第六章 压力测试讲解
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第六章 压力测试
本章主要内容
压力测试及测试方法 应变式测压法 压电式测压法 测压系统的静态标定与动态标定 膛压测试
压力测试
压力是工业生产过程中常见的一个重要参数，在动力机械、冶 金、造船、航空航天、化工、石油、纺织、原子能、电子、轻工、 食品、医药、农业和气象等工农业部门中是经常用到的，此外，如 物位、流量等参数的测量，有时常通过测量压力或压差的方法来达 到的。
数字式
工作原理 数字式压力计是可以直接以压力单位用数字显示压力量值的仪
器。这类压力计大部分是以压力传感器为感压元件,然后将信号放大, 经模/数和数/模转换器转换后显示压力数值的压力计。数字式压力 计既可以显示生产工艺流程中的压力参数,又可将压力信号输出供数 据分析和处理,因此在自动控制系统中被广泛应用 。
力的定义
流体或固体垂直作用在单位面积A上的力F称为压力，也称压强。
PF A
压力测试
工程中常采用的压力有绝对压力，表压力、大气压力、真空和差压 等几种。
压力名称
绝对 压力 pa
表压力pg
真空pv 差压Δp
定
义
相对于绝对压力零线测得的压力，或作用于物体上 全部压力
绝对压力pa与当地大气压力p0的差值，当pa>p0时，pg 为正时，称为正表压；当pa<p0时，pg为负时，称为 真空度。
的专用砝码来进行压力测量。这种压力计有时又称为砝码式压力计, 主要用于标准压力量值的传递。
常用的活塞式压力计
活塞式压力计有直接加负荷压力计、双活塞压力真空计、通过传 动装置向活塞加负荷的压力计等几种。
压力测试方法
电测式
工作原理 利用某些材料的电气特性在压力的作用下发生一定的变化,将被
测的压力转换成与压力成一定关系的电信号来求得压力值的 。
习惯上，将负表压称为真空，理想的真空是绝对零 压力
任意两个压力之间的差值
计算公式 pa=pg+p0
pg=pa-p0
pv=p0-pa Δp=p1-p2
压力测试
工程大气压： 1kgf/cm2=0.9807×105 Pa 毫米水柱： 1 mmH2O=0.9807×10 Pa 毫米汞柱 1 mmHg=1.333×102 Pa 物理大气压 1 atm=1.01325×105 Pa
应变式测压法
应变式测量系统
应变式压力传感器将压力信号转变成应变信号，再通过应变仪将 其转换成电信号并放大输出给记录仪器记录。
应变式测压法适合于在压力作用时间较长的条件下使用。
被测压力
应变式压力传感器
动态电阻应变仪 测量记录仪器
静态压力标定机
应变式测压法
应变式测压传感器
膜片式测压传感器 弹性薄壁圆筒式测压传感器 柱形圆筒式测压传感器
切向应力
t
3p 8h 2
a2 1 r 2 1 3
t : 切向应变 r : 径向应变
t
r
a
r
径向应变
r
1 E
r
t
3p1 2
8Eh 2
a 2 3r 2
切向应变
t
1 E
t
r
应变式测压法
应变式测压法采用应变式压力传感器作为转换器件，主要用来
测量流动介质的动态或静态压力, 如动力管道设备的进出口气体或 液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机 管道的压力等。
应变式测压法的测试原理
应变式测压传感器是基于弹性变形的原理，被测压力作用在传感 器的弹性元件上，使弹性元件产生变形，并用弹性应变的大小来表示 压力的大小。由于去载时弹性变形是可以恢复的，所以它不仅能测试 压力的上升段，也可测其下降段，从而反映压力变化的全过程。
常用的液体式压力仪器 水银气压计、U型（双管）和杯型（单管）压力计、环天平式压力 计、钟罩式压力计、补偿式微压计和斜管微压计等。
压力测试方法
U型管压力计原理图
△P=P1－P2=ρg(h1+h2)
单管压力计原理图
P =ρgh2
压力测试方法
弹簧式
作用原理 利用弹性敏感元件（如弹簧管）在压力作用下产生弹性形变,其
电容式压力变送器
压力测试方法
电测式测压方法中应用最普遍的是应变测压法和压电测压法。利
用这两种方法进行测量时，应尽量满足下列要求： 频响要适应被测参数的频率特性，使频率误差具有足够小的数值。 测压传感器及其附件夹具等，应具有足够的强度 。 测压传感器的灵敏度要适中 。 测压传感器的信号输出应该是线性的。 测压传感器的外形尺寸应尽量小。
压力测试
压力的分类
压力：静态压力和动态压力
静态压力：不随时间变化或变化非常缓慢的压力。 动态压力：随时间变化的压力。如爆炸冲击波压力。
压力测试方法
压力的测试方法
压力测量根据传感器原理可以分为液体式、弹簧式、活塞式、电 测式，根据测试系统对信号的处理方式又分为模拟式和数字式。
液体式
液体式压力仪工作原理 基于流体静力学原理,利用液柱的高度差来测试压力的仪器。被测 的液柱高度差可以直接读出、显示或通过计算的方法来确定。
应变式测压法
膜片式测压传感器
工作原理： 膜片式应变测压传感器的弹性敏感元件是周边固定的 圆膜片，由贴在膜片上的应变片感受应变的大小，并通过后级的电桥 输出信号。
p
t
o
r
r
p
r
h
a
a
薄圆板受均匀压力后的应变分布
应变式测压法
平膜片受力情况
径向应力
r
3p
8h 2
a2 1 r 2 3
常用的电测式压力计 常用的有应变式、固态压阻式、压电式、电感式、电容式、振频
式等多种压力计等几种。
电容式差压变送器
电子线 路位置
高压侧 进气口
低压侧 进气口
内部不锈钢膜片的位置
压阻式固态压力传感器
小型压阻式固态压力传感器
低压进气口 高压进气口
绝对压力传感器
p1进气管
表压压力传感器
压力测试方法
形变的大小与作用的压力成一定的线性关系,通过传动放大机构或其 他显示装置表示出被测的压力。
常用的弹簧式压力计
根据弹性敏感元件不同,弹簧式压力仪表有弹簧管式、膜片式、 膜盒式、波纹管式等多种。
压力测试方法
压力测试方法
活塞式
工作原理 利用流体静压原理和帕斯卡原理,由作用于已知活塞有效面积上
本章主要内容
压力测试及测试方法 应变式测压法 压电式测压法 测压系统的静态标定与动态标定 膛压测试
压力测试
压力是工业生产过程中常见的一个重要参数，在动力机械、冶 金、造船、航空航天、化工、石油、纺织、原子能、电子、轻工、 食品、医药、农业和气象等工农业部门中是经常用到的，此外，如 物位、流量等参数的测量，有时常通过测量压力或压差的方法来达 到的。
数字式
工作原理 数字式压力计是可以直接以压力单位用数字显示压力量值的仪
器。这类压力计大部分是以压力传感器为感压元件,然后将信号放大, 经模/数和数/模转换器转换后显示压力数值的压力计。数字式压力 计既可以显示生产工艺流程中的压力参数,又可将压力信号输出供数 据分析和处理,因此在自动控制系统中被广泛应用 。
力的定义
流体或固体垂直作用在单位面积A上的力F称为压力，也称压强。
PF A
压力测试
工程中常采用的压力有绝对压力，表压力、大气压力、真空和差压 等几种。
压力名称
绝对 压力 pa
表压力pg
真空pv 差压Δp
定
义
相对于绝对压力零线测得的压力，或作用于物体上 全部压力
绝对压力pa与当地大气压力p0的差值，当pa>p0时，pg 为正时，称为正表压；当pa<p0时，pg为负时，称为 真空度。
的专用砝码来进行压力测量。这种压力计有时又称为砝码式压力计, 主要用于标准压力量值的传递。
常用的活塞式压力计
活塞式压力计有直接加负荷压力计、双活塞压力真空计、通过传 动装置向活塞加负荷的压力计等几种。
压力测试方法
电测式
工作原理 利用某些材料的电气特性在压力的作用下发生一定的变化,将被
测的压力转换成与压力成一定关系的电信号来求得压力值的 。
习惯上，将负表压称为真空，理想的真空是绝对零 压力
任意两个压力之间的差值
计算公式 pa=pg+p0
pg=pa-p0
pv=p0-pa Δp=p1-p2
压力测试
工程大气压： 1kgf/cm2=0.9807×105 Pa 毫米水柱： 1 mmH2O=0.9807×10 Pa 毫米汞柱 1 mmHg=1.333×102 Pa 物理大气压 1 atm=1.01325×105 Pa
应变式测压法
应变式测量系统
应变式压力传感器将压力信号转变成应变信号，再通过应变仪将 其转换成电信号并放大输出给记录仪器记录。
应变式测压法适合于在压力作用时间较长的条件下使用。
被测压力
应变式压力传感器
动态电阻应变仪 测量记录仪器
静态压力标定机
应变式测压法
应变式测压传感器
膜片式测压传感器 弹性薄壁圆筒式测压传感器 柱形圆筒式测压传感器
切向应力
t
3p 8h 2
a2 1 r 2 1 3
t : 切向应变 r : 径向应变
t
r
a
r
径向应变
r
1 E
r
t
3p1 2
8Eh 2
a 2 3r 2
切向应变
t
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应变式测压法
应变式测压法采用应变式压力传感器作为转换器件，主要用来
测量流动介质的动态或静态压力, 如动力管道设备的进出口气体或 液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机 管道的压力等。
应变式测压法的测试原理
应变式测压传感器是基于弹性变形的原理，被测压力作用在传感 器的弹性元件上，使弹性元件产生变形，并用弹性应变的大小来表示 压力的大小。由于去载时弹性变形是可以恢复的，所以它不仅能测试 压力的上升段，也可测其下降段，从而反映压力变化的全过程。
常用的液体式压力仪器 水银气压计、U型（双管）和杯型（单管）压力计、环天平式压力 计、钟罩式压力计、补偿式微压计和斜管微压计等。
压力测试方法
U型管压力计原理图
△P=P1－P2=ρg(h1+h2)
单管压力计原理图
P =ρgh2
压力测试方法
弹簧式
作用原理 利用弹性敏感元件（如弹簧管）在压力作用下产生弹性形变,其
电容式压力变送器
压力测试方法
电测式测压方法中应用最普遍的是应变测压法和压电测压法。利
用这两种方法进行测量时，应尽量满足下列要求： 频响要适应被测参数的频率特性，使频率误差具有足够小的数值。 测压传感器及其附件夹具等，应具有足够的强度 。 测压传感器的灵敏度要适中 。 测压传感器的信号输出应该是线性的。 测压传感器的外形尺寸应尽量小。
压力测试
压力的分类
压力：静态压力和动态压力
静态压力：不随时间变化或变化非常缓慢的压力。 动态压力：随时间变化的压力。如爆炸冲击波压力。
压力测试方法
压力的测试方法
压力测量根据传感器原理可以分为液体式、弹簧式、活塞式、电 测式，根据测试系统对信号的处理方式又分为模拟式和数字式。
液体式
液体式压力仪工作原理 基于流体静力学原理,利用液柱的高度差来测试压力的仪器。被测 的液柱高度差可以直接读出、显示或通过计算的方法来确定。
应变式测压法
膜片式测压传感器
工作原理： 膜片式应变测压传感器的弹性敏感元件是周边固定的 圆膜片，由贴在膜片上的应变片感受应变的大小，并通过后级的电桥 输出信号。
p
t
o
r
r
p
r
h
a
a
薄圆板受均匀压力后的应变分布
应变式测压法
平膜片受力情况
径向应力
r
3p
8h 2
a2 1 r 2 3
常用的电测式压力计 常用的有应变式、固态压阻式、压电式、电感式、电容式、振频
式等多种压力计等几种。
电容式差压变送器
电子线 路位置
高压侧 进气口
低压侧 进气口
内部不锈钢膜片的位置
压阻式固态压力传感器
小型压阻式固态压力传感器
低压进气口 高压进气口
绝对压力传感器
p1进气管
表压压力传感器
压力测试方法
形变的大小与作用的压力成一定的线性关系,通过传动放大机构或其 他显示装置表示出被测的压力。
常用的弹簧式压力计
根据弹性敏感元件不同,弹簧式压力仪表有弹簧管式、膜片式、 膜盒式、波纹管式等多种。
压力测试方法
压力测试方法
活塞式
工作原理 利用流体静压原理和帕斯卡原理,由作用于已知活塞有效面积上