第5章压力测量第三章温度测量

（2）电远传式弹簧 压力仪表
霍尔压力传感器 电感式压力传感器
第四节 电气Fra Baidu bibliotek检测
电气式压力检测方法一般是用压力敏 感元件直接将压力转换成电阻、电荷 量等电量的变化。
能实现压力－电量转换的压敏元件主 要有压电材料、应变片和压阻元件。
1. 压电式压力传感器
压电效应原理：压电材料受压时会在其表面 产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。
一、压力表示方式
绝对压力PJ 大气压力PD 表压力PB
PB= PJ －PD 真空度PZ（负压）
PZ＝ PD－ PJ
二、压力检测方法
1.平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码 的重量与被测压力相平衡的原理测量压力
2.弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测 介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变 形来反映被测压力的大小
1. 环境温度变ht0化 ht 1 t t0
2. 重g力 加gn速1度0.0变102化26H5cos 2
B
3. 毛细管现象
hn
g gn
h
第三节 弹性式压力计
用弹性传感器（又称弹性元件）组成的压 力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受压 后产生的形变输出（力或位移），可以通过传 动机构直接带动指针指示压力（或压差），也 可以通过某种电气元件组成变送器，实现压力 （或压差）信号的远传。
P g 2h1
P0 g(h1 h2 )
d12h1
d
2 2
h
2
h2
d12
d
2 2
h1
% h1 h 2 7.99% h1 h2
三、斜管微压计
主要用于测量微小压力、负压和压 差，它将单管液柱压力计的测量管倾斜 放置，这样可以提高灵敏度，减少读数 相对误差。
h1
A2 A1
l
h2 l sin
弹性元件在弹性限度内受压后会产生 变形，变形大小与被测压力成正比关系。
F AP F Cx x F PA
CC
1. 膜片
按剖面形状分为平膜片和波纹膜片 常用材料 可与其他转换元件合用
电容式压力传感器 光纤式压力传感器 力矩平衡式压力变送器
2. 波纹管
优点：灵敏高，可测较低压力 缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级
水“巴柱””（（mbmarH）2O、）“、P“S物I”理等大均气应压改”成（法at定m）计量、
单位帕。
1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa
1mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa
1atm = 1.01325×105Pa
1bar=105Pa
1PSI=6.89×103Pa
压电材料：单晶体、多晶体
特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可 靠，线性度好，频率响应高，量程范围广
2. 应变式压力传感器
应变片是基于应变效应工作的一种压力敏感元 件，当应变片受外力作用产生形变时，应变片 的电阻值也将发生相应变化。
应变式压力传感器是由弹性元件、应变片以及 相应的桥路组成的。
一、U形管压力计
△P=P1－P2 =ρg(h1+h2)
提高工作液密度将 增加压力的测量范 围，但灵敏度要降
低。
二、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。
因
4
D
2
h2
4
d
2
h1
则
h2
d2 D2
h1
故
p
g(h1
h
2
)
g(1
d2 D2
➢ 电气式：将被测压力转换成各种电量，如电 感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大 小实现压力的间接测量
➢ 活塞式：根据水压机液体传送压力的原理， 将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码 的质量
第二节 液柱式压力计
利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压 力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测 压力的大小
优点：结构简单，使用方便，有相当高的准 确度，在本专业中应用很广泛
缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻 璃管容易损坏及读数不方便
采用水银或水为工作液，用U形管或单管进 行测量，常用于低压、负压或压力差的检测
被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、 风道各段压力、通风空调系统各段压力的测 量
r＝0，εr、εt达 最大值
r=r0， εt=0
r=r0，εr达 负的最大值
r=0.58r0， εr=0
3. 弹簧管
截面为非圆形（椭圆 形或扁圆形），并弯 成圆弧状的空心管子
一端为封闭（自由 端），一端为开口 （固定端）
0
1 2 P
E
R2 bh
(1
a2 b2 ) k2
（1）弹簧管压力表
结构简单，使用方便， 价格低廉，使用范围 广，测量范围宽
可测负压、微压、低 压、中压和高压
精度有0.5、1.0、1.5、 2.5等
第五章 压力测量
第一节 概述
垂直作用在单位面积上的力称压力。
在国际单位制（SI）和我国法定计量单位
中，压力的单位是“帕斯卡”，简称
“帕”，符号为“Pa”。
1Pa
1N / m2
kgm 1 m2s2
1kgm1s2
即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所 形成的压力值为1Pa。
过去采用的压力单位“工程大气压力” （kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米
)h
2
由于 D>>d，所以 P =ρgh2
问：U形管压力计两肘管的内径分别为d1 = 6mm，d2 = 6.5mm，管内封液为水，被测 压力作用于较细肘管，使水柱从零位下降 195mm。如果以该值的2倍作为被测压力 值，试确定由于没有读取较粗肘管的水柱 从零位的升高值而造成的测量误差。
解：
% P P0 100% P0
3.电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成 电阻、电荷量等电量的变化
三、压力测量仪表的分类
压力传感器从其原理及结构来看可分为： 液柱式、机械式及电气式
测量压力的仪表，按信号原理不同，大 致可分为四类：
➢ 液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力 转换成液柱高度
➢ 机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将 被测压力转换成位移
PB
g(h1
h2)
g( A1 A2
sin )l
➢ 倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高； 但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难， 误差增大。
➢ 这种倾斜管液柱式压力计可以测量到0.98Pa 的微压。为了进一步提高微压计的精确度，
应选用密度小的酒精作为工作液体。
四、液柱式压力计的测量误差及其修正