压力测量概述讲解

压力测量概述
目录
1、压力测量的基本概念和单位 (1)
2、压力的测量 (2)
2.1液柱式压力计 (2)
2.2弹性式压力计 (3)
2.3活塞式压力计 (4)
2.4数字式压力计 (5)
3.压力表量程型号的选择 (6)
1、压力测量的基本概念和单位
压力是指垂直作用在单位面积上的力。

压力的单位是帕斯卡，符号为Pa 。

压力P 可以用公式表示为：
1Pa 就是1牛顿（N ）的力作用在1平方米（m2）面积上所产生的压力，即
22211112s m kg m s m kg m N Pa ⋅=⋅⋅==-
在压力测量中，常有绝对压力、表压力、负压或真空度之分。

绝对压力：是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，它是以绝对零压为基准来表示的压力，用符号Pj 表示。

绝对真空下的压力称为绝对零压。

用来测量绝对压力仪表称为绝对压力表。

大气压：地面上空气柱所产生的平均压力称为大气压，用符号Pq 表示。

用来测量大气压力的表叫气压表。

表压力：它是以大气压为基准来表示的压力。

也就是绝对压力与大气压力之差，称为表压力，用符号Pb 表示。

即Pb=Pj-Pq 。

真空度：当绝对压力小于大气压力是，表压力为负值（即负压力），此负压力的绝对值，称为真空度，用符号Pz 表示。

用来测量真空度的仪表称为真空表。

既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。

标准大气压：把纬度为45°的海平面上的大气压叫做标准大气压。

它相当于0℃时760mm 高的水银柱底部的压力，即760mmHg （101325Pa ）。

压力的砝定计量单位是帕（Pa ），常用表示压力的单位还有千帕（KPa ）、兆帕（MPa ）、毫米水柱（mmH 2O ）、毫米汞柱（mmHg ）、巴（bar ）、标准大气压（atm ）、
工程大气压（kgf/cm 2）。

S
F P =
2、压力的测量
压力测量方式可分为液柱式、弹性式、活塞式、数字式等。

压力的测量范围宽广，可以从超真空如133X10-13Pa直到超高压280MPa。

2.1液柱式压力计
液柱式压力计是基于液体静力学的原理工作的，用于测量小于200KPa以下的压力、负压或压差。

常用的液柱式压力计有U型压力计，单管压力计和斜管压力计。

根据所测压力的范围及使用要求，液柱式压力计一般采用水银、水、酒精、四氯化碳、甘油等为工作液。

液柱式压力计既可用于工业测量、实验室仪器，也可作为标准压力计来检验其它压力仪表。

液柱高度和压力的换算关系：
P=ρgh N/m2
式中ρ——液体密度，kg/m3；
h——液体高度，m；
g——重力加速度，m/s2（标准重力加速度ρ=980.665cm/s2）。

液柱式压力计计算标尺的最小分格一般为1mm，较精密的分格有0.5mm。

U型管压力计液柱高度误差估计为±1mm，则其最大的绝对误差可能达2mm，其原因在于用U型压力计是要进行2次读数；单管压力计则读数误差可以减小一半，其原因是使用单管压力计时读数只需读一次。

在液柱式压力计中考虑封液在管内的毛细现象，因此细管内径不要小于6~10mm。

液柱式压力计读数时，为了减少视差，须正确读取液面位置，如用浸润液体（如水）时须读其凹面的最低位，用非浸润液体（如水银）时须读其凸面的最高位。

U型管压力计和单管压力计的结构形式如下：
型压力计
单管压力计
使用单管压力计测量压力高于大气压的压力时，被测压力引入单管压力计的盅型容器中；当被测压力低于大气压时，压力引入单管压力计的单管中。

在精密压力测量时，一般采用直径较小的玻璃U形管，工作液通常用酒精或甲苯，而不用水，因为水的毛细作用会造成大的测量误差。

2.2弹性式压力计
工业上常用的弹性测压元件有弹簧管、波纹管及膜片三类。

弹性式压力计是根据弹性元件的变形和所受压力成比例的原理来工作的。

当作用于弹性元件上的被测压力越大时，弹性元件的变形也越大。

常用的弹性式压力表有弹簧管式压力表、膜片式压力表、波纹管式压力表，其中弹簧管式压力运用最广。

弹性元件的钢度就是指弹性元件变形的难易程度。

钢度大的弹簧管受压变形后形变小。

用不锈钢、合金钢制作的钢度大，一般用来测量大于20MPa以上压力；磷铜、黄铜制作的钢度小，一般测量小于20MPa以下的压力。

弹簧压力表一般由弹簧管、连接杆、扇形齿轮、游丝、指针和刻度盘等几部分组成。

弹簧管压力表中弹簧管都是由一根弯成270°圆弧状、截面呈椭圆形的金属管制成。

因为椭圆形截面在介质压力的作用下将趋向圆形，使弯成圆弧形的弹簧管随之产生向外挺直扩张的变形，使弹簧管的自由端产生位移，并通过连接带动扇形齿轮进行放大，带动指针转动，指针转动的角度和压力程线性关系，这样就
通过刻度盘读出被测压力的大小。

游丝的作用是产生一个反作用力。

膜片式压力表一般由测量膜片、传动系统、指示系统和表壳接头几部分组成。

在弹性式压力表型号中，常用汉语拼音的第一个字母表示某种意义，如Y表示压力，Z表示真空（阻尼），B表示标准（防爆），J表示精密（矩形），A表示氨压力表，X表示信号（电接点），P表示膜片，E表示膜盒，后面的数字表示表面尺寸（mm），尺寸后的符号表示结构或配接仪表。

如：Y100ZQ表示压力表，表面尺寸为100mm，并且结构为轴向带前边；Y100T 表示压力表，表面尺寸为100mm，并且结构为径向带后边；YB-160A（B、C）表示标准压力表，表面尺寸为160mm，并且结构为径向，并且仪表零点克调（A——表示仪表零点可调；B——表示仪表带有镜面；C——表示带镜面且零点克调）。

选择使用弹性式压力表时，在测稳定压力时，最大压力值不应超过满量程的3/4；测波动压力时，最大压力值应不超过满量程的2/3。

最低测量压力值应不低于全量程的1/3。

2.3活塞式压力计
活塞式压力计是基于静压平衡的原理工作的，一般有单活塞和双活塞两种。

活塞压力计根据其精度分为一等、二等、三等，精度等级误差分别为0.02级，0.05级，0.2级。

活塞的有效面积一般取1cm2、0.5cm2或0.1cm2。

传压介质常用的有变压器油和蓖麻油。

活塞压力计的结构原理如图所示：
活塞压力计的工作原理:
它由测量部份和压力发生部分组成，工作时，手轮1向前转动，使工作活塞2挤压油液，并把压力传递给测量活塞4。

当
活塞4下端因压力P 作用所产生的向上顶的力和活塞本身、托盘及加在上面的砝码的重力相平衡时，活塞4就稳在某一平衡位置。

此时的平衡关系式为：
PA=mg+m 0g
由此得
g m m A
P )(10+= 式中 A ——活塞4的截面积；
m 、m0——分别为砝码盒测量活塞（含托盘）的质量；
g ——重力加速度。

如果针型阀6活8上面装备校压力表，则当平衡时有所加砝码的数值上，便可知道被校表的误差。

2.4数字式压力计
数字压力计是采用数字显示被测压力值的压力计。

工作原理将被测压力经传压介质作用于传感器上，压力传感器输出相应的电信号或数字信号，由信号处理单元处理后在显示器上直接显示出被测压力的量值。

数字压力计的工作原理框图如下：
工作电源显示器被测压力信号处理和转换单元压力传感器数字压力计工作原理
压力计按结构可分为整体型和分离性。

压力计按功能可分为单功能型和多功能型。

（1）单功能压力计只具有测量压力的功能。

（2）多功能型除具有测量压力的功能外，还具有测量非压力参数的附加功能（如电压、电流）。

其中压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分。

由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出，给显示仪表显示压力值，或供控制和报警作用。

常见的压力传感器有电位器式、应变式、霍尔式、气膜式、差动变压器式、压电式、压阻式、电容式、振频式。

3.压力表量程型号的选择
1、一般介质的压力测量仪表的选用，应符合下列规定：
A.压力在40kPa以上时，宜采用弹簧管压力表；
B.压力在40kPa以下时，宜采用膜盒压力表；
C.压力在-0.1～0～2.4MPa，宜采用弹簧管压力真空表；
D.压力在-500～500Pa时，应采用矩形膜盒微压计或微差压压力计。

2、下列测量介质应选用专用压力表：
A.气氨、液氨：氨压力表、真空表、压力真空表；
B.氧气：氧气压力表；
C.硫化氢：耐硫压力表；
D.氢气：耐氢压力表、压力真空表；
3、结晶、结疤及高粘度等介质，应选用膜片压力表。

4、安装于振动场所或振动部位时，宜选用耐振压力表。

5、稀硝酸、醋酸、氨类及其它一般腐蚀性介质，应选用耐酸压力表、氨压力表或不
锈钢膜片压力表。

6、稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘稠液等介质，
应选用膜片压力表或隔膜压力表。

其膜片或隔膜的材质，必须根据测量介质的特性选择。

7、就地压力调节器宜选用基地式或自力式仪表。

8、一般测量的压力表、膜盒压力表及膜片压力表的精确度宜为1.5级或2.5级。

精
密测量和校验用压力表，精确度应选用0.4级、0.25级或0.16级。