自动检测技术第七课压力测量

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1、第五章第五章 压力测量压力测量基本教学内容基本教学内容u压力的压力的 基本概念基本概念u液柱式压力计液柱式压力计 U U型管压力计、单管压力计、斜管式微压计型管压力计、单管压力计、斜管式微压计u弹性式压力计弹性式压力计 弹簧管式、膜片（盒）式、波纹管式弹簧管式、膜片（盒）式、波纹管式 u电气式压力测量电气式压力测量 电容式压力压差变送器、霍尔压力变送器、压电容式压力压差变送器、霍尔压力变送器、压电电 式压力传感器、固体压阻式压力压差传感器式压力传感器、固体压阻式压力压差传感器u压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验 o压力压力 垂直作用于物体表面上的力垂直作用于物体表面上的力o压强压

2、强 垂直作用于单位面积物体表面上的力垂直作用于单位面积物体表面上的力o 在建筑环境与设备的测试中，并不严格区分压力在建筑环境与设备的测试中，并不严格区分压力和压强。通常所说的压力实际上是指和压强。通常所说的压力实际上是指压强压强。o压差压差 测量两个压力之差称压差测量两个压力之差称压差o 表压力表压力 压力仪表指示的压力值压力仪表指示的压力值 缺省情况下，缺省情况下，所说的压力值即指表压力所说的压力值即指表压力 表压力可正表压力可正可负，为负时其绝对值称为可负，为负时其绝对值称为真空度真空度。第一节第一节 概述概述PJPBPZ一、基本概念一、基本概念o 帕帕(Pa) N/m2，国际单位，国际单

3、位o 兆帕兆帕(MPa) 106Pao 工程大气压，工程大气压， kgf/cm2 ，98070 Pan 约等于一个大气压（约等于一个大气压（1.013e+5 Pa) ，“自来自来水压头是水压头是5公斤公斤”，用的就是这个单位。，用的就是这个单位。o mmH2O， 9.81 Pao mmHg ，133 Pa压力单位压力单位二压力测量仪表的分类二压力测量仪表的分类o 1液柱式压力计液柱式压力计o 2弹性式压力计弹性式压力计o 3电气式压力计电气式压力计o 4活塞式压力计活塞式压力计第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计v 分类分类o U型管压力计型管压力计o 单管压力计单管压力计o 斜管式微压计斜

4、管式微压计v 特点特点：结构简单，使用方便，准确度比较：结构简单，使用方便，准确度比较高，常用于测量低压、负压、差压。高，常用于测量低压、负压、差压。v 缺点缺点：体积大，读数不方便，玻璃管易损：体积大，读数不方便，玻璃管易损坏。坏。一一U型管压力计型管压力计o 假设被测的介质为气体，可忽略假设被测的介质为气体，可忽略被测介质的高度形成的静压值。被测介质的高度形成的静压值。根据流体静力学原理可得：根据流体静力学原理可得：U型管内径一般为型管内径一般为5-20mm，为了减少毛细现象管子内径为了减少毛细现象管子内径一般不少于一般不少于10mm，)(2121hhgPPPP2P1U型管h1h20二单管

5、式压力计二单管式压力计 因为因为A1、A2为常数，这样可通过为常数，这样可通过一次读数进行压差测量。当一次读数进行压差测量。当A2/A1很小时，很小时，h1可忽略，公式简化为：可忽略，公式简化为： 12212211AAhhAhAh212212221) 1()()(hAAghAAhghhgPPd212212221) 1()()(hAAghAAhghhgPPx直管h1h22hgP三、斜管式微压计三、斜管式微压计lAAhlAAh121211alhsin2laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221P1P2斜管h1h2LlaAAgallAAghhgP)sin()sin()(121

6、221laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221主要用于测量微小的压力、负压和压差。主要用于测量微小的压力、负压和压差。为了减少读数的相对误差，拉长液柱，将为了减少读数的相对误差，拉长液柱，将测量管倾斜放置。测量管倾斜放置。 四液柱式压力计的测量误差及其修正四液柱式压力计的测量误差及其修正1环境温度变化的影响及修正环境温度变化的影响及修正 对于一般的工业测量，主要考虑工作液密度变对于一般的工业测量，主要考虑工作液密度变化对压力测量的影响。修正公式为：化对压力测量的影响。修正公式为：ghP)(100tthhtt2. 重力加速度变化的影响及修正重力加速度变化的影响及修正hg

7、ghnn标准重力加速标准重力加速度下的工作液度下的工作液柱高度柱高度使用地点的工使用地点的工作液柱高度作液柱高度3 3毛细现象的影响毛细现象的影响为了减少该误差，通常要求测量管的内径一为了减少该误差，通常要求测量管的内径一般不小于般不小于10mm10mm。问题？问题？1.斜管式微压计用水作介质，可以吗？斜管式微压计用水作介质，可以吗？2.液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读液柱式压力计，水作工作介质，为了便于读数，在水中加入红墨水，可以吗？数，在水中加入红墨水，可以吗？3.斜管式微压计，测量时看不到液柱，是怎么斜管式微压计，测量时看不到液柱，是怎么回事？回事？第三节第三节 弹性式压力计弹性式

8、压力计1 1、概述、概述o 原理：原理：弹性压力表是利用各种不同形状弹性弹性压力表是利用各种不同形状弹性感压元件在被测压力的作用下，产生弹性变感压元件在被测压力的作用下，产生弹性变形制成的测压仪表形制成的测压仪表o 特点：特点：结构简单、牢固可靠、测压范围广、结构简单、牢固可靠、测压范围广、使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远传传o 常用弹性压力表：常用弹性压力表：n 弹簧管式弹簧管式n 膜片（盒）式膜片（盒）式n 波纹管式波纹管式二弹性元件及其特性二弹性元件及其特性1膜片膜片：使用时周边夹紧，测低压、微压。：使用时周边夹紧，测低压、微压。将两块膜片沿周

9、边对焊起来，形成一膜盒，将两块膜片沿周边对焊起来，形成一膜盒，膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾部负压。精度等级为部负压。精度等级为2.5，最高可达，最高可达1.5级。级。PxPxPxPx平薄片波纹片膜盒2波纹管波纹管：开口端固定，封闭：开口端固定，封闭端的位移作为输出，由于波端的位移作为输出，由于波纹管的位移相对较大，故灵纹管的位移相对较大，故灵敏度高，常用于测量较低的敏度高，常用于测量较低的压力（压力（1.0-106Pa）精度等）精度等级级1.5级。级。Px3弹簧管弹簧管： 单圈弹簧管单圈弹簧管 多圈弹簧管多圈弹簧管二弹性元件及其特性二弹性元件及其特性

10、 假设被测压力大于外界大气压力，产生短轴变长，假设被测压力大于外界大气压力，产生短轴变长，长轴变短的弹性形变，使管子在弯曲方向上的刚度长轴变短的弹性形变，使管子在弯曲方向上的刚度增大，自由端向管子伸直的方向运动。对应的几何增大，自由端向管子伸直的方向运动。对应的几何分析如下：分析如下：弹簧管是怎样产生形变的呢？弹簧管是怎样产生形变的呢？11RR22RR2121RRRR两式相减两式相减:2121RRRR因为：因为：可得可得:R1R2 弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为7-8o，弹簧管作成多圈时，自由端的位移，弹簧管作成多圈时，自由端的位移可达可达45o。弹簧

11、管的自由端的位移可通过。弹簧管的自由端的位移可通过杠杆机构杠杆机构带动指针转动，这种机构的指针带动指针转动，这种机构的指针最大转角为最大转角为180o，通常作成，通常作成90度的回转度的回转角。最常用的传动机构为角。最常用的传动机构为杠杆杠杆扇形齿轮扇形齿轮机构机构，可使指针转动，可使指针转动270o。弹簧管压力计弹簧管压力计弹簧管压力计弹簧管压力计弹簧管压力计弹簧管压力计o 电接点压力表电接点压力表： 不仅可实现压力的测量，而且可实现压力不仅可实现压力的测量，而且可实现压力的报警和控制。的报警和控制。第四节第四节 电气式压力检测电气式压力检测一一位移式压力压差变送器位移式压力压差变送器：将弹