压力仪表员工培训.ppt

约等于一个大气压（1.013e+5 Pa) ，“自来 水压头是5公斤”，用的就是这个单位。
mmH2O， 9.81 Pa mmHg ，133 Pa
二．压力测量仪表的分类
1．液柱式压力计 2．弹性式压力计 3．电气式压力计 4．活塞式压力计
液柱式压力计
分类 U型管压力计 单管压力计 斜管式微压计 特点：结构简单，使用方便，准确度比较
h2
一次读数进行压差测量。当A2/A1 h1
很小时，h1可忽略，公式简化为：
P gh2
直管
三、斜管式微压计
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
P1
测量管倾斜放置。
h1 1h2h)2
h2 l sin a
A1 lA2 h1

A2 A1
P g (h1 h2 )
uC
u0



S

C ∑ -A Cx
～u
u0
结论：从原理上保证了变极距型电容式传感器的线性。
电容式差压/压力变送器
二．压电式压力传感器
• 压电效应：压电材料在受压时会在其表面 产生电荷，产生的电荷量与所受的压力成 正比。
• 压电材料： 单晶体，例如石英、酒石酸钾钠等
多晶体，例如压电陶瓷，在没有极化之前， 因各单晶体的压电效应都互相抵消表现为 电中性，为此必须对压电陶瓷先进行极化 处理，经极化处理的压电陶瓷具有非常高 的压电系数，为石英的几百倍。
特点：结构简单、牢固可靠、测压范围广、 使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远 传
常用弹性压力表：
膜片（盒）式
波纹管式
弹簧管式
二．弹性元件及其特性
1．膜片式：使用时周边夹紧，测低压、微压。 将两块膜片沿周边对焊起来，形成一膜盒， 膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾 部负压。精度等级为2.5，最高可达1.5级。
1.应变式电阻传感器
应变效应的理论基础
金属导体的电阻定律(线材)
L
2r A =π r 2
R L.
A
式中 R : 总电阻、L : 均匀导线的长度、
：导线的电阻率、A：导线截面积。
其全微分：
dR dL d dA R LA
给出了总电阻的相对变化量与其它三个量的相对变化的关系。在
)gg((AAAA1212llllssiinnaa))
P2
L
l h1 g( A2 斜l 管l sin a)
ggA((1AAAA1212 ssiinnaa))ll
g
h2
( A2 A1
sin a)l
弹性式压力计 一、概述
原理：弹性压力表是利用各种不同形状弹性 感压元件在被测压力的作用下，产生弹性变 形制成的测压仪表
PB PZ
压强 垂直作用于单位面积物体表面上的力
在建筑环境与设备的测试中，并不严格区分压力
和压强。通常所说的压力实际上是指压强。
压差 测量两个压力之差称压差
表压力 压力仪表指示的压力值
缺省情况下，所说的压力值即指表压力 表压力可正
可负，为负时其绝对值称为真空度。
压力单位
帕(Pa) N/m2，国际单位 兆帕(MPa) 106Pa 工程大气压， kgf/cm2 ，98070 Pa
原理：
公式： R L / S
电阻的尺寸发生变化，例如电阻的长度、横截面
积发生变化将引起电阻的变化。
电阻的电阻率发生变化也将引起电阻阻值的变化。
分类：①应变片：受压或受拉时，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。
压力测量
压力的 基本概念 液柱式压力计
U型管压力计、单管压力计、斜管式微压计 弹性式压力计
弹簧管式、膜片（盒）式、波纹管式 电气式压力测量
电容式压力压差变送器、霍尔压力变送器、压 电式压力传感器、固体压阻式压力压差传感器 压力检测仪表的选择
概述
PJ
一、基本概念
压力 垂直作用于物体表面上的力
将弹性元件的位移转变成电信号。
运算放大器式电路
最大特点：能克服变极距型电容传感器的非线性
C
∑ -A Cx
～u
u0
运算放大器式电路原理图
Cx是传感器电容 C是固定电容
u0是输出电压信号
由运算放大器工作原理可知
u ( jC)
u


C Cx
u
Cx ( S) /
力的作用下，L、A、ρ 均可发生变化。
材料的泊松比μ 与 dL/L、dA/A 在力的作用下的相互关系
设轴向应变为 x

dL L
、径向应变为
y

dr ， r
则有

y x

y x
dR dL d dA dL 2 dr d
高，常用于测量低压、负压、差压。 缺点：体积大，读数不方便，玻璃管易损
坏。
一．U型管压力计
P1
P2
假设被测的介质为气体，可忽略
被测介质的高度形成的静压值。
根据流体静力学原理可得：
P P1 P2 g(h1 h2 )
U型管内径一般为5-20mm， 为了减少毛细现象，管子内 径一般不少于10mm，
Px
Px 平薄片
Px 波纹片
Px 膜盒
二．弹性元件及其特性
2．波纹管：开口端固定，封闭端 的位移作为输出，由于波纹管 的位移相对较大，故灵敏度高， 常用于测量较低的压力（1.0106Pa） 精度等级1.5级。
3．弹簧管： 单圈弹簧管 多圈弹簧管
Px
弹簧管压力计
弹簧管压力计
电气式压力检测
一．电容式压力传感器：
0
h2
h1
U型管
二．单管式压力计
Pd
h1 A1

h2 A2

h1

h2 A2 A1
P

g (h1

h2 )

g( h2 A2
A1

h2 )

g (
A2 A1
1)h2
( h2 A2
A1
h2 )

g( A2
A1
1)h2
Px
因 为 A1 、 A2 为 常 数 ， 这 样 可 通 过
二．压电式压力传感器
二．压电式压力传感器
特点：结构简单、紧凑， 小巧轻便，工作可靠， 具有线性度高量程范围 大等优点。
缺点：但是由于产生的 电荷量少，因此后续需 加高阻抗的直流放大器。 由于晶体边缘上存在漏 电现象，因此不能用于 稳态测量。
压电式压力 传感器结构
三．固体压阻式压力压差传感器