化工仪表基础--第二章_压力检测
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化工自动化及仪表电子教案过程参数的检测与仪表
第二章过程参数的检测与仪表教学要求：掌握检测仪表的基本性能指标（精度等级、变差、灵敏度等）掌握压力的检测方法（液柱测压法、弹性变形法、电测压法）学会正确选用压力计掌握应用静压原理测量液位和差压变送器测量液位时的零点迁移差压式流量计测量原理，常用节流元件，转子流量计结构、测量原理掌握容积式流量计（腰轮流量计）结构、工作原理、使用场合掌握应用热电效应测温原理掌握补偿导线的选用掌握冷端温度补偿的四种方法；了解热电偶结构，分类重点：弹性变形法、电测压法压力计选用应用差压变送器测量液位的零点迁移问题补偿导线的选用和冷端温度补偿难点：确定精度等级，压电式测量原理应用差压变送器测量液位的零点迁移问题第三导体定理电桥补偿法§2.1 概述一、检测过程及误差1．检测过程检测过程的实质在于被测参数都要经过能量形式的一次或多次转换，最后得到便于测量的信号形式，然后与相应的测量单位进行比较，由指针位移或数字形式显示出来。
检测误差误差-------测量值和真实值之间的差值误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素，以及检测技术水平的限制等原因，根据误差的性质及产生的原因，误差分为三类。
（1）系统误差------------在同一测量条件下，对同一被测参数进行多次重复测量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化特点：有一定规律的，一般可通过实验或分析的方法找出其规律和影响因素，引入相应的校正补偿措施，便可以消除或大大减小。
误差产生的原因：系统误差主要是由于检测仪表本身的不完善、检测中使用仪表的方法不正确以及测量者固有的不良习惯等引起的。
（2）疏忽误差------------明显地歪曲测量结果的误差，又称粗差，特点：无任何规律可循。
误差产生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如读错、算错数据等）、不正确操作、实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙测试等原因所造成的。
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。
化工仪表自动化基础知识
DTCO
1-2自动控制系统的组成 1自动化装置的的三大功能 （1）检测 眼睛 （2）运算（思考） 大脑 （3）执行 手 2自动化装置的三个部分 （1）测量元件及变送器（眼睛及神经) （2）自动控制器（大脑分析发出指令） （3）执行器（手动）
(5)磁翻转式液位计
磁翻转式液位计示意图
四、温度检测及仪表
温度是表征物体冷热程度的物理量，根据测温方式分为接触式和非接触式两种 1、接触式温度测量仪表 ①膨胀式温度计 利用热胀冷缩原理，如玻璃管温度计、双金属温度计 ②压力式温度计 根据封闭系统的液体、气体受热体积膨胀压力升高的原理制成，再用压力表测量压力得到相对应的温度值 ③热电偶温度计 基于热电效应原理，适合500℃以上 ④热电阻温度计 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性，适合500℃以下 2、非接触式温度测量仪表 ①辐射式光学高温计 基于物体热辐射作用 ②红外线光学测温仪 通过测量物体的红外线强度测量温度
引入两个概念
控制 智能控制
内容综述
第一章化工仪表自动化的基本概念 第二章检测仪表及传感器 第三章计算机控制系统 第四章基本控制理论及专业特点
第一章化工仪表自动化的基本概念
1-1化工仪表自动化的主要内容 化工生产过程自动化，主要包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制等方面内容。 1.自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录称为自动检测系统 2.自动信号和联锁保护系统 在生产中对某些参数超出允许范围进入联锁系统采取紧急措施使系统进入安全状态称为自动信号和联锁保护系统。如ESD、SIS 3.自动操纵及自动开停车系统(顺序控制） 根据预先设定的程序自动对生产设备进行周期性操作的称为自动操纵及自动开停车系统 4.自动控制系统 对生产过程进行监控使其达到预期工艺要求的称为自动控制系统
化工仪表及教材自动化答案--7---压力检测及仪表
工艺允许误差：
0.8 ×100% = 2% 40
所以选择测量范围为0 ～ 40 Mpa，精度等级为1.5级的
YX-150型电接点压力表。
回顾
1.液柱式压力计的原理 2.弹性式压力计、电接点信号压力表的原理★ 3.霍尔片式压力传感器的原理 4.应变片式压力传感器的原理★ 5.压阻式压力传感器的原理★ 6.力矩平衡式压力变送器的原理★ 7.电容式压力变送器的原理 8.压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等 级） ★
（1）结构 （2）差动变压器 （3）原理
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：具有杠杆传动 机构，尺寸较大。
• 0.5级，输出 4~20mADC，两线制
• 右图是DDZ-Ⅲ型电动力 矩平衡压力变送器示意图。
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：
• 1—测量膜片 • 2-轴封膜片 • 3-主杠杆 • 4-矢量机构 • 5-量程调整螺钉 • 6-连杆 • 7-副杠杆 • 8-检测片（衔铁） • 9-差动变压器 • 10-反馈动圈 • 11-放大器 • 12-调零弹簧 • 13-永久磁钢
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工 作。采用反馈力平衡的原理，反馈 力的平衡方式可以是弹性力平衡或 电磁力平衡等。
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工作。
p
Fi
F1
F2 位 移 Δx
U
I0=4~2 0 m A
测 量 膜 片 主 杠 杆 矢 量 机 构 副 杠 杆 差 动 变 压 器 检 测 放 大 器 （显 示 ）
位 移 动静极板
Δd
差动电容
大电路
4~2 0 m A D C
5.电容式压力变送器
气体动力(化工)专业知识17- 压力测量仪表的原理及连接方式的认知
主要用来测量微小压力、负压和压力值。
划 △ 补偿微压计 ·补偿微压计由一个可上下移动的容器和一个可上下微调静止的容器相连通，
用可动容器的位置变化补偿被测压力引起的静止容器中液位零点变化的液柱压力 计。用于测量非腐蚀性气体的微小压力，负压力及压力差，也可用来校准其它压 力计，可供实验室和计量单位使用。
划 △ 安装注意事项： ·必须保持玻璃管内壁及工作液的纯洁、纯净。不用时、应用纱布或其它遮
盖物遮住管口，以免影响测定准确 ·使用U型管压力计测量前必须注意压力计的最大量度大于或等于被测压力，
以防工作液冲出玻璃管
划 △ 斜管压力计 斜管压力计是一种变形单管压力计，将单管压力计制成斜管，以拉长液柱。
侧； ·压力取源部件的端部不应超出设备或管道的内壁； ·当检测带有灰尘、固体颗粒或沉淀物等浑浊物料的压力时，在垂直和倾斜的
设备和管道上，取源部件应倾斜向上安装，在水平管道上宜顺物料流束成锐角安装 ·当检测温度高于60℃的液体、蒸汽和可凝性气体压力时，就地安装的压力表
的取源部件应带有环形或U型冷凝弯； 在水平和倾斜的管道上安装压力取源部件时，取压点方位应符合下列规定： ·测量气体压力时，在管道的上半部； ·测量液体压力时，在管道的下半部与管道的水平中心线成0~45°夹角范围内 ·测量蒸汽压力时，在管道的上半部，以及下半部与管道水平中心线成0~45°
划 ·原理： 补偿微压计的工作原理：大容器和小容器在无压力作用时，两容器内液位相等，
通过反射镜中指针的实像与虚像尖端恰好接触。但当大小容器内有压差使小容器 液面下降时，指针实像与虚像脱离。转动丝杆使大容器上升，使之重新恰好接触， 大容器液位变化的高度可由标尺读出。 √ 液柱式压力计优缺点：结构简单，使用方便、灵敏度和精确度都高，常用于 校正其它压力计，缺点是反应慢，量程受液柱高度和液体密度限制，只用于测量 微小压力、真空度和差压等。
划 △ 补偿微压计 ·补偿微压计由一个可上下移动的容器和一个可上下微调静止的容器相连通，
用可动容器的位置变化补偿被测压力引起的静止容器中液位零点变化的液柱压力 计。用于测量非腐蚀性气体的微小压力，负压力及压力差，也可用来校准其它压 力计，可供实验室和计量单位使用。
划 △ 安装注意事项： ·必须保持玻璃管内壁及工作液的纯洁、纯净。不用时、应用纱布或其它遮
盖物遮住管口，以免影响测定准确 ·使用U型管压力计测量前必须注意压力计的最大量度大于或等于被测压力，
以防工作液冲出玻璃管
划 △ 斜管压力计 斜管压力计是一种变形单管压力计，将单管压力计制成斜管，以拉长液柱。
侧； ·压力取源部件的端部不应超出设备或管道的内壁； ·当检测带有灰尘、固体颗粒或沉淀物等浑浊物料的压力时，在垂直和倾斜的
设备和管道上，取源部件应倾斜向上安装，在水平管道上宜顺物料流束成锐角安装 ·当检测温度高于60℃的液体、蒸汽和可凝性气体压力时，就地安装的压力表
的取源部件应带有环形或U型冷凝弯； 在水平和倾斜的管道上安装压力取源部件时，取压点方位应符合下列规定： ·测量气体压力时，在管道的上半部； ·测量液体压力时，在管道的下半部与管道的水平中心线成0~45°夹角范围内 ·测量蒸汽压力时，在管道的上半部，以及下半部与管道水平中心线成0~45°
划 ·原理： 补偿微压计的工作原理：大容器和小容器在无压力作用时，两容器内液位相等，
通过反射镜中指针的实像与虚像尖端恰好接触。但当大小容器内有压差使小容器 液面下降时，指针实像与虚像脱离。转动丝杆使大容器上升，使之重新恰好接触， 大容器液位变化的高度可由标尺读出。 √ 液柱式压力计优缺点：结构简单，使用方便、灵敏度和精确度都高，常用于 校正其它压力计，缺点是反应慢，量程受液柱高度和液体密度限制，只用于测量 微小压力、真空度和差压等。
化工仪表及自动化全套课件
对于气体，密度受温度、压力变化影响较大， 如在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化 约为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。
因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的 温度和压力。为了便于比较，常将在工作状态下 测得的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃， 压力为101325Pa）的体积流量，用符号Qn表示， 单量(Qn)：折算到标准的压力和温度下的体 积流量。（标准状态下） 流量的国际单位是千克/秒（kg/s）、立方米/ 秒（m3/s）。此外，常用的还有吨/小时（t/h）、 千克/小时（kg/h）、立方米/小时（m3/h）等； 总量的国际单位是千克（kg）、立方米（m3）。 此外，常用的总量单位还有吨（t）。
2.压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的 自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件）， 改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。
3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒） 及（波纹管）等。 开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、 （微动开关）等。
第二章 压力测量仪表
第一节： 压力单位
国际单位制（SI）---帕（Pa）， 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
1Pa=1牛/米2（N/m2） 1Mpa=1×105Pa 1 公斤力/厘米2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa 1 巴(bar) = 0.1 MPa 1 毫米水柱(mmH2O) = 9.81×10-6 MPa 1 毫米水银柱(mmHg) = 1.333×10-3 MPa 1 标准大气压(atm) = 0.1013 MPa
而涡街流量计： 1、结构简单； 2、涡街变送器直接安装于管道上，克服了管路泄
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
《化工技术基础实验》课件-测量技术
第二节 压力检测变送仪表
压力测量仪表分类 (按转换原理分) a.液柱式压力计 b.弹性式压力仪表 c.电气式压力仪表 d.活塞式压力标准仪表
一.液柱式压力计
常用的有U型管、倒U管、单管、斜管、U型管双指示液压差计
1
液柱式压力计注意问题：
★ 读数的表示方法
当待测流体为水时，压差计的指示液是Hg，测得的 液柱高度是50mm时，能读作50mm Hg柱吗？
32
三、热电阻温度计
热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度，对于在 500℃以下的中、低温输出电势很小，对测量电路的放大器 和抗干扰能力要求很高，否则不准；另外，由于冷端温度 的变化和环境温度的变化所引起的相对误差显得突出，不 易得到完全的补偿。
5.热电偶的结构
★普通热电偶：有热电极、绝缘管、 保护套和接线盒组成
★铠装热电偶：将热电偶丝与绝缘 材料及金属套管经过整体拉伸工 艺加工而成的坚实的组合体。外 径为1-8mm，还可小到0.2mm， 长度可为50m。反应速度快，可 弯曲、不怕震、耐高压的优点。
★表面型热电偶
利用真空镀膜法将两种电极材料蒸 镀在绝缘基底上的薄膜热电偶， 专门测量物体表面温度。
不能。应读作50mm Hg-H2O
★ 最小测量值的确定
如果要求压差的测量误差不大于3%，U管压差计的最 小单位一般是1mm，则每次读数的绝对误差为：
D(h) D(h1 h2) [D(h1)]2 [D(h2)]2 0.52 0.52 0.707mm
则最小液柱高度为：
hm in
D(h) Er(h)
❖ 动能与静压能的转化 ❖ 压力分布 ❖ 速度分布
16
★ 流量基本方程
Q F 0 2 p
α—流量系数 ε—膨胀校正系数
压力测量仪表分类 (按转换原理分) a.液柱式压力计 b.弹性式压力仪表 c.电气式压力仪表 d.活塞式压力标准仪表
一.液柱式压力计
常用的有U型管、倒U管、单管、斜管、U型管双指示液压差计
1
液柱式压力计注意问题：
★ 读数的表示方法
当待测流体为水时，压差计的指示液是Hg，测得的 液柱高度是50mm时，能读作50mm Hg柱吗？
32
三、热电阻温度计
热电偶一般适用于测量500℃以上的较高温度，对于在 500℃以下的中、低温输出电势很小，对测量电路的放大器 和抗干扰能力要求很高，否则不准；另外，由于冷端温度 的变化和环境温度的变化所引起的相对误差显得突出，不 易得到完全的补偿。
5.热电偶的结构
★普通热电偶：有热电极、绝缘管、 保护套和接线盒组成
★铠装热电偶：将热电偶丝与绝缘 材料及金属套管经过整体拉伸工 艺加工而成的坚实的组合体。外 径为1-8mm，还可小到0.2mm， 长度可为50m。反应速度快，可 弯曲、不怕震、耐高压的优点。
★表面型热电偶
利用真空镀膜法将两种电极材料蒸 镀在绝缘基底上的薄膜热电偶， 专门测量物体表面温度。
不能。应读作50mm Hg-H2O
★ 最小测量值的确定
如果要求压差的测量误差不大于3%，U管压差计的最 小单位一般是1mm，则每次读数的绝对误差为：
D(h) D(h1 h2) [D(h1)]2 [D(h2)]2 0.52 0.52 0.707mm
则最小液柱高度为：
hm in
D(h) Er(h)
❖ 动能与静压能的转化 ❖ 压力分布 ❖ 速度分布
16
★ 流量基本方程
Q F 0 2 p
α—流量系数 ε—膨胀校正系数
化工仪表基础--第二章_压力检测
第二章 压力检测
内容提要
n 压力单位及测压仪表
n 弹性式压力计
n 弹性元件 n 弹簧管压力表
n 电气式压力计
n 应变片式压力传感器 n 压阻式压力传感器 n 电容式压力传感器
内容提要
n 智能式变送器
n 智能变送器的特点 n 智能变送器的结构原理
n 压力计的选用及安装
n 压力计的选用 n 压力计的安装
一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用 的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
第三节 电气式压力计
n 一、应变片压力传感器
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。
第五节 压力计的选用及安装
①压力计应安装在易观察和检修的地方。 ②安装地点应力求避免振动和高温影响。
第五节 压力计的选用及安装
③测量蒸汽压力时，应加装凝 液管，以防止高温蒸汽直接与 测压元件接触[图3-17（a）］； 对于有腐蚀性介质的压力测量， 应加装有中性介质的隔离罐， 右图（b）表示了被测介质密 度ρ2大于和小于隔离液密度ρ1 的两种情况。
例题分析
由于
25 1 60 3
，故被测压力的最小值不低于满量程的
第四节 智能式变送器
n 二、智能变送器的结构原理
从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。
从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两 部分。
第四节 智能式变送器
图2-9 3051C型智能差压变送器（4～20mA）方框图
内容提要
n 压力单位及测压仪表
n 弹性式压力计
n 弹性元件 n 弹簧管压力表
n 电气式压力计
n 应变片式压力传感器 n 压阻式压力传感器 n 电容式压力传感器
内容提要
n 智能式变送器
n 智能变送器的特点 n 智能变送器的结构原理
n 压力计的选用及安装
n 压力计的选用 n 压力计的安装
一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。常用 的信号处理装置有指示仪、记录仪以及控制器、微处理机等。
第三节 电气式压力计
n 一、应变片压力传感器
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。
第五节 压力计的选用及安装
①压力计应安装在易观察和检修的地方。 ②安装地点应力求避免振动和高温影响。
第五节 压力计的选用及安装
③测量蒸汽压力时，应加装凝 液管，以防止高温蒸汽直接与 测压元件接触[图3-17（a）］； 对于有腐蚀性介质的压力测量， 应加装有中性介质的隔离罐， 右图（b）表示了被测介质密 度ρ2大于和小于隔离液密度ρ1 的两种情况。
例题分析
由于
25 1 60 3
，故被测压力的最小值不低于满量程的
第四节 智能式变送器
n 二、智能变送器的结构原理
从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。
从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两 部分。
第四节 智能式变送器
图2-9 3051C型智能差压变送器（4～20mA）方框图
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
化工测量仪表
0.5 *100% 1.25% 40 0
因此该流量计必须选择1.0级的流量计 结论：
工艺要求的允许误差 ≥
仪表的允许误差 ≥ 校验所得到的相对百分误差
2、非线性误差
在通常情况下，总是希望测量仪表的输出量和输入量之间呈线性对应 关系。测量仪表的非线性误差就是用来表征仪表的输出量和输入量的 实际对应关系与理论直线的吻合程度。 通常非线性误差用实际测得的输入－输出特性曲线（也称为校准曲线）与理论 直线的之间的最大偏差和测量仪表量程之比的百分数来表示：
第1章 测量仪表基本知识
一、 测量过程与测量误差 1、测量过程
参数检测就是用专门的技术工具，依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。
被测 被测对象 变量 传感器 变送器 显示装置
参数检测的基本过程
传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转 换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如 mV、 V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。 由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要 经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如 0 ～ 10mA 、 4 ～ 20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检 测仪表称为变送器。 有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量 显示出来。
2、测量误差
测量误差——仪表测得的测量值
xi
与被测真值
xt
之差
xi xt
由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测 仪表（精度较低）和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行 测量所得到的2个读数之差。 即：
xi x0
测量误差的几种表示形式：
压力检测及仪表_化工仪表
0.986923×1 0-5
9.67841×10
-5
0.101972 1×10-8 10×103 10.1972× 103 10.3323× 103
7.50062×1 0-3
0.0735559 735.559 750.061 760 73.5559×1 0-3 1 51.7151
145.038×1 0-6
0.00142233 14.2233 14.5038 14.6959 1.42233×1 0-3 0.0193368 1
0.967841 0.986923 1 9.67841×10
-5
(kgf/cm2) 巴 (bar) 标准大气压 (atm) 毫米水柱 4℃ (mmH2O) 毫米水银柱 0℃ (mmHg) 磅/英寸2 (lb/in2,psi)
表压力
大气压p0
1.01325×105Pa
负压或真空度 ph
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
3.2.3 液柱式压力检测
p1 p2 p1 p2
以液体静力学原理为基础，一般采用水银或水为工 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。
h
p p2 p1 gh
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 璃做成，易破损，另外它只能进行现场指示。 用U形管进行压力检测，其误差来源主要有：
0.101972
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第二节 弹性式压力计
图2-4 电接点信号压力表
1，4 —静触点；2 —动触 点；3 —绿灯；5 —红灯
压力表指针上有动触点2，表 盘上另有两根可调节指针，上面 分别有静触点1和4。当压力超过 上限给定数值时，2和4接触，红 色信号灯5的电路被接通，红灯发 亮。若压力低到下限给定数值时， 2与1接触，接通了绿色信号灯3的 电路。1、4的位置可根据需要灵 活调节。
的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1N m2
1MPa 1106 Pa
第一节 压力单位及测压仪表
为了使大家了解国际单位制中的压力单位（Pa或 MPa）与过去的单位之间的关系，下面给出几种单位之 间的换算关系表。
压力单 位
帕/Pa
表3-1 各种压力单位换算表
兆帕/ MPa
工程大气压/ 物理大气压/ 汞柱/
第一节 压力单位及测压仪表
它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如
电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。
第一节 压力单位及测压仪表
它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转 换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。
测量精度很高，允许误差可小到0.05%～0.02%。 结构较复杂，价格较贵。
概述
在化工生产中, 压力是指由气体或液体均匀垂直地 作用于单位面积上的力。
在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一。
压力的检测与控制,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。
第一节 压力单位及测压仪表
是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
p F S
式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。
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 —调整螺 丝；9 —接头
第二节 弹性式压力计
单圈弹簧管是一根弯成270°圆弧的椭圆截面的空心金 属管子。管子的自由端B封闭，另一端固定在接头９上。当 通入被测的压力p后，由于椭圆形截面在压力p的作用下，将 趋于圆形，而弯成圆弧形的弹簧管也随之产生扩张变形。同 时，使弹簧管的自由端B产生位移。输入压力p越大，产生 的变形也越大。由于输入压力与弹簧管自由端B的位移成正 比，所以只要测得B点的位移量，就能反映压力p的大小。
1
51.71 0.7031
0.9869
6
750.1 10.197
1.422 1
14.50
0.0980 6
0.0689 5
1
第一节 压力单位及测压仪表
在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。
p表压 p绝对压力 p大气压力
p表
P绝
P真
大气压力线
P绝 零线
图2-1 绝对压力、表压、负 压（真空度）的关系
第二节 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 产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。
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。
第二节 弹性式压力计
n 一、弹性元件
735.6
1.0197 ×10-4
1.0197 ×102
10.00
1.450×10-4 1×10-5
1.450×102
10
14.22
0.9807
物理大 1.0133×105 0.10133 气压
1.0332
1
760
汞柱 1.3332×102 1.3332 1.3595×10- 1.3158×10-
1
×10-4
3
3
10.33
14.70
1.0133
0.0136
1.934×10-2 1.3332 ×10-3
水柱 9.806×103
（磅/ 6.895×103 英寸2）
9.806× 10-3
6.895× 10-3
0.1000 0.07031
巴
1×105
0.1
1.0197
0.09678 0.06805
73.55
(kgf/cm2)
atm
mmHg
水柱/ mH2O
（磅/英寸2）/ 巴/bar （1b/in2）
帕
1
兆帕
1×106
工程大 9.807×104 气压
1×106 1.0197×10- 9.869×10-6 5
1
10.197
9.869
9.807×
1
10-2
0.9678
7.501 ×10-3
7.501 ×103
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
第一节 压力单位及测压仪表
测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。
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。 有U形管压力计、单管压力计等
这类压力计结构简单、使用方便
其精度受工作液的毛细管作用、密度及视 差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测 量较低压力、真空度或压力差。
：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难， 所以必须通过放大机构才能指示出来。
第二节 弹性式压力计
在化工生产过程中，常需要把压力控制在某一范围内， 即当压力低于或高于给定范围时，就会破坏正常工艺条件， 甚至可能发生危险。这时就应采用带有报警或控制触点的压 力表。将普通弹簧管压力表稍加变化，便可成为电接点信号 压力表，它能在压力偏离给定范围时，及时发出信号，以提 醒操作人员注意或通过中间继电器实现压力的自动控制。
第二章 压力检测
内容提要
n 压力单位及测压仪表
n 弹性式压力计
n 弹性元件 n 弹簧管压力表
n 电气式压力计
n 应变片式压力传感器 n 压阻式压力传感器 n 电容式压力传感器
内容提要
n 智能式变送器
n 智能变送器的特点 n 智能变送器的结构原理
n 压力计的选用及安装
n 压力计的选用 n 压力计的安装
第三节 电气式压力计
是一种能将压力转换成电信号进行 传输及显示的仪表。
1. 该仪表的
，分别可测7×10-5Pa至
5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％；
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2-2弹性元件示意图
弹簧管式弹性元件
性元件
薄膜式弹性元件
波纹管式弹
第二节 弹性式压力计
n 二、弹簧管压力表
使用的测压元件 表与多圈弹簧管压力表。
单圈弹簧管压力
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。