Chapter2压力测量解析

1.450442 ×10
毫米水柱 (mmH2O )
0.980665 ×10
0.980665 ×10-4
1
0.9678 ×10-4
1×10-4
0.73556 ×10-1
1.4223 ×10-3
标准大 气压 (atm) 工程大 气压 (kgf/cm 2) 毫米汞 柱 (mmHg ) 磅力/英 吋2 (lbf/m2)
由于历史发展的原因、单位制的不同以及使用场合的差异，压力 还有多种不同的单位。目前工程技术部门仍在使用的压力单位有工程 大气压、物理大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。各种压力单位间 的换算关系列于表3-1中。
表3-1压力单位换算表
单 位
帕 Pa(N/m2)
巴 (bar)
毫米水柱 (mmH2O )
标准大气 压 (atm) 0.986923 6 ×10-5 0.986923 6
1.01325 ×105
1.01325
1.03322 7 ×104
1
1.0332
0.76×1 03
1.4696 ×10
0.98066 5 ×105 1.33322 4 ×102
0.98066 5
1×104
0.9678
1
0.73556 ×103
1.42239 8 ×10
1.33322 4 ×10-3
1.35951 ×10
pF S
2. 压力的表示方法 由于参照点不同，在工程上压力有几种不同表示 方法。 (1)绝对压力： 被测介质作用于物体表面上的全部压 力 称为绝对压力。 pi (2)大气压力： 由地球表面空气质量所形成的压力， 称为大气压力。它随地理纬度、海拔高度及气象条 件而变化。 p0
(3)表压力： 绝对压力与当地大气压之差称为表压力。 通常压力测量仪表总是处于大气之中，其测得的压 力值均是表压力。 p p p
1.316 ×10-3
1.35951 ×10-3
1
1.934 ×10-2
0.68049 ×104
0.68049 ×10-1
0.70307 ×103
0.6805 ×10-1
0.70307 ×10-1
0.51715 ×102
1
4＃. 压力检测的基本方法 根据不同工作原理，压力检测方法可分为如下几种： (1) 重力平衡方法 这种方法利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重 量与被测压力相平衡的原理，将被测压力转换为液柱高度或平 衡砝码的重量来测量。例如液柱式压力计和活塞式压力计。 (2) 弹性力平衡方法 利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与 被测压力相平衡的原理，将压力转换成位移，通过测量弹性元 件位移变形的大小测出被测压力。此类压力计有多种类型，可 以测量压力、负压、绝对压力和压差，应用最为广泛。 (3) 机械力平衡方法 这种方法是将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用 外力与之平衡，通过测量平衡时的外力测知被测压力。力平衡 式仪表可以达到较高精度，但是结构复杂。 (4) 物性测量方法 利用敏感元件在压力的作用下，其某些物理特性发生与压 力成确定关系变化的原理，将被测压力直接转换为各种电量来 测量。如应变式、压电式、电容式压力传感器等等。
g i 0
(4)真空度(负压)：
当绝对压力小于大气压力时，表压力为
pV 表示。 负值(负压力)，其绝对值称为真空度，用符号
pV p g
(5) 差 压 ( 压 差 ) ： 任 意 两 个 压 力 p1 、 p2 之 差 称 为 差 压
(
p
)， p p1 p2 。
这几种表示法的关系如图3-1所示。此外，工程上按压力随时 间的变化关系还有静态压力 (不随时间变化或变化缓慢的压
因

4
D h1
2

4
d 2 h2
则
d2 h1 2 h 2 D
d2 p1 p2 g(h1 h 2 ) g(1 2 )h 2 故 D （书P92 （3－43）式推导）
工程大气 压 (kgf/cm2)
毫米汞柱 (mmHg)
磅力/英 吋2 (lbf/m2)
帕 Pa(N/m2)
1
1×10-5
1.019716 ×10-1
1.019716 ×10-5
0.75006 ×10-2
1.450442 ×10-4
巴 (bar)
1×105
1
1.019716 ×104
1.019716
0.75006 ×103
力)和动态压力(随时间作快速变化的压力)之分。
图3-1 各种压力之间的关系
3. 压力的计量单位 压力是力和面积的导出量。在国际单位制中，取力的单位为 牛顿，面积单位为米 2 ，则压力单位为牛顿 / 米 2 ，用符号 N/m2 表示。 压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为 Pa 。 1Pa ＝ 1 N/m2。因帕单位太小，工程上常用kPa(103Pa)和MPa(106Pa) 表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。
p p1 p2 gh
可见U形管内的液柱差 h与被测差压或压力成正比， 因此被测压差或压力可以用工作液高度h的大小来表示。
p1 p2 gh
(3-3)
图3-2 液柱式压力计
（2）单管压力计
由于U形管压力计 需两次读取液面高度， 为使用方便，设计出 一次读取液面高度的 单管压力计。
3.3.2 液柱式压力计
应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。 一般是采用充有水或水银等液体的玻璃 U形管、单管或斜管 进行压力测量的，其结构形式如图3-2所示。 (1) U形管压力计 图3-2(a)所示的U形管是用来测量压力和压差的仪表。 在U形管两端接入不同压力和时，根据流体静力平衡原理可 知，U形管两边管内液柱差h与被测压力和的关系为 (3-2) p1 p2 gh 式中 A—U形管内孔截面积； —U形管内工作液的密 度；g—重力加速度。 由上式可求得两压力的差值或在己知一个压力的情况下 （例如压力），求出另一压力值。
3.3
压ຫໍສະໝຸດ Baidu测量
概述 压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，正确地测 量和控制压力是保证工业生产过程良好地运行，达到高产优 质低耗及安全生产的重要环节。
3.3.1
1. 压力的定义 压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学 中常称的压强。工程上，习惯把压强称为压力。由此定义， 压力可表示为 式中 p—压力； F—垂直作用力；S—受力面积。