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第8章 压力检测技术
压力检测技术
1 概述 2 常用压力检测仪表 3 压力检测仪表的选择与安装
8.1概述
8.1.1压力的基本概念和计量单位 8.1.2压力检测方法
8.1.1压力的基本概念和计量单位
1. 压力名词与定义
1)压力——垂直而均匀地作用在单位面积上的力称为压力。 压力可表示为
pF S
(8-1)
原理：膜片四周固定，当通 入压力后，两侧面存在压差 时，膜片将向压力低的一侧 弯曲，膜片中心产生一定的 位移，通过传动机构带动指 针转动，指示出被测压力。
8.2.1弹性压力计
5. 弹性压力计信号远传方式
弹性压力计一般为直读式仪表，也可以将弹性元件的变形转 换为电信号输出，图8-6给出了几种弹性压力计信号电远传方 式原理。
760
735.56
1
8.1概述
8.1.1压力的基本概念和计量单位 8.1.2压力检测方法
8.1.2压力检测方法
根据测压原理的不同，压力检测方法主要有以下几类： 1. 重力平衡法
这种方法是按照压力的定义，通过直接测量单位面积上 所受力的大小来检测压力。如液柱式压力计和活塞式压 力计。 2. 弹性力平衡法 弹性力平衡法利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而 产生的弹性力与被测压力相平衡的原理来检测压力。
(kgf/cm2) 1.019716 ×10-5
1.019716
1×10-4
1.0332
0.980665
1.333224 ×10-3
1×104
1.35951 ×10
0.967841
1.316 ×10-3
1
1.35951 ×10-3
毫米汞柱 (mmHg)
0.75006 ×10-2 0.75006 ×103 0.73556 ×10-1
式中，p—压力；F—垂直作用力；S—受力面积。
2)绝对压力——以完全真空（绝对压力零位）作参考点的 压力称为绝对压力，用符号pi表示。
3)大气压力——由地球表面大气层空气柱重力所产生的压 力，称为大气压力，用符号p0表示。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
4)表压力——以大气压力为参考点，大于或小于大气压力的压 力称为表压力。工业上所用的压力仪表指示值多数为表压力。 5)差压(力) 任意两个相关压力之差称为差压(Δp)。
工业上常用的弹性元件结构和测压范围如表8-2所示。
弹簧管式
表8-2 弹性元件的结构和压力测量范围
波纹 管式
弹性膜式
单圈弹簧 多圈弹簧 波纹
管
管
管
平薄膜
波纹膜
挠性膜
0～ 106kPa
0～ 105kPa
0～ 103kP
a
0～105 kPa
0～ 103kPa
0～102kPa
8.2.1弹性压力计
弹簧管 又称波登管(法国人波登发明)，是一根弯成圆弧状、 管截面为扁圆形的空心金属管，其一端封闭并处于自由状态， 另一端开口为固定端，被测压力由固定端引入弹簧管内腔。
8.1.2压力检测方法
弹性元件在压力作用下会因发生弹性变形而形成弹性力， 当弹性力与被测压力相平衡时，其弹性变形的大小反映 了被测压力的大小，因此可以通过测量弹性元件位移变 形的大小测出被测压力。
3. 物性测量法 这种方法根据压力作用于物体后所产生的各种物理效应 来实现压力测量。
8.2常用压力检测仪表
特点：测量范围大，可用于高、中、低压或真空度的测量。
波纹管是一端封闭的薄壁圆管，壁面是环状波纹。被测压力 从开口端引入，封闭端将产生位移。
特点：位移相对较大，灵敏度高，用于低压或差压测量。
8.2.1弹性压力计
弹性膜片是外缘固定的片状弹性元件，有平膜片、波纹膜片和 挠性膜片几种形式，其弹性特性由中心位移与压力的关系表示， 用于低压、微压测量。 特点：平膜片位移很小，波纹膜片压有正弦、锯齿或梯形等环 状同心波纹，挠性膜片仅用作隔离膜片，需与测力弹簧配用。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
单位
帕 Pa(N/m2)
巴 (bar)
毫米水柱 (mmH2O)
标准大气 压 (atm)
工程大气 压
(kgf/cm2)
毫米汞柱 (mmHg)
帕 Pa(N/m2)
1
1×105
0.980665 ×10
1.01325 ×105
0.980665 ×105
1.333224 ×102
8.2.1弹性压力计 8.2.2电测式压力计
8.2.1弹性压力计
弹性压力计根据所用弹性元件的不同构成了多种型式的弹性 压力计，其基本组成如图8-2所示。
8.2.1弹性压力计
1. 弹性元件
弹性压力计的测压性能主要取决于弹性元件的弹性特性，它
与弹性元件的材料、加工和热处理质量有关，同时还与环境
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温度有关。
1-连接轴；2-保护阀；3阻尼环；4-推板；5-扭力 管；6-心轴；7-量程弹簧； 8-平衡阀； 9-低压波纹管；10-摆杆； 11-阻尼阀；12-中心基座； 13-高压波纹管；14-填充 液
8.2.1弹性压力计
4. 膜式压力计
膜式压力计有膜片压力计和膜盒压力计两种。前者主要用于 测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力，后者 常用于测量气体微压和负压。
表8-1压力单位换算表
巴 (bar)
1×10-5
1 0.980665 ×10-4
毫米水柱 (mmH2O)
1.019716 ×10-1
1.019716 ×104
1
标准大气 压 (atm)
0.9869236 ×10-5
0.9869236
0.9678 ×10-4
1.01325
1.033227 ×104
1
工程大气 压
8.2.1弹性压力计
2. 弹簧管压力计
弹簧管式压力计是工业生产上应用很广泛的一种测压仪表， 以单圈弹簧管结构应用最多，其结构如图8-3所示。
8.2.1弹性压力计
特点：结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，精度高。
8.2.1弹性压力计
3. 波纹管压力计
图8-4是一种采用双波纹管测量压差的双波纹管差压计的结构 示意图。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
2. 压力的计量单位
在国际单位制中，压力的单位为牛顿/米2，用符号N/m2表 示；压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为Pa。1Pa＝ 1N/m2。因帕单位太小，工程上常用千帕(kPa)或兆帕(MPa) 表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定计量单位。
由于历史发展的原因、单位制的不同以及使用场合的差异， 压力还有多种不同的单位。各种压力单位间的换算关系列 于表8-1中。
压力检测技术
1 概述 2 常用压力检测仪表 3 压力检测仪表的选择与安装
8.1概述
8.1.1压力的基本概念和计量单位 8.1.2压力检测方法
8.1.1压力的基本概念和计量单位
1. 压力名词与定义
1)压力——垂直而均匀地作用在单位面积上的力称为压力。 压力可表示为
pF S
(8-1)
原理：膜片四周固定，当通 入压力后，两侧面存在压差 时，膜片将向压力低的一侧 弯曲，膜片中心产生一定的 位移，通过传动机构带动指 针转动，指示出被测压力。
8.2.1弹性压力计
5. 弹性压力计信号远传方式
弹性压力计一般为直读式仪表，也可以将弹性元件的变形转 换为电信号输出，图8-6给出了几种弹性压力计信号电远传方 式原理。
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735.56
1
8.1概述
8.1.1压力的基本概念和计量单位 8.1.2压力检测方法
8.1.2压力检测方法
根据测压原理的不同，压力检测方法主要有以下几类： 1. 重力平衡法
这种方法是按照压力的定义，通过直接测量单位面积上 所受力的大小来检测压力。如液柱式压力计和活塞式压 力计。 2. 弹性力平衡法 弹性力平衡法利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而 产生的弹性力与被测压力相平衡的原理来检测压力。
(kgf/cm2) 1.019716 ×10-5
1.019716
1×10-4
1.0332
0.980665
1.333224 ×10-3
1×104
1.35951 ×10
0.967841
1.316 ×10-3
1
1.35951 ×10-3
毫米汞柱 (mmHg)
0.75006 ×10-2 0.75006 ×103 0.73556 ×10-1
式中，p—压力；F—垂直作用力；S—受力面积。
2)绝对压力——以完全真空（绝对压力零位）作参考点的 压力称为绝对压力，用符号pi表示。
3)大气压力——由地球表面大气层空气柱重力所产生的压 力，称为大气压力，用符号p0表示。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
4)表压力——以大气压力为参考点，大于或小于大气压力的压 力称为表压力。工业上所用的压力仪表指示值多数为表压力。 5)差压(力) 任意两个相关压力之差称为差压(Δp)。
工业上常用的弹性元件结构和测压范围如表8-2所示。
弹簧管式
表8-2 弹性元件的结构和压力测量范围
波纹 管式
弹性膜式
单圈弹簧 多圈弹簧 波纹
管
管
管
平薄膜
波纹膜
挠性膜
0～ 106kPa
0～ 105kPa
0～ 103kP
a
0～105 kPa
0～ 103kPa
0～102kPa
8.2.1弹性压力计
弹簧管 又称波登管(法国人波登发明)，是一根弯成圆弧状、 管截面为扁圆形的空心金属管，其一端封闭并处于自由状态， 另一端开口为固定端，被测压力由固定端引入弹簧管内腔。
8.1.2压力检测方法
弹性元件在压力作用下会因发生弹性变形而形成弹性力， 当弹性力与被测压力相平衡时，其弹性变形的大小反映 了被测压力的大小，因此可以通过测量弹性元件位移变 形的大小测出被测压力。
3. 物性测量法 这种方法根据压力作用于物体后所产生的各种物理效应 来实现压力测量。
8.2常用压力检测仪表
特点：测量范围大，可用于高、中、低压或真空度的测量。
波纹管是一端封闭的薄壁圆管，壁面是环状波纹。被测压力 从开口端引入，封闭端将产生位移。
特点：位移相对较大，灵敏度高，用于低压或差压测量。
8.2.1弹性压力计
弹性膜片是外缘固定的片状弹性元件，有平膜片、波纹膜片和 挠性膜片几种形式，其弹性特性由中心位移与压力的关系表示， 用于低压、微压测量。 特点：平膜片位移很小，波纹膜片压有正弦、锯齿或梯形等环 状同心波纹，挠性膜片仅用作隔离膜片，需与测力弹簧配用。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
单位
帕 Pa(N/m2)
巴 (bar)
毫米水柱 (mmH2O)
标准大气 压 (atm)
工程大气 压
(kgf/cm2)
毫米汞柱 (mmHg)
帕 Pa(N/m2)
1
1×105
0.980665 ×10
1.01325 ×105
0.980665 ×105
1.333224 ×102
8.2.1弹性压力计 8.2.2电测式压力计
8.2.1弹性压力计
弹性压力计根据所用弹性元件的不同构成了多种型式的弹性 压力计，其基本组成如图8-2所示。
8.2.1弹性压力计
1. 弹性元件
弹性压力计的测压性能主要取决于弹性元件的弹性特性，它
与弹性元件的材料、加工和热处理质量有关，同时还与环境
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温度有关。
1-连接轴；2-保护阀；3阻尼环；4-推板；5-扭力 管；6-心轴；7-量程弹簧； 8-平衡阀； 9-低压波纹管；10-摆杆； 11-阻尼阀；12-中心基座； 13-高压波纹管；14-填充 液
8.2.1弹性压力计
4. 膜式压力计
膜式压力计有膜片压力计和膜盒压力计两种。前者主要用于 测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力，后者 常用于测量气体微压和负压。
表8-1压力单位换算表
巴 (bar)
1×10-5
1 0.980665 ×10-4
毫米水柱 (mmH2O)
1.019716 ×10-1
1.019716 ×104
1
标准大气 压 (atm)
0.9869236 ×10-5
0.9869236
0.9678 ×10-4
1.01325
1.033227 ×104
1
工程大气 压
8.2.1弹性压力计
2. 弹簧管压力计
弹簧管式压力计是工业生产上应用很广泛的一种测压仪表， 以单圈弹簧管结构应用最多，其结构如图8-3所示。
8.2.1弹性压力计
特点：结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，精度高。
8.2.1弹性压力计
3. 波纹管压力计
图8-4是一种采用双波纹管测量压差的双波纹管差压计的结构 示意图。
8.1.1压力的基本概念和计量单位
2. 压力的计量单位
在国际单位制中，压力的单位为牛顿/米2，用符号N/m2表 示；压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为Pa。1Pa＝ 1N/m2。因帕单位太小，工程上常用千帕(kPa)或兆帕(MPa) 表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定计量单位。
由于历史发展的原因、单位制的不同以及使用场合的差异， 压力还有多种不同的单位。各种压力单位间的换算关系列 于表8-1中。