(情绪管理方法)压力差压测量

（情绪管理方法）压力

差压测量

3 压力差压测量

3.1 压力差压的概念及单位

3.1.1 概念

1）压力、差压、绝对压力和表压

●压力介质垂直作用在单位面积上的力，即物理学的压强。

●差压两个压力之差。

●绝对压力介质垂直作用在单位面积上的全部压力。

●表压力绝对压力与当时当地的大气压之差。

工程上需要测量的往往是物体超出大气压以外的压力大小，因此压力计的指示值都是表压力（即通入仪表的压力是绝对压力，显示的是表压力）。

绝对压力=表压力+大气压力

表压力=绝对压力–大气压力

2）正压、负压、真空度

●正压（压力）：表压力为正时。

●负压（真空）：表压力为负时。

●真空度：负压的绝对值。

3）压力单位

●国际单位：帕斯卡（帕、Pa）1Pa=1牛顿/米2（N／m2），工程上常用kPa，MPa。

●习惯常用：工程大气压kgf／cm2、mmH

2

O、mmHg等见P87，表3.1

3.1.2压力传感器的种类

●机械式：液柱式、活塞式、弹性元件式；（结构简单，使用方便，价格低廉）

●电气式：压电式、压阻式、压磁式。（动态性能好，灵敏度高，易于小型化，便于远传，

目前正在发展）

3.2 液柱式压力计

原理：流体静力学原理，流体内某一点的静压力，由这一点的高度，流体的密度和外加压力决定。

应用：0.1Pa以下的压力、差压和负压，也常作为校验低压和微压仪表的标准仪器。

特点：简单，使用方便，精度较高；体积大，读数不便，不能远方测量，易损坏。3.2.1 U形管压力计

1）数学模型：

设P

1—被测压力；P

2

—参比压力（多为大气压），当P

1

P

2

时，液柱的高度差（h

1

+h

2

）：由流体静力学知：在连续同一均质液体中，同一高度上的静压力相等。以A—A

面为基准高度，由压力平衡知：

)

h g(h )h -g(H P )h g(H P 21222111+++=++ρρρ展开整理得：

)

h )(h g()h -)(H g(P P 21121221+-+-+=ρρρρ这是普遍公式，给出了P 1与h 1，h 2的关系。

● 一般情况

ρ1=ρ2则 P 1= P 2+ g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)

● 如果ρ1<<ρ则P 1= P 2+ g ρ (h 1+h 2)

2）结论：

● 只要已知H ，ρ1，ρ2，ρ，P 2，则只需测出h 1，

h 2即可求出被测压力P 1。

● 差压测量△P=P 1-P 2= g(ρ2-ρ1)(H-h 2)+g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)

如果ρ1=ρ2 则：△P= g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)

如果ρ1<<ρ 则：△P= g ρ (h 1+h 2)

● 表压数值：如P 2=P D （大气压）则△P= P 1-P D 即为表压

3）几个问题：（口头）

● （h 1+h 2）m ax 不可能太大，否则读数制造都不方便，可以改变的是封液密度，以改变测压量程。密度越小，则测压范围越大，但是读数灵敏度越低。

● 如使ρ1=ρ2与ρ相差不大时，（ρ-ρ1）越小，则同样(h 1+h 2)越大，所以灵敏度越高，可测量微压。

● U 形管压力计只读一侧数据时若U 形管两侧的截面积不等时，2h 2代替（h 1+h 2）就会产生误差。

● 对封液的要求：不与被测介质发生物理和化学反应，流动性好，液面清晰。

3.2.2液柱式压力计的几种变形仪表（简介）

● 单管压力计［这是用h 2代替（h 1+h 2）与上边的2h 2代替（h 1+h 2）不相同］解决了两次读数的不便。∵F 1>>F 2 ∴A 2/A 1≈0

P 1≈P

2

+ g (ρ-ρ

1

)h

2

当A

2

/A

1

≤0.01时,δ

h

≤1%

●斜管压力计（倾斜微压计）

当α、ρ一定时，α越小l越大，l>h读数的相对误差越小。(α不能小于15度，否则会引起读数困难。)

3.2.3液柱式压力计的误差

●从公式可以看出P

1一定时，P

2

，g，ρ，ρ

1

，ρ

2

引起误差；

●毛细现象（表面张力）影响：管中封液的分界面也不是水平的，呈弯月面（上凸或者

下凹），从而使得液面升高或是降低，引起附加误差。此误差与封液的种类、管内径有关内径细，则误差高，一般要求管内径大于6～8mm。对于一定的结构的封液的压力计，毛细现象引起的读数误差是一定的。（水<2mm,Hg<1mm），不随液面的高低变化，属于系统误差，很易修正。

●温度变化的影响：温度变化可导致毛细现象的变化，标尺的变化以及封液密度的变化

（其中封液密度变化是主要的误差源）。

●重力加速度修正：使用实际重力加速度

●读数误差：正确读数方式：眼与液面的顶，底平。

●位置倾斜的误差（安装误差）

3.3 弹性元件及弹性压力表

应用：测压范围广，从几mmH

2

O到上万个大气压。

应用最广，实际应用的压力表大多是弹性压力表。

组成：压力传感器：弹性元件。

位移转换器：位移放大，就地指示；位移—电量，远方显示。

显示部分：机械式（就地）；电气式（远传）。

3.3.1弹性元件

1）作用：

压力→变形位移；

2）原理：

（P）被测压力――→力（F）弹性变形（位移△l）→输出

↑↓↓

弹性恢复力

3）种类：

●弹簧管（波登管）

➢结构：弯曲成圆弧形，螺旋形或S形的非圆截面的管子，封闭一端（自由端），另一端通入被测压力。截面短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。

➢原理（简述）：短轴方向受力面积比长轴方向受力面积大，受力也大，使管子有变圆的趋势（短轴要伸长，长轴要缩短），产生弹性形变。有经验公式。

➢提高灵敏度的措施：

面积