03过程检测技术2

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3.3 压力测量
3.3.5 压电式压力计 （2）压电式压力计 工作原理：被测压力 作用在膜片上，膜片 产生变形，其传递压 力的作用，同时也用 来实现预压和密封。 压电元件的上表面与 膜片接触并接地，其 下表面则通过引线将 电荷引出。
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3.3 压力测量
3.3.2 液柱式压力计 （2）单管压力计 ①基本原理
P1 P2 g h1 h2
P1
P2
gh1 1
A1 A2
A1总是远小于A2，一般 h2可以忽略。
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3.3 压力测量
3.3.2 液柱式压力计 （2）单管压力计 ②单管压力计的使用
3 过程检测技术
第三章 过程检测技术
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3.3 压力测量
3.3.1 概述 压力概念：垂直均匀作用在物体表面上的力，即压强。 压力单位：如表所示。
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3.3 压力测量
3.3.1 概述 压力常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。 工程上所用的压力指示值，大多为表压，表压通常是指 绝对压力与大气压之差。 绝对压力是以真空压力为起点的压力。 负压或真空度是指绝对压力低于大气压时的表压力。
对α角要求在20°～ 30°之间，不能太小。
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3.3 压力测量
3.3.3 弹性式压力计 它使用各种形式的弹性元件作为感受件，其原理是以弹 性元件受压后产生的反作用力与校测压力平衡。
优点：结构简单，使用方便，便于携带，工作安全可靠， 无需反复保养，价格也比较便宜。
沿x轴方向切片，然后将两块电极板放在垂直于x轴的
两个面上，施加压力，电极板表面就会产生大小相等、 方向相反的电荷。该电荷的大小与所受压力成正比， 而与石英晶体尺寸无关。
q dSP
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压电 受力 表面 系数 面积 压力
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3.3 压力测量
3.3.5 压电式压力计 （1）石英的压电效应
1/26/2021过程装备制工程143.3 压力测量
3.3.3 弹性式压力计 （1）弹性元件特性 弹性后效是指弹性元 件所受载荷改变后， 不是立即完成相应的 变形，而是在一定的 时间间距内逐渐完成 的一种现象。
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3.3 压力测量
3.3.3 弹性式压力计 （2）弹簧管式压力计 弹簧管式压力计由弹 簧管压力感受元件和 放大指示机构两部分 组成。
（3）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
上部，使管道内不积存液体。
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3.3 压力测量
3.3.7 压力仪表的安装 2、导压管铺设 导压管应保证传递压力的精确性与快速性，因此要： （1）导压管粗细要合适；长度尽量短，以减少压力指 示的迟缓。 （2）导压管水平安装要保证有一定的倾斜度，以利于 积存于其中的液体或气体排出。 （3）当被测介质易冷凝或冻结时，要加设保温板热管 线。 （4）取压点与压力仪表之间应装切断阀。
单管压力计于U型管压力计原理类似，所以使用注意事
项也类似，不同之处是单管压力计只需要一个读数。
容器一侧接较高压力，肘管一侧接较低压力。当测量对 象有正负压力变换时，需要一个切换阀门装置。
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3.3 压力测量
3.3.2 液柱式压力计 （3）微压计 ①基本原理 微压计是采用 肘管倾斜的方 式来实现微压 测量的。
缺点：可能受到弹性元件一些不完全弹性特性的影响， 精度不太高，且需定期校验。 弹性式压力计使用的弹性元件主要有：弹簧管、膜片、 膜盒、膜盒组和波纹管等。
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3.3 压力测量
3.3.3 弹性式压力计 （1）弹性元件特性 弹性元件的不完全弹性因 素主要包括弹性滞后和弹 性后效。 弹性滞后是指由于弹性元 件工作时分子间存在摩擦 而导致的加载曲线与卸载 曲线不重合的现象。
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3.3 压力测量
3.3.3 弹性式压力计 （2）弹簧管式压力计 工作原理：在被测压力作用下，扁圆或椭圆形截面的 弹簧管有变圆的趋势，并迫使弹簧管的自由端发生相 应的弹性变形，这个变形借助于拉杆，经齿轮传动机 构予以放大，最终由固定于小齿轮上的指针将被测值 在刻度盘上指示出来。
3.3.5 压电式压力计 压电式压力计是利用某些晶体的压电效应来测量压力的。 压电效应是指晶体在承受压力时，表面产生电荷的特性。 优点：尺寸小、重量轻、工作可靠、测量效率范围宽。 缺点：对于振动和电磁场很敏感。
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3.3 压力测量
3.3.5 压电式压力计 （1）石英的压电效应
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3.3 压力测量
3.3.7 压力仪表的安装
1、取压点的选择
取压点要有代表性，应能真实反应被测压力的大小。
（1）为保证静压测量，取压点与容器壁要垂直，并要 选在被测介质流动的管路部分，不要选在管路拐弯、分
叉、死角或其他容易形成漩涡的地方。
（2）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。
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3.3 压力测量
3.3.4 压阻式压力计
（1）半导体的压阻效应
材料的
R L
A
微分
dR dL dA d RLA
泊松比
dR 12 dL d
R
L
A D2 / 4
dA 2 dD AD
dD dL DL
dR dL 2dD d
RL D
单位纵向应变 与电阻率关系
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3.3 压力测量
3.3.7 压力仪表的安装 3、压力表的安装 （1）安装在易观察和检修的位置。 （2）安装地点应力求避免振动和高温影响。 （3）测量蒸汽压力时，应加装凝液管，以防高温蒸汽 直接接触测压元件。
（4）压力表的连接处，根据压力的高低和介质性质， 选择适当的材料作为密封垫片，防止泄漏。
P1
P2
l
g
sin
F1 F2
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分别为肘管和 水箱的横截面积
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sin F1 1
F2
②微压计的使用
l
l
sin
F1 F2
希望灵敏度尽量的大。因此希望增加F2/F1，一般为700
到1000；管子的内径为2～3mm，既不能太大也不能太小；
3.3.2 液柱式压力计 原理：流体静力学定理。 （1）U型管压力计 ①基本原理
P1 P2
1
gh
gh
1
1
1 0.002
P1 P2 gh
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3.3 压力测量
3.3.2 液柱式压力计 （1）U型管压力计 ②U型管压力计的使用 a：为了得到较高的准确性，U型管压力计的两个读数都 要读。 b：在对液柱进行读数时，要注意到毛细现象的影响。 c：当工作液体的膨胀系数较大时，在使用过程中还要 考虑由于温度变化带来的工作液体密度的变化，必须对 此进行修正。 d：在读数时要注意消除视差。
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3.3 压力测量
3.3.6 压力计的选用 压力测量仪表的选用主要包括仪表的类型、量程范围、 精度和灵敏度。
1、类型：主要是根据被测对象的性质、状态以及压力 计的现场工作环境来确定。
2、量程：根据被测压力的范围，再加上一定的富裕度。 一般原则：对弹性式压力计，为避免超负荷而破坏，被 测压力的额定值为压力计满量程得2/3。 3、精度和灵敏度：根据实际需要而定，通常是在满足 生产要求的前提下，选用尽可能廉价的压力计。
（5）测量高压的压力表除选用有通气孔的以外，安装 时表壳应向墙壁或无人通过之处。
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3.3 压力测量
3.3.1 概述 气流的压力分为静压和总压。 静压：气流中某一点的气体，作用在通过该点并顺流线 方向上的无穷小和薄的壁面上的压力。 总压：指一束气流在没有外功的情况下，可逆的绝热的 减速到零之后的气体压力。
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3.3 压力测量
dL
L
K dR 1 12 d 1
R
电阻的 纵向应变
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3.3 压力测量
3.3.4 压阻式压力计 （2）压阻式压力计
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3.3.4 压阻式压力计 （2）压阻式压力计
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3.3 压力测量
3.3.4 压阻式压力计 压阻式压力计是根据半导体的压阻效应来工作的。
工作原理：不受压力时电桥处于平衡状态，当受到压 力作用时，一对桥臂的电阻变大，另一对变小，电桥 失去平衡。若对电桥加上恒流源，输出端便有对应于 所加压力的电压输出信号。测得电压的大小，即可得 到待测压力的大小。