压力检测
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动齿轮转动，从而带动指针角位移。
其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转换为 角位移或直线位移。
测压弹性元件
2)材料 弹性元件常用的材料有铜合金、弹性合金、不锈钢 等，不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。 近年来随着新材料的出现和发展，半导体硅材料 得到了更多的应用。
5.2.1.2 弹簧管压力计
5 压力检测
CoБайду номын сангаасtents
5.1 压力单位及压力检测方法 5.2 常用压力检测仪表 5.3 测压仪表的使用及压力检测系统
5.1.1 压力的单位
• 定义：垂直均匀地作用在单位面积上的力， 用p表示。
• 即物理学中定义的压强。 • 1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米面积上
所形成的压力为1“帕斯卡”，简称“帕”， 符号为Pa。 • Pa帕斯卡为压力法定单位，还用有千帕（k Pa）、兆帕（ M Pa ） • 其他压力单位有工程大气压、标准大气压、 毫米水银柱、毫米水柱等，需进行换算。
pb= pi-pd
绝对压力
表压力
差压
pz=pd–pi
大气压力 负压力(真空度)
绝对压力 绝对压力
绝对零压力
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 重力平衡方法： – 液柱式压力计：基于液体静力学原理 。
原理：基于液体静力学原理，被测压力与一定高度的工作液体产生的重力平衡， 被测压力可转换成液柱高度。如U形管压力计。
特点：
(1)基本特点：多用于电动和气动组合仪表中；
(2)优点：可达较高的精度； (3)缺点：结构复杂，成本较高。
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 弹性力平衡方法
原理：利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹 性力与被测压力相平衡，测变形即可知压力。 弹簧管式压力计、波纹管差压计等。
特点：
(1)基本特点：可测压力、负压、绝对压力和压差； (2)优点：类型多，应用广。
只能就地指示，是现场直读式仪表。
5.2.1.3 波纹管差压计
结构 测量机构包括波纹 管（1、10）、量 程弹簧组（11）和 扭力管（6）等。
5.2.1.3 波纹管差压计 工作过程
差压信号
低压波纹管自由端带 动连杆右移
芯轴逆时针 扭力管逆时
转
针偏转
挡板推动 摆杆
显示机 构
补偿波纹管作用？ 量程弹簧作用？
三阀组合作用？
5.2.1.4 弹性测压计信号的远传方 式
• 弹性元件的变形或位移转换为电信号输出，即
可实现远距离信号传送。
• 电位器式：结构简单，线性化好，电位器易磨 损，可靠性差。
• 霍尔元件式：霍尔效应，通电导体在磁场中产
生电动势，在不均匀磁场中运动，输出电势对
应位移。结构简单，灵敏度高，寿命长，但易
(1)基本特点：适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高,多用作校验仪表；
(2)优点：测量范围宽,如单活塞压力计测量范围达0.04～2500MPa、精度高(± 0.01%)、性能稳定可靠;
(3)缺点：结构复杂，成本较高。
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 机械力平衡方法
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。
5.1.2 压力的几种表示方法
• 绝对压力：被测介质作用在容器表面积上pi
的全部压力
pd
• 大气压力：由地球表面空气柱重量形成的
压力
pb pi pd
• 表压力：绝对压力和大气压力之差
• 真空度：绝对压力小于pz大气pd压力p时i ，表压
力为负值（负压力），其绝对值称为真空
度
图示各种压力表示法之间的关系
测压弹性元件
弹簧管 单圈弹簧管
多圈弹簧管
弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。
弹性敏感元件（弹簧管）
敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成 与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。
弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位 移α
弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带
受外部磁场干扰。
不均匀磁场
5.2.1.4 弹性测压计信号的远传方式
其变形大小与外位力移信成号比变换例。 显示
受力变形
调整仪表零点和量程 弹性压力计的组成框图
5.2.1 弹性压力计
• 测压弹性元件
• 工作原理：感受液体或气体的压力或压力 差，输出位移
• 1）弹性膜片：外缘固定，圆形片状，中心 位移与压力的关系表示，弹性特性具有良 好线性关系。
• 2）波纹管：壁面具有多个同心环状波纹， 一端封闭，封闭端的位移和压力在一定范 围内呈线性关系
特点：
(1)基本特点：适用于低压、负压和压力差的测量，上限0.1～0.2MPa；精度达 ±0.02%～±0.15%，可用作标准仪器；
(2)优点：结构简单，价格低； (3)缺点：不易远传，填充液为水银，有毒，且玻璃管易碎.
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 重力平衡方法：
– 负荷式压力计 原理：基于重力平衡原理。如：活塞压力计，将被测 压力转换为平衡重物的重量来测量。 特点：
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 物性测量方法 原理：在压力作用下，测压元件的某些物 理特性会随之发生变化的特性，压阻效应、 压电效应。
• 分类
– 电测式压力计 压力变成电量，测电量知压力 – 其他新型压力计，如集成式压力计、光纤压力计等
5.2 常用压力检测仪表
• 5.2.1 弹性压力计 • 原理：弹性元件在弹性限度内受压变形，
结构
消除两啮合齿轮间隙， 减小仪表变差
工作过程
调整仪表机械零点
被测 压力
改变机械传动的连接点，调 整仪表量程
接头
自由端
拉杆
扇形齿轮
指示压力
指针偏转
中心齿轮
问题：如何改变仪表灵敏度与量程？
弹簧管压力计
特点 优点： 结构简单，使用方便，价格低；测压 范围宽，可测量负压、微压、低压、 中压和高压，应用广泛；精确度可达 ±0.1级。 缺点：
• 3）单圈弹弹簧簧管 管：多圈圆弹簧弧管 状，膜不片 等轴截膜盒面金属波纹管管 ，
测压弹性元件
1)种类 ——弹性膜片、波纹管、弹簧管
弹性膜片
平膜片
波纹膜片
挠性膜片
弹性特性是中心位移与压力的关系。
测力弹簧
测压弹性元件
波纹管 弹性特性是封闭端位移与压力在 一定的范围内成线性关系。
注意：
（1）使用应在线性段，可内加螺旋弹簧改善特性 （2）用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测 量较低压力或压差。
其他各种弹性敏感元件
在上图中的各种弹性元件也能将压力转换为 角位移或直线位移。
测压弹性元件
2)材料 弹性元件常用的材料有铜合金、弹性合金、不锈钢 等，不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。 近年来随着新材料的出现和发展，半导体硅材料 得到了更多的应用。
5.2.1.2 弹簧管压力计
5 压力检测
CoБайду номын сангаасtents
5.1 压力单位及压力检测方法 5.2 常用压力检测仪表 5.3 测压仪表的使用及压力检测系统
5.1.1 压力的单位
• 定义：垂直均匀地作用在单位面积上的力， 用p表示。
• 即物理学中定义的压强。 • 1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米面积上
所形成的压力为1“帕斯卡”，简称“帕”， 符号为Pa。 • Pa帕斯卡为压力法定单位，还用有千帕（k Pa）、兆帕（ M Pa ） • 其他压力单位有工程大气压、标准大气压、 毫米水银柱、毫米水柱等，需进行换算。
pb= pi-pd
绝对压力
表压力
差压
pz=pd–pi
大气压力 负压力(真空度)
绝对压力 绝对压力
绝对零压力
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 重力平衡方法： – 液柱式压力计：基于液体静力学原理 。
原理：基于液体静力学原理，被测压力与一定高度的工作液体产生的重力平衡， 被测压力可转换成液柱高度。如U形管压力计。
特点：
(1)基本特点：多用于电动和气动组合仪表中；
(2)优点：可达较高的精度； (3)缺点：结构复杂，成本较高。
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 弹性力平衡方法
原理：利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹 性力与被测压力相平衡，测变形即可知压力。 弹簧管式压力计、波纹管差压计等。
特点：
(1)基本特点：可测压力、负压、绝对压力和压差； (2)优点：类型多，应用广。
只能就地指示，是现场直读式仪表。
5.2.1.3 波纹管差压计
结构 测量机构包括波纹 管（1、10）、量 程弹簧组（11）和 扭力管（6）等。
5.2.1.3 波纹管差压计 工作过程
差压信号
低压波纹管自由端带 动连杆右移
芯轴逆时针 扭力管逆时
转
针偏转
挡板推动 摆杆
显示机 构
补偿波纹管作用？ 量程弹簧作用？
三阀组合作用？
5.2.1.4 弹性测压计信号的远传方 式
• 弹性元件的变形或位移转换为电信号输出，即
可实现远距离信号传送。
• 电位器式：结构简单，线性化好，电位器易磨 损，可靠性差。
• 霍尔元件式：霍尔效应，通电导体在磁场中产
生电动势，在不均匀磁场中运动，输出电势对
应位移。结构简单，灵敏度高，寿命长，但易
(1)基本特点：适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高,多用作校验仪表；
(2)优点：测量范围宽,如单活塞压力计测量范围达0.04～2500MPa、精度高(± 0.01%)、性能稳定可靠;
(3)缺点：结构复杂，成本较高。
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 机械力平衡方法
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。
5.1.2 压力的几种表示方法
• 绝对压力：被测介质作用在容器表面积上pi
的全部压力
pd
• 大气压力：由地球表面空气柱重量形成的
压力
pb pi pd
• 表压力：绝对压力和大气压力之差
• 真空度：绝对压力小于pz大气pd压力p时i ，表压
力为负值（负压力），其绝对值称为真空
度
图示各种压力表示法之间的关系
测压弹性元件
弹簧管 单圈弹簧管
多圈弹簧管
弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。
弹性敏感元件（弹簧管）
敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成 与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。
弹性敏感元件（弹簧管）
在下图中，弹簧管将压力转换为角位 移α
弹簧管放大图
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带
受外部磁场干扰。
不均匀磁场
5.2.1.4 弹性测压计信号的远传方式
其变形大小与外位力移信成号比变换例。 显示
受力变形
调整仪表零点和量程 弹性压力计的组成框图
5.2.1 弹性压力计
• 测压弹性元件
• 工作原理：感受液体或气体的压力或压力 差，输出位移
• 1）弹性膜片：外缘固定，圆形片状，中心 位移与压力的关系表示，弹性特性具有良 好线性关系。
• 2）波纹管：壁面具有多个同心环状波纹， 一端封闭，封闭端的位移和压力在一定范 围内呈线性关系
特点：
(1)基本特点：适用于低压、负压和压力差的测量，上限0.1～0.2MPa；精度达 ±0.02%～±0.15%，可用作标准仪器；
(2)优点：结构简单，价格低； (3)缺点：不易远传，填充液为水银，有毒，且玻璃管易碎.
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 重力平衡方法：
– 负荷式压力计 原理：基于重力平衡原理。如：活塞压力计，将被测 压力转换为平衡重物的重量来测量。 特点：
5.1.3 压力检测的主要方法及分 类
• 物性测量方法 原理：在压力作用下，测压元件的某些物 理特性会随之发生变化的特性，压阻效应、 压电效应。
• 分类
– 电测式压力计 压力变成电量，测电量知压力 – 其他新型压力计，如集成式压力计、光纤压力计等
5.2 常用压力检测仪表
• 5.2.1 弹性压力计 • 原理：弹性元件在弹性限度内受压变形，
结构
消除两啮合齿轮间隙， 减小仪表变差
工作过程
调整仪表机械零点
被测 压力
改变机械传动的连接点，调 整仪表量程
接头
自由端
拉杆
扇形齿轮
指示压力
指针偏转
中心齿轮
问题：如何改变仪表灵敏度与量程？
弹簧管压力计
特点 优点： 结构简单，使用方便，价格低；测压 范围宽，可测量负压、微压、低压、 中压和高压，应用广泛；精确度可达 ±0.1级。 缺点：
• 3）单圈弹弹簧簧管 管：多圈圆弹簧弧管 状，膜不片 等轴截膜盒面金属波纹管管 ，
测压弹性元件
1)种类 ——弹性膜片、波纹管、弹簧管
弹性膜片
平膜片
波纹膜片
挠性膜片
弹性特性是中心位移与压力的关系。
测力弹簧
测压弹性元件
波纹管 弹性特性是封闭端位移与压力在 一定的范围内成线性关系。
注意：
（1）使用应在线性段，可内加螺旋弹簧改善特性 （2）用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测 量较低压力或压差。