压力测量元件及变送器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压力测量元件及变送器
2020年4月26日星期日
第一节.压力测量 及其变送
压力：指均匀垂直的作用于单位面积上的力。 在化学反应过程中，压力既能影响物料平衡，也影响
化学反应速度，所以，压力的测量与控制，对保证生产 过程正常进行，达到高产、优质、低消耗和安全是十分 重要的。
•压力可用公式表示为：
•（p 表示压力，F 表示垂直作用力，S 表示受力面积）
电信号传输
的砝码
细类 特点 精度等级
U形管、倾斜 式、杯式、补 偿式
结构简单、使 用方便测量范 围窄(低压真空 )精度＝ｆ（毛
细管、密度、视 角）
0.02、0.05、 0.2、0.1、1 、1.5
弹簧管(单圈、多 圈)、膜片式、膜 盒式、波纹管式 、板簧式
简单方便安全 价廉；测量使 用范围宽；可 与附件构成远 传仪表
•1-弹簧管; 2-拉杆; 3-扇形齿轮; 4-中心齿轮; 5-指针; 6-面板; 7-游丝; 8-调节螺钉; 9-接头
弹簧管压力表结构示意图
单 圈 弹 簧 管
弹簧管测压工作原 理
•
图2-1 弹簧管的测压原理
图2-2 传动放大机构原理
•
将弹簧管受压后自由端产生的位移进行放大、并
将线位移变换为角位移，推动同轴指针发生偏转，从而
0.06805
0.9869
735.6 760 1 73.55 51.71 750.1
10.00 10.33 0.0136 1 0.7031 10.197
14.22 14.70 1.934*10-2 1.422 1 14.50
巴 /bar
1*10-5
0.9807
1.0133
1.3332 *10-3 9.806* 10-2 6.895* 10-2 1
• 三.气动式压力变送器 • 四.电气式压力计 • 五.活塞式压力计
•next
计、真空计、微压计、压力表 等
仪表类别 液柱式 弹性式 电气式 活塞式
工作原理 连续的液体柱 弹性元件的形 同弹性式,电气元 受压的连续液体传送
具有静压
变(位移)正比于 件将位移转换为 压力,再转换成活塞上
:P=k*h
所受的力
主要用途：
测低压及真空或作标准计量仪器
•back
二、弹性式压力计
• 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件,在被测介 质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变的 原理而制成的压力仪表. 特点: 结构简单、使用可靠、价格低廉、测量范围广、 有足够的精度。
• 1.弹性元件: A.薄膜式弹性元件
• B.弹簧管式 弹性元件
指示所受压力的大小。
弹簧管测压原理 的计算
• 上图中：
Ａ－弹簧管的固定端；Ｂ－弹簧管的自由端；Ｏ－弹簧管中心轴
－弹簧管中心角的初始值；
－中心角的变化量；
ｒ、Ｒ－弹簧管弯曲圆弧的内、外半径；
ａ、ｂ－弹簧管椭圆截面的长、短半轴。
• 弹簧管内部受压后（管内压力比管外压力大），其椭 圆形截面将趋向于变成圆形，但内外圆弧的弧长不会
改变，因而引起弹簧管圆弧趋于挺直，自由端向外伸
展。
以 、Ｒ、ｒ、ａ、ｂ分别表示弹簧管受压后的
对应值，则有：
•
Ｒ ＝Ｒ ；ｒ＝ｒ ；
•
（Ｒ－ｒ）＝（Ｒ－ｒ） ；
因为 ：Ｒ－ｒ＝２ｂ；Ｒ－ｒ＝２ｂ；
所以ｂ＝ｂ 。
弹簧管测压原理 的计算(续)
• 弹簧管受压后：ｂ＞ｂ，所以 ＜ 。弹簧管自由 端所在的中心角随之减少，这时自由端由Ｂ点发生 位移到Ｂ。 ｂ ＝ ｂ ＋ｂ， ＝ － ， ｂ ＝ （ｂ ＋ｂ）（ － ）
弹性元件
• C.波纹管式 弹性元件
2.弹簧管压力表
测量原理:
弹簧管1是压力计的测量元件。图中所示为单圈弹簧管，它 是一根弯成2700圆弧的椭圆截面的空心金属管。管子的自由端 B封闭，管子的另一端固定在接头9上。当通入压力p后，由于 椭圆形截面在压力的p作用下将趋于圆形,使弹簧管的自由B端 产生位移,且与输入压力的大小成正比.所以只要测得点B的位移 量,就能反映压力p的大小.
一等、二等、三等 0.02、0.05、0.2
各种气体减压表
一、液柱式压力 计
• 工作原理：
•
•
连续的液体柱具有静压: P = k * h
• 分类：
•
U形管、倾斜式、杯式、补偿式
特点
•
结构简单、使用方便，测量范围窄(低压真空)，
•
精度＝ｆ（毛细管、密度、视角）
测量范围
•
0～0.26ＭＰａ、±3.3ＫＰａ～±0.1ＭＰａ
一般：1、1.5、2.5 精密：0.1、0.25、 0.4、0.6
霍尔片式、电阻 式、电容式、应 变片式、力矩平 衡式 输出为电信号， 方便传输和处理 ；适用范围广、 发展迅速
0.2～1.5
单活塞式、双活塞 式
测量精度高，可达 0.05～0.02％；精 度受浮力、温度、 重力加速度影响； 结构复杂、价格贵
• 根据国际制单位，压力单位为帕斯卡，简称帕(Pa)。
•
1Pa=1N/m2
压力单位换算表
•
• 压 力 帕/Pa 工程大气 物理大气 汞柱
单位
压kgf/cm2 压atm /mmHg
水柱/mH2O 磅/英寸2 lb/ in2
Pa
1
1.0197*10-5 9.869*10-6 7.501*10-3 1.0197*10-4 1.450*10-4
表压、真空度、 绝对压力
表压: p表压 = p绝对压力 - p大气压力 大气压力线 •真空度(被测压力低于大气压): p真空度 = p大气压力 - p绝对压力
绝对压力的零线
压力表的分类
• Ⅰ. 按测压范围分 • Ⅱ.按测压原理分
• 一.液柱式压力计 • 二.弹性式压力计
弹性元件 弹簧管压力表 膜片式压力表 霍尔片式弹簧管远传压力表
将上式变换，得到：
• 因此：弹簧管原来的中心角越大，其灵敏度越高； 而短半轴ｂ越小，中心角的变化量将越大，即在相同 的中心角下，短半轴越小越灵敏。
3.膜片式压力表
• 隔膜压力表
表
霍尔片：半导体材料制成的薄片，电子在其内可以不均匀 分布。
霍尔效应：自由电子在霍尔片中运动时，如果受到电磁力 的作用，其运动轨迹将发生偏移，造成霍尔片的一个端 面上有电子积累，另一个端面上有正电荷过剩，形成电 位差－－霍尔电势。
kgf/cm2 atm mm Hg ｍ H2O lb/ in2 bar
9.807 *104
1.0133 *105
1.3332 *102
9.806 *103
6.895 *103
1*105
1 1.0332 1.3595*10-3 0.1000 0.07031 1.0197
0.9678Baidu Nhomakorabea
1
1.3158 *10-3 0.09678
2020年4月26日星期日
第一节.压力测量 及其变送
压力：指均匀垂直的作用于单位面积上的力。 在化学反应过程中，压力既能影响物料平衡，也影响
化学反应速度，所以，压力的测量与控制，对保证生产 过程正常进行，达到高产、优质、低消耗和安全是十分 重要的。
•压力可用公式表示为：
•（p 表示压力，F 表示垂直作用力，S 表示受力面积）
电信号传输
的砝码
细类 特点 精度等级
U形管、倾斜 式、杯式、补 偿式
结构简单、使 用方便测量范 围窄(低压真空 )精度＝ｆ（毛
细管、密度、视 角）
0.02、0.05、 0.2、0.1、1 、1.5
弹簧管(单圈、多 圈)、膜片式、膜 盒式、波纹管式 、板簧式
简单方便安全 价廉；测量使 用范围宽；可 与附件构成远 传仪表
•1-弹簧管; 2-拉杆; 3-扇形齿轮; 4-中心齿轮; 5-指针; 6-面板; 7-游丝; 8-调节螺钉; 9-接头
弹簧管压力表结构示意图
单 圈 弹 簧 管
弹簧管测压工作原 理
•
图2-1 弹簧管的测压原理
图2-2 传动放大机构原理
•
将弹簧管受压后自由端产生的位移进行放大、并
将线位移变换为角位移，推动同轴指针发生偏转，从而
0.06805
0.9869
735.6 760 1 73.55 51.71 750.1
10.00 10.33 0.0136 1 0.7031 10.197
14.22 14.70 1.934*10-2 1.422 1 14.50
巴 /bar
1*10-5
0.9807
1.0133
1.3332 *10-3 9.806* 10-2 6.895* 10-2 1
• 三.气动式压力变送器 • 四.电气式压力计 • 五.活塞式压力计
•next
计、真空计、微压计、压力表 等
仪表类别 液柱式 弹性式 电气式 活塞式
工作原理 连续的液体柱 弹性元件的形 同弹性式,电气元 受压的连续液体传送
具有静压
变(位移)正比于 件将位移转换为 压力,再转换成活塞上
:P=k*h
所受的力
主要用途：
测低压及真空或作标准计量仪器
•back
二、弹性式压力计
• 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件,在被测介 质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变的 原理而制成的压力仪表. 特点: 结构简单、使用可靠、价格低廉、测量范围广、 有足够的精度。
• 1.弹性元件: A.薄膜式弹性元件
• B.弹簧管式 弹性元件
指示所受压力的大小。
弹簧管测压原理 的计算
• 上图中：
Ａ－弹簧管的固定端；Ｂ－弹簧管的自由端；Ｏ－弹簧管中心轴
－弹簧管中心角的初始值；
－中心角的变化量；
ｒ、Ｒ－弹簧管弯曲圆弧的内、外半径；
ａ、ｂ－弹簧管椭圆截面的长、短半轴。
• 弹簧管内部受压后（管内压力比管外压力大），其椭 圆形截面将趋向于变成圆形，但内外圆弧的弧长不会
改变，因而引起弹簧管圆弧趋于挺直，自由端向外伸
展。
以 、Ｒ、ｒ、ａ、ｂ分别表示弹簧管受压后的
对应值，则有：
•
Ｒ ＝Ｒ ；ｒ＝ｒ ；
•
（Ｒ－ｒ）＝（Ｒ－ｒ） ；
因为 ：Ｒ－ｒ＝２ｂ；Ｒ－ｒ＝２ｂ；
所以ｂ＝ｂ 。
弹簧管测压原理 的计算(续)
• 弹簧管受压后：ｂ＞ｂ，所以 ＜ 。弹簧管自由 端所在的中心角随之减少，这时自由端由Ｂ点发生 位移到Ｂ。 ｂ ＝ ｂ ＋ｂ， ＝ － ， ｂ ＝ （ｂ ＋ｂ）（ － ）
弹性元件
• C.波纹管式 弹性元件
2.弹簧管压力表
测量原理:
弹簧管1是压力计的测量元件。图中所示为单圈弹簧管，它 是一根弯成2700圆弧的椭圆截面的空心金属管。管子的自由端 B封闭，管子的另一端固定在接头9上。当通入压力p后，由于 椭圆形截面在压力的p作用下将趋于圆形,使弹簧管的自由B端 产生位移,且与输入压力的大小成正比.所以只要测得点B的位移 量,就能反映压力p的大小.
一等、二等、三等 0.02、0.05、0.2
各种气体减压表
一、液柱式压力 计
• 工作原理：
•
•
连续的液体柱具有静压: P = k * h
• 分类：
•
U形管、倾斜式、杯式、补偿式
特点
•
结构简单、使用方便，测量范围窄(低压真空)，
•
精度＝ｆ（毛细管、密度、视角）
测量范围
•
0～0.26ＭＰａ、±3.3ＫＰａ～±0.1ＭＰａ
一般：1、1.5、2.5 精密：0.1、0.25、 0.4、0.6
霍尔片式、电阻 式、电容式、应 变片式、力矩平 衡式 输出为电信号， 方便传输和处理 ；适用范围广、 发展迅速
0.2～1.5
单活塞式、双活塞 式
测量精度高，可达 0.05～0.02％；精 度受浮力、温度、 重力加速度影响； 结构复杂、价格贵
• 根据国际制单位，压力单位为帕斯卡，简称帕(Pa)。
•
1Pa=1N/m2
压力单位换算表
•
• 压 力 帕/Pa 工程大气 物理大气 汞柱
单位
压kgf/cm2 压atm /mmHg
水柱/mH2O 磅/英寸2 lb/ in2
Pa
1
1.0197*10-5 9.869*10-6 7.501*10-3 1.0197*10-4 1.450*10-4
表压、真空度、 绝对压力
表压: p表压 = p绝对压力 - p大气压力 大气压力线 •真空度(被测压力低于大气压): p真空度 = p大气压力 - p绝对压力
绝对压力的零线
压力表的分类
• Ⅰ. 按测压范围分 • Ⅱ.按测压原理分
• 一.液柱式压力计 • 二.弹性式压力计
弹性元件 弹簧管压力表 膜片式压力表 霍尔片式弹簧管远传压力表
将上式变换，得到：
• 因此：弹簧管原来的中心角越大，其灵敏度越高； 而短半轴ｂ越小，中心角的变化量将越大，即在相同 的中心角下，短半轴越小越灵敏。
3.膜片式压力表
• 隔膜压力表
表
霍尔片：半导体材料制成的薄片，电子在其内可以不均匀 分布。
霍尔效应：自由电子在霍尔片中运动时，如果受到电磁力 的作用，其运动轨迹将发生偏移，造成霍尔片的一个端 面上有电子积累，另一个端面上有正电荷过剩，形成电 位差－－霍尔电势。
kgf/cm2 atm mm Hg ｍ H2O lb/ in2 bar
9.807 *104
1.0133 *105
1.3332 *102
9.806 *103
6.895 *103
1*105
1 1.0332 1.3595*10-3 0.1000 0.07031 1.0197
0.9678Baidu Nhomakorabea
1
1.3158 *10-3 0.09678