第二节压力检测及仪表
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第二节压力检测及仪表
由于 r3= r4
当压力p=0时，电桥平衡
(r1 rt1)r4 (r2 rt2 )r3
rt1 rt2
可以相互抵消，使之与 环境温度变化无关。
——压阻式（扩散硅）压力传感器
压阻式压力传感器是利用半导体的应变效应，采用单晶 硅片为弹性元件，在单晶硅片上采用集成电路的工艺在单晶 面的特定方向扩散一组等值电阻。并将电阻接成桥路。
三、电气式压力表
把压力信号转换成电信号输出，然后测量电信号的压 力表叫电气式压力表。
测量范围 7 10-5 Pa ~ 5102 MPa 允许误差0.2%
主要是介绍
压力传感器：霍尔式、应变片式、压阻式、 压力变送器：力平衡式、电容式、扩散 硅式
1、霍尔片式压力传感器
（1）霍尔效应
将通有电流的半导
体片放入磁场中，当磁 力线穿过半导体片时， 在半导体片的两端会产 生电动势。称此电动势 为霍尔电势，半导体片 叫霍尔片，此物理现象 叫霍尔效应。
R＝ L S
当受压时 L ↓→S↑→R↓ 当拉伸时 L↑→S↓→R ↑
这样就把力的变化转换成电阻的变化了。
R L r 2
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
（2）、应变式压力计的组成
P 传感筒 r1r2 电桥 Uab 毫伏计 P
应变式压力传感器
（3）、应变片式压力传感器的工作原理
1、应变筒 2、外壳 3、 密封膜片（不锈钢） r1、r2 用康铜丝绕成的应变 片阻值 r10＝r20 ＝320Ω r1 用缩醛胶沿应变筒轴向贴放。 (Φ＝0.015-0.05mm)
X0
B
-1/2X0
0 1/2X0
KX 0<X<1/2X0
B=
0 X=0
压力检测及仪表培训讲义
2.4 压力计的选用及安装
1．测压点的选择
➢要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在 管路拐弯、分又、死角或其他易形成旋涡的地方
➢取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设 备连接处的内壁保持平齐，不应有凸出物或毛刺
➢测量液体压力时，取压点应在管道的下部，使导 压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应 在管道上方，使导压管内不积存液体
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
根据国家标准取相邻大一级的系列值
2.4 压力计的选用及安装
3．仪表精度级的选取
仪表的精度主要是根据生产允许的最大测量误差来 确定，选择过高精度等级会造成不必要的浪费
在满足工艺要求的前提下，应尽可能选用精度较低 、价廉耐用的仪表 就地指示用弹性压力表，选用1.0、1.5或2.5级 压力变送器精度为0.2级～0.5级
第2章 压力检测及仪表
2.1 概述 2.2 弹性式压力计 2.3 电气式压力计
➢霍尔片式压力传感器 ➢压变片式压力传感器 ➢压阻式压力传感器 ➢力矩平衡式压力变送器 ➢电容式压力变送器
2.4 压力计的选用及安装
2.1 概述
压力是化工生产过程中重要的操作参数之一
➢高压聚乙烯
150MPa
➢合成氨
15Mpa或32Mpa
2.3 电气式压力计
2．工作过程
2.3 电气式压力计
压力检测及仪表
3.2.5 压力检测仪表的选用和安装
选用＋安装
其它仪表也基本适用
——压力检测仪表的选用
三个方面——选用时应根据生产工艺 对压力检测的要求、被测介质 的特性、现场使用的环境等条 件本着节约的原则合理地考虑 仪表的量程、精度、类型（材 质）等。
⑴量程
仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围
1
2
P
3
(a)传感器 1－外壳 2－弹性筒 3－膜片
压阻式（扩散硅）压力差压变送器
因电阻率变化引起阻值变化称为压阻效应。半导体
材料的压阻效应比较明显。 用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片， 由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机 械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路 工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检 测元件的压力检测仪表得到了广泛的使用。
上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是
表压或者真空度。
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
3.2.2 压力检测方法的分类
目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换原理 的不同，一般分为四类： (1)液柱式压力检测 (2)弹性式压力检测 一般采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进 行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。 (3)电气式压力检测 它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的 仪表，如电阻、电荷量等。 (4)活塞式压力检测 它是根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞 面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。 活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05％～ 0.02％，它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
化工仪表及教材自动化答案--7---压力检测及仪表
工艺允许误差：
0.8 ×100% = 2% 40
所以选择测量范围为0 ～ 40 Mpa，精度等级为1.5级的
YX-150型电接点压力表。
回顾
1.液柱式压力计的原理 2.弹性式压力计、电接点信号压力表的原理★ 3.霍尔片式压力传感器的原理 4.应变片式压力传感器的原理★ 5.压阻式压力传感器的原理★ 6.力矩平衡式压力变送器的原理★ 7.电容式压力变送器的原理 8.压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等 级） ★
（1）结构 （2）差动变压器 （3）原理
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：具有杠杆传动 机构，尺寸较大。
• 0.5级，输出 4~20mADC，两线制
• 右图是DDZ-Ⅲ型电动力 矩平衡压力变送器示意图。
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：
• 1—测量膜片 • 2-轴封膜片 • 3-主杠杆 • 4-矢量机构 • 5-量程调整螺钉 • 6-连杆 • 7-副杠杆 • 8-检测片（衔铁） • 9-差动变压器 • 10-反馈动圈 • 11-放大器 • 12-调零弹簧 • 13-永久磁钢
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工 作。采用反馈力平衡的原理，反馈 力的平衡方式可以是弹性力平衡或 电磁力平衡等。
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工作。
p
Fi
F1
F2 位 移 Δx
U
I0=4~2 0 m A
测 量 膜 片 主 杠 杆 矢 量 机 构 副 杠 杆 差 动 变 压 器 检 测 放 大 器 （显 示 ）
位 移 动静极板
Δd
差动电容
大电路
4~2 0 m A D C
5.电容式压力变送器
《压力测量及仪表》课件
六、常见故障及应对措施
压力测量与仪表的常见故障
常见故障包括零点漂移、量程溢出、传感器失效等， 需要及时识别问题并采取相应的应对措施。
应对措施
故障排除的应对措施包括重新校准、更换故障元件 或设备，以及进行仪表检修和维护。
七、结语
1 压力测量及仪表的重要性
压力测量及仪表在工业领域中起着至关重要 的作用，为工艺控制和设备运行提供了关键 数据。
压力测量技术根据原理和应用领域的不同，可以分 为直接测量和间接测量两大类。
推荐的压力测量技术
电阻应变式传感器和压电传感器是常用的推荐压力 测量技术，具有高精度和可靠性。
三、压力仪表
1 压力仪表分类
压力仪表可以分为指示仪表和控制仪表，用 于显示和控制压力参数。
2 压力变送器
压力变送器是一种常用的压力测量仪表，将 被测压力转换为电信号输出。
3 压力开关
压力开关是一种自动控制仪表，用于根据压 力变化实现设定值的开关动作。
4 压力表
压力表是一种指示仪表，用于直接显示被测 压力数值，通常以刻度盘形式出现。
四、压力传感器
压力传感器的工作பைடு நூலகம் 理
压力传感器利用压力对传感器 内部敏感元件（如应变片或压 电元件）产生的变形进行测量。
压力传感器的种类
常见的压力传感器包括电阻应 变式传感器、压电传感器和压 力微振式传感器等。
压力传感器的应用
压力传感器广泛应用于工业自 动化、汽车制造、医疗仪器等 领域，实现对压力的精准测量。
五、压力控制及保护
1 压力控制
压力控制通过对压力信号进行反馈控制，实 现对被控对象压力的准确控制。
2 压力保护
压力保护是为了防止压力超出安全范围，采 取的预警和保护措施，保护设备和人员的安 全。
化工仪表检测技术第2章压力检测
第二节
弹性式压力计
定义
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。 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。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。
优点
11
第二节 弹性式压力计
2
概述
在化工生产中, 压力是指由气体或液体均匀垂直地 作用于单位面积上的力。
在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一。 压力的检测与控制,对保证生产过程正常进行,达到 高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。
3
第一节
压力单位及测压仪表
一. 压力的单位及压力的表示方法
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
23
第四节 智能式变送器
③具有温度、静压的自动补偿功能,在检测温度时,可 对非线性进行自动校正。
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。 ⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有 自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功 能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都 十分方便。
8
第一节 压力单位及测压仪表
2.弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
弹簧管压力计
x x 波纹管压力计 x
膜式压力计
p
x
3.电气式压力计
p 平薄膜 p p 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管 p x
电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 电容式 电阻式 电感式
《化工技术基础实验》课件-测量技术
第二节 压力检测变送仪表
压力测量仪表分类 (按转换原理分) a.液柱式压力计 b.弹性式压力仪表 c.电气式压力仪表 d.活塞式压力标准仪表
一.液柱式压力计
常用的有U型管、倒U管、单管、斜管、U型管双指示液压差计
1
液柱式压力计注意问题：
★ 读数的表示方法
当待测流体为水时，压差计的指示液是Hg，测得的 液柱高度是50mm时，能读作50mm Hg柱吗？
32
三、热电阻温度计
热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度，对于在 500℃以下的中、低温输出电势很小，对测量电路的放大器 和抗干扰能力要求很高，否则不准；另外，由于冷端温度 的变化和环境温度的变化所引起的相对误差显得突出，不 易得到完全的补偿。
5.热电偶的结构
★普通热电偶：有热电极、绝缘管、 保护套和接线盒组成
★铠装热电偶：将热电偶丝与绝缘 材料及金属套管经过整体拉伸工 艺加工而成的坚实的组合体。外 径为1-8mm，还可小到0.2mm， 长度可为50m。反应速度快，可 弯曲、不怕震、耐高压的优点。
★表面型热电偶
利用真空镀膜法将两种电极材料蒸 镀在绝缘基底上的薄膜热电偶， 专门测量物体表面温度。
不能。应读作50mm Hg-H2O
★ 最小测量值的确定
如果要求压差的测量误差不大于3%，U管压差计的最 小单位一般是1mm，则每次读数的绝对误差为：
D(h) D(h1 h2) [D(h1)]2 [D(h2)]2 0.52 0.52 0.707mm
则最小液柱高度为：
hm in
D(h) Er(h)
❖ 动能与静压能的转化 ❖ 压力分布 ❖ 速度分布
16
★ 流量基本方程
Q F 0 2 p
α—流量系数 ε—膨胀校正系数
压力测量仪表分类 (按转换原理分) a.液柱式压力计 b.弹性式压力仪表 c.电气式压力仪表 d.活塞式压力标准仪表
一.液柱式压力计
常用的有U型管、倒U管、单管、斜管、U型管双指示液压差计
1
液柱式压力计注意问题：
★ 读数的表示方法
当待测流体为水时，压差计的指示液是Hg，测得的 液柱高度是50mm时，能读作50mm Hg柱吗？
32
三、热电阻温度计
热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度，对于在 500℃以下的中、低温输出电势很小，对测量电路的放大器 和抗干扰能力要求很高，否则不准；另外，由于冷端温度 的变化和环境温度的变化所引起的相对误差显得突出，不 易得到完全的补偿。
5.热电偶的结构
★普通热电偶：有热电极、绝缘管、 保护套和接线盒组成
★铠装热电偶：将热电偶丝与绝缘 材料及金属套管经过整体拉伸工 艺加工而成的坚实的组合体。外 径为1-8mm，还可小到0.2mm， 长度可为50m。反应速度快，可 弯曲、不怕震、耐高压的优点。
★表面型热电偶
利用真空镀膜法将两种电极材料蒸 镀在绝缘基底上的薄膜热电偶， 专门测量物体表面温度。
不能。应读作50mm Hg-H2O
★ 最小测量值的确定
如果要求压差的测量误差不大于3%，U管压差计的最 小单位一般是1mm，则每次读数的绝对误差为：
D(h) D(h1 h2) [D(h1)]2 [D(h2)]2 0.52 0.52 0.707mm
则最小液柱高度为：
hm in
D(h) Er(h)
❖ 动能与静压能的转化 ❖ 压力分布 ❖ 速度分布
16
★ 流量基本方程
Q F 0 2 p
α—流量系数 ε—膨胀校正系数
压力测量及测压仪表ppt课件
图中，Xmax、Xmin分别是被测参数的上、下限 值，也即变送器测量范围的上、下限值（图中Xmin ＝0）； Ymax、Ymin分别是输出信号的上、下限值， 与统一信号的上、下限值相对应。
15 完整版ppt课件
量程调整
y
——量程调整的目的是使变送器
ymax
的输出信号的上限值ymax与测量范围的 上限值xmax相对应。
5
➢2、利用弹性变形原理
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
压力检测完整方版p法pt课件及仪表
6
测量原理 当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩 位移，即
F CS
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数
FAP 式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
以3051C 为例：
组成：传感膜头：被测压力--- A/D转换----数字信号
电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换-- 4～ 20mA信号
压力检测完整方版p法pt课件及仪表
20
传感膜头 A/D转换器
温度 传感器
传感膜头内存 修正系数 膜头信号
电容 传感器
3051C型智能变送器原理图
绝对压力的零线
3 完整版ppt课件
➢1、利用液体压力平衡原理
测量原理
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
p1 p2
P0
1
1
h1 h
h2
2
2
1
1
h1
h2
0
p
0
2
常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜
《压力检测及仪表》课件
调整零点、量程，检查传感器是否损坏
压力仪表无法通讯
检查通讯线路、接口是否正常，协议是否匹 配
CHAPTER
05
新型压力检测技术及发展趋势
新型压力检测技术的特点与应用
特点
高精度、快速响应、低成本、智能化
应用领域
工业自动化、航空航天、医疗设备、科研实验等
新型压力检测技术的发展趋势与展望
发展趋势
集成化、微型化、网络化、智能化
压力检测是利用各种传感器和测 量仪表来测量气体或液体的压力
，以了解其压力状态的过程。
压力检测在工业生产、航空航天 、医疗等领域具有重要意义，是 保证设备和系统安全、稳定运行
的关键。
压力检测的原理与分类
01
总结词：压力检测的原理与分类
02
压力检测的原理主要是基于压力传感器的物理效应，如压阻效
应、压电效应等。
《压力检测及仪表》 PPT课件
CONTENTS
目录
• 压力检测技术概述 • 压力仪表的种类与特点 • 压力检测系统的设计与应用 • 压力仪表的校准与维护 • 新型压力检测技术及发展趋势 • 压力检测及仪表行业的发展前景
CHAPTER
01
压力检测技术概述
压力检测的定义与重要性
总结词：压力检测的定义与重要 性
电容式压力传感器
利用电容效应，将压力转换为 电容量变化，再通过电子测量 电路转换为电压或电流信号输 出。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应， 将压力转换为电阻值变化，再 通过测量电路转换为电压或电
流信号输出。
压力仪表的特点与应用
弹簧管压力表
膜片压力表
结构简单、价格低廉、使用方便，适用于 一般工业气体、液体和蒸汽的压力检测。
压力仪表无法通讯
检查通讯线路、接口是否正常，协议是否匹 配
CHAPTER
05
新型压力检测技术及发展趋势
新型压力检测技术的特点与应用
特点
高精度、快速响应、低成本、智能化
应用领域
工业自动化、航空航天、医疗设备、科研实验等
新型压力检测技术的发展趋势与展望
发展趋势
集成化、微型化、网络化、智能化
压力检测是利用各种传感器和测 量仪表来测量气体或液体的压力
，以了解其压力状态的过程。
压力检测在工业生产、航空航天 、医疗等领域具有重要意义，是 保证设备和系统安全、稳定运行
的关键。
压力检测的原理与分类
01
总结词：压力检测的原理与分类
02
压力检测的原理主要是基于压力传感器的物理效应，如压阻效
应、压电效应等。
《压力检测及仪表》 PPT课件
CONTENTS
目录
• 压力检测技术概述 • 压力仪表的种类与特点 • 压力检测系统的设计与应用 • 压力仪表的校准与维护 • 新型压力检测技术及发展趋势 • 压力检测及仪表行业的发展前景
CHAPTER
01
压力检测技术概述
压力检测的定义与重要性
总结词：压力检测的定义与重要 性
电容式压力传感器
利用电容效应，将压力转换为 电容量变化，再通过电子测量 电路转换为电压或电流信号输 出。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应， 将压力转换为电阻值变化，再 通过测量电路转换为电压或电
流信号输出。
压力仪表的特点与应用
弹簧管压力表
膜片压力表
结构简单、价格低廉、使用方便，适用于 一般工业气体、液体和蒸汽的压力检测。
过程装备与控制工程--压力检测及仪表
第三章 检测技术 a、弹簧管： 、弹簧管：
——压力传感器 是一根弯成2700圆弧的椭圆 形截面的空心金属管子。 固定端 O：输入压力P 自由端 Q：产生位移△X Q： △ P → △X △ X = K1P 或 △ γ = K1P
《过程设备控制技术》
△γ
△X
γ = 2700 O
Q
P
第三章 检测技术 b、传送放大机构： 、传送放大机构：
第三章 检测技术
§2 压力检测及仪表 一、概述： 概述： 概述 压力定义：单位面积所受的作用力。 压力定义 F 标准单位：Pa ( N/m2 ) 公式： 公式 P = S kPa MPa 绝对压力 P绝 P绝＞ P大 压力表示方法： 表压力 P表 压力表示方法 负压力 P负 P绝＜ P大 （真空度） 压力仪表可分为四大类: 压力仪表可分为四大类: 液柱式压力计 弹性式压力计 电气式压力计 活塞式压力计 P
1×106 9.807× 104 1.0133× 105 1.3332× 102 9.806× 103 6.895× 103 1×105
1 9.807× 10-2 0.10133 1.3332× 10-4 9.806× 10-3 6.895× 10-3 0.1
10.197
9.869
1.450×102
《过程设备控制技术》
1/3～2/3 ～ 需要确定： 需要确定： （1）仪表量程 仪表量程：根据被测压力的大小。 仪表量程 Pmax≤2/3（ P刻max － P刻min ）＋ P刻min P min ≥1/3（ P刻max － P刻min ）＋ P刻min （2）仪表精度 仪表精度：根据生产允许的最大检测误差。 仪表精度 （3）仪表种类、型号：根据被测介质性质、现场环境条件。 仪表种类、型号 仪表种类 P刻min P刻max
《压力测量及仪表》课件
跨界融合
新型压力测量技术及仪表 将与其他领域的技术和产 业融合发展，拓展应用领 域，推动产业升级。
THANKS
感谢观看
更换配件 如发现配件磨损或损坏，应及时 更换，以确保压力表的正常工作 和测量精度。
03
压力表的校准与检定
压力表的校准方法
线性校准
通过调整压力表的读数 ，使其与实际压力值保 持线性关系，以减小误
差。
温度补偿校准
考虑到温度对压力表读 数的影响，通过校准消 除温度变化带来的误差
。
重复性校准
确保压力表在多次重复 测量中具有一致的读数 ，以提高测量的可靠性
03
压力敏感元件可以是弹性膜片、应变片、电容等，它们将压力转换成 电信号或数字信号，再通过电子测量仪表进行显示或传输。
04
压力测量的精度和稳定性取决于敏感元件的特性、测量电路的设计和 环境因素的影响。
压力测量仪表的分类
总结词：压力测量仪表的分类
光学式压力测量仪表利用光学原理进行 压力测量，具有精度高、稳定性好等优 点，但成本较高。
在使用过程中，注意观察压力表的工作状 态，如发现异常应及时处理和维修。
压力表的维护与保养
清洁维护 定期清洁压力表表面，保持清洁 卫生，避免污垢和杂质的干扰。
储存保管 在储存和保管过程中，注意避免 潮湿、阳光直射和高温等不利因 素的影响，以免影响压力表的使 用寿命和测量精度。
校准调整 根据需要定期进行校准和调整， 以确保测量精度和使用效果。
新型压力测量技术及仪表的应用前景
工业自动化
新型压力测量技术及仪表在工业自动化领域具有广泛的应 用前景，能够实现生产过程中的压力参数监测和控制。
能源行业
在能源行业中，新型压力测量技术及仪表可用于石油、天 然气等资源的压力监测，保障生产安全和效率。
压力检测及仪表课件
利用弹性元件产生的位移与被测压力相平衡。
电气式压力计
将被测压力转变成电信号
压力单位换算表
压力单位
帕Pa
兆帕 MPa
工程大气压 Kgf/cm2
物理大气压 atm
汞柱 mmHg
水柱 mH2O
磅/英寸2 1b/in2
巴 bar
帕
1
1×10-6
1.01197×10-5
兆帕
工程 大气压
物理 大气压
1×106
通过隔离膜片将差压（压力）传递至感压膜片, 使其产
生位移
△S =K△PX
△C
当△PX=0时, Ci1= Ci2 △C=0
A
当△PX≠0时，Ci1= S o S A
Ci1
Ci2
△C=
Ci2=
2AS
S
2 0
S 2
So S
So △S
当△S很小时, △C与△S成线性关系。
四、智能型压力变送器
特点: 精度高（0.1级），量程范围广（100: 1）， 时间常数可调（0～36S），通过手持通信器编 制各种程序，可对现场变送器进行参数的设定、 零点量程的调整、修正、补偿、自诊断，使用 维护方便，可直接与计算机联系。
调整螺钉: 可进行量程调整 游丝: 克服变差
二、弹簧管压力表
c、显示装置
指针: 刻度盘: 0～270O （三）特点
结构简单、方便、便宜、测量范围宽, 用途广泛, 可增附加机构（记录、报警等）。
三、电气式压力计
1.霍尔片式
B
利用霍尔效应将由压力引起的弹性元件的 位移转变成电势。
其大小为: VH=RHIB
9.807× 104
1.0133×1 05
电气式压力计
将被测压力转变成电信号
压力单位换算表
压力单位
帕Pa
兆帕 MPa
工程大气压 Kgf/cm2
物理大气压 atm
汞柱 mmHg
水柱 mH2O
磅/英寸2 1b/in2
巴 bar
帕
1
1×10-6
1.01197×10-5
兆帕
工程 大气压
物理 大气压
1×106
通过隔离膜片将差压（压力）传递至感压膜片, 使其产
生位移
△S =K△PX
△C
当△PX=0时, Ci1= Ci2 △C=0
A
当△PX≠0时，Ci1= S o S A
Ci1
Ci2
△C=
Ci2=
2AS
S
2 0
S 2
So S
So △S
当△S很小时, △C与△S成线性关系。
四、智能型压力变送器
特点: 精度高（0.1级），量程范围广（100: 1）， 时间常数可调（0～36S），通过手持通信器编 制各种程序，可对现场变送器进行参数的设定、 零点量程的调整、修正、补偿、自诊断，使用 维护方便，可直接与计算机联系。
调整螺钉: 可进行量程调整 游丝: 克服变差
二、弹簧管压力表
c、显示装置
指针: 刻度盘: 0～270O （三）特点
结构简单、方便、便宜、测量范围宽, 用途广泛, 可增附加机构（记录、报警等）。
三、电气式压力计
1.霍尔片式
B
利用霍尔效应将由压力引起的弹性元件的 位移转变成电势。
其大小为: VH=RHIB
9.807× 104
1.0133×1 05
压力检测及仪表PPT课件
13
ST3000差压变送器 • SB000差压变送器是由Honeywe11研制开发出的二线制
变送器，它将输人的差压信号转换成420 mA直流电流或 数字信号输出， • 其原理框图如图3－15所示，它的检测元件是采用扩散硅 压阻传感器。但与模拟式扩散硅差压变送器不同的是， • SB000差压变送器所采用的是复合型传感器，该传感器在 单个芯片上集成了测量差压、温度、静压用的三种感温元 件。 • （1）工作原理。狡测差压挥翊守正且扭戥啷鼬觐曳迕且 洼叟莼液簋递到复金篮累邂H酗勤芟瞅陂， • 蜘检出这垫蛆塑坐墼跳与此同时，复合传感器上的两种辅 助传感器（温度传感器和静压传感器） • 检出环境温度和静压参数，也经A／D转换送人微处理器。 微处理器从EEPRoM中取出在变送器生产时存人的各种补 偿数据 • （如差压、温度、静压特性参数和输入输出特性等），对 三种数字信号进行运算处理，得到一个与
10
2、压阻式压力传感器的结构
单晶硅平膜片的扩散电阻通常做成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对 称布量，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。
平膜片在圆形硅杯的底部，硅杯内外两侧分别感受被测压力与参考压 力，压差使膜片变形，膜片上的两对电阻的阻值发生变化。
温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个 电阻，这个电阻只感受温度 变化，可接人桥路作为温度补偿电阻．以提 高测量精度。
充硅油。
9
三、压阻式压力传感器
1、原理
基于单晶硅半导体的压阻效应而构成的。 采用单晶硅平膜片为弹性元件，在单晶硅平膜片上利用集成电路工艺，
在单晶硅的特定方向制成扩散压敏电阻。 单晶硅平膜片在微小变形时有良好的弹性特性。当硅片受压后，膜片的
变形使扩散电阻的阻值发生变化。
ST3000差压变送器 • SB000差压变送器是由Honeywe11研制开发出的二线制
变送器，它将输人的差压信号转换成420 mA直流电流或 数字信号输出， • 其原理框图如图3－15所示，它的检测元件是采用扩散硅 压阻传感器。但与模拟式扩散硅差压变送器不同的是， • SB000差压变送器所采用的是复合型传感器，该传感器在 单个芯片上集成了测量差压、温度、静压用的三种感温元 件。 • （1）工作原理。狡测差压挥翊守正且扭戥啷鼬觐曳迕且 洼叟莼液簋递到复金篮累邂H酗勤芟瞅陂， • 蜘检出这垫蛆塑坐墼跳与此同时，复合传感器上的两种辅 助传感器（温度传感器和静压传感器） • 检出环境温度和静压参数，也经A／D转换送人微处理器。 微处理器从EEPRoM中取出在变送器生产时存人的各种补 偿数据 • （如差压、温度、静压特性参数和输入输出特性等），对 三种数字信号进行运算处理，得到一个与
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2、压阻式压力传感器的结构
单晶硅平膜片的扩散电阻通常做成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对 称布量，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。
平膜片在圆形硅杯的底部，硅杯内外两侧分别感受被测压力与参考压 力，压差使膜片变形，膜片上的两对电阻的阻值发生变化。
温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个 电阻，这个电阻只感受温度 变化，可接人桥路作为温度补偿电阻．以提 高测量精度。
充硅油。
9
三、压阻式压力传感器
1、原理
基于单晶硅半导体的压阻效应而构成的。 采用单晶硅平膜片为弹性元件，在单晶硅平膜片上利用集成电路工艺，
在单晶硅的特定方向制成扩散压敏电阻。 单晶硅平膜片在微小变形时有良好的弹性特性。当硅片受压后，膜片的
变形使扩散电阻的阻值发生变化。
【2024版】《化工仪表及自动化》课程教学大纲
可编辑修改精选全文完整版《化工仪表及自动化》课程教学大纲一、课程基本信息1．课程编号：2．课程名称：化工仪表及自动化3．英文名称：Chemical Engineering Instruments and Automation4. 课程简介：本课程是化学工程与工艺专业本科生开设的一门专业必修课程。
化工仪表及自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪表仪器学科及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。
化工安全生产技术课程的主要内容有自动控制系统的基本概念，过程特性及其数学模型，检测仪表及传感器，自动控制仪表，执行器，简单控制系统，复杂控制系统，新型控制系统计算机控制系统及典型化工单元的控制方案等。
二、课程说明1．教学目的和要求：通过本课程基本原理的学习，使学生通过本课程学习后，应使学生了解化工自动化的基本知识，理解自动控制系统的组成、基本原理及各环节的作用，能根据工艺的要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案等。
2．与相关课程衔接：该课程是分析化学、化工原理之后的一门必修课程。
3．学时：总学时32、周学时24．开课学期：第7学期5．教学方法：多媒体讲授，并与学生互动教学。
6．考核方式：考查；成绩组成：平时成绩40%和考试成绩60%7．教材：厉玉鸣主编，化工仪表及自动化（第五版），化学工业出版社，2011年.8．教学参考资料：1）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（第四版）.北京：化学工业出版社，2006.2）杨丽明，张光新.化工仪表及自动化.北京：化学工业出版社，2004.3）俞金寿.过程自动化及仪表.第二版.北京：化学工业出版社.三、课程内容与教学要求绪论：教学目标：了解和掌握化工自动化的定义，实现化工自动化的目的，了解和掌握化工自动化的发展历程及和其他学科的联系。
教学重点：化工自动化的定义，实现化工自动化的目的。
教学难点：实现化工自动化的目的。
授课时数：2学时第一章自动控制系统基本概念教学目标：理解化工自动化的主要内容，自动控制系统的基本组成及表示形式，掌握自动控制系统的过渡过程和品质指标。
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c、管内压力不为零。 （2）二次放大原理
弧放大
角放大
二次放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
i、弧放大
α
山东师范大学化工系仪表教研室
L b
a ΔX
Δ X为弹簧管产生的位移量 L为放大后的位移量
Lb Xa
L＝
b a
x＝K1
ii 角放大
山东师范大学化工系仪表教研室
角放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
显然：
α 为中心齿轮产生的角位移 β 为扇形齿轮的圆心角
c 为中心齿轮的半径
b c
b α= β
c
将 β=
1
ΔX
代入α=
b
β
a
c
调整a 即可调 整放大系统的 放大倍数。
则
＝
b c
1 a
＝
b a
1 c
k1k
2
k
山东师范大学化工系仪表教研室
三、电接点压力表
电接点压力表就是在普通弹簧管压力表的基础 上，增加了一个动触点，两个静触点。常用于压力 测量、压力报警和压力控制。
对于侵润型工作液（水、酒精等）应在最低点 读数（切线） 对于非侵润型工作液（水银）应在最高点读数 （切线）
山东师范大学化工系仪表教研室
二、弹性式压力计
弹性式压力计是以弹性元件受压后所 产生的弹性形变为测量基础的。 特点：结构简单，使用可靠，读数清晰 ，价格低廉，测量范围广有足够精度之 优点。另外增加附加装置，可实现压力 的记录，远传、信号报警、自动控制等 。在工业上应用最广。
Δα
指针、面板
P
（2）弹簧管压力表的工作原理
弹簧管的作用：将压力信号P转换成 位移信号ΔX 扇形齿轮、中心齿轮组成二次放大 系统，其作用是：将位移信号ΔX放 大成角位移Δα 指针、面板是指示部分，其作用是 指示压力P
（1）弹簧管
山东师范大学化工系仪表教研室
截面为扁圆或椭圆的空心管 子，将其弯成2700，
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 量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便 可确定物位或流量。
山东师范大学化工系仪表教研室
压力检测仪表的内容
一、压力单位及测压仪表 二、弹性式压力表 三、电气式压力表 四、压力变送器 五、压力表的选择与安装
2、用弹性元件的弹性力与被测介质的作用力相平衡的测 量方法 （平衡法）
弹性式压力计
弹簧管式 膜盒式
单圈式 多圈式
波纹管式
山东师范大学化工系仪表教研室
3、用通过机械和电气元件把压力信号转换成电量的测量 方法 （偏差法）
电气式压力计
霍尔式 应变片式 扩散硅式
力平衡式 电容式 智能式
另外还可用测量范围分类 压力表、微压计、真空表。 用精度等级分类 精密表、标准表、工业用表
应用电接点压力表，可以将 压力控制在一定范围内。
Pmin P Pmax
可以调整压力下限和压 力上限两个静触点。指 针连接动触点。
例如 压力测量与报警系统
山东师范大学化工系仪表教研室
当压力 P Pmax 时，上限报警电路接通，上限报警灯亮 当压力 P Pmin 时，下限报警电路接通，下限报警灯亮 这样就实现了压力的测量与报警。
山东师范大学化工系仪表教研室
一、压力单位及测压仪表
压力是指垂直作用在单位面积上的力
P＝ F S
P 表示压力 F 表示垂直作用力 S 表示受力面积
1Pa
1N 1m2
1MPa= 103 KPa
1KPa= 103 Pa
山东师范大学化工系仪表教研室
1、大气压力、表压力和绝对压力
大气压力是大气作用在地球表面的压力。
山东师范大学化工系仪表教研室
（1）U型管式压力计
U型管式压力计是由带有刻度的 U型玻璃管和工作液组成。
P＝PA＋gh g(h1 h2 )
当 g 为常数时
PA＝0（大气压）
P＝f(h)
因此可以用工作液的液位高度H 表示压力P的大小。
山东师范大学化工系仪表教研室
U型管压力计可以用来侧压力P 也可以用来测差压 ΔP＝P－PA 由于U型管压力计存在二次读数问题，我们可以用单管 式压力计。
（2）单管式压力计
P＝PA＋gh g(h1 h2 )
PA＝0
h1＋h 2 h 2
P＝gh gh2
（3）斜管式压力计
P＝gh2 gLsin
P＝f(L)
因为L>h
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因此提高了仪 表的灵敏度。
一般我们可以用斜管式压力计测微压。
山东师范大学化工系仪表教研室
液柱式压力计在读数时应当注意：
用安装及指示特点分类 基地式（现场）压力表、远传 压力表、 指示型压力表、记录 型压力表等。
1、液柱式压力计
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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。 结构形式：U型管压力计、单管压力计、斜管压力 计等。
特点：结构简单、使用方便。 缺点：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 校低压力、真空度或压力差。
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1、弹性元件 弹性元件是一种简单可靠的测压敏感元件，其 作用是将压力信号转换成位移信号。
当测量范围不同所用的测量元件也不一样。
常见的弹性元件有；弹簧管、膜片、膜合和波 纹管。
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2、弹簧管式压力计
（1）弹簧管压力表的组成
P
弹簧管 ΔX Байду номын сангаас次放大系统
P表
P绝
P真
P绝
P表压＝P绝对压力－P大气压力
P真空度＝P大气压力－P绝对压力
大气压力线
绝对压力的零线
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压力的测量方法及压力表的分类
1、用已知压力去平衡未知压力的方法（平衡法 ）
液柱式压力计 活塞式压力计
U 型管式压力计 单管式压力计
斜管式压力计 平衡介质是砝码
平衡介质 是工作液
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第二节 压力检测及仪表
电动压力（差压）变送器
电接点压力表
数
字
压
力
表
弹簧管压力表
乙炔表
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在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等 生产过程中，压力是重要的操作参数之一。经常 会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压 力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的 真空度的测量。
一端为密封端（自由端）， 另一端为敞开端（固定端） 。当压力作用于弹簧管内部 时由于弹簧管的特殊结构， 在自由端就会产生位移，且 位移量与压力成比例，如能 测出位移量，就能测出压力 的大小。
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弹簧管产生位移的条件：
a、截面为椭圆或扁圆的空心管子。
b、要弯成一定弯度，一端密封（自由端）一端敞开 （固定端）
弧放大
角放大
二次放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
i、弧放大
α
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L b
a ΔX
Δ X为弹簧管产生的位移量 L为放大后的位移量
Lb Xa
L＝
b a
x＝K1
ii 角放大
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角放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
显然：
α 为中心齿轮产生的角位移 β 为扇形齿轮的圆心角
c 为中心齿轮的半径
b c
b α= β
c
将 β=
1
ΔX
代入α=
b
β
a
c
调整a 即可调 整放大系统的 放大倍数。
则
＝
b c
1 a
＝
b a
1 c
k1k
2
k
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三、电接点压力表
电接点压力表就是在普通弹簧管压力表的基础 上，增加了一个动触点，两个静触点。常用于压力 测量、压力报警和压力控制。
对于侵润型工作液（水、酒精等）应在最低点 读数（切线） 对于非侵润型工作液（水银）应在最高点读数 （切线）
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二、弹性式压力计
弹性式压力计是以弹性元件受压后所 产生的弹性形变为测量基础的。 特点：结构简单，使用可靠，读数清晰 ，价格低廉，测量范围广有足够精度之 优点。另外增加附加装置，可实现压力 的记录，远传、信号报警、自动控制等 。在工业上应用最广。
Δα
指针、面板
P
（2）弹簧管压力表的工作原理
弹簧管的作用：将压力信号P转换成 位移信号ΔX 扇形齿轮、中心齿轮组成二次放大 系统，其作用是：将位移信号ΔX放 大成角位移Δα 指针、面板是指示部分，其作用是 指示压力P
（1）弹簧管
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截面为扁圆或椭圆的空心管 子，将其弯成2700，
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 量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便 可确定物位或流量。
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压力检测仪表的内容
一、压力单位及测压仪表 二、弹性式压力表 三、电气式压力表 四、压力变送器 五、压力表的选择与安装
2、用弹性元件的弹性力与被测介质的作用力相平衡的测 量方法 （平衡法）
弹性式压力计
弹簧管式 膜盒式
单圈式 多圈式
波纹管式
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3、用通过机械和电气元件把压力信号转换成电量的测量 方法 （偏差法）
电气式压力计
霍尔式 应变片式 扩散硅式
力平衡式 电容式 智能式
另外还可用测量范围分类 压力表、微压计、真空表。 用精度等级分类 精密表、标准表、工业用表
应用电接点压力表，可以将 压力控制在一定范围内。
Pmin P Pmax
可以调整压力下限和压 力上限两个静触点。指 针连接动触点。
例如 压力测量与报警系统
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当压力 P Pmax 时，上限报警电路接通，上限报警灯亮 当压力 P Pmin 时，下限报警电路接通，下限报警灯亮 这样就实现了压力的测量与报警。
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一、压力单位及测压仪表
压力是指垂直作用在单位面积上的力
P＝ F S
P 表示压力 F 表示垂直作用力 S 表示受力面积
1Pa
1N 1m2
1MPa= 103 KPa
1KPa= 103 Pa
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1、大气压力、表压力和绝对压力
大气压力是大气作用在地球表面的压力。
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（1）U型管式压力计
U型管式压力计是由带有刻度的 U型玻璃管和工作液组成。
P＝PA＋gh g(h1 h2 )
当 g 为常数时
PA＝0（大气压）
P＝f(h)
因此可以用工作液的液位高度H 表示压力P的大小。
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U型管压力计可以用来侧压力P 也可以用来测差压 ΔP＝P－PA 由于U型管压力计存在二次读数问题，我们可以用单管 式压力计。
（2）单管式压力计
P＝PA＋gh g(h1 h2 )
PA＝0
h1＋h 2 h 2
P＝gh gh2
（3）斜管式压力计
P＝gh2 gLsin
P＝f(L)
因为L>h
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因此提高了仪 表的灵敏度。
一般我们可以用斜管式压力计测微压。
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液柱式压力计在读数时应当注意：
用安装及指示特点分类 基地式（现场）压力表、远传 压力表、 指示型压力表、记录 型压力表等。
1、液柱式压力计
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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。 结构形式：U型管压力计、单管压力计、斜管压力 计等。
特点：结构简单、使用方便。 缺点：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 校低压力、真空度或压力差。
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1、弹性元件 弹性元件是一种简单可靠的测压敏感元件，其 作用是将压力信号转换成位移信号。
当测量范围不同所用的测量元件也不一样。
常见的弹性元件有；弹簧管、膜片、膜合和波 纹管。
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2、弹簧管式压力计
（1）弹簧管压力表的组成
P
弹簧管 ΔX Байду номын сангаас次放大系统
P表
P绝
P真
P绝
P表压＝P绝对压力－P大气压力
P真空度＝P大气压力－P绝对压力
大气压力线
绝对压力的零线
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压力的测量方法及压力表的分类
1、用已知压力去平衡未知压力的方法（平衡法 ）
液柱式压力计 活塞式压力计
U 型管式压力计 单管式压力计
斜管式压力计 平衡介质是砝码
平衡介质 是工作液
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第二节 压力检测及仪表
电动压力（差压）变送器
电接点压力表
数
字
压
力
表
弹簧管压力表
乙炔表
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在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等 生产过程中，压力是重要的操作参数之一。经常 会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压 力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的 真空度的测量。
一端为密封端（自由端）， 另一端为敞开端（固定端） 。当压力作用于弹簧管内部 时由于弹簧管的特殊结构， 在自由端就会产生位移，且 位移量与压力成比例，如能 测出位移量，就能测出压力 的大小。
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弹簧管产生位移的条件：
a、截面为椭圆或扁圆的空心管子。
b、要弯成一定弯度，一端密封（自由端）一端敞开 （固定端）