压力检测及仪表知识

重力或砝码的重量与被测压力相
平衡的原理测量压力
3
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电气式：用压力敏感元件直接将
压力转换成电阻、电荷量等电量
的变化
2
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弹性法：利用各种形式的弹性元件，
在被测介质的表压力或负压力作用下
产生的弹性变形来反映被测压力的大
小
压力检测方法
压力测量仪表的分类
• 根据测量压力范围：压力表、真空表、气压计 • 压力测量的原理分为四类：液柱式、机械式、电气式、活塞式
● 光纤式压力传感器
● 力矩平衡式压力变
送器
弹性式压力表分类
波纹管
A
○ 优点：灵敏高，可测 较低压力
B
○ 缺点：迟滞误差较大， 精度一般只有1.5级
弹性式压力表分类
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截面为非圆形（椭圆 形或扁圆形），并弯 成圆弧状的空心管子
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一端为封闭（自由 端），一端为开口 （固定端）
弹簧管
0
1 2 P
根据弹性元件受力变形 的原理，将被测压力转 换成位移
电气式
将被测压力转换成各种 电量，如电感、电容、 电阻、电位差等，依据 电量的大小实现压力的 间接测量
活塞式
根据水压机液体传送压 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
液柱式压力计
1
原理
根据流体静力学原理用一定高度的液柱
所产生的静压力平衡被测压力，将压力
U形管压力计
△P=P1－P2
=ρg(h1+h2) ● 提高工作液密度将增加 压力的测量范围，但灵 敏度要降低。
单管压力计
由于U形管压力计需两次读取液面高度，为 使用方便，设计出一次读取液面高度的单管 压力计。
斜管微压计
主要用于测量微小压力、负压和压差，它将单管液柱压力计的 测量管倾斜放置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。
单位
帕(Pa)
帕(Pa)
1
巴(bar)
105
工程大气压 105
kgf/cm2
巴(bar)
10-5 1 1
工程大气压 kgf/cm2
10-5 1 1
标准大气压 毫米水柱
(atm)
(H2Om m)
10-5
0.1
1
104
0.97
104
毫米汞柱 Hg mm
0.0075 750 736
标准大气压 (atm) 毫米水柱 (H2Omm) 毫米汞柱 Hg mm
压力检测及仪表
压力的基本概念
定义 ○ 均匀而垂直作用在单位面积上的力称压力.
● 压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为 “Pa”。
● 即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的 压力值为1Pa。
1Pa
1N / m2
1
kgm m2s2
1kgm1s2
常见非法定压力单位有：工程大气压力（kgf/cm2）、 毫米汞柱（mmHg）、毫米水柱（mmH2O）、物理 大气压”（atm）、巴（bar）相互转换如下表。
• 根据仪表精度：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、 1.5、2.5、4.0等。一般0.35以上的作为校验标准表生产现场一般 用1.0~4.0
• 根据安装和指示特点：就地、远传、指示式、自动记录式等
液柱式
根据流体静力学原理， 把被测压力 转换成液 柱高度
机械式
某处绝对压力与大气压之差。
表压力是一个相对压力，它
以环境大气压力为参照点.
PB= PJ －PD
✓ 大气压力（ PD ):由于空气 柱重力垂直作用在底面积上 所产生的压力。标准状态下 的PD=101325Pa
✓ 真空（ PZ负压）: PZ＝ PD－ PJ
压力表示方式
1
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平衡法：通过仪表使液柱高度的
B
能实现压力－电量转换的压敏 元件主要有压电材料、应变片 和压阻元件。
压力变送器
压电式压力传感器
压电效应原理：压电材料受压时会在其表面 产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。
压电材料：单晶体、多晶体
特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可 靠，线性度好，频率响应高，量程范围广
应变式压力传感器
0 1
01 环境温度变化
02
重力加速度变 化
ht0 ht 1 t t0
g
gn
1
0.00265cos 2
1 2H
03 毛细管现象
hn
g gn
h
B
液柱式压力计的测量误差及其修 正
弹性式压力计
1
原理
将压力信号转化为弹性元件的机械变形 量通过传动机构直接带动指针指示压力 或(压差)，也可通过某种电气元件组成变 送器，实现压力(或压差)信号的远传。
1.0132 5×105 10
133
1.01325 1.0332 0.0001 0.0001 0.00133 0.00136
1 0.0001 0.0013
10332 760
1
0.0735
13.6
1
✓ 绝对压力（ PJ ):设备内部 真实压力. PJ = PB + PD
1
2
3
4
✓ 表压力（ PB ):设备内部或
E
R2 bh
(1
a2 b2 ) k2
弹簧管
一．弹簧管压力表 ○ 结构简单，使用方便，价格低 廉，使用范围广，测量范围宽 ○ 可测负压、微压、低压、中压 和高压 ○ 精度有0.5、1.0、1.5、2.5等
电远传式弹簧压 力仪表
霍尔压力传感器 电感式压力传感器
电气式检测
A
电气式压力检测方法一般是用 压力敏感元件直接将压力转换 成电阻、电荷量等电量的变化。
2
结构
弹簧管、拉杆、扇形齿轮、中心齿轮、
面板、游丝接头。
3
优点
测量范围大，成本低
4
缺点
精度差、测量范围有限
5
分类
膜片、弹簧管、波纹管
机械变形量的计算
F AP F Cx x F PA
CC
弹
0
按剖面形状分为平膜片和
性
1
波纹膜片
式
压
膜
片
力
0
常用材料
2ห้องสมุดไป่ตู้
表
分
类
0
可与其他转换元件合用
3
● 电容式压力传感器
信号转变为液柱高度信号。
2
结构
玻璃管、标尺、液柱
3
优点
结构简单，使用方便，灵敏度、精度高
用于校正其他类型压力计
4
缺点
量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃
管容易损坏及读数不方便
5
范围
采用水银或水为工作液，用U形管或单管进行测 量，常用于低压、负压或压力差的检测。被广泛 用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压 力、通风空调系统各段压力的测量
h1
A2 A1
l
h2 l sin
PB
g(h1
h2)
g( A1 A2
sin )l
倾斜角度越小，L越长，测量灵敏度就越高； A 但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难，
误差增大。
这种倾斜管液柱式压力计可以测量到0.98Pa B 的微压。为了进一步提高微压计的精确度，应
选用密度小的酒精作为工作液体。