压力检测方法与仪表
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式中 Ｐ——压力（Pa）
Ｆ——均匀垂直作用力（ N） Ｓ——受力面积（m2） 单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“ Pa” 1Pa = 1×10-3 kPa = 1×10-6MPa
压力检测方法及仪表
?压力的几种表示形式
被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）
绝对压力
表压（正压） 真空度
4—轴封膜片 5—主杠杆 6—过载保护片 7—静压调整螺钉
8—矢量机构 9—零点迁移弹簧
反馈 机构 10—平衡锤 11—量程调整螺钉
12 —检测片（衔铁）
13—差动变压器 14—副杠杆
15—放大器 16—反馈动圈
17—永久磁钢 18—电源 19—负载
20 —调零弹簧
测量机构
压力检测方法及仪表
工作原理：力矩平衡
弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，测量范围宽。因此应用十分广泛。
压力检测方法及仪表
测量原理
当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即
F ? CS
F ? AP
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数
式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
S? AP C
气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） 20～100 kPa
电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表 力 平 衡 式 压 力 变 杠杆机构 送 器
1—低压室 2—高压室
3—测量元件（膜盒、膜片）
检测放大 机构
结构：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上扩散一组等值电阻，并将 电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器内。
图3-12 压阻式压力传感器 1-基座; 2-单晶硅片; 3-导环; 4-螺母; 5-密封垫圈; 6-等效电阻
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?应变片式测压原理
由金属或半导体材料制成的电阻体的阻值可表示为：
检测元件—膜盒或膜片
杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表
?霍尔式压力表
线性非均匀磁场
霍尔式压力表属于电气式压力表。
测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料 的霍尔效应的原理）实现压力 -位移-霍尔电势的转 换。
霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。 霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使 霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的 左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流 I，则会在 霍尔片的两个横向端面之间形成电位差 VH，此电位 差称为霍尔电势。
R? ? l
S
当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截面积会发生变化，即其阻值也会发 生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化 称为应变效应。 应变片多以金属材料为主，一般和弹性元件一起使用。
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?应变片式测压原理
r1为测量片，r2为温度补偿片， r3， r4为固定电阻。
图3-11 应变片压力传感器示意图 1-应变筒; 2-外壳; 3-密封膜片
压力检测方法与仪表
主要内容
?液柱测压法
?压力检测方法 ?弹性变形法
?电测压力法
(转化原理差异)
?弹簧管压力表
?霍尔式压力表
?差压（压力）变送器
?压力检测仪表 ?力平衡式压力变送器
?微位移式变送器
?智能差压（压力）变送器
压力检测方法及仪表
?压力的基本概念
垂直而均匀地作用在单位面积上的力
?? F S
d——两平行板之间的距离， m C ——电容量， F
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?压电式测压原理 根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。
（a）单晶体
（b）剖面图
（c）X截割的石英片
电荷数
Qx ? KPx Ax
受力面积
压电常数
作用在受力面积上的压力
压力检测方法及仪表
3.压阻式压力传感器 压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成
?弹性变形法
测量原理 将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件
膜片式弹性元件
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示压力。但更多的是和其他转换元件合起来使用，通过 膜片和转换元件把压力转换成电信号；
波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读数。其特点是灵敏度高（特别是 在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa ），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；
S~ P
压力检测方法及仪表
弹 性 元 件 结 构 和 特 点
压力检测方法及仪表
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
பைடு நூலகம்
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
压力检测方法及仪表
拉杆 调整螺钉
图3-7 电接点信号压力表 1,4-静触点; 2-动触点; 3-绿灯; 5红灯
压力检测方法及仪表
?电测压力法
测量原理 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号 来进行测量的。 1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应 的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质 与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等 。
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?电容式测压原理
测量原理
采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电 容器的电容量，然后通过测量电容量 C便可以知道被测
压力的大小，从而实现压力-电容转换的。
定极板
弹性元件
C ? ??
d
被测压力
动极板
ε—— 电容器极板间绝缘介质的介电 常数， F/m
A——电容器两平行板覆盖的面积， m2
大气压力线
绝对压力
绝对压力的零线
压力检测方法及仪表
?液柱测压法
测量原理 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
p1 p2
1
1
h1 h
h2
2
2
P0
1
1
h1
h2
0
2
p
0
常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和 活塞式压力表等。
压力检测方法及仪表
?活塞式压力表
压力检测方法及仪表
VH ? KH IB
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表 ?霍尔式压力表
霍尔片 + 弹簧管
磁钢
弹簧管
霍尔片
VH ? Kx
K —— 霍尔式压力传感器输出系数 χ—— 自由端霍尔元件的位移量
压力检测方法及仪表
?差压（压力）变送器
作用：将各种物理量转换成统一的标准信号
差压变送器 力平衡式变送器 位移平衡式变送器
Ｆ——均匀垂直作用力（ N） Ｓ——受力面积（m2） 单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“ Pa” 1Pa = 1×10-3 kPa = 1×10-6MPa
压力检测方法及仪表
?压力的几种表示形式
被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）
绝对压力
表压（正压） 真空度
4—轴封膜片 5—主杠杆 6—过载保护片 7—静压调整螺钉
8—矢量机构 9—零点迁移弹簧
反馈 机构 10—平衡锤 11—量程调整螺钉
12 —检测片（衔铁）
13—差动变压器 14—副杠杆
15—放大器 16—反馈动圈
17—永久磁钢 18—电源 19—负载
20 —调零弹簧
测量机构
压力检测方法及仪表
工作原理：力矩平衡
弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，测量范围宽。因此应用十分广泛。
压力检测方法及仪表
测量原理
当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即
F ? CS
F ? AP
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数
式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
S? AP C
气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） 20～100 kPa
电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表 力 平 衡 式 压 力 变 杠杆机构 送 器
1—低压室 2—高压室
3—测量元件（膜盒、膜片）
检测放大 机构
结构：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上扩散一组等值电阻，并将 电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器内。
图3-12 压阻式压力传感器 1-基座; 2-单晶硅片; 3-导环; 4-螺母; 5-密封垫圈; 6-等效电阻
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?应变片式测压原理
由金属或半导体材料制成的电阻体的阻值可表示为：
检测元件—膜盒或膜片
杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表
?霍尔式压力表
线性非均匀磁场
霍尔式压力表属于电气式压力表。
测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料 的霍尔效应的原理）实现压力 -位移-霍尔电势的转 换。
霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。 霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使 霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的 左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流 I，则会在 霍尔片的两个横向端面之间形成电位差 VH，此电位 差称为霍尔电势。
R? ? l
S
当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截面积会发生变化，即其阻值也会发 生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化 称为应变效应。 应变片多以金属材料为主，一般和弹性元件一起使用。
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?应变片式测压原理
r1为测量片，r2为温度补偿片， r3， r4为固定电阻。
图3-11 应变片压力传感器示意图 1-应变筒; 2-外壳; 3-密封膜片
压力检测方法与仪表
主要内容
?液柱测压法
?压力检测方法 ?弹性变形法
?电测压力法
(转化原理差异)
?弹簧管压力表
?霍尔式压力表
?差压（压力）变送器
?压力检测仪表 ?力平衡式压力变送器
?微位移式变送器
?智能差压（压力）变送器
压力检测方法及仪表
?压力的基本概念
垂直而均匀地作用在单位面积上的力
?? F S
d——两平行板之间的距离， m C ——电容量， F
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?压电式测压原理 根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。
（a）单晶体
（b）剖面图
（c）X截割的石英片
电荷数
Qx ? KPx Ax
受力面积
压电常数
作用在受力面积上的压力
压力检测方法及仪表
3.压阻式压力传感器 压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成
?弹性变形法
测量原理 将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件
膜片式弹性元件
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示压力。但更多的是和其他转换元件合起来使用，通过 膜片和转换元件把压力转换成电信号；
波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读数。其特点是灵敏度高（特别是 在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa ），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；
S~ P
压力检测方法及仪表
弹 性 元 件 结 构 和 特 点
压力检测方法及仪表
弹簧管压力表
刻度盘 游丝
பைடு நூலகம்
中心齿轮 弹簧管
指针 扇形齿轮
接头
压力检测方法及仪表
拉杆 调整螺钉
图3-7 电接点信号压力表 1,4-静触点; 2-动触点; 3-绿灯; 5红灯
压力检测方法及仪表
?电测压力法
测量原理 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号 来进行测量的。 1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应 的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质 与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等 。
压力检测方法及仪表
?电测压力法
?电容式测压原理
测量原理
采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电 容器的电容量，然后通过测量电容量 C便可以知道被测
压力的大小，从而实现压力-电容转换的。
定极板
弹性元件
C ? ??
d
被测压力
动极板
ε—— 电容器极板间绝缘介质的介电 常数， F/m
A——电容器两平行板覆盖的面积， m2
大气压力线
绝对压力
绝对压力的零线
压力检测方法及仪表
?液柱测压法
测量原理 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
p1 p2
1
1
h1 h
h2
2
2
P0
1
1
h1
h2
0
2
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0
常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和 活塞式压力表等。
压力检测方法及仪表
?活塞式压力表
压力检测方法及仪表
VH ? KH IB
压力检测方法及仪表
?压力检测仪表 ?霍尔式压力表
霍尔片 + 弹簧管
磁钢
弹簧管
霍尔片
VH ? Kx
K —— 霍尔式压力传感器输出系数 χ—— 自由端霍尔元件的位移量
压力检测方法及仪表
?差压（压力）变送器
作用：将各种物理量转换成统一的标准信号
差压变送器 力平衡式变送器 位移平衡式变送器