压力检测与仪表运用
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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
第二节压力检测及仪表
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。
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
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
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈
勇于开始，才能找到成功的路
斑等，并用细纱布交 叉打磨出细纹以增加 粘贴力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或脱 脂棉球擦洗。
2.贴片：在应
变片的表面和处理
过的粘贴表面上，
各涂一层均匀的粘
贴胶 ，用镊子将
应变片放上去，并
勇于开始，才能找到成功的路
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。
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
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
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。
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
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
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈
勇于开始，才能找到成功的路
斑等，并用细纱布交 叉打磨出细纹以增加 粘贴力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或脱 脂棉球擦洗。
2.贴片：在应
变片的表面和处理
过的粘贴表面上，
各涂一层均匀的粘
贴胶 ，用镊子将
应变片放上去，并
勇于开始，才能找到成功的路
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。
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
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
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。
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。
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
压力检测及仪表知识
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
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。
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
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，
压力检测及仪表PPT课件
压力检测及仪表
一、概述 在工业生产过程中，经常要对压力进行检测，如熔炼炉、
加热炉就要适当的控制炉膛压力及烟道压力，来获得良好的 热工效果。又如许多冶金物化反应，对反应空间的压力有一 定的要求，某些在常压下不能发生反应，需要高压或一定的 真空度下才能反应等等。另外，要测量某些流体的流量，也 是通过压力来测量的，如孔板流量计。因次，对压力的检测 是常见而非常重要的。
差动电容的活动极板
感压元件：弹性膜片（弹性稳定性好特殊合金制成，如合氏合金、蒙耐尔 合金等）可左右移动约0.1 mm的距离。
固定电极供极板
在弹性膜片左右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面，采用真空渡膜法 在该表面镀上一层金属薄膜，作为差动电容的固定极板。
弹性膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个测压室，压室填
UH RHIB
式中：RH—霍尔常数（视霍尔片材料、结构而定）
3
2）霍尔压力传感器 基本结构（如图）
a）压力—位移转换部分 霍尔片、弹簧管组成
b）位移—电势转换部分 霍尔片、磁钢及引出线
c）稳压电源
4
5
二．压电式压力传感器
利用压电材料（功能材料）的压电效应做成的传感器
1）压电效应
压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变性，并在其表面上产生 电荷，去掉力时，又回到原不带电的状态。在蛋形范围内，电荷为：
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。
一、概述 在工业生产过程中，经常要对压力进行检测，如熔炼炉、
加热炉就要适当的控制炉膛压力及烟道压力，来获得良好的 热工效果。又如许多冶金物化反应，对反应空间的压力有一 定的要求，某些在常压下不能发生反应，需要高压或一定的 真空度下才能反应等等。另外，要测量某些流体的流量，也 是通过压力来测量的，如孔板流量计。因次，对压力的检测 是常见而非常重要的。
差动电容的活动极板
感压元件：弹性膜片（弹性稳定性好特殊合金制成，如合氏合金、蒙耐尔 合金等）可左右移动约0.1 mm的距离。
固定电极供极板
在弹性膜片左右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面，采用真空渡膜法 在该表面镀上一层金属薄膜，作为差动电容的固定极板。
弹性膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个测压室，压室填
UH RHIB
式中：RH—霍尔常数（视霍尔片材料、结构而定）
3
2）霍尔压力传感器 基本结构（如图）
a）压力—位移转换部分 霍尔片、弹簧管组成
b）位移—电势转换部分 霍尔片、磁钢及引出线
c）稳压电源
4
5
二．压电式压力传感器
利用压电材料（功能材料）的压电效应做成的传感器
1）压电效应
压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变性，并在其表面上产生 电荷，去掉力时，又回到原不带电的状态。在蛋形范围内，电荷为：
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。
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式 显示。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
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
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第6章 压力检测及仪表讲解
等。图6-8为电位器式电远传弹性压力计结构原理。在弹性元件
的自由端处安装滑线电位器，滑线电位器的滑动触点与自由端
连接并随之移动，自由端的位移就转换为电位器的电信号输出
。
(四）压力传感器 能够检测压力值并提供远传信号的装置统称为压力传感器。 1．应变式压力传感器
应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金 属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变 片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥 式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪 表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。
递到中心感压膜片，中心感压膜片产生位移，使可动
电极和左右两个固定电极之间的间距不再相等，形成
差动电容。
差动电容的相对变化值与差压Δp呈线性对应关系，并与
腔内硅油的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的 变化给测量带来的误差。 4．振频式压力传感器 振频式压力传感器利用感压元件本身的谐振频率与压力 的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。 5．压电式压力传感器 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压 力转换成电信号的。它是动态压力检测中常用的传感器 ，不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力。
上，这时的力平衡关系为： pA W W0
p
1 (W A
W0
)
(6-6) (6-7)
(三）弹性式压力计
定义 弹性式压力检测是用弹性元件作为压力敏感元件把 压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。
优点 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。
4．弹性测压计信号的远传方式
化工仪表基础-第二章压力检测
具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点，但需要外 部电源供电。
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进 行测量。
具有测量精度高、稳定性好、温度稳定性高等优点，但需 要外部电源供电。
电容式压力传感器
利用电容原理，将压力转换为电容值变化进行测量。 具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点，但需要外部电源供电。
压力检测仪表的选型与使用
选型原则
在选择压力检测仪表时，应考虑测量范围、精度、稳定性、 环境因素和安装条件等因素，以确保所选仪表能够满足实际 生产的需求。
使用注意事项
在使用压力检测仪表时，应注意定期校准和维护，避免超量 程使用，同时要关注仪表的安装和连接方式，确保其能够正 确、安全地工作。
02 压力检测仪表的工作原理
要意义。
航空航天中的压力检测
在航空航天领域，压力检测是保 证飞行安全的重要手段之一。
压力检测仪表用于测量飞机或航 天器内的气压和氧气压力等参数， 确保飞行过程中的安全和舒适。
航空航天中的压力检测仪表需要 具备高精度、高可靠性和抗干扰 能力，以确保在复杂的环境条件 下能够准确测量各种压力参数。
04 压力检测仪表的维护与校 准
在化工生产过程中，压力是重要的工 艺参数之一，对产品的质量和安全具 有重要影响，因此压力检测是化工生 产中必不可少的环节。
压力检测的原理与分类
压力检测原理
压力检测的原理主要是利用压力传感器的敏感元件，将压力信号转换为电信号 或气信号，再通过二次仪表或控制系统进行显示、记录和控制。
压力检测分类
根据测量原理和应用场合的不同，压力检测可以分为多种类型，如绝对压力、 表压、真空度等。
实验室中的压力检测
压力检测方法与仪表
D/A 转换
数字 通信
本机量程和 零点调整
手操器
4～20mA
压力检测措施及仪表
➢压力测量仪表旳选用
•仪表种类和型号旳选择
工艺要求 现场指示、远传指示、自动统计、自动调整或信号报警 介质性质 温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性
仪表量程旳拟定 化工自控设计技术规定 被测压力较稳定旳情况，最大压力值应不超过满量程旳
F1
θ
θ
8
F2
F2
l1 l2
APitg
M
副杠杆平衡： F2l3 F0l0 Ff L f
12
l2
lf Ff l0
Ff K f I0
14
5
F0
4
H
l1
Fi
I0
l1l3 Atg P l0
l2l f K f
lf Kf
F0
压力检测措施及仪表
➢压力检测仪表
❖微位移式变送器 （1）测量部分
P1
填充液（硅油）
d——两平行板之间旳距离，m C——电容量，F
压力检测措施及仪表
➢电测压力法
❖压电式测压原理 根据“压电效应”把被测压力变换为电信号旳。
（a）单晶体
（b）剖面图
（c）X截割旳石英片
电荷数
Qx KPx Ax
受力面积
压电常数
作用在受力面积上旳压力
压力检测措施及仪表
➢电测压力法
❖应变片式测压原理
构成
敏感栅 直径为0.025mm左右旳合金电阻
丝
基 底 绝缘
5
覆盖层 保护
位移、力、力矩、 加速度、压力
弹性敏 感元件
《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
第5章 压力检测仪表.
膜片压力表的工作原理与膜盒压力表相近，测量准确 度也差不多，但膜片压力表的可测压力范围较宽，最高可 达2.5MPa。另外，作为弹性元件的膜片常常和其他转换 元件一起使用构成电远传式压力仪表
金属膜片
膜盒压力表
膜片压力表
28
四、电远传式压力检测仪表
电远传式压力仪表也是利用弹性元件作为敏 感元件，但在仪表中增加了转换元件（或 装置）和转换电路能将弹性元件的位移转 换为电信号输出，实现信号的远传。
高压侧进气 口
电容式差压变送器
内部不锈钢膜片的位置
40
41
各种电容式差压变送器外形
42
各种电容式差压变送器外形（续）
法兰
43
各种电容式压力变送器外形（续）
44
电容式差压变送器
电容式压力/差压变送器
45
PH
PL
动画演示
电容式差压传感器结构
46
其它电远传式压力检测仪表
霍尔压力传感器 它主要由弹簧管、霍尔元件和磁极组成
电感式压力传感器 在电感式压力传感器中，首先用弹性元件将被测
压力转换成弹性元件的位移，再用电学的方法将
位移转换成自感或互感系数的变化，最后由测量
电路转换成与被测压力成正比的电流或电压输出.
48
谐振式压力传感器 谐振式压力传感器是依靠被测压力改变弹性 元件或与弹性元件相连的振动元件的谐振频率， 经过适当的电路输出脉冲频率信号或电流（电压） 信号 ，根据谐振原理的不同，谐振式压力传感器 有振弦式、振膜式及振筒式几种。
10.00
14.22
0.9807
1.0133×105 1.3332×102
1.0332 1.3595×103
第五章压力测量及其仪表
活塞式压力表
工作原理：加压泵压缩活塞内 的介质，使其具有压力P，这个压 力作用到活塞的有效面积F上形成 向上的作用力FP，当此力与活塞、 承重盘、砝码的总重量G平衡时， 那么介质的压力P=G/F，F为有效 面积，活塞压力计的有效面积在 铭牌或检定书上给出，一般为 1cm2、0.1cm2。
分类：①应变片：受压时，电阻的尺寸L、S发
生变化，引起电阻的变化。 ②半导体扩散硅：在压力的作用下，电阻
率发生变化。 通常半导体扩散硅电阻变化的灵敏度要远远高
于应变片，大约为100倍。
第五节 压力检测仪表的选择与校验
一．压力检测仪表的选择
①测压范围，②被测介质的物理化学性 质，③测试精度要求。
2. 重力加速度变化的影响及修正
标准重力加速 度下的工作液
柱高度
hn
g gn
h
使用地点的工 作液柱高度
3．毛细现象的影响 为了减少该误差，通常要求测量管的内径一 般不小于10mm。
问题？
1. 斜管式微压计用水作介质，可以吗？
2. 液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读 数，在水中加入红墨水，可以吗？
简化为： P gh2
直管
存在问题？
三、斜管式压力计
主要用于测量微小的压力、负压和压
差。为了减少读数的相对误差，拉长
液柱，将测量管倾斜放置。
P1
h2 l sin a
P2
L
h1 A1
lA2
h1
A2 A1
l
h1
h2
(1h1
h2h)2)Pggg( (AAAA(12h12l1llhls2si)ninaa)g)(ggAA12
即1n的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为的面积上所形成的压力值为1pa21222kgm1pa1nm11kgmsms?????二压力的表示方法?绝对压力pj?大气压力pd?表压力pbpbpjpd?真空度pz负压pzpdpj三压力的单位?过去采用的压力单位工程大气压力过去采用的压力单位工程大气压力kgfcm2毫米汞柱mmhg毫米水柱mmh2o物理大气压atm巴barpsi等均应改成法定计量单位帕
压力检测仪表
第三章压力检测仪表压力是工业生产过程中重要工艺参数之一。
许多工艺过程只有在一定的压力条件下进行，才能取得预期的效果;压力的监控也是安全生产的保证。
压力的检测和控制是保证工业生产过程经济性和安全性的重要环节。
压力测量仪表还广泛地应用于流量和液位测量方面。
1．压力概念和单位压力概念：在工程上，“压力”定义为垂直均匀地作用于单位面积上的力，通常用P表示，对应于物理学中的压强。
单位：国际标准单位为帕斯卡，简称为帕，符号为Pa,加上词头又有千帕、兆帕等，我国规定帕斯卡为压力的法定单位.目前，工程技术中仍常用的单位还有工程大气压、物理大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
在工程上，压力有几种不同的表示方法，并且有相应的测量仪表.(1)绝对压力被测介质作用在容器表面积上的全部压力称为绝对压力。
用来测量绝对压力的仪表，称为绝对压力表。
(2)大气压力由地球表面空气柱重量形成的压力,称为大气压力。
它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化，其值用气压计测定。
(3)表压力通常压力测量仪表是处于大气之中，则其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差，称为表压力.一般地说，常用的压力测量仪表测得的压力值均是表压力。
(4)真空度当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值(负压力）,其绝对值称为真空度，用来测量真空度的仪表称为真空表。
(5)差压设备中两处的压力之差简称为差压。
生产过程中有时直接以差压作为工艺参数,差压测量还可作为流量和物位测量的间接手段。
压力检测的主要方法及分类：根据不同工作原理，主要的压力检测方法及分类有如下几种。
(1）重力平衡方法液柱式压力计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相平衡，将被测压力转换为液柱高度来测量,其典型仪表是U形管压力计。
这类压力计的特点是结构简单、读数直观、价格低廉，但—般为就地测量，信号不能远传；可以测量压力、负压和压差;适合于低压测量,测量上限不超过0.1～0。
2 Mpa；精确度通常为0.02％～±0.15%。
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(一)霍尔效应
把半导体单晶薄片(霍尔片)置于磁场B中， 当在晶片的y轴方向上通以一定大小的电流I时， 在晶片的x轴方向的两个端面上将出现电势， 这种现象称霍尔效应，所产生的电势称为霍尔 电势UH。
压力检测与仪表运用
霍尔电势UH与电流I以及磁场强度B的关系 如下：
UH=RHIB 式中，RH为霍尔系数，与霍尔片材料、结构尺 寸有关。改变磁场强度B或电流I都可使UH发生 变化。
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x，即
x=pA/C
式中，p—为压力，Pa； A—承受压力的有效面积，m2； C—弹性元件的刚度系数。
当弹性元件材料、尺寸等确定后，则弹性 元件产生拉伸或压缩位移x与被测压力p成正比， 这就是弹性式压力表的测量原理。
压力检测与仪表运用
二、弹性元件结构和特点
膜盒压力表主要用于测量较低压力或负压的气体 压力，压力测量范围为-20～40kPa，仪表的准确度等 级一般为1.5～2.5级。
金属膜片
膜盒压力表
压力检测与仪表运用
膜片压力表
第三节 压力(差压)传感器
压力传感器结构型式多种多样，常见的 型式有压电式、压阻式、应变式、电感式、 电容式、霍尔式及振弦式等。
毫米水柱 (mmH2O)
千克力/厘米2 (工程大气压)
(kgf/cm2)
9.807 98066.5
0.968×10-4 0.968
7.36×10-2 735.56
1 1.000×104
巴 (bar)
105
0.987
750.062
1.020×104
磅/寸2 (Psi)
689.5
6.805×10-2
51.715
(2) 重力平衡方法： 利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与 被测压力相平衡的原理。
(3) 机械力平衡方法： 将被测压力经变换元件转移成一个集中力，用外力与 之平衡，通过测得平衡时的外力来得到被测压力。
(4)物性测量方法： 基于敏感元件在压力的作用下某些物理特性发生与压 力成确定关系变化的原理。
第三章 压力检测与仪表
压力(真空度)是工业生产过程中一种常 见而又重要的检测参数，正确的检测和控制 压力是保证工业生产过程良好地运行，达到 高产、优质、低耗及安全生产的重要环节。 此外，生产过程的一些其它参数，如物位、 流量等也可以通过测量压力或差压的测量而 获得。
压力检测与仪表运用
第一节 概述 第二节 弹性式压力计 第三节 压力(差压)传感器 第四节 真空计 第五节 压力检测仪表的选用
压力检测与仪表运用
第二节 弹性式压力计
用弹性传感器(又称弹性元件)组成的 压力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元 件受压后产生的形变输出(力或位移)，可 以通过传动机构直接带动指针指示压力(或 压差)，也可以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。
压力检测与仪表运用
一、 测量原理
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。能实现这种压力-电量转换的压敏元 件有：压电材料、应变片和压阻元件。
压力检测与仪表运用
一、霍尔压力传感器
霍尔压力传感器属于位移式压力(差压)传 感器。它是利用霍尔效应，把压力作用所产生 的弹性元件的位移转变成电势信号，实现压力 信号的远传。
霍尔效应原理 压力检测与仪表运用
(二它)由霍压尔力-位式移压转力换部传分感、位器移-电势转换部分和稳
压电源等三部分组成。
霍尔片式压力传感器结构原理图 1－弹簧管； 2－磁钢； 3－霍尔片
压力检测与仪表运用
二、电容式压力传感器
电容式压力传感器是通过弹性膜片位移引起电容量 的变化从而测出压力(或差压)的。平行极板电容器的电 容量C与极板间介质的介电常数ε 、极板面积S以及极板 间距d的关系为：
压力检测与仪表运用
三、弹性式压力计
(一)弹簧管压力计
弹簧管压力表在 弹性式压力表中更是 历史悠久，应用广泛。 2a 弹簧管压力表中压力 2b 敏感元件是弹簧管。 弹簧管的横截面呈非 圆形(椭圆形或扁形)， 弯成圆弧形的空心管 子，如图所示。
压力检测与仪表运用
B′
O r
R
B
A
p
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
703.072
压力检测与仪表运用
1.033 1.360×10-3 1.000×10-4
1 1.020 7.031×10-2
1.013 1.333×10-3 9.807×10-5
0.981 1
6.895×10-2
14.696 1.934×10-2 1.422×10-3
14.223 14.504
1
二、压力的表示方法
压力检测与仪表运用
第一节 概 述
一、压力定义与单位
垂直作用在单位面积上的力称压力。 在国际单位制(SI)和我国法定计量单位中， 压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为 “Pa”。 由于历史原因，其它一些压力单位还在 使用，表3-1给出了各种压力单位之间的换算 关系。
压力检测与仪表运用
表3-1 常用压力换算表
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
螺旋弹簧管、盘簧管
压力检测与仪表运用
拉杆 调整螺钉
(二)波纹管差压计
波纹管的特点是灵敏度高(特别是在低 压)，但是迟滞误差较大，波纹管压力表的测 量范围较小，一般为0～0.4MPa，仪表的准确 度等级为1.5～2.5级。
波纹管
压力检测与仪表运用
双波纹管差压表
(三)膜盒压力表
单位
Pa
atm
mmHg mmH2O kgf/cm2
bar
Psi
帕斯卡(Pa)
1
9.869×10-6 7.501×10-3
0.102
1.02×10-5
10-5
1.450×10-4
标准大气压 (atm)
101325ห้องสมุดไป่ตู้
1
760
1.033×104
毫米汞柱 (mmHg)
133.3 1.316×10-3
1
13.595
C=εS/d 只要保持上式中任何两个参数为常数，电容就是另 一个参数的函数。故电容变换器有变间隙式、变面积式 和变介电常数式三种。电容式压力(差压)传感器器常采 用变间隙式。
压力有三种表示方法，即绝对压力、表压 力、负压力或真空度，它们的关系如下图所示。
P绝对压力
P表压 P真空度 P绝对压力
大气压力线 绝对压力的零线
绝对压力、表压、负压(真空度)的关系
压力检测与仪表运用
三、压力检测方法
(1) 弹性力平衡法： 利用弹性元件受压力作用发生弹性形变而产生的弹性 力与被测压力相平衡的原理。
把半导体单晶薄片(霍尔片)置于磁场B中， 当在晶片的y轴方向上通以一定大小的电流I时， 在晶片的x轴方向的两个端面上将出现电势， 这种现象称霍尔效应，所产生的电势称为霍尔 电势UH。
压力检测与仪表运用
霍尔电势UH与电流I以及磁场强度B的关系 如下：
UH=RHIB 式中，RH为霍尔系数，与霍尔片材料、结构尺 寸有关。改变磁场强度B或电流I都可使UH发生 变化。
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x，即
x=pA/C
式中，p—为压力，Pa； A—承受压力的有效面积，m2； C—弹性元件的刚度系数。
当弹性元件材料、尺寸等确定后，则弹性 元件产生拉伸或压缩位移x与被测压力p成正比， 这就是弹性式压力表的测量原理。
压力检测与仪表运用
二、弹性元件结构和特点
膜盒压力表主要用于测量较低压力或负压的气体 压力，压力测量范围为-20～40kPa，仪表的准确度等 级一般为1.5～2.5级。
金属膜片
膜盒压力表
压力检测与仪表运用
膜片压力表
第三节 压力(差压)传感器
压力传感器结构型式多种多样，常见的 型式有压电式、压阻式、应变式、电感式、 电容式、霍尔式及振弦式等。
毫米水柱 (mmH2O)
千克力/厘米2 (工程大气压)
(kgf/cm2)
9.807 98066.5
0.968×10-4 0.968
7.36×10-2 735.56
1 1.000×104
巴 (bar)
105
0.987
750.062
1.020×104
磅/寸2 (Psi)
689.5
6.805×10-2
51.715
(2) 重力平衡方法： 利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与 被测压力相平衡的原理。
(3) 机械力平衡方法： 将被测压力经变换元件转移成一个集中力，用外力与 之平衡，通过测得平衡时的外力来得到被测压力。
(4)物性测量方法： 基于敏感元件在压力的作用下某些物理特性发生与压 力成确定关系变化的原理。
第三章 压力检测与仪表
压力(真空度)是工业生产过程中一种常 见而又重要的检测参数，正确的检测和控制 压力是保证工业生产过程良好地运行，达到 高产、优质、低耗及安全生产的重要环节。 此外，生产过程的一些其它参数，如物位、 流量等也可以通过测量压力或差压的测量而 获得。
压力检测与仪表运用
第一节 概述 第二节 弹性式压力计 第三节 压力(差压)传感器 第四节 真空计 第五节 压力检测仪表的选用
压力检测与仪表运用
第二节 弹性式压力计
用弹性传感器(又称弹性元件)组成的 压力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元 件受压后产生的形变输出(力或位移)，可 以通过传动机构直接带动指针指示压力(或 压差)，也可以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。
压力检测与仪表运用
一、 测量原理
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。能实现这种压力-电量转换的压敏元 件有：压电材料、应变片和压阻元件。
压力检测与仪表运用
一、霍尔压力传感器
霍尔压力传感器属于位移式压力(差压)传 感器。它是利用霍尔效应，把压力作用所产生 的弹性元件的位移转变成电势信号，实现压力 信号的远传。
霍尔效应原理 压力检测与仪表运用
(二它)由霍压尔力-位式移压转力换部传分感、位器移-电势转换部分和稳
压电源等三部分组成。
霍尔片式压力传感器结构原理图 1－弹簧管； 2－磁钢； 3－霍尔片
压力检测与仪表运用
二、电容式压力传感器
电容式压力传感器是通过弹性膜片位移引起电容量 的变化从而测出压力(或差压)的。平行极板电容器的电 容量C与极板间介质的介电常数ε 、极板面积S以及极板 间距d的关系为：
压力检测与仪表运用
三、弹性式压力计
(一)弹簧管压力计
弹簧管压力表在 弹性式压力表中更是 历史悠久，应用广泛。 2a 弹簧管压力表中压力 2b 敏感元件是弹簧管。 弹簧管的横截面呈非 圆形(椭圆形或扁形)， 弯成圆弧形的空心管 子，如图所示。
压力检测与仪表运用
B′
O r
R
B
A
p
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
703.072
压力检测与仪表运用
1.033 1.360×10-3 1.000×10-4
1 1.020 7.031×10-2
1.013 1.333×10-3 9.807×10-5
0.981 1
6.895×10-2
14.696 1.934×10-2 1.422×10-3
14.223 14.504
1
二、压力的表示方法
压力检测与仪表运用
第一节 概 述
一、压力定义与单位
垂直作用在单位面积上的力称压力。 在国际单位制(SI)和我国法定计量单位中， 压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为 “Pa”。 由于历史原因，其它一些压力单位还在 使用，表3-1给出了各种压力单位之间的换算 关系。
压力检测与仪表运用
表3-1 常用压力换算表
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
螺旋弹簧管、盘簧管
压力检测与仪表运用
拉杆 调整螺钉
(二)波纹管差压计
波纹管的特点是灵敏度高(特别是在低 压)，但是迟滞误差较大，波纹管压力表的测 量范围较小，一般为0～0.4MPa，仪表的准确 度等级为1.5～2.5级。
波纹管
压力检测与仪表运用
双波纹管差压表
(三)膜盒压力表
单位
Pa
atm
mmHg mmH2O kgf/cm2
bar
Psi
帕斯卡(Pa)
1
9.869×10-6 7.501×10-3
0.102
1.02×10-5
10-5
1.450×10-4
标准大气压 (atm)
101325ห้องสมุดไป่ตู้
1
760
1.033×104
毫米汞柱 (mmHg)
133.3 1.316×10-3
1
13.595
C=εS/d 只要保持上式中任何两个参数为常数，电容就是另 一个参数的函数。故电容变换器有变间隙式、变面积式 和变介电常数式三种。电容式压力(差压)传感器器常采 用变间隙式。
压力有三种表示方法，即绝对压力、表压 力、负压力或真空度，它们的关系如下图所示。
P绝对压力
P表压 P真空度 P绝对压力
大气压力线 绝对压力的零线
绝对压力、表压、负压(真空度)的关系
压力检测与仪表运用
三、压力检测方法
(1) 弹性力平衡法： 利用弹性元件受压力作用发生弹性形变而产生的弹性 力与被测压力相平衡的原理。