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第四章第四章 压力测量压力测量1、概述：压力单位、压力检测仪表的分类；、概述：压力单位、压力检测仪表的分类；2、液柱式压力计：原理和结构、液柱式压力计的测量、液柱式压力计：原理和结构、液柱式压力计的测量误差及其修正；误差及其修正；3、活塞式压力计：简单活塞式压力计、差动活塞式压、活塞式压力计：简单活塞式压力计、差动活塞式压力计；力计；4、弹性压力表：弹性元件、弹性压力计的误差及改善、弹性压力表：弹性元件、弹性压力计的误差及改善途径；途径；5、应变式压力传感器：电阻应变式压力传感器、电容、应变式压力传感器：电阻应变式压力传感器、电容式压力传感器、电感式压力传感器、力平衡式压力传感式压力传感器、电感式压力传感器、力平衡式压力传感器（参照第二章自学）；器（参照第二章自学）；6、测压仪表的选择和安装：压力仪表的选择、压力表、测压仪表的选择和安装：压力仪表的选择、压力表的校验、压力表的安装；的校验、压力表的安装；1ppt课件第四章 压力测量1、概述：压力单位、压力检测仪表的分类；1p4.1概述概述4.1.1 压力测量的目的压力测量的目的确定流体输送管路的阻力；确定流体输送管路的阻力；为选择流体机械设备提供依据；为选择流体机械设备提供依据；测定压力容器内部压力，保证容器安全工作。测定压力容器内部压力，保证容器安全工作。4.1.2 压力单位压力单位工程技术中的压力实际上是指物理学中的压强，即工程技术中的压力实际上是指物理学中的压强，即物体表物体表面单位面积上所受的面单位面积上所受的法向法向作用力作用力。压力表示方法压力表示方法:绝对压力绝对压力(P);大气压力大气压力(p);负压或真空度负压或真空度(p);压力差压力差(p)压力单位压力单位:atm;Pa(MPa);mmH2O;mmHg如水泵，等确定沿程阻力2ppt课件4.1概述4.1.1 压力测量的目的如水泵，等确定沿程阻力24.1.3 压力测量仪表（传感器）种类压力测量仪表（传感器）种类(1)机械压力机械压力测量仪表（传感器）测量仪表（传感器）1)压力使管内液柱升高（或降低），当液柱产生的重压力使管内液柱升高（或降低），当液柱产生的重力与被测压力达到平衡时，根据液柱高度及其比重即力与被测压力达到平衡时，根据液柱高度及其比重即可表示出压力（可表示出压力（液柱压力计液柱压力计）；）；2）若物体由于压力作用发生弹性变形，当弹性力与压）若物体由于压力作用发生弹性变形，当弹性力与压力形成的力达到平衡时，变形值即可反映压力大小力形成的力达到平衡时，变形值即可反映压力大小（弹性压力表弹性压力表）；）；3）当一定压力的液体通过活塞升举一定重量的物体并）当一定压力的液体通过活塞升举一定重量的物体并达到平衡时，物体的重量除以液体作用于活塞有效面达到平衡时，物体的重量除以液体作用于活塞有效面积即表示液体的压力（积即表示液体的压力（活塞式静重压力计活塞式静重压力计）。）。3ppt课件4.1.3 压力测量仪表（传感器）种类(1)机械压力测量仪（2）电子压力测量仪表（传感器）电子压力测量仪表（传感器）有的物体受压力作用后，其某种电气性能会发生变化。有的物体受压力作用后，其某种电气性能会发生变化。测出该电气参数的变化值即可测知压力。测出该电气参数的变化值即可测知压力。1）压电现象（）压电现象（piezoelectricity）晶体发生机械变形时产生相应的面电荷或体电荷的现晶体发生机械变形时产生相应的面电荷或体电荷的现象；象；2）压阻效应（）压阻效应（pressure-resistance effect）物体在压力作用下发生的电阻率变化。物体在压力作用下发生的电阻率变化。机械式压力传感器的特点：机械式压力传感器的特点：结构简单，使用方便，技结构简单，使用方便，技术成熟。但体积大，动态特性差，只适用于作就地指示仪术成熟。但体积大，动态特性差，只适用于作就地指示仪表，不易于信号远传。表，不易于信号远传。电气式压力传感器的特点：电气式压力传感器的特点：体积小，灵敏度高，动态体积小，灵敏度高，动态特性好，便于远传特性好，便于远传4ppt课件（2）电子压力测量仪表（传感器）4ppt课件4.2 液柱式压力计液柱式压力计封液1，1封液2，2介质，特点：特点：结构简单，结构简单，使用方便，用于使用方便，用于测量小于测量小于1000mmHg的低静压。的低静压。缺点：缺点：体积大，体积大，读数不便，读数不便，玻璃管易损。玻璃管易损。液柱式压力计是利用液柱所产生的液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测压力平衡，并根据液柱压力与被测压力平衡，并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。高度来确定被测压力大小的压力计。所用的液体叫做封液，常用的封液所用的液体叫做封液，常用的封液有水、酒精、水银等。有水、酒精、水银等。5ppt课件4.2 液柱式压力计封液1，1封液2，2介质，特点：结4.2.1 液柱式压力计的原理和结构液柱式压力计的原理和结构当被测压力与封液液柱的压力相平衡时，水平面当被测压力与封液液柱的压力相平衡时，水平面A-A处的静处的静压力平衡方程：压力平衡方程：封液1,1封液2,2介质，6ppt课件4.2.1 液柱式压力计的原理和结构封液1,1封液2,2若若1 2，则上式简化为：则上式简化为：（1）（2）（3）若若1=2，则上式简化为：则上式简化为：上式说明，封液以上的介质相当于减小了封液密上式说明，封液以上的介质相当于减小了封液密度，使仪表的测量范围减小，但灵敏度提高。度，使仪表的测量范围减小，但灵敏度提高。利用此利用此现象可设计测量微压的现象可设计测量微压的U形压力计。形压力计。注意：注意：读数时应分别读取读数时应分别读取h1和和h2，然后相加，以避免然后相加，以避免产生误差。产生误差。（4）7ppt课件若1 2，则上式简化为：（1）（2）（3）若1=液柱式压力计的基本结构：液柱式压力计的基本结构：连通连通U形管、封液、标尺形管、封液、标尺 封液的作封液的作用用：隔离隔离U形管二侧的介质，并形形管二侧的介质，并形成一定高度的液柱，以平衡被测压力。成一定高度的液柱，以平衡被测压力。对封液的要求：对封液的要求：（1）不与被测介质发生物理和化学反应；）不与被测介质发生物理和化学反应；（2）流动性好；）流动性好；（3）液面清晰；）液面清晰；（4）密度不同于被测介质：封液密度大，）密度不同于被测介质：封液密度大，则测量上限高；密度小时，灵敏度高。则测量上限高；密度小时，灵敏度高。液柱式压力计阻尼特性较差，被测压力波动液柱式压力计阻尼特性较差，被测压力波动时，易发生振荡。时，易发生振荡。8ppt课件 液柱式压力计的基本结构：8ppt课件4.2.2 单管压力计和斜管微压计单管压力计和斜管微压计4.2.2.1 单管压力计单管压力计对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，有对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，有 F1h1=F2h2 h1=F2h2/F1 当当F1F2时，时，F2/F1 0，则，则当当F2/F1 0.010.01时，因只读时，因只读h2引起的误差引起的误差 1%（5）（6）9ppt课件4.2.2 单管压力计和斜管微压计4.2.2.1 单管压力计4.2.2.2 斜管微压计斜管微压计测量微压（差）及负压时，液柱升高很小，此时读数测量微压（差）及负压时，液柱升高很小，此时读数和毛细现象误差较大。若使和毛细现象误差较大。若使h2增大，则可减小误差。增大，则可减小误差。当细管倾斜角度为当细管倾斜角度为时，液柱由时，液柱由h2变为变为l，读数为，读数为注意：注意：一般不小于一般不小于150,否则读数困难。否则读数困难。（7）（8）P1P2glsin10ppt课件4.2.2.2 斜管微压计测量微压（差）及负压时，液柱升高很4.2.3 液柱式压力计的误差及修正液柱式压力计的误差及修正4.2.3.1 毛细现象的影响毛细现象的影响封液在管内的毛细现象使液柱产生附加的升高或降低（由封液在管内的毛细现象使液柱产生附加的升高或降低（由管内径、弯曲液面的上凸或下凹决定）。管内径、弯曲液面的上凸或下凹决定）。管内径不小于管内径不小于10 mm；单管压力计用水作封液时，常温下；单管压力计用水作封液时，常温下的毛细误差小于的毛细误差小于2mm；用；用Hg作封液时，小于作封液时，小于1mm。4.2.3.2 温度的影响温度的影响温度变化 密度变化修正：修正：设温度为设温度为t 时，液柱指示值为时，液柱指示值为h1+h2,有有标准状态时液柱指示值为标准状态时液柱指示值为h1+h2，则则（9）（10）t0t范围内封液的平均体膨胀系数，1/11ppt课件4.2.3 液柱式压力计的误差及修正4.2.3.1 毛细现象4.2.3.3 重力加速度的影响重力加速度的影响仪器使用地的仪器使用地的重力加速度重力加速度仪器使用地的仪器使用地的纬度纬度仪器使用地的仪器使用地的海拔高度海拔高度地球半径地球半径4.2.3.4 读数误差读数误差4.2.3.5 仪器倾斜误差仪器倾斜误差二液柱的距离二液柱的距离仪器倾斜角度仪器倾斜角度（11）12ppt课件4.2.3.3 重力加速度的影响仪器使用地的重力加速度仪器使4.3.1 简单活塞式压力计简单活塞式压力计平衡时，平衡时，4.3 活塞式压力计活塞式压力计活塞半径活塞半径注意：注意：（1）活塞式压力计的使用温度：）活塞式压力计的使用温度：205；（2）测量时，活塞以）测量时，活塞以30120r/min的角速度连续的角速度连续转动，以保持其与活塞缸间的油膜转动，以保持其与活塞缸间的油膜活塞与活塞缸活塞与活塞缸的径向间距的径向间距活塞、承重盘、砝码重之和活塞、承重盘、砝码重之和活塞有效面积活塞有效面积13ppt课件4.3.1 简单活塞式压力计4.3 活塞式压力计活塞半径注意4.3.2 差动式活塞压力计差动式活塞压力计 调零：调零：关闭阀门关闭阀门1和和2，打开阀门，打开阀门3，使系统与大气，使系统与大气相通。相通。此时，未加砝码的盘此时，未加砝码的盘6和和7升至同一规定高度，达到升至同一规定高度，达到零点。有零点。有若不平衡，视盘若不平衡，视盘6和和7偏离规定高度的程度调偏离规定高度的程度调整。整。盘盘6超高时，打开阀超高时，打开阀4，调整调零容器，调整调零容器8，减，减小小p1,盘盘6降至规定高度时，关闭阀降至规定高度时，关闭阀4；盘盘7偏低时，打开阀偏低时，打开阀5，调整调零容器，调整调零容器8，使其，使其中的油压入油管，增大中的油压入油管，增大gh，然后关阀，然后关阀5。调零需反复几次。调零需反复几次。零位调好后，阀零位调好后，阀3、4、5均均关闭。关闭。1234567814ppt课件4.3.2 差动式活塞压力计 若不平衡，视盘6和7偏离阀门（阀门（1、2、3、4、5）简单活塞压力计简单活塞压力计承重盘承重盘G1差动活塞压力计差动活塞压力计承重盘承重盘G2调零容器调零容器被校表（被校表（9、10）微调容器微调容器油杯油杯简单活塞简单活塞差动活塞差动活塞（14、15）15ppt课件阀门（1、2、3、4、5）简单活塞压力计承重盘G1差动活塞压检验测量步骤：检验测量步骤：由阀由阀1（或（或2）通入压力）通入压力P，被校，被校表表9、10有指示，盘有指示，盘7升高，盘升高，盘6下降。在盘下降。在盘7上加砝码上加砝码G2，使二盘回至规定位置。此时，使二盘回至规定位置。此时式式(14)式式(13)得被测压力（表压）：得被测压力（表压）：当由阀当由阀1（或（或2）通入的压力小）通入的压力小于大气压力时，盘于大气压力时，盘7下降，盘下降，盘6上升。上升。在盘在盘6上加砝码上加砝码G1，使二盘回至规定，使二盘回至规定位置，有位置，有（14）（15）（17）（16）16543278916ppt课件检验测量步骤：由阀1（或2）通入压力P，被校表9、10式（式（16）（12）得）得式（式（18）代入式（）代入式（17），得，得即即（18）（19）（20）负压（17）（13）17ppt课件式（16）（12）得式（18）代入式（17），得即（18这种活塞式压力计的技术规格为（以YU型为例）：测量范围：真空0760 mmHg；压力02.5105Pa。精度等级：二等标准仪器，误差按量程分12.55106Pa：0.05%；01.5105Pa：0.5mmH2O；80760mmHg：0.05%；080mmHg：0.04mmHg。专用砝码：测量压力为5.5105Pa的有4个；1.5105Pa的有4个；5.5103Pa的有4个；测量真空为100mmHg的有7个；50mmHg的有2个。18ppt课件这种活塞式压力计的技术规格为（以YU型为例）：18ppt课件19ppt课件19ppt课件弹性压力表弹性压力表 的的第一个环节第一个环节弹弹性压力传感器性压力传感器4.4 弹性压力表弹性压力表组成：弹簧管、齿组成：弹簧管、齿轮传动机构、指针轮传动机构、指针和刻度盘和刻度盘 20ppt课件弹性压力表4.4 弹性压力表组成：弹簧管、齿轮传动机构、指针弹性压力传感器的信号变换过程：弹性压力传感器的信号变换过程：弹性范围内弹性范围内（输入）压力（输入）压力面积一定面积一定力力弹性力弹性力弹性变形（输出）弹性变形（输出）弹性压力表的弹性压力表的第二个环第二个环节节位移变换器：位移变换器：用以显示变形，其输出用以显示变形，其输出是指针位移，亦可为气是指针位移，亦可为气信号或电信号信号或电信号21ppt课件弹性压力传感器的信号变换过程：弹性范围内（输入）压力面积一定4.4.1弹簧管压力计弹簧管压力计 弯曲成圆弧形、螺旋形或弯曲成圆弧形、螺旋形或S形等形等形状的管子。形状的管子。管截面为非圆断面扁圆形或管截面为非圆断面扁圆形或椭圆形，椭圆形，截面短轴方向与管弯曲的截面短轴方向与管弯曲的径向一致。径向一致。一端封闭，另一端敞开。封闭一端封闭，另一端敞开。封闭端可自由运动，其位移作为输出信端可自由运动，其位移作为输出信号；开口端固定于仪表外壳上，被号；开口端固定于仪表外壳上，被测压力由此通入弹簧管内。测压力由此通入弹簧管内。测量范围测量范围宽宽：0.2Pa(0.02mmH2O)10MPa22ppt课件4.4.1弹簧管压力计 弯曲成圆弧形、螺旋形工作工程：工作工程：当它的内腔被接入被测压力后，在压当它的内腔被接入被测压力后，在压力的作用下它会发生变形。力的作用下它会发生变形。短轴方向短轴方向的内表面积比长轴方向的大，的内表面积比长轴方向的大，因而受因而受力也大。力也大。当管内压力比管外的大时，当管内压力比管外的大时，短轴要变短轴要变长些，长轴要变短些，管子截面区域长些，长轴要变短些，管子截面区域更圆，产生弹性形变。更圆，产生弹性形变。由于短轴方向由于短轴方向与弹簧管圆弧形的径向一致，变形是与弹簧管圆弧形的径向一致，变形是自由端向管子伸直的方向移动，产生自由端向管子伸直的方向移动，产生管端位移量，通过拉杆带动齿轮传动管端位移量，通过拉杆带动齿轮传动机构，使指针相对于刻度盘转动。机构，使指针相对于刻度盘转动。当变形引起的弹性力与被测压力产生当变形引起的弹性力与被测压力产生的作用力平衡时，变形停止，指针指的作用力平衡时，变形停止，指针指示出被测压力值。示出被测压力值。膨胀管膨胀管23ppt课件工作工程：膨胀管23ppt课件4.4.2 膜式压力计膜式压力计分膜片压力计和膜盒式压力计，分膜片压力计和膜盒式压力计，前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力，后者常用于测量气体的微压和负压。他们的敏感元件分别是膜片和膜盒。膜片和膜盒的形状如图。波纹膜片通常用于测量小压力，测压范围：040000Pa(4000mmH2O)。最大测压上限：6MPa膜片分为弹性膜片和挠性膜片。使用时周边夹紧，输出为膜片中心的位移。24ppt课件4.4.2 膜式压力计 波纹膜片通常用于测量小压力，膜片压力计是膜片压力计是利用金属胶片作为利用金属胶片作为敏感元件。敏感元件。膜片是四周加以固定膜片是四周加以固定的冈形薄片，当膜片两侧面受到的冈形薄片，当膜片两侧面受到不同压力时，膜片将弯向压力低不同压力时，膜片将弯向压力低的一面，使其中心产生一定位移，的一面，使其中心产生一定位移，通过传动机构使指针在度盘上转通过传动机构使指针在度盘上转动，指示出被测压力值。动，指示出被测压力值。图图3-7为一种膜片压力计的结构图，为一种膜片压力计的结构图，膜片膜片1固定在两个凸缘固定在两个凸缘2的中问，的中问，膜片下部承受被测压力，上部则膜片下部承受被测压力，上部则为大气压，膜片中央固定着小杆为大气压，膜片中央固定着小杆3，当所测压力变化时，膜片就，当所测压力变化时，膜片就带动小仟带动小仟3上下移动，因而也使上下移动，因而也使淮杆淮杆4推动扇形齿轮推动扇形齿轮6，从而使齿，从而使齿抡抡7及固定在它轴上的指针及固定在它轴上的指针8转动，转动，这样在刻度盘上就可读出相应的这样在刻度盘上就可读出相应的压力数值。压力数值。25ppt课件膜片压力计是利用金属胶片作为敏感元件。膜片是四周加以固定的冈4是由两片有凹凸波纹的膜片组成的膜盒。该膜盒通过导压管是由两片有凹凸波纹的膜片组成的膜盒。该膜盒通过导压管17与与需要测量压力的空间相通。当测压空间的压力变化时，膜盒受力需要测量压力的空间相通。当测压空间的压力变化时，膜盒受力也就发生变化，它的容积也就产生变化。由于膜盒变形，容积增也就发生变化，它的容积也就产生变化。由于膜盒变形，容积增大或缩小，焊在膜盒中心的梢钉大或缩小，焊在膜盒中心的梢钉7就推动杠杆就推动杠杆12，杠杆，杠杆11又借拉杆又借拉杆12和和14的帮助把指针的帮助把指针5推转一个角度。推转一个角度。图图4-7膜盒式压力计膜盒式压力计1-调零螺杆；调零螺杆；2-基座；基座；3-刻度板；刻度板；4-膜盒；膜盒；5-指针；指针；6-调零板；调零板；7-限位螺丝；限位螺丝；8-弧形连杆；弧形连杆；9-双金属片；双金属片；10-轴；轴；11-杠杆架；杠杆架；12-连杆；连杆；13-指针轴；指针轴；14-杠杆；杠杆；15-游丝；游丝；16管接头；管接头；17-导压管导压管26ppt课件4是由两片有凹凸波纹的膜片组成的膜盒。该膜盒通过导压管17与4.4.3 波纹管压力计波纹管压力计 波纹管是外周沿轴向有深槽形状的波纹褶皱，可沿轴向伸波纹管是外周沿轴向有深槽形状的波纹褶皱，可沿轴向伸缩的薄壁管子。它受压时的线性输出范围比受拉时的大，故常缩的薄壁管子。它受压时的线性输出范围比受拉时的大，故常在压缩状态下使用。波纹管式压差计以波纹管为感压元件来测在压缩状态下使用。波纹管式压差计以波纹管为感压元件来测量压差信号，有单波纹管、双波纹管两种，主要用作流量和液量压差信号，有单波纹管、双波纹管两种，主要用作流量和液位测量的显示仪表。位测量的显示仪表。27ppt课件4.4.3 波纹管压力计27ppt课件1-连接轴；连接轴；2-单向受压的保单向受压的保护阀；护阀；3-推板；推板；4-摆杆；摆杆；5-扭力管；扭力管；6-心轴；心轴；7-量程弹簧组；量程弹簧组；8-中心基座；中心基座；9-阻尼阀；阻尼阀；10-阻尼旁路；阻尼旁路；11-阻尼环；阻尼环；12-填充液；填充液；13-滚针轴承；滚针轴承；14-玛瑙轴承；玛瑙轴承；15-隔板；隔板；16-平衡阀平衡阀28ppt课件1-连接轴；28ppt课件连接轴连接轴1固定在波纹管固定在波纹管B1，B2端面的刚性端盖端面的刚性端盖上，上，B1、B2被刚性的连接在一起。被刚性的连接在一起。B1、B2通通过阻尼环过阻尼环11与中心基座与中心基座8间的环形间隙，以及间的环形间隙，以及中心基座上的阻尼旁路中心基座上的阻尼旁路10相通。量程弹簧组相通。量程弹簧组7在低压室，其两端分别固定在连接轴和中心基在低压室，其两端分别固定在连接轴和中心基座上。接入被测压差后，座上。接入被测压差后，B1，被压缩，其中的，被压缩，其中的填充液通过环形间隙和阻尼旁路流向填充液通过环形间隙和阻尼旁路流向B2，B2伸伸长，量程弹簧长，量程弹簧7被拉伸，直至压差在被拉伸，直至压差在B1、B2两两个端面上形成的力与量程弹簧及波纹管产生的个端面上形成的力与量程弹簧及波纹管产生的弹性力相平衡为止弹性力相平衡为止。这时连接轴系统向低压侧。这时连接轴系统向低压侧有位移，挡板有位移，挡板3推动摆杆推动摆杆4，带动扭力管，带动扭力管5转动，转动，使一端与扭力管固定在一起的心轴使一端与扭力管固定在一起的心轴6发生扭转，发生扭转，此转角反映了被测压差的大小。此转角反映了被测压差的大小。29ppt课件连接轴1固定在波纹管B1，B2端面的刚性端盖上，B1、B2被4.5 应变式压力传感器（自学）应变式压力传感器（自学）分类：分类：1、电阻应变式压力传感器；、电阻应变式压力传感器；2、电容式压力传感器；、电容式压力传感器；3、电感式压力传感器；、电感式压力传感器；4、力平衡式压力传感器。、力平衡式压力传感器。应用场合：应用场合：远距离传送压力信号。远距离传送压力信号。特点特点 简单、可靠、维护量小、动态特性好、便于小型化。简单、可靠、维护量小、动态特性好、便于小型化。30ppt课件4.5 应变式压力传感器（自学）分类：30ppt课件4.5.1 电阻应变式压力传感器电阻应变式压力传感器组成：组成：电阻栅、基底、覆盖层电阻栅、基底、覆盖层工作原理：工作原理：应变传感器变形时，由于电阻栅的应变传感器变形时，由于电阻栅的几何尺寸和电阻率改变，导致其电阻值发生变几何尺寸和电阻率改变，导致其电阻值发生变化。化。原理：电阻率变化引起电阻变化。金属电阻应变片工作原理：压力引起尺寸变化，导致电阻变化。包括丝绕式和箔式。31ppt课件4.5.1 电阻应变式压力传感器组成：电阻栅、基底、覆盖层工32ppt课件32ppt课件 设一段电阻栅长度为设一段电阻栅长度为l，截面积为，截面积为A，在外力，在外力作用下长度变化为作用下长度变化为l,面积变化为面积变化为A，电阻率变化，电阻率变化为为，则电阻栅的电阻值变化为，则电阻栅的电阻值变化为或或由材料力学知，材料横向应变与轴向应变的关系为由材料力学知，材料横向应变与轴向应变的关系为泊松系数（26）（27）33ppt课件 设一段电阻栅长度为l，截面积为A，在外力作（28）所以，式（所以，式（27）可写为）可写为电阻应变系数或应变传感器的灵敏系数K的物理意义：的物理意义：单位应变引起的电阻值的相对变化。单位应变引起的电阻值的相对变化。K的数值可由实验确定，一般金属材料的数值可由实验确定，一般金属材料:K26；半导体材料；半导体材料:可达可达180 可见，当当Kconstant时，可用电阻的变化时，可用电阻的变化来反映轴向应变。来反映轴向应变。34ppt课件（28）所以，式（27）可写为电阻应变系数或应变传感器的灵敏应变传感器常用材料的某些特性应变传感器常用材料的某些特性材料名称材料名称K电阻率电阻率/mmmm2 2m m-1-1电阻温度系数电阻温度系数/10106 6（1/1/）康铜康铜1.92.10.450.520.52200.3Ni80Cr20合金合金2.12.32.31.01.11.11101301300.3镍铬合镍铬合金金6J222.02.62.61.241.421.4220Pt80铱铱206.00.32850单晶硅单晶硅15035ppt课件应变传感器常用材料的某些特性材料名称K电阻率电阻温度系数康4.5.3 电容式压力传感器电容式压力传感器工作原理：工作原理：弹性敏感元件作为感受压力的元件，并作为活动板，与固定在传感器壳体上的定极板形成电容器，当压力通过工作介质传递到动极板上时，膜片产生位移，改变电容量，因此可以通过测量电容量来测定压力大小。电容大小为：微分，得：微分，得：位移变化量必须严格限制。36ppt课件4.5.3 电容式压力传感器工作原理：弹性敏感元件作为感受压为提高传感器的灵敏度，改善输出的非线形性，实际应用的压力传感器采用差动式，此时动极板在两个静极板之间，灵敏度可以提高1倍，非线形性大大降低。图4-12电容式差压传感器37ppt课件为提高传感器的灵敏度，改善输出的非线形性，实际应用的压力传感4.5.4电感式压力传感器基本原理：利用自感和互感变化来测量压力的传感器。分变气隙式、变截面和螺管式图4-13电感传感器原理示意图(a)气隙式；(b)螺管式1-衔铁；2-铁芯；3-线圈图4-14螺管式传感器原理图(a)单线圈；(b)螺管式一个螺管线圈和一个圆柱形衔铁，靠衔铁移动引起线圈电感值变化。两个相同螺管和一个公共衔铁，靠衔铁移动引起线圈电感值变化。38ppt课件4.5.4电感式压力传感器基本原理：利用自感和互感变化来测量4.6 测压仪表的选择和安装测压仪表的选择和安装39ppt课件4.6 测压仪表的选择和安装39ppt课件4.6.1测压仪表的选择测压仪表的选择普通压力表的主要技术指标列于表普通压力表的主要技术指标列于表4-1。压力表的选用。压力表的选用应根据生产要求和使用环境作具体分析。在满足生产过应根据生产要求和使用环境作具体分析。在满足生产过程的技术要求的前提下，本着程的技术要求的前提下，本着节约的原则，节约的原则，进行种类、进行种类、型号、量程、精度等级的选择型号、量程、精度等级的选择：型号型号Y-40Y-60Y-100Y-150Y-250公称直径公称直径/mm4060100150250接头螺纹接头螺纹M101M141.5M201.5精度等级精度等级2.51.5测量范围测量范围/MPa00.1；0.16；0.25；0.4；0.6；1；1.6；2.5；4；6 00.6；1；1.6；2.5；4；6010；16；25010；16；25；40；60-0.10-0.10.06；0.15；0.3；0.5；0.9；1.5；2.440ppt课件4.6.1测压仪表的选择型号Y-40Y-60Y-100Y-4.6.1压力表的选择压力表的选择（1）压力表的选择压力表的选择（2）变送器、传感器的选择变送器、传感器的选择（3 3）仪表量程的确定）仪表量程的确定（4 4）仪表精度的确定）仪表精度的确定变送器变送器是是利用电子感应元件将压力信号利用电子感应元件将压力信号转变成标准的模拟信号，可以方便的被转变成标准的模拟信号，可以方便的被采集和远距离传送至仪表采集和远距离传送至仪表、PLCPLC、和计算、和计算机系统，具有比较高的测量精度，使用机系统，具有比较高的测量精度，使用时需要有供电并配置相应的显示仪表。时需要有供电并配置相应的显示仪表。41ppt课件4.6.1压力表的选择（1）压力表的选择变送器是利用电子感1)1)压力表的选择压力表的选择仪表种类和型号的选择要根据仪表种类和型号的选择要根据工艺要求、介质性工艺要求、介质性质及现场环境质及现场环境等因素来确定。等因素来确定。在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体在大气腐蚀性较强、粉尘较多和易喷淋液体等环境恶劣的场合，宜选用密闭式全塑压力表。等环境恶劣的场合，宜选用密闭式全塑压力表。稀硝酸、醋酸、氨类及其它一般腐蚀性介质，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应选用耐酸压力表、氨压力表或不锈钢膜片压力表。表。稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性的、含固体颗粒、粘稠液等介质，应选用腐蚀性的、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，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。必须根据测量介质的特性选择。42ppt课件1)压力表的选择42ppt课件 结晶、结疤及高粘度介质，应选用膜片压力结晶、结疤及高粘度介质，应选用膜片压力表。表。在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表在机械振动较强的场合，应选用耐震压力表或船用压力表。或船用压力表。在易燃、易爆场合，如需电接点讯号时，应在易燃、易爆场合，如需电接点讯号时，应选用防爆电接点压力表。选用防爆电接点压力表。下列测量介质应选用专用压力表：下列测量介质应选用专用压力表：气氨、液氨：氨压力表、真空表、压力真空表；气氨、液氨：氨压力表、真空表、压力真空表；氧气：氧气压力表；氢气：氢气压力表；氯气：氧气：氧气压力表；氢气：氢气压力表；氯气：氯气压力表、压力真空表；乙炔：乙炔压力表；氯气压力表、压力真空表；乙炔：乙炔压力表；硫化氢：耐硫压力表；碱液：耐碱压力表、压硫化氢：耐硫压力表；碱液：耐碱压力表、压力真空表。力真空表。43ppt课件 结晶、结疤及高粘度介质，应选用膜片压力表。43ppt课件2)2)变送器、传感器的选择变送器、传感器的选择 以标准信号（以标准信号（4 420mA20mA）传输时，应选普通变送器。）传输时，应选普通变送器。易燃易爆场合，选用气动变送器或防爆型电动变送易燃易爆场合，选用气动变送器或防爆型电动变送器。器。对易结晶、堵塞、粘稠或有腐蚀性的介质，优选法对易结晶、堵塞、粘稠或有腐蚀性的介质，优选法兰变送器。兰变送器。使用环境好，测量精度和可靠性要求不高时，可选使用环境好，测量精度和可靠性要求不高时，可选用电阻式、电感式、霍尔式远传压力表及传感器。用电阻式、电感式、霍尔式远传压力表及传感器。测压小于测压小于5kPa5kPa时，可选用为差压变送器。时，可选用为差压变送器。(2)(2)外形尺寸选择外形尺寸选择 在管道或设备上安装的压力表，在管道或设备上安装的压力表，Dg=100mmDg=100mm或或150mm150mm。在仪表气动灌录的辅助设备上装压力表，在仪表气动灌录的辅助设备上装压力表，Dg=60mmDg=60mm。安装照度较低或较高，指示不易观察的压力表，安装照度较低或较高，指示不易观察的压力表，Dg=200mmDg=200mm或或250mm250mm。44ppt课件2)变送器、传感器的选择44ppt课件(3)仪表量程的确定仪表量程的确定仪表量程根据最大被测压力的大小确定。对于非弹仪表量程根据最大被测压力的大小确定。对于非弹性式压力表一般取仪表量程系列值中比最大被测压性式压力表一般取仪表量程系列值中比最大被测压力大的相邻数值，或按仪表说明书规定选用。对于力大的相邻数值，或按仪表说明书规定选用。对于弹性压力表，为了保证弹性元件在弹性变形的安全弹性压力表，为了保证弹性元件在弹性变形的安全范围内工作，范围内工作，在选择仪表量程时，必须考虑一定的预留量，一般在选择仪表量程时，必须考虑一定的预留量，一般在被测压力较为稳定的情况下，最大被测压力应不在被测压力较为稳定的情况下，最大被测压力应不超过量程的超过量程的2/32/3；在被测压力波动较大时，最大被测压力应不超过量在被测压力波动较大时，最大被测压力应不超过量程的程的1/21/2；测量高压力时，最大被测压力应不超过；测量高压力时，最大被测压力应不超过量程的量程的3/53/5。为了保证测量精度，被测压力值以不。为了保证测量精度，被测压力值以不低于全量程的低于全量程的1/31/3为宜为宜。按此要求算出仪表量程后，。按此要求算出仪表量程后，实取稍大的相邻系列值。实取稍大的相邻系列值。目前，我国生产的弹簧管压力表量程系列值为：目前，我国生产的弹簧管压力表量程系列值为：0.10.1，0.160.16，0.250.25，0.40.4，0.60.6，1.01.0，1.61.6，2.52.5，4.04.0，6.06.0，1010，1616，2525，40MPa40MPa。45ppt课件(3)仪表量程的确定45ppt课件(4)仪表精度的确定仪表精度的确定仪表的精度主要是根据生产允许的仪表的精度主要是根据生产允许的最大测量误差来确定，选择高精度最大测量误差来确定，选择高精度等级会造成不必要的浪费。等级会造成不必要的浪费。一般就地显示用弹性压力表，选用一般就地显示用弹性压力表，选用1.0，1.5或或2.5级，压力变送器类精度级，压力变送器类精度为为0.2级级0.5级。级。46ppt课件(4)仪表精度的确定46ppt课件4.6.2压力表的校验压力表的校验 在仪表使用以前或仪表使用一段时间后，在仪表使用以前或仪表使用一段时间后，都需要进行都需要进行校验，看是否符合自身精度，如果误差超过规定的数校验，看是否符合自身精度，如果误差超过规定的数值，就应该对该仪表进行检修。值，就应该对该仪表进行检修。校验就是将被校压力表与标准压力表通以相同的压力，校验就是将被校压力表与标准压力表通以相同的压力，比较它们的指示数值。在标准表的量程大于等于被校比较它们的指示数值。在标准表的量程大于等于被校表量程情况下，所选用的标准表的绝对误差一般应小表量程情况下，所选用的标准表的绝对误差一般应小于被校仪表绝对误差的于被校仪表绝对误差的1/3，此时被校仪表的误差可以，此时被校仪表的误差可以忽略不计，认为标准表的读数就是真实值。如果被校忽略不计，认为标准表的读数就是真实值。如果被校仪表对于标准仪表的基本误差小于被校仪表的规定误仪表对于标准仪表的基本误差小于被校仪表的规定误差，则认为被校仪表精度合格。差，则认为被校仪表精度合格。常用的压力校验仪器是常用的压力校验仪器是活塞式压力计和压力校验泵活塞式压力计和压力校验泵。活塞式压力计是用砝码法校验标准压力表，压力校验活塞式压力计是用砝码法校验标准压力表，压力校验泵则是用标准表比较法来校验工业用压力表。泵则是用标准表比较法来校验工业用压力表。47ppt课件4.6.2压力表的校验 47ppt课件4.6.3压力表的安装压力表的安装（1）取压口的选择）取压口的选择（2）导压管的安装）导压管的安装（3）压力表的安装）压力表的安装48ppt课件4.6.3压力表的安装（1）取压口的选择48ppt课件4.6.3压力表的安装压力表的安装 压压力力检检测测系系统统由由取取压压口口、导导压压管管、压压力力表表及及一一些些附附件件组组成成，各各个个部部件件安安装装正正确确与与否否对对压压力力测测量精度都有一定影响。量精度都有一定影响。（1 1）取压口的选择）取压口的选择取压口是在被测对象上引取压力信号的开口。取压口是在被测对象上引取压力信号的开口。选择取压口的原则是要使选取的取压口能反映选择取压口的原则是要使选取的取压口能反映被测压力的真实情况，具体选用原则如下：被测压力的真实情况，具体选用原则如下：1)1)取压口要选在被测介质直线流动的管段上，取压口要选在被测介质直线流动的管段上，不要选在管道拐弯、分岔、死角及流束形成涡不要选在管道拐弯、分岔、死角及流束形成涡流的地方。流的地方。2)2)就地安装的压力表在水平管道上的取压口，就地安装的压力表在水平管道上的取压口，一般在顶部和侧面。一般在顶部和侧面。49ppt课件4.6.3压力表的安装49ppt课件3)引至变送器的导压管，其水平管道上的取压口引至变送器的导压管，其水平管道上的取压口方位要求如下：测量液体压力时，取压口应开在方位要求如下：测量液体压力时，取压口应开在管道横截面的下部，与管道截面水平中心线夹角管道横截面的下部，与管道截面水平中心线夹角范围在范围在45度以内；测量气体压力时，取压口应开度以内；测量气体压力时，取压口应开在管道横截面的上部；对于测量水蒸气压力，在在管道横截面的上部；对于测量水蒸气压力，在管道的上半部及下半部，与管道截面水平中心线管道的上半部及下半部，与管道截面水平中心线在在45度夹角内。度夹角内。4)取压口处在管道阀门、挡板前后时，其与阀门、取压口处在管道阀门、挡板前后时，其与阀门、挡板的距离应大于（挡板的距离应大于（23）D（D为管道直径）。为管道直径）。50ppt课件3)引至变送器的导压管，其水平管道上的取压口方位要求如下：(2)(2)导压管的安装导压管的安装安装导压管应遵循以下原则：安装导压管应遵循以下原则：1)在取压口附近的导压管应与取压口垂直，管在取压口附近的导压管应与取压口垂直，管口应与管壁平齐，并不得有毛刺。口应与管壁平齐，并不得有毛刺。2)导压管的粗细、长短应选用合适，防止产生导压管的粗细、长短应选用合适，防止产生过大的测量滞后，一般内径为过大的测量滞后，一般内径为610mm，长度，长度一般不超过一般不超过60m。3)水平安装的导压管应有水平安装的导压管应有1:101:20的斜度，的斜度，坡向应有利于排液（测量气体压力时）或排气坡向应有利于排液（测量气体压力时）或排气（测量水的压力时）。（测量水的压力时）。51ppt课件(2)导压管的安装51ppt课件4)4)当被测介质易冷凝或易冻结时，应加装保当被测介质易冷凝或易冻结时，应加装保温隔热管。温隔热管。5)5)测量气体压力时，应优选变送器高于取压测量气体压力时，应优选变送器高于取压点的安装方案，以利于管道内冷凝液回流至工点的安装方案，以利于管道内冷凝液回流至工艺管道，不必设置分离器；测量液体压力或蒸艺管道，不必设置分离器；测量液体压力或蒸汽时，应优选变送器低于取压点的安装方案，汽时，应优选变送器低于取压点的安装方案，使测量管不易集气体，不必另加排气阀，在导使测量管不易集气体，不必另加排气阀，在导压管路的最高处应装设集气器；当被测介质可压管路的最高处应装设集气器；当被测介质可能产生沉淀物析出时，在仪表前的管路上应加能产生沉淀物析出时，在仪表前的管路上应加装沉降器。装沉降器。6)6)为了检修方便，在取压口与仪表之间应装为了检修方便，在取压口与仪表之间应装切断阀，并应靠近取压口。切断阀，并应靠近取压口。52ppt课件4)当被测介质易冷凝或易冻结时，应加装保温隔热管。52pp(3)压力表的安装压力表的安装1)压力表应安装在能满足仪表使用环境条件，压力表应安装在能满足仪表使用环境条件，并以观察易检修的地方。并以观察易检修的地方。2)安装地点应尽量避免震动和高温影响，对于安装地点应尽量避免震动和高温影响，对于蒸汽和其他可凝性热气体以及当介质温度超过蒸汽和其他可凝性热气体以及当介质温度超过60时，就地安装的压力表选用带冷凝管的安时，就地安装的压力表选用带冷凝管的安装方式。装方式。3)测量有腐蚀性、粘度较大、易结晶、有沉淀测量有腐蚀性、粘度较大、易结晶、有沉淀物的介质时，应优先选取带隔膜的压力表以及物的介质时，应优先选取带隔膜的压力表以及远传膜片密封变送器。远传膜片密封变送器。53ppt课件(3)压力表的安装53ppt课件4)压力表的连接处应加装密封垫片，一般低压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于于80及及2MPa以下时，用石棉纸板或铝片；以下时，用石棉纸板或铝片；温度及压力更高时（温度及压力更高时（50MPa以下）用退火紫以下）用退火紫铜或铅垫。选用垫片材质时，还要考虑介质铜或铅垫。选用垫片材质时，还要考虑介质的影响。例如测量氧气压力时，不能使用浸的影响。例如测量氧气压力时，不能使用浸油垫片、有机化合物垫片；测量乙炔压力时，油垫片、有机化合物垫片；测量乙炔压力时，不得使用铜质垫片。否则他们均有发生爆炸不得使用铜质垫片。否则他们均有发生爆炸的危险。的危险。5)仪表必须垂直安装，若装在室外时，还应仪表必须垂直安装，若装在室外时，还应加装保护箱。加装保护箱。6)当被测压力不高，而压力表与取压口又不当被测压力不高，而压力表与取压口又不在同一高度，对由此高度差所引起的测量误在同一高度，对由此高度差所引起的测量误差应进行修正。差应进行修正。54ppt课件4)压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于80及2MPa作业题1、常用压力测量仪器有哪些种类？工作原理是什么？有何性能特点？测压范围为多大？55ppt课件作业题1、常用压力测量仪器有哪些种类？工作原理是什么？有何性
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