压力检测及仪表演示文稿

金属材料,以应变效应为主,称为金属电阻应变片,制成 应变式压力传感器。
半导体材料,以压阻效应为主,称为半导体应变片,制成 压阻式压力传感器。
导体阻值的变化只取决于电阻率和材料几何尺寸的变化。
2.应变片式压力传感器 (1) 理论基础 电阻率的变化与电阻丝体积的变化成正比,即：
d m dV m(dA dl ) m(1 2)
出。输出信号为标准信号时,为压力变送器。 标准信号:是指物理量的形式和数值范围都符合国际标
准的信号。如4-20mADC(0-10mA), 0.02-0.1MPa。 (5).压力传感器分类:霍尔片式、应变片式、压阻式压
力传感器和电容式压力变送器。
1.霍尔片式压力传感器
依据:根据霍尔效应,即利用霍尔元件将由压力所引起的弹 性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。 霍尔片由半导体材料制成的薄片。
5.弹簧管压力表
(4). 电接点信号压力表
普通弹簧管压力表上带有 报警或控制触点的压力表。 当压力偏离给定范围时,及时 发出信号,提醒操作人员注意 或通过中间继电器实现压力 控制。
三、电气式压力计
(1).定义:把压力转换为电信号进行传输及显示的仪表。 (2).组成:压力传感器、测量电路和信号处理装置。 (3).测量范围:7×10-5Pa---5×102MPa,测量范围广。 (4).压力传感器作用:检测压力信号,并转换成电信号输
dR dl dA d 1 2 d
R l A
2.应变片式压力传感器 (1) 理论基础
dR dl dA d 1 2 d
R l A
1 2—由几何尺寸变化引起的。电阻丝在外力作用时
发生机械变形,其电阻随之发生变化的现象,叫应变效应。
d —由电阻率变化引起的。受压力后,其晶格间距发生 变化,电阻率随压力变化的现象,叫压阻效应。
霍尔效应:电子逆Y轴运动时,由于受电磁力的作用,使电子
运动发生偏移,则一个端面有电子,另一个端面上正电荷过
剩,在X轴上出现电位差,称为霍尔电势。 这物理现象称为霍尔效应。
恒定磁场B
霍尔电势:UH=RHBI RH--霍尔常数,与霍尔片材料、 几何形状有关。
Y
外电场(直流稳压电源)
1.霍尔片式压力传感器
(1). 理论基础
金属导体或半导体的电阻值为： R l
A
dR l d dl - l dA R d R dl - R dA
A
A A2
lA
dR dl - dA d , R lA
dA d( r2 ) dr
A
r2
2 , r
dr - dl -Leabharlann Baidu
r
l
μ为应变材料的泊松比;ε=dl/l为应变。
V
Al
dR d 1 2 m 1 2 1 2 K
R
K为电阻应变灵敏系数。
(2).应变片式压力传感器
测量片r1沿应变筒轴向贴放;温度补偿片r2沿径向贴放。 工作原理:利用电阻应变原理构成。 压力p→应变片产生应变→电阻发生变化→毫伏电势 特点:速度快.动态性能好.非线性误差小.滞后小.适合测高 (25MPa)且脉动较大的压力。
霍尔电势与位移关系: UH=RHBI I为定值,B为非均匀 霍尔片位置不同,B就不同 位移与霍尔电势成正比例。
实现位移－电势的线性转换。
结构:霍尔元件.磁钢与弹簧管。
产生 位移
工作原理:压力→弹性位移
→霍尔片移动→霍尔电势。
引入
应用:所测压力不高、
压力
压力波动小、信号需要远
传的场合。
2.应变片式压力传感器 材料的电阻变化取决于“应变效应”和“压阻效应” 。 应变片是基于应变效应工作的一种压力敏感元件。
变小
4
5
变大
6
p
应变电阻片
将一根电阻丝弯曲且并行地排列成栅形,贴附在基板上成为电 阻栅;金属丝两端有引出线;线栅上盖绝缘的保护片。
工作原理:当通入压力p后,椭圆 形截面在p作用下将趋于圆形, 使自由端B产生位移,且与p的 大小成正比(具有线性刻度)。 所以只要测得B点的位移量,就 能反映压力p的大小。
p
5.弹簧管压力表 (2).工作原理 放大过程: 自由端B的位移通过拉杆2使扇形齿轮3作逆时 针偏转,指针5通过同轴的中心齿轮4的带动作顺时针偏转, 在面板6的刻度标尺上显示出被测压 力p的数值。由于B的位移与p的大 小成正比,则刻度标尺是线性的。
5.弹簧管压力表
应用广范,品种繁多。可分单圈和多圈;按用途分普通压力 表、耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表。它们外 形和结构相同,只是所用材料不同。 (1).结构
1—弹簧管; 2—拉杆; 3—扇形齿轮; 5--指针; 4—中心齿轮; 6—面板; 7—游丝; 8—调节螺钉; 9—接头。
5.弹簧管压力表 (2).工作原理(单圈弹簧管) 弹簧管1是测量元件,是一根弯成270°的椭圆截面的空心 金属管。管子的自由端B封闭, 另一端固定在接头9上。
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（优选）第二节压力检测及仪 表
二、弹性式压力计
1.定义:在被测压力的作用下,利用各种形式的弹性元件受 压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。
2.特点: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、有足够的精度、应用广泛。 3.测量范围:几百帕到数千兆帕。 4.弹性元件（根据测压范围的不同）
(1).弹簧管式弹性元件(单圈和多圈的)
是截面呈椭圆形或扁圆形的中空 金属管,当通入压力p后, 它的自由 端就会产生位移。
适合测高、中、低压。
4.弹性元件（根据测压范围的不同）
(2).薄膜式弹性元件 由具有弹性的金属或非金属片构成,在压力作用下能产 生变形。 适合测中、低压。
膜片
膜盒
硅油
4.弹性元件（根据测压范围的不同） (3).波纹管式弹性元件:外部存在波纹的弹性金属片构成 金属筒体。易于变形,且位移很大。 适合测微压和低压(不超过1MPa)。
游丝7用来克服因扇形齿轮与 中心齿轮间的传动间隙而产生 的仪表变差。 改变调节螺钉8的位置,可调整 仪表的量程。
p
5.弹簧管压力表
(3).弹簧管材料的选择 当P≥19.6MPa时,选用合金钢或不锈钢的材料。 当P<19.6MPa时,选用磷青铜或黄铜的材料。 所测流体种类不同,所用弹簧管材料不同。 弹簧管压力表的型号命名：