4 压力测量及仪表
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
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。
压力测量仪表
压力变送器和差压变送器测量的参数不同， 但它们的结构和原理基本相同，只是测量敏感元 件和受力方式不同。压力变送器的敏感元件是弹 簧管和波纹管，而且是单侧受压。差压变送器的 敏感元件是膜盒或膜片等，且为双侧受压(在壳体 上标有“十”、 “一”符号)。
在DDZ型变送器系列中，DBY是压力变送器， DBC是差压变送器，DBL是流量变送器。
几种压力之间的关系
绝对压力
。
。 真空度
。 表压力
完 全 真 空
负压力
︵
☉
环大
境气
0 Pa
压压
力力
︶
。 表示标准压力
☉ 表示任意压力值
二、弹性压力计 弹簧管压力表
1、弹簧管压力表结构及工作原理
弹簧管在压力的作用下，其自由端产生 位移，并通过拉杆带动放大传动机构，使指 针偏转并在刻度盘上指示出被测压力值。
比例发生了变化，只要移动调整螺钉的位置，改变传动比，
就可将误差调整到允许的范围内。当被检表的误差为正值，
并随压力的增加而增大时，将调整螺钉向右移，降低传动
比。当被检表的误差为负值，并随压力的增加而增大时，
将调整螺钉向左移，增大传动比。弹簧管压力表的调校与
检修.doc
习题讲解：
检定一只测量范围为0~10MPa，准确度为1.5级 的弹簧管式压力表，所用的精密压力表的量程和准确 度等级为多少？
式中 p---压力，Pa； F---垂直作用力，N； S---受力面积，m2。
压力的单位也取法定计量单位，名 称是“帕斯卡”，简称“帕”，用符号
“Pa”表示。实际应用中，“Pa”的单 位太小，工程上习惯以“帕”的 1×106倍为单位，即“M Pa。
几种压力单位之间的换算：
压力仪表的测量原理及种类介绍
三、压力单位
过去采用的压力单位“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）、“PSI” 等均应改成法定计量单位帕。见教材p96表 5-1 1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa 1 mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa 1 atm = 1.01325×105Pa 1 bar=105Pa 1 PSI=6.89×103Pa
1
h1 h 2
t
(h
'
h2)
'
修正方法：
h1 h 2
g gn
(h
'
1
h2)
'
标准重力 加速度
4、安装误差 当U形管安装不垂直时将会产生安装误差。 例如U形管倾斜5°时，液面高度差h的读数相对于实 际值要偏大约0.38％。
5.3 弹性式压力计
根据弹性元件受压后产生变形和压力大小有确 定关系的原理制成。 适用范围（0-103Mpa),结构简单，广泛应用。 包括：金属膜片式（包括膜片式）、波纹管式 和弹簧管式。 一、弹性元件的特性 三、膜片和膜盒 四、波纹管 五、弹簧管
单圈弹簧管是弯成 270度圆弧的空心金
属管，其截面为扁
圆形或椭圆形等。
弹簧管的各种横截面图
扁圆形
椭圆形
半圆形 扁圆形
双圆形
八字形
厚壁扁圆形
弹簧管是弹簧管压力计的主要元件．各种形式的弹 簧管如图所示． 弹簧管及其横截面
扁圆 椭圆
单圈
平面螺旋型
空间螺旋形
工作原理：弯曲的弹簧管是一根空心的管子，其 自由端是封闭的，固定端焊在仪表的外壳上，
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，
压力检测仪表检测原理
大气压力线
绝对压力：相对0压力（绝对真 空）所测的压力
P绝
P真 P绝 绝对压力的零线
表压：绝对压力与当地大气压之差。
p表压 p绝对压力 p大气压力
绝对压力、表压、负压 （真空度）的关系
当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。
p真空度 p大气压力 p绝对压力
2.2液柱式压力计 它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。 按其结构形式的不同 有U形管压力计、单管压力计等
1 0
1.2KHz 2.2KHz 叠加在信号上,平均值为0
扩散硅式压差变送器(美.霍尼韦尔ST3000) 压阻式力传感器 压差 (压力) 净压 ROM 多 路 开 关 A/D PROM CPU RAM EEPROM D/A I/O V/I 4～20mA
温度
现场通讯器
ROM：固化程序，通用程序 PROM：“个性”程序，每台的参数可能有所不同 RAM：用于计算 EPROM：用于掉电保护、修改量程、报警信息等
优点
1.弹性元件
弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不 同时，所用的弹性元件也不一样。
图2-5 弹性元件示意图
弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如 图(e)所示，薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。
弹簧管压力计
弹簧管压力表
分 类 使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管 压力表。 用途 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、 禁油的氧气压力表等。
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
p1 − p2 = ρgh
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
火电厂常见压力测量仪表及测量方法
火电厂常见压力测量仪表及测量方法1.常见压力测量仪表（1）液压式压力测量仪表。
在工程实践中，液压测试仪主要是根据测量到的压力与一定高度的液体柱的压力进行平衡，从而对其电站的工作压力进行分析。
液压试验机的主要部件是玻璃管，以形成一根液柱，但因其材质的局限性，其最大值可达0.3MPa，它具有较高的灵敏度，是水力试验机最大的优势。
（2）弹性式压力测量仪表。
在使用弹性压力计进行测试时，由于承受一定的压力，弹性元件会发生变形。
然后用其它的数据来衡量它的压力。
正是由于它的这种优点，所以它才能被人们所接受。
而且它具有良好的耐久性和广泛的测量范围，因而在目前的电站中已被广泛使用。
（3）负荷式压力测量仪表。
负载型压力计是根据压力原理制造的一种仪器，它是由重量和活塞构成的，能够实现精密的机械加工，测量发电厂的工作压力。
该装置能在实践中确保其精度，具有广泛的使用范围。
（4）电测式压力测量仪表。
采用多种金属或半导体材料制成的电测型压力计 , 当它的压力测试时，它能最大限度地利用金属或半导体的特性。
在此基础上，将所测的电压直接转换成电压和信号，由弹性体直接输出，由此得出了电站的运行电压。
在实际的测试中，采用电测式压力表能保证其准确度，而且范围也较大。
2.常见压力测量方法（1）直接测量法。
直接测量是通过将被测数据与所选择的标准值进行比较，或采用事先校准的仪器进行测量。
因此，可以直接获得被测数据。
（2）间接测量法。
间接测量是一种直接测量与被测数据有一定关系的其他变量，并将这些变量的数值代入到一个函数方程中，从而得到被测值。
（3）组合测量法。
组合测量法是根据直接和间接测得的结果，通过建立各未知量间的函数关系式，然后再求出未知量的一种方法。
压力测量仪表
第1章压力测量仪表1.1 压力变送器1.1.1模拟式变送器（1）电容差压变送器的零位、量程、线性度、迁移量和阻尼的调校方法。
调校方法如下：a.零位、量程调校前，将阻尼电位器按逆时针方向旋到头（即关掉阻尼作用）。
接通电源通电15~30分钟后，调整零位。
输入压差为0时，使变送器输出为4mA，即电压表指示1+-0.004V。
然后加入相当于满度输出的差压信号，调节量程电位器（顺时针转动，输出增大，反之减小），使变送器输出为20mA，即电压表指示5+-0.004V。
注意在调量程电位器时将影响零位，而调零位电位器时不影响量程范围，故在调完测量范围以后尚需调整一次零位。
b.线性度通常变送器出厂时已校好，如要求线性度较高而且具备精密标准仪器时也可以进行。
步骤如下：在调好零位及量程后，加入相当二分之一量程的差压信号，此时输出应为12mA，即电压表指示3.000+-0.004V，如不符合要求，则调节线性度电位器，使输出达到要求，然后重复检查零位、量程及线性度到合格为止。
c.迁移量先将量程调到需要数值，如1000~2500千帕测量范围，则先将量程调到0~1500千帕。
如量程始点迁移量不大，可直接调节零电位器来实现迁移。
如迁移量较大，则需将安全接线盒中的正负迁移开关拨到相应位置（注意不可将两只开关全都拨向“+”、“-”符号端），然后在输入端加入稳定的量程始点差压信号，调节零位电位器使输出为4mA。
复核当输入压差为测量上限时（如前述的2500千帕），其输出应为20mA，否则可微调量程电位器。
d.阻尼所谓阻尼，即变送器的输出随被测压差变化的反映速度。
一般在现场使用时按变送器输出波动情况加以调整，用小螺丝刀插入阻尼调节孔内，旋转电位器柄，向顺时针方向转，阻尼时间增加，向逆时针方向转，阻尼时间减小，但当旋到头时不可用力再旋，以免损坏电位器。
（2）检查检修模拟变送器只有固定输出而无信号输出的方法如变送器的固定输出正常，能随方式开关的指示位置和变化而变化，这说明电源部分不会有问题，仪表故障很可能由以下方面引起：a.信号压力没有接进变送器测量室，或被什么东西阻隔。
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：
华科 工程测试技术 4压力测量
-0.5
Kp=1：临界点，为 滞止压力； kp=0：ps1=ps 压力探针： Xh：3-8D, Xs：8-15D d/D=0.3
v
0
0.5 1
Xh
0 1D 2D 3D 4D
Xh
D
Xs
3.2稳态压力测量
二、流体静压的测量与静压探针 1、壁面静压测量
测压孔轴线 与壁面垂直 d=0.5～ 1.5mm
2 2
h—液面高度差；d—玻璃管径； D—大容器直径。由于D>>d， 故d2/D2可以忽略，则
∆p ≈ hρg
3.2稳态压力测量
3、斜管压力计 测量微小的压力时，将单管压力计的玻璃管制成斜 管。大容器通入被测压力 p1 ，斜管通大气压力 p2 ， 则
∆p ≈ hρg = Lρg sin α
L—斜管内液柱的长度； α—斜管倾斜角。 由于L>h， 比单管压力计更灵敏
3.3动态压力测量
金属应变片的电阻R为
R = ρ ⋅l / A
ρl
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
代入
l dR = dl − 2 dA + dρ A A A R = ρ ⋅l / A
dρ dl dA dR = R − R +R l A ρ
ρ
3.3动态压力测量
dR dl dA dρ = − + R l A ρ
3.2稳态压力测量
1、弹簧管压力计
测压范围为-105~ +109 Pa； 精确度可达±0.1％。
3.2稳态压力测量
2、膜片/膜盒式压力计 单膜片测压元件主要用于低压的测量。金属膜片/ 橡胶膜片；平面/波纹；膜片/膜盒 优点是：可测微压和粘滞性介质压力。
第四章压力测量
1Pa
1N / m2
kgm 1 m2s2
1kgm1s2
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。
4.1 概述
过去采用的压力单位“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）、“PSI”等均应 改成法定计量单位帕。
➢毛细现象造成的误差
毛细现象使封液表面形成弯月面，这不仅会引起读数误差，而且 会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、 管内壁的洁净度等因素有关，难以精确得到。实际应用时，常常 通过加大管径来减少毛细现象的影响。
当封液为酒精时，管子内径d≥3mm；水、水银作封液， d≥8mm。
此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数 时，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向 读数。U型管压力计和单管压力计都要求垂直安装，否则将带来 较大误差。
＋ US －
US
( Ri 2
Ri4 )IS 2
(r2 r1)IS P 2
Ri2
Ri4
K1P
受压时：△Ri1＝△Ri4＝r1 △Ri2＝△Ri3＝r2
压阻式压力计
• 当外部应力作用于半导体时，压阻效应引起的电阻变化大小不仅取决于
半导体的类型和载流子浓度，还取决于外部应力作用于半导体晶体的方
4.2 液柱式压力计
4.2.1 U形管压力计
p 1g(H h) 2gH gh pB pg p pB (2 1)gH ( 1)gh
误差来源：
◆标尺刻度精度 ◆温度变化 ◆安装位置误差
4.2 液柱式压力计
U型管压力计的安装可悬挂在墙壁和安放在工作台上, 再用橡胶软胶管将被测介质接口与U形管的一个或二个管 口连接；
2024年压力测量仪表市场发展现状
2024年压力测量仪表市场发展现状引言压力测量仪表是工业领域中常用的一种测量仪器，用于监测和测量各种介质的压力。
随着工业技术的不断发展和创新，压力测量仪表市场也在不断扩大和发展。
本文将对当前压力测量仪表市场的发展现状进行分析和总结，并探讨未来发展趋势。
市场规模及增长趋势压力测量仪表市场规模在过去几年内持续增长。
预计在未来几年中，该市场还将保持稳定增长。
这主要归因于以下几个因素：1.工业生产的增长：随着全球各国工业化进程的加速，工业生产的规模和需求也在不断扩大。
这导致了对压力测量仪表的需求增加，以监测和控制工业生产中的各种介质的压力。
2.技术创新：随着科技的不断进步，压力测量仪表的技术也在不断创新和发展。
例如，引入了更加精准和可靠的数字式压力传感器，使得压力测量更加准确和方便。
3.质量和安全要求的提高：在各个行业中，对产品质量和安全性的要求越来越高。
压力测量仪表作为关键的监测仪器，在工业过程中的重要性日益凸显。
因此，市场对高质量和可靠性能的压力测量仪表的需求也在增加。
市场竞争格局目前，全球压力测量仪表市场存在着激烈的竞争格局。
主要的竞争者包括国际知名的仪器仪表公司和当地的压力仪表制造商。
这些竞争者通过不同的策略来争夺市场份额，包括：1.技术创新：不断进行研发和技术创新，推出更加先进和高性能的产品，以满足不同行业的需求。
2.产品差异化：通过设计独特的产品特点和功能，与竞争对手区别开来。
3.价格竞争：在市场竞争激烈的情况下，一些压力仪表制造商选择通过降低价格来争夺市场份额。
4.售后服务：提供及时、高效的售后服务，帮助客户解决问题并建立长期的合作关系。
市场发展趋势随着工业技术的不断进步和市场需求的变化，压力测量仪表市场将出现以下几个发展趋势：1.数字化和自动化：随着智能制造和工业自动化的推进，对数字化和自动化压力测量仪表的需求将增加。
这些仪表具有更高的精度和可靠性，并能够与工业控制系统相连。
2.绿色环保：在全球环境保护意识的提高下，对绿色环保型压力测量仪表的需求也在增加。
压力测量及仪表分类有哪几种
压力测量及仪表分类有哪几种？答：压力是指均匀垂直作用在单位面积上的力。
通常在工业生产中是指流体压力。
目前，我国颁布的法定计量单位规定：压力的单位为帕斯卡简称帕，记作Pa（牛/米2）原来通用的压力单位为千克每平方厘米，记作kgf／cm２，在工程上使用千克每平方厘米，记作kg／cm ２。
用于液柱的计量单位为毫米汞柱及毫米水柱，记作mmＨg及mmＨ。
以下各压力单位换算关系为：２o１帕＝牛顿／米２（Ｐa）１mmＨg＝133.322帕（Ｐa）１mmＨ２o＝9.80665帕（Ｐa）因1牛（顿）=0.102千克力（即Kgf）１千帕＝103帕（Kpa） 1兆帕＝106帕（ＭＰa）压力测量是利用压力表或真空表对被测量进行计量。
一般工业仪表所指示的压力值，多数为表压，记作Ｐ表。
所谓表压就是绝对压力（记作Ｐ绝）与大气压力（记作Ｐ气）之差。
表压即为相对压力。
其表达式为Ｐ表＝Ｐ绝－Ｐ气被测值如果低于大气压力，就称为负压，工业生产中通称的真空度，以毫米汞柱（mmHg）或毫米水柱（mmH2o）为单位。
绝对压力、表压力、大气压力和真空度（负压力）的关系如图所示：↑↑｜表｜｜压｜绝｜力｜对｜｜大气压力线压｜——｜————————————力｜负｜｜压｜｜力｜↓↓绝对压力零线按工作性质不同。
压力表可分为标准表和工作表。
按构造不同，压力表又分为弹簧管式（单圈式和多圈式），液体压力式（又分单管式、U型管式、多管式等）、波纹管式、膜片式、膜盒式等。
按压力测量范围不同，压力表可分为：高压表（0～1000kgf／cm2）、中压表（０～600kgf／cm2）低压表（０～60kgf／cm2）。
真空压力表（－760mmHg～０～25kg／cm2)、真空表（—760cmHg～０）。
根据用途，又分为普通表（０～1000kgf／cm2）、微压表（０～250mmH2o）、专用表（船用表、氨用表、氧用表、氢用表、乙炔表、耐酸表、耐硫表等）、特种表｛均压表、防冻表、防震表、防水表、风压表等｝、各种压力表虽结构不同，测量工作过程不太一样。
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
压力检测仪表
主要内容
测量仪表性能评价
1 3
2
3 3 4 5 3
压力测量概述
压力仪表的选用 压力仪表的校验 智能压力变送器
小结
一、测量过程和测量误差、绝对误差、相对误差
二、测量仪表的性能指标：
1、准确度 2、变差
3、灵敏度
4、分辨力 5、线性度 6、反（响）应时间 7、零点漂移
将 差 值 乘 以 过 调 系 数 0 . 2 得 到 过 调 量
[0.1×0．2=0.02(mA)]，然后根据过调量的大小来调整量 程。
阻尼调整
阻尼调整：用于消除被测压力频繁波动所造成的变
送器的输出波动。它可以通过调整阻尼调节电位器来
完成(电路板标记为“D”)，出厂时，电位器处于反时
针极限位置，阻尼时间为0.2s，顺时针可调整阻尼时 间范围为0.2～1.67s。注意不要猛拧电位器，超过限 位时电位器将损坏。
4、压力仪表的校验
变送器的调整（对于常规型号的压力变送器）
零位调整。当压力回零时，变送器输出显示不在零位，
就需要做零位调整。零位越高，电流输出越大，计算值越 大。
输入变送器压力信号为 0MPa，调整变送器外壳铭牌的 后 面 标有 “ Z” 的调节 螺 钉 ， 直 到 变送器 的 输出电 流 为
3、压力仪表的选用
在正常使用条件下，测量仪表的稳定性很重要，它表征测量仪
表的计量特性随时间长期不变的能力。一般来说，人们都要求
测量仪表具有高的可靠性；在极重要的情况下，比如在核反应 堆、空间飞行器中，为确保万无一失，有时还要选备两套相同
的测量仪表，以保证测量仪表绝对可靠。
在选择测量仪表时，还应注意该仪表的额定操作条件和极限 条件。这些条件给出了被测量值的范围、影响量的范围以及其
压力测量仪表原理及结构
压力表工作原理及结构用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，又称压力表或压力计。
垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力，又称压强。
压力表可以指示、记录压力值并可附加报警或控制装臵。
仪表所测压力包括绝对压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压 (习惯上称真空)和差压。
图1各种压力间的关系表示各种压力间的关系。
工程技术上所测量的多为表压。
压力的国际单位为帕(Pa)。
压力的其他单位还有：工程大气压(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即托)等。
压力是工业生产中的重要参数。
如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的，必须进行测量和控制。
在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不仅须在一定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高低。
此外，在一定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。
弹性式压力测量仪表利用各种不同形状的弹性元件在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。
弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等；按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。
这类仪表的特点是结构简单，结实耐用，测量范围宽(-0.1～1500兆帕)，是压力测量仪表中应用最多的一种。
一、压力表1.1、压力表的工作原理弹簧管压力表又称为波登管压力表。
压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。
测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。
如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。
弹簧管压力表带有隔离装臵时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。
在精确度较高（如0.25级以上）的弹性式压力测量仪表中，弹性元件多用恒弹性合金以至石英玻璃制成。
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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4.3 应变式传感器
• 应变式传感器基本上是利用金属的电阻应变效应将被测量转换为电量输 出的。 • 它有以下优点： • （1） 结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，由于有保护覆盖层，可 工作于各种恶劣环境； • （2） 易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测； • （3） 灵敏度高，测量速度快，范围大、体积小、动态响应好，适合静 态、动态测量，如变形可从弹性到塑性，由1～20%变化；分辨率可达 1～2微应变（με）；误差小于1%； • （4） 可以测量多种物理量。 • 因此，至今，它仍是测力与应变的主要传感器，广泛应用于测量应变力、 压力、转矩、位移、加速度等。其缺点是电阻会随温度变化，产生误差。 测量容器内部应变时无法粘贴，故难以测量。
P
H
4.2.2 活塞式压力计
P
可以用于0.25×105～109Pa的精确测量
4.2.3 弹性压力计
弹性元件 变换放大 机构 指示机构
• (1) 原理
调整机构
• (2) 测压弹性元件：弹性膜片、波纹管、 弹簧管 • (3) 弹簧管压力计 • (4) 波纹管差压计 • (5) 信号远传方式：电位式、霍尔式、电 感式、差动变压器式
ku=U/4
4.3 应变式传感器
（二）交流电桥
4.3 应变式传感器
其输出电压为
其初始平衡条件为 Z1Z4=Z2Z3 也可写为
4.3 应变式传感器
若电桥初始时已平衡，设应变将使Z1变化 ΔZ1，而Z2，Z3，Z4不变，类似地可得
对上图(b)所示的半桥交流应变电桥，其平衡条件为
即
4.3 应变式传感器
4 压力测量及仪表
4.1 压力单位与压力检测方法
• • • • 压力的单位： 国际单位制：帕，Pa，kPa，Mpa 毫米汞柱：1.333224×102 Pa 标准大气压：1.01325×105 Pa
压力的表示方法
• • • • • 绝对压力 大气压力 表压力 真空度 差压
绝对压力 表压力 差压
大气压力 负压力
（五）绝缘电阻和最大工作电流 绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之 间的电阻值。通常要求在50～100MΩ以上。 最大工作电流是指已安装的应变片，允许通过敏 感栅而不影响其工作特性的最大电流 。通常静态测 量时取25mA左右，动态测量时取75～100mA
4.3 应变式传感器
（六）动态响应
影响应变片频率响应特性的主要因素是应变片的基长 和应变波在试件材料中的传播速度。
1．当应变波为正弦波
4.3 应变式传感器
4.3 应变式传感器
根据上面的公式即可计算动态应变测量时 的误差或根据要求计算应变片的工作频率。 对于钢材，有v=5000m/s ，可得下表
4.3 应变式传感器
2．应变片为阶跃波
4.3 应变式传感器
三、转换电路 （一）直流电桥
4.3 应变式传感器
由分压器原理，从上图(a)可知，负载电流为
பைடு நூலகம்
当IL=0时，电桥平衡，此时的输出电压UO=0，电桥平 衡的条件为 R1/R2=R3/R4 设R1为工作应变片，应变将使其阻值变化ΔR1，R2， R3，R4为固定电阻，并设RL=∞，则有
4.3 应变式传感器
设桥臂比n=R2/R1 ，则有
电桥灵敏度定义为
则此电桥的电压灵敏度为
当n=1，即R1=R2时，ku取最大值
绝对压力
绝对零压力
压力检测方法
• 重力平衡法：液位压力计(U形管)、负荷式压 力计 • 机械力平衡法 • 弹力平衡法 • 物性测量方法 • (1) 电测式压力计：电阻、电感、感应式，霍 尔式，应变式，电容式，振弦式，压电式 • (2) 其它新型：集成式、光纤
4.2 常见压力检测仪表
• 4.2.1 液柱式压力计 • p=Hρg • <(2～3) ×105Pa
4.4 压阻式传感器
具有立方对称性的晶体的压阻系数，可用以下矩阵描述：
在应力σ作用下电阻变化率为 其中行标为1～3表示x、y、z方向的电阻相对变化，4～6表 示绕x、y、z旋转方向的电阻相对变化；列号为1～3表示x、 y、z方向经受拉压应力，4～6表示绕x、y、z旋转方向经受 切应力
4.4 压阻式传感器
4.4 压阻式传感器
三、温度误差及其补偿 零位漂移 ：扩散电阻引起 灵敏度漂移 ：压阻系数引起
4.4 压阻式传感器
电桥输出为
4.4 压阻式传感器
四、压阻式传感器举例 （一）半导体应变式传感器 （二）压阻式压力传感器
二、类型与特点 1.半导体应变式传感器 2.扩散型压阻式传感器 3.压阻式传感器的特点
压阻式传感器的优点是： （1）灵敏度高； （2）分辨率高，精度高，测压是可达10-20Pa，精度可达0.1%，甚 至达到0.05%； （3）频率响应高，固有振动频率可达1.5MHz，是一个很好的动态传 感器； （4）体积小，重量轻，传感器外径可做到0.8mm，目前最小可达 0.25mm，可做微型传感器； （5）没有运动组件，所以工作可靠、耐振、耐冲击、耐腐蚀、抗干 扰力强，可工作在较恶劣的环境之中。 其缺点是：受温度影响大，制造工艺复杂。
4.3 应变式传感器
一、工作原理 （一）金属的电阻应变效应 当金属丝在外力作用下发生机械变形时， 其电阻值将发生变化，这种现象称为金 属的电阻应变效应。
4.3 应变式传感器
4.3 应变式传感器
电阻丝的灵敏系数:单位应变引起的电阻 值相对变化
对金属丝而言
通常金属丝的灵敏系数为1.7～3.6
4.3 应变式传感器
此电桥一般采用差动式全等臂半桥，即取 R1=R2=R3=R4=R，当应变片受到应变时，R1 增加ΔR，R2减小ΔR，其输出电压为
4.4 压阻式传感器
一、基本工作原理 压阻效应：半导体材料受到应力作用时，其电阻 压阻效应 率会发生变化，这种现象称为压阻效应。 电阻的变化主要是由电阻率的变化∆ρ/ρ引起的， 因此
（二）应变片的基本结构及测量原理
4.3 应变式传感器
二、金属应变片的主要特性 （一）灵敏系数 （二）横向效应
4.3 应变式传感器
（三）机械滞后、零点漂移和蠕变
用于衡量应变片特性对时间的稳定性
（四）应变极限和疲劳寿命
应变极限是指在一定温度下，应变片的指示应变与试 件的真实应变的相对误差达规定值时的真实应变值。 在恒定幅值的交变力作用下，可以连续工作而不产生 疲劳损坏的循环次数N称为应变片的疲劳寿命。