第2节压力检测及仪表资料

用U形管进行压力检测，其误差来源主要有： ①温度误差——由使用环境温度的变化引起的测量误差，如工作液密度变化。
例如水，当温度从10℃变到20℃时，其密度从999.8kg/m3减小到998.3kg/m3，相 对变化量为0.15％。 ②安装误差——当U形管安装不垂直时将会产生安装误差。例如 若倾斜5°，读数误 差约0.38％。
滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；
弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，可以测量负压、 微压、低压、中压和高压，因此应用十分广泛。根据制造的要求，仪表精度最高可达 0.15级。
——弹簧管和弹簧管压力表
横截面呈非圆形（椭圆形或扁圆形），弯成 圆弧状（中心角常为270°）的空心管子。
管子的一端为封闭，另一端为开口。闭口 端作为自由端，开口端作为固定端。
被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非圆横截面，使它有 变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹簧管的自由端产生位移，同时改变其 中心角。位移量（中心角改变量）和所加压力有如下的函数关系：
P 1 2 R2 (1 b2 )
3.2.3 液柱式压力检测
以液体静力学原理为基础，一般采用水银或水为工
p1 p2
作液，用U型管进行测量，常用于较低压力、负压或
压力差的检测。
p p2 p1 gh
p1 p2 h
特点：直观、可靠、准确度较高等，但U形管只能测量
较低的压力或差压，为了便于读数，U形管一般是用玻
(a)
(b)
璃做成，易破损，另外它只能进行现场指示。
1
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 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。 (2)弹性式压力检测 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
毫米水银柱 0℃ (mmHg)
7.50062× 10-3 0.0735559
735.559
750.061
760 73.5559× 10-3 1
51.7151
磅/英寸2 (lb/in2,psi)
145.038×1 0-6 0.00142233
14.2233
14.5038
14.6959 1.42233×1 0-3 0.0193368
3.2.4 弹性式压力检测
弹性式压力检测是用弹性元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。
x
x
x
x
px
平薄膜
px
波纹膜
px
波纹管
x px
单圈弹簧管
px
多圈弹簧管
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示。但更多的是和其他转换元件合 起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信号；
波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读数。其特点 是灵敏高（特别是在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa），但波纹管迟
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。
3.2 压力检测及仪表
压力的表示方法 ☆ 检测方法的分类 ☆ 液柱式压力检测 ☆ 弹性式压力检测 ★ 电气式压力检测 ★ 智能式压力变送器 ☆ 压力检测仪表的选用和安装 ☆
3.2.1 压力的表示方法
绝对压力
pa
三种压力表示方法 表压力
p
负压或真空度 ph
pa
p ph
大气压p0 1.01325×105Pa
绝对压力是指物体所受的实际压力。
pa 绝对压力零线
表压是指一般压力表所测得的压力，它是高于大气压力的绝对压力与大气压力之差，即
p pa p0
ph p0 pa
真空度是指大气压与低于大气压的绝对压力之差，有时也称为负压，即
由于各种工艺设备和检测仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力，因此工程 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。
压力单位换算表
行:为 B 列:为A
牛顿/米2 (N/m2)(Pa)
牛顿/米2
1
(N/m2)(Pa)
公斤力/米2 (kgf/m2)
9.80665
公斤力/厘米
2
(kgf/cm2)
98.0665 ×103
巴 (bar)
1×105
标准大气压 (atm)
1.01325 ×105
巴
(kgf/cm2)
(bar)
10.1972×1 0-6
1×10-5
1×10-4
9.80665× 10-5
1
0.980665
1.01972
1
1.03323
1.01325
1×10-4
9.80665× 10-5
0.00135951
0.0013332 2
0.0703072 0.0689476
标准大气压 (atm)
0.986923× 10-5 9.67841×1 0-5
0.967841
0.986923
1 9.67841×1 0-5 0.00131579
0.0680462
毫米水柱 4℃ (mmH2O)
0.101972
1×10-8
10×103
10.1972 ×103 10.3323 ×103 1
13.5951
703.072
0
E bh a2 2
P 0
式中θ0为弹簧管中心角的初始角；Δθ为受压后中心角的改变量；R为弹簧管弯曲圆弧的 外半径；h为管壁厚度；a、b为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。
弹簧管自由端B的位移量一般很小，需要 通过放大机构才能指示出来,为了加大弹簧 管自由端的位移量，也可采用多圈弹簧管， 其原理与单圈弹簧管相似。
毫米水柱Hale Waihona Puke Baidu4℃ (mmH2O) 毫米水银柱 0℃ (mmHg)
0.101972 133.322
磅/英寸2
6.89476
(lb/in2,psi) ×103
公斤力/米2 (kgf/m2)
0.10197 2 1
1×104
10197.2 10332.3 1×10-8 13.5951 703.072
公斤力/厘米2