹簧管
游丝
指针 扇形齿轮
接头
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拉杆 调整螺钉
电接点压力表
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➢2.4 电气式压力计
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 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；
表压力 这是指绝对压力与大气压力之差，一般用p表示。测压
仪表一般指示的压力都是表压力，表压力又称相对压力。
当绝对压力小于大气压力时，则表压力为负压，负压又可用真 空度表示，负压的绝对值称为真空度。如测炉膛和烟道气的压力 均是负压。
差压 任意两个压力之差称为差压。如静压式液位计和差压式流
量计就是利用测量差压的大小来知道液位和流体流量的大小的。