第三章 压力检测仪表

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3 压力、压差测量仪表
3. 负荷式压力检测仪表
原理
基于静力平衡原理进行压力测量
分类
活塞式 浮球式 钟罩式
特点
普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行标定
2008-11-2
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3 压力、压差原理
利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、 电感、电容、电位差等
优点
具有较好的动态响应 量程范围大 线性好 便于进行压力的自动控制
一、U型管压力计
1.原理
P = P1 − P 2 = ρ g h
（1）可测差压或表压 （2）若提高U型管工作液的密度，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值下降
2. 误差分析
（1）温度误差 刻度标尺长度变化，一般可忽略 工作液密度的变化，应进行适当修正 例如，当水从10℃变化到20℃时，其密度从999.8kg/m2 减 小到998.3 kg/m2，相对变化量为0.15％
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10~102 10-5~10-2 10-2~10-1 10-2~1 10-2~10-1 10~104 10~102 1~102 10~102
膜片 波纹管
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3 压力、压差测量仪表
三、单圈弹簧管压力计
特点
结构简单，使用方便，价格低廉 测压范围宽，为-105~109 Pa 准确度最高可达0.1级
第三章 压力、压差测量仪表
东北大学信息学院 张华
本章主要内容
3.1 概述 3.2 液柱式压力计 3.3 弹性式压力计 3.4 负荷式压力计 3.5 电气式压力计
了解压力检测的基本概念、主要方法和分类 了解各种液柱式压力计的工作原理 了解弹性元件的原理和结构 掌握单圈弹簧管压力计的原理、结构和因素分析 掌握活塞式压力计的原理、结构、误差分析和使用注意事项 了解浮球式压力计 掌握压电式压力计和电阻式压力计的原理、结构和特点 了解弹性振动式压力计和真空度的测量原理 掌握电容式压力变送器的原理、结构和特点 了解电感式和霍尔式压力变送器 了解压力表选择与安装的有关规定 2

压力变送器和差压变送器测量的参数不同， 但它们的结构和原理基本相同，只是测量敏感元 件和受力方式不同。压力变送器的敏感元件是弹 簧管和波纹管，而且是单侧受压。差压变送器的 敏感元件是膜盒或膜片等，且为双侧受压(在壳体 上标有“十”、 “一”符号)。
在DDZ型变送器系列中，DBY是压力变送器， DBC是差压变送器，DBL是流量变送器。
几种压力之间的关系
绝对压力
。
。 真空度
。 表压力
完 全 真 空
负压力
︵
☉
环大
境气
0 Pa
压压
力力
︶
。 表示标准压力
☉ 表示任意压力值
二、弹性压力计 弹簧管压力表
1、弹簧管压力表结构及工作原理
弹簧管在压力的作用下，其自由端产生 位移，并通过拉杆带动放大传动机构，使指 针偏转并在刻度盘上指示出被测压力值。
比例发生了变化，只要移动调整螺钉的位置，改变传动比，
就可将误差调整到允许的范围内。当被检表的误差为正值，
并随压力的增加而增大时，将调整螺钉向右移，降低传动
比。当被检表的误差为负值，并随压力的增加而增大时，
将调整螺钉向左移，增大传动比。弹簧管压力表的调校与
检修.doc
习题讲解：
检定一只测量范围为0~10MPa，准确度为1.5级 的弹簧管式压力表，所用的精密压力表的量程和准确 度等级为多少？
式中 p---压力，Pa； F---垂直作用力，N； S---受力面积，m2。
压力的单位也取法定计量单位，名 称是“帕斯卡”，简称“帕”，用符号
“Pa”表示。实际应用中，“Pa”的单 位太小，工程上习惯以“帕”的 1×106倍为单位，即“M Pa。
几种压力单位之间的换算：

mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。

阿基米德的启示
两千多年以前，希腊学者阿基米德为了 鉴定金王冠是否是纯金的，要测量王冠的体 积，冥思苦想了很久都没有结果。一天，他 跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水 向外溢，他忽然想到：
物体浸在液体中的体积，不就是物体排 开液体的体积吗？
课堂教学展示 进 行 新 课
知识点一 探究浮力的大小
演示
课堂教学展示 随 堂 演 练
1.把两个物重相同的实心铁球和铝球，浸没
在水中，它们受到的浮力（ B ）。
A．相等
B．铝球的比铁球大
C．铝球的比铁球小 D．浮力都等于重力
2.如图所示，体积相同，密度不同的铅球、铁球、铝
球浸没在水中不同深度的地方，则（ C ）
A.铝球受到的浮力最大，因为 它浸入液体的深度最大
水面相比（不计塑料袋和细线的重量）（ A ）。
A.比烧杯中的水面高 B.比烧杯中的水面低 C.与烧杯中的水面相平
F浮=9－6=3N F浮<G，水袋漂浮
D.无法判断高低
课后反馈总结 布 置 作 业
1.从课后习题中选取； 2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结 想 想 做 做
通过图示的操作，体验“物体排开液体的体积越大， 它所受的浮力就越大”这个结论。（见教材P53）
②压力差法：F浮= F向上－F向下 压力差是浮力产生的原因，浮力的实质 是液体对物体各个表面压力的合力。
③称重法：F浮= G－F拉 用测力计测出物体的重力G，读出物体浸入在 液体中时测力计的示数F拉，二者的差值即物体 受到的浮力。
例题1
某同学在实验室里将体积为1.0×10-3m3的实心正方体木 块放入水中，如图所示，静止时，其下表面距水面0.06m。请 根据此现象和所学的力学知识，计算出两个与该木块有关的物 理量。(不要求写计算过程，g取10N/kg) （1）________； （2）______