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第3章 压力和差压测量

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压力和压差测量-

压力和压差测量-
U型管压力计由两端开口 的垂直U型玻璃管及垂直放置 的刻度尺所构成。管内盛有适 量的工作液体（常用汞、水或 乙醇等），U型管的一端连接 已知压力（p１）的基准系统 （如大气等），另一端连接到 被测压力（p2）系统。被测系 统的压力p2可由下式计算得到:
三、弹性式压力计
弹性压力计是根据弹性元件受到压力作用后，所产 生的变形与压力大小具有一一对应的确定关系的 力平衡原理进行压力测量的。 1）弹性元件是指在受到外力作用时产生变形，而 撤去外力后能够恢复原状的原件。 2）输出特性: 变形位移X与弹性力F、被测压力PX有如下关系: F=f(px) x=f(px)
压力的概念
• 压力 垂直作用在单位面积上的力，或流体中单位面积上承受的 力。物理学上称之为“压强”，俗称“压力”。
绝对压力与表压力之间的关系 表压力=绝对压力-大气压 绝对压力=表压力+大气压
• 1.重力平衡方法
• 常用压力测量方法
• （1）液柱式压力计
•
基于液体静力学原理。被测压力与一定高度的工
电容式压力传感器 测量原理: 将弹性元件的位移转换为电容量的变化。
平行板电容器的电容量:
ε为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d 为两平行板间距。
实际测量中，大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变 A 或 d 一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。 故有变极距式电容压力传感器和变面积式电容压力传感器。
大家学习辛苦了, 还是要坚持
继续保持安静
一、压力表的选用
压力表的选用应根据使用要求，针对具体情况作具体 分析，我们常见的压力表为弹簧管压力表，除普通弹簧 管压力表之外，还有耐腐蚀的氨用压力表和禁油的氧用 压力表。我们根据以下依据做出种类、型号、量程和精 度等级的选择。

第三章 压力测量

第三章 压力测量

• 液体压力计的误差分析
– 温度误差 – 安装误差 – 重力加速度变化误差 – 传压介质误差 – 读数误差 • U型管压力计在读（h1＋h2）时，产生两次读数 误差。为了减少读数误差，可将其改进为单管压 力计和斜管压力计，测量原理相似。 目前，液柱式压力计使用较少。测量范围约为： 0~16kPa。
U 0 E 21 E 22 j( M 1 M 2 ) I




3、电感式压力传感器 压力 ---- 弹性敏感元件（膜盒、膜片、波纹管） --位移 --- 电感
~220V
(相敏检波电路)
接头1：前端
膜盒2：弹性元件，感受压力变化
磁芯6： 线圈5：电路板4：无需放大，解调，滤波
压 器：闭合磁路 初级、次级互感为常数 一个次级
变
互感传感器： 开磁路
初级、次级互感随衔铁移动变化
两个次级（差动）
2、互感式传感器（差动变压器）
（1）互感传感器工作原理
U、I---初级线圈激励电压、电 流，频率ω L1, R1---初级线圈电感、电阻； L21, R21, L22, R22 ---两个次级线圈 电感、电阻； M1, M2---初级线圈与次级线圈1、 2的互感； 传感器开路输出：
弹簧管是一 根弯成270°圆 弧的椭圆截面的 空心金属管，管 子的自由端B封 闭，并连接拉杆 及扇形齿轮，带 动中心齿轮及指 针。
9 – 接头
8 – 调整螺钉
基本测量原理 在被测压力 p 的作用 下，弹簧管的椭圆形截面 趋于圆形，圆弧状的弹簧 管随之向外扩张变形。 自由端B的位移与输 入压力p成正比。通过拉 杆、齿轮的传递、放大， 带动指针偏转。
–液体压力计 –弹性式压力计 –电远传式压力仪表

压力及差压测量

压力及差压测量
图6 弹性元件的弹性滞后
2.1 弹性元件的特性（续）
? 弹性后效：当负荷（压力、力或力矩）停止变化或完 成卸负荷后，弹性元件不是立刻完成相应的变形，而 是在一段时间内继续变形，这种现象称为弹性后效。
图7 弹性元件的弹性后效现象
2.1 弹性元件的特性（续）
弹性元件的弹性滞后和弹性后效现象在工作 过程中是同时产生的，它是造成仪表指示误 差（回差和零位误差）的主要因素。弹性滞 后及弹性后效与材料的极限强度，弹性元件 的结构设计、负荷大小、特性以及工作温度 等因素有关。使用压力越接近材料的比例极 限或强度系数越低，弹性后效就越大。为了 减小弹性滞后和弹性后效值，在设计时应选 用较大的强度系数，合理选择材料，采取适 当的加工和热处理方法等。
直径为５mm ，大容器内径为１５０mm 时，f/A＝（５／１５０）＾２＝ １／９００，此时h1可以忽略．被测介质为气体时 ? 2 亦可忽略．
1.2 单管式压力计（续）
? 如将数根肘管连至同一个大截面容器， 则连成多管式压力计。电厂常用它来测 量炉膛和烟道各处的负压。大容器通大 气，各肘管连至各段烟道测点，此时各 肘管中的液柱高度即代表负压。
1
^4
^4
表中mmH2O值是按水温4摄氏度和重力加速度9.80665m/s^2为计算，mmHg值 是按水银温度0摄氏度为和重力加速度为9.80665m/s^2计算
压力测量中的常用概念
? 计示压力（表压力）：工程上压力计的指示值， 是被测绝对压力与当地大气压力之差。
? 绝对压力：真实压力 ? 相对压力（压差） ? 正压：压力测量与差压测量 ? 负压：压力测量与差压测量 ? 真空：表压低于大气压力的表压力的绝对值。
1.3 斜管式压力计
图3 斜管式压力计实物图

压力和差压测量

压力和差压测量
帕斯卡或帕(Pa)（1Pa＝1N/m2）、工程大气压 (kgf/cm2)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱 (mmHg)
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4
检测技术及仪表
二、压力检测的常用方法 1.重力平衡法
原理： 基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高 度或平衡重物的重量来测量。
特点：
如液柱式压力计、活塞式压力计。
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮 转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。
弹簧管放大图
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检测技术及仪表
弹性膜片 弹性特性是中心位移与压力的关系。
平膜片
波纹膜片
压力p1后，如果p1大于p0，则U型 管两边管内的液面就会产生高度
差，这个液柱的高度差就反映了
U型管两端所受压力的差值。
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被测压力用表压p=p1-pd表达，则有：
h

1
g
( p1

pd )

1
g
p
检测技术及仪表
由于一旦U型管内的充入介质确定，则 、g均为
常数。所以h可以直接反映被测压力p的大小，此 即为U型管测压的基本原理。
4.机械力平衡法
原理：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用 外力与之平衡，通过测量外力得到被测压力。
特点：
(1) 多用于电动和气动组合仪表中； (2) 可达较高的精度； (3) 结构复杂，成本较高。
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检测技术及仪表
3.2 液柱式压力计
根据流体静力学原理，流体内的某一点的静压力， 由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。
理纬度、海拔高度及气象条件而变化 (3)表压力(pb): pb= pi-pd，压力测量仪表的指示值 (4)真空度(负压，pz)：绝对压力小于大气压力时，表压力为负

检测技术及仪表习题答案

检测技术及仪表习题答案

测量技术及误差理论基础习题答案
2 √
3 ×
4 ×
2 B
3 C
4 D
5 D
6 A
7 B、 A、A
C
20 8 2.4 mA/kpa 72 17 14 K2 1.5 mA/kpa 10 8 K1
Ee
I i I i/
max
I上 I下
100 %
10 6 100 % 20 % 20 0
为了通过清洗除去热电极表面污物， 有机物和部分氧化物而改善热电性能延 长使用寿命。 9．热电阻主要是利用金属材料的电阻值随温度升高而增大这一特性来测量 温度的。 铂电阻 Pt100 和铜电阻 Cu100 10．两线制在测量中引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差；三线 制可以较好地消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线制；四线制总能消除引 线电阻的影响，但测量比较麻烦，主要用于高精度温度检测。所以一般测量中， 要用三线制，而不用两线制和四线制。 11．热电阻的基本参数有：测量范围、R0 及允许误差、W100 及允许误差。 热电阻的基本特性是电阻随温度升高而增大。 热电阻的温度特性有三种：列表法、作图法、数学表示法。 12．
为防止外来光干扰，减小测量误差，在可能的条件下，可用改变测量方向的 方法来躲过外来光（包括昼光）照射到被测表面上。但对于一些固定的难以避免 的外部光源，应设置遮蔽装置。为防止遮蔽装置内表面与被测表面之间发生多次 反射， 遮蔽装置的内表面应涂黑。 遮蔽装置在可能的情况下应尽量靠近被测表面。 有时为防止遮蔽装置本身温度过高而成为新的外部光源， 需采用空气或水等对其 进行冷却，以降低它的辐射。 （3）黑度变化的影响 为消除或减小由于黑度变化产生的测量误差，可采取以下措施： 1）在被测表面上涂已知黑度的涂料。 2）人为创造黑体辐射的条件。 3）利用前置反射器辐射温度计来测真实温度。 4）减小由于黑度变化产生的测量误差。在实际应用中通常利用过去测 的平均黑度值进行修正，而对其变化部分并没有给予考虑。为了减小由黑度 变化所产生的测量误差，采用工作波长较短的辐射温度计测量效果较好。 21．查 S 型热电偶分度表知 E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV， 得 E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.153mV E(t, t0)=11.925mV， 则 E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(11.925+0.153)mV=12.078mV 据此再查上述分度表知，12.078mV 对应的温度为 t=1211.65℃。 22．查 E 型热电偶分度表知 E(800,0)=61.022mV，E(30,0)=1.801mV， E(t, t0)= E(t,0) -E(t0，0)= 61.022-1.801=59.221 mV 23．不能。实际温度≈指示温度+ K*冷端温度。T 型热电偶的修正系数 K≠1 实际温度计算如下： E(20,0)=0.789mV，E(30,0)=1.196mV，E(351,0)=17.876mV 得 E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.9925mV E(t, 25)=17.876mV， （数值等于 E(351,0)，但意义不同，不能画等号） E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(17.876+0.9925)mV=18.8685 mV t=367.4℃ 24．近似计算法： T=1070+0.55*30=1086.5℃。 准确计算法： E(30,0)=0.173mV，E(1070,0)=10.4mV E(t, 30)=10.4mV， E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=(10.4+0.173)mV=10.573mV t=1084.8℃ 25 ． 查 S 型热电偶 分度表 知 E(40,0)=0.235mV ， E(50,0)=0.299mV ， E(1100,0)=10.745mV 得 E(44,0)=0.2606 mV E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV，

第三章过程检测技术误差及压力测量

第三章过程检测技术误差及压力测量

引用 误 差:
δ=△max/ （x上 －x 下）=0.5%
三仪表的性能指标
1.精确度: 是衡量仪表准确程度的一个品质指标。数值上等于在规 定的正常情况下，仪表所允许的引用误差。
允
max x上 x下
100 %
k%
精确等级：将仪表允许的引用误差±号及%号去掉，和国家规 定的 精度等级比较后，确定仪表的精度等级 国家规定的精确度等级有：
。求出：
允
max x上 x下
100 %
k%
去掉%和±并与国家精度等级相比，取相等或高档的精度等级。
例3：
② 或判断现有的仪表精度等级是否满足工艺要求： 即仪表的量程N和精度等级都已知，判断仪表是否满足工艺要求。
先算出仪表的： △允max=N×δ% 再测出仪表的： △测max=X指－X0 再 比 较： △测max ≤ △允max 合格
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前言
●检测仪表：用来检测生产过程中工艺参数的技术工具。 ●感 传 器：将生产工艺参数转换为一定的便于传送的 信号（如气信号或电信号）的仪表。 ●变 送 器：当传感器的输出信号为单元组合仪表中规 定的标准信号时，如：气压信号（0.02～0.1MPa或电 压、电流信号（0～10mA或4～20mA） ，称为变送器
指
0
的 仪表的读数（标准表的指
示 值）
2 相对误差：某一点的绝对误 差与标准表在这一点的指示值 x0之比。
y x x0 100 %
x0
x0
3 引用误差：将绝对误差折合成仪表测量范围（量程范围）的百分 数
max 100 %
x上 x下
x上 ——仪表的测量上限 x下——仪表的测量下限
N——仪表的量程（x上－x下）

第三章压力测量（ＰＤＦ）


二、单管压力计
单管压力计是U形管压力计的变形仪表，又称杯形压力计， 可测量小压力、真空及差压等。
1.结构与工作原理
单管压力计是由一个宽容器(杯形容器)、 一支肘管、标尺、封液等构成的。
其工作原理与U形管压力计是相同的。根据流体静力学： 读数是在肘管上读数，宽容器上不能读数，由于
所以 可得到：
由于肘管内径远小于宽容器的内径，所以
三、斜管微压计
斜管微压计是一种测量微小压力的测量仪表。
1.结构与工作原理
其工作原理与U形管压力计相同。当被测压力与封液 液柱产生的压力平衡时，有
式中 由于
h2 l sin
所以
得到：
p1
p2
g( d 2
D2
sin )l
肘管的倾斜角是可调节的，弧形支架板上设计了
一些固定肘管的孔。在每个孔处刻有一数字，使用时 读出液柱长度(mm)，则
二、压力的单位
压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位 会有多种。
1.Pa: 1Pa=1N/m2 ,常用KPa,MPa. 2.工程大气压:1工程大气压=1千克力/厘米2 3. mmH2O 4. mmHg 5. bar 1毫巴=100Pa 6. 磅力/英寸2
三、压力测量仪表的分类
在生产过程中和实验室里使用的压力仪表种类很多。 对压力仪表可以从不同的角度进行分类。
膜片结构示意
（a）平面膜片；（b）波纹膜片； （c）挠性膜片
膜盒结构示意图
弹簧管结构示意图 (a)单圈弹簧管；(b)盘旋形弹簧 (c)螺旋形弹簧管；(d)组合弹簧管
波纹管(筒)结构示意图 (a)波纹筒结构示意； (b)与弹簧组合使用的波纹筒
膜盒
波纹管
弹簧管截面形状

第三章压力和差压测量及变送

② 若提高U形管内工作液的密度少则可扩大仪 表量程，但灵敏度降低，即在相同压力的作用下，
h值变小。
3.2 液柱式压力检测
2.误差分析
(1) 温度误差 这是指由于环境温度的变化，而引起刻度标尺长度和工 作液密度的变化，一般前者可忽略，后者应进行适当修正。例如，当水从 10℃变化到20℃时，其密度从999.8 kg/m2减小到998.3kg/m2，相对变化量为 0.15％。
表3-1 压力测量仪表分类及性能特点
3.1.3 压力标准与量值传递
压力标准分为：基准、一等标准、二等标准、三等标准。能够实现基准和 各级标准的仪器是基准器和标准器。基准器是国家最高的压力标准器，它又可 以分为基准器和工作基准器。基准器用于进行国际比对，还将压力基准传递给 工作基准器。工作基准器可复制多套保存在全国各地的主要部门，由它将压力 工作基准传递到一等标准器，再由一等标准器传递到二等标准器，然后由二等 标准器传递到三等标准器，最后由三等标准器传递到工作压力仪表。
* 压力测量或控制可以防止生产设备因过压而引起破坏或爆炸， 这是安全生产所必需的。
* 通过测量压力和压差可间接测量其他物理量，如温度、液位、 流量、密度与成分量等。
2.压力单位
工程上所指的压力就是物理学上的压强，而压力差就是压强差。 在国际单位制中，压力的单位为帕斯卡，简称帕(Pa)，即1牛顿力垂直 而均匀地作用在1平方米的面积上所产生的压力称为1帕。其他在工程 上使用的压力单位有：工程大气压、标准大气压、巴、毫米汞柱高和 毫米水柱高等。各种单位之间的换算详见表3-1。
0
1 2 P
E
R2 bh
(1
b2 a2 )
2
(3-13)
式中，θ0为弹簧管中心角的初始角；Δθ为受压后中心角的改变量；a为弹簧 管椭圆形截面的长半轴；b为弹簧管椭圆形截面的短半轴；h为弹簧管椭圆形 截面的管壁厚度；R为弹簧管弯曲圆弧的外半径； k为几何参数， k=Rh/a2 ；α、β为与比值有关的参数。

压力和压差测量


11
3.2.3
液柱式压力计的误
1. 公式可见，P1一定时P2，g，ρ1，ρ2，ρ参数变化可能引起误差； 2. 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，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 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 属于系统误差，很易修正。 3. 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）； 4. 重力加速度修正：使用实际重力加速度； 5. 读数误差：正确读数方式：眼与液面的顶，底平； 6. 位置倾斜的误差（安装误差）。
7
3.2.1 U型管压力
8
数学模型：
设P1—被测压力；P2—参 比压力（多为大气压）， 当P1≠P2时，液柱的高度 差（h1+h2）： 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：
P1 + ρ1 g(H + h1 ) = P2 + ρ 2 g(H - h2 ) + ρg(h1 + h2 )
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P1 = P2 + g( ρ 2 − ρ 1 )(H - h2 ) + g( ρ − ρ 1 )(h1 + h2 )1=ρ2， 则： P1= P2+ g(ρ-ρ1)(h1+h2) 若 ρ1=ρ2 且ρ1<<ρ， 则 P1= P2+ gρ (h1+h2) 差压测量（若P2=PD，即为表

(情绪管理)压力差压测量最全版

（情绪管理）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。

●差压俩个压力之差。

●绝对压力介质垂直作用在单位面积上的全部压力。

●表压力绝对压力和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（N／m2），工程上常用kPa，MPa。

●习惯常用：工程大气压kgf／cm2、mmHO、mmHg等见P87，表3.13.1.2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，流体内某壹点的静压力，由这壹点的高度，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。

3.2.1U形管压力计1）数学模型：设P—被测压力；P—参比压力（多为大气压），当PP时，液柱的高度差（h+h）：由流体静力学知：在连续同壹均质液体中，同壹高度上的静压力相等。

以A—A面为基准高度，由压力平衡知：展开整理得：这是普遍公式，给出了P和h，h的关系。

●壹般情况ρ=ρ则P=P+g(ρ-ρ)(h+h)●如果ρ<<ρ则P=P+gρ(h+h)2）结论：●只要已知H，ρ，ρ，ρ，P，则只需测出h，h即可求出被测压力P。

●差压测量△P=P-P=g(ρ-ρ)(H-h)+g(ρ-ρ)(h+h)如果ρ=ρ则：△P=g(ρ-ρ)(h+h)如果ρ<<ρ则：△P=gρ(h+h)●表压数值：如P=P（大气压）则△P=P-P即为表压3）几个问题：（口头）●（h+h）不可能太大，否则读数制造都不方便，能够改变的是封液密度，以改变测压量程。

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第3章压力和差压测量
3.1 压力和差压的基本概念 2 液柱式压力计 3.3 弹性元件及弹性压力表 3.4 压阻、压电式压力计 3.5 压力计的选择、安装和校准
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3.1 压力和差压的基本概念
一、基本概念 1.压力的定义
垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中 常称的压强。
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霍尔元件式 原理： 基于半导体材料的霍尔效应，将自由端的位
移通过霍尔元件转换成电压信号输出。
霍尔效应：
B 控制电流I
- + 霍尔电势VH -+
VH KH IB
霍尔效应原理图
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霍尔元件图
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S N
局部放
大图见
右图
霍尔元件输出的电势对应于自由端位 移，给出被测压力值。
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四、电容式压力传感器
测量原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。
平行板电容器的电容量： C A
d
ε为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d 为两平行板间距。
实际测量中，大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变 A
或 d 一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。故有 变极距式电容压力传感器和变面积式电容压力传感器。
弹性膜片 弹性特性是中心位移与压力的关系。
平膜片
波纹膜片
挠性膜片
测力弹簧
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波纹管
弹性特性是封闭端位移与压力的关系。
注意
（1）使用应在线性段，可内加螺旋弹簧改善特性 （2）用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测量 较低压力或压差。
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2. 材料
弹性元件常用的材料有铜合金、弹性合金、不锈钢 等，不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。
1. 常用弹性元件：弹簧管、弹性膜片、波纹管 弹簧管 弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。
单圈弹簧管
多圈弹簧管
可测量正、 负压，但一 般不测差压
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当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮 转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。
弹簧管放大图
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特点：结构简单、灵敏度高，寿命长。对外部磁场敏 感，耐振性差。
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3.4 压阻、压电式压力计
压力传感器：能够检测压力值并能提供远传信号的
装置。 结构形式：压阻式、压电式、应变式、电容式、光电 式、光纤式等许多种。
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二、压阻式压力传感器
原理：基于半导体材料的“压阻效应”——当半导体的某
作液体的胀、缩而致使h变化），必要时应作修正。 ⑤应垂直安装，否则引入附加误差。
2、正确选择充液介质
①测低压充低密度介质（可使h大）
②测高压充高密度介质（否则冒顶）
③要避免充液与被测介质有化学反应
3、常用的标尺材料：
玻璃、钢、铜
4、读数的位置（见右图）
读数
读数
1）眼与液柱面水平 2）水银柱读凸部
水银
变化，而且内部极化，表面上还会有电荷出现，形成电场；
当外力去除后，材料回复到原来的状态的现象。
在弹性范围内，压电元件产生的电荷量与作用力之间呈现线
性关系：
Q=kSp (kF)
式中， Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积； p为压力。
工作原理：压电材料（石英、压电陶瓷、钛酸钡）的压电
效应将被测压力转换为电信号。 动态压力检测中常用传感器，不适宜测量缓变化的压力和静 态压力。
三、斜管压力计
1. 结构：将单管压力计的玻璃管制成斜管
2. 表压： p=Lgsin
3. 特点：灵敏度高，误差较单管压力计小
四、液柱测压中应考虑的问题
1、误差
a）主要的测量误差是读数误差。 直接读：1mm左右，光学放大镜辅助读： 0.05mm左右 b）其它影响测量结果的因素： ①充液密度（如充液不纯，实际密度与理论密度不符） ②标尺刻度误差 ③毛细管的吸附作用（对微压有影响） ④使用的地点及环境温度影响等（地点影响g，温度易影响工
原理： 基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高 度或平衡重物的重量来测量。
特点：
如液柱式压力计、活塞式压力计。
(1) 适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高，用作校
验仪表；
(2) 测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达0.04～2500MPa、
精度高(± 0.01%)、性能稳定可靠;
(3) 结构复杂，成本较高。
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工作过程
差压信号
低压波纹管自由 端带动连杆右移
芯轴逆 扭力管逆 挡板推 时针转 时针偏转 动摆杆
显示 机构
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自动检测技术及仪表控制系统
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压力传感器的外形及内部结构
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四.弹性测压计信号的远传方式
采用电远传方式
在测压点附近的压力敏感件上面，附带有将位移变换为输 出电信号的装置，通过电信号的传输，将压力指示和记录下来。
pF S
国际单位制中，
力F的单位——牛顿(N)，
面积S的单位——米2 (m2) ，
压力p单位——牛顿/米2(N/m2)
常用单位：
帕斯卡或帕(Pa)（1Pa＝1N/m2）、工程大气压 (kgf/cm2)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱 (mmHg)
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二、压力检测的常用方法 1.重力平衡法
根据流体静力学原理，流体内的某一点的静压力， 由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。
p = gh+pd
一般是采用充有水或水银等液体的玻璃U形管、单 管或斜管进行压力测量的，其结构形式如图所示。
一、U型管压力计
一般常由一支U型玻璃管构成。 充液介质：水银、水、酒精等
a）在U型管两端同时通大气，
p1 p0
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三、应变式压力传感器
组成：应变元件 + 弹性元件 应变元件的工作原理：导体和半导体的应变效应。
应变效应：即导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻
值将发生变化。 实际的电阻应变片通常是一根电阻丝被弯曲而并行地排成栅 形，贴在基板上成为电阻栅。
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应变元件与弹性元件的装配：
pF S
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2. 压力的表示方法
由于参照点不同，在工程上有几种不同表示方法：
(1)绝对压力(pi) :被测介质作用在容器表面积上的全部压力 (2)大气压力(pd):由于地球表面空气柱重量形成的压力，随地
理纬度、海拔高度及气象条件而变化
(3)表压力(pb): pb= pi-pd，压力测量仪表的指示值 (4)真空度(负压，pz)：绝对压力小于大气压力时，表压力为负
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测量电路-电桥：
IS
R1
R3
R2
R4
特点:灵敏度高，频率响应高；结构比较简单，可小型化；可
用于静、动态压力测量；应用广泛，测量范围宽，可测低至 10Pa的微压到高至60MPa的高压；精度高±0.2%～±0.02%。
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二、压电式压力传感器
压电效应：压电材料受到外力作用时，不仅几何尺寸发生
变面积式
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★ 差压---膜片位移转换
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★ 差动电容式变送器的基本原理图
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结构：
•电荷量经放大可转为电压或电流输出。 •测量一般配有电荷放大器，以增加输出。 •可通过更改压电元件改变测量范围。 •可以通过叠加压电元件以提高灵敏度。
特点:可作动态测量，不适合于静压力和慢变化的压力的测
量,体积小，结构简单，工作可靠；频率响应高，不需外加电源； 测量范围宽，可测100MPa以下的压力；测量精度较高。
常用的转换方式： 电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。
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电位器式
原理： 弹性元件的输出位移变为电位器滑 动触点的位移，被测压力的变化就 转换成电位器阻值的变化。 将电位器与其它电阻组成一个电桥，当电位器阻值 变化时，电桥输出电压就变化。
特点： 简单、线性输出较好，但滑线电位器易磨损腐蚀， 结构可靠性较差。
采用粘贴式或非粘贴式，在弹性元件受力变形时，应变元件也 发生形变，其电阻值将有相应的改变。
弹性元件可根据被测介质和测量范围的不同而采用各种型式。 常见有圆膜片、弹性梁、应变筒等。
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测量方法：
R1, R2是静态特性相同的应变元件，粘贴在弹性元件的适当位 置上， R3, R4是另一对电阻，分别接入电桥的4个臂，则电桥的 输出信号可以反映被测压力的大小。
值，其绝对值为真空度。即：pz=pd–pi (5)差压(压差)：任意两处压力之差
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各种压力表示法之间的关系：
pb= pi-pd
绝对压力1
表压力
差压
pz=pd–pi
大气压力 负压力(真空度)
绝对压力3 绝对压力2
绝对零压力
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3. 压力的计量单位
压力是力和面积的导出量。
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特点 优点： 结构简单，使用方便，价格低；测压范围宽，可测 量负压、微压、低压、中压和高压，应用广泛；精 确度可达±0.1级。
缺点： 只能就地指示，是现场直读式仪表。