压力和差压测量 卢-课件(PPT·精·选)

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
为保证测量准确度：最小工作压力不应低于 满量程的1/3
优先满足最大工作压力条件
2. 仪表精度的选择
压力检测仪表的精度主要根据生产允许的 最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的 最大绝对误差应小于仪表的基本误差。
3. 仪表类型的选择
从被测介质压力大小来考虑 被测介质的性质 对仪表输出信号的要求 使用的环境
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
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
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”。
1 P a 1 N /m 2 1m k g 2 m s2 1 k g m 1 s 2
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。
1. 环境温度变化
ht0ht 1tt0
2. 重力加速度变化
g
gn

特点：测量范围大，可用于高、中、低压或真空度的测量。
波纹管是一端封闭的薄壁圆管，壁面是环状波纹。被测压力 从开口端引入，封闭端将产生位移。
特点：位移相对较大，灵敏度高，用于低压或差压测量。
8.2.1弹性压力计
弹性膜片是外缘固定的片状弹性元件，有平膜片、波纹膜片和 挠性膜片几种形式，其弹性特性由中心位移与压力的关系表示， 用于低压、微压测量。 特点：平膜片位移很小，波纹膜片压有正弦、锯齿或梯形等环 状同心波纹，挠性膜片仅用作隔离膜片，需与测力弹簧配用。
3. 压电式压力传感器
由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量 与作用力之间呈线性关系：
Q kSp
(8-6)
式中，Q—电荷量；k—压电常数；S—作用面积；p—压力。
8.2.2电测试压力计
图8-13为一种压电式压力传感器的结构示意图。
特点：压电式压力传感器体积小，结构简单，工作可靠；测量 范围宽；测量精度较高；频率响应高。但不适宜测量缓慢变化 的压力和静态压力。
760
735.56
1
8.1概述
8.1.1压力的基本概念和计量单位 8.1.2压力检测方法
8.1.2压力检测方法
根据测压原理的不同，压力检测方法主要有以下几类： 1. 重力平衡法
这种方法是按照压力的定义，通过直接测量单位面积上 所受力的大小来检测压力。如液柱式压力计和活塞式压 力计。 2. 弹性力平衡法 弹性力平衡法利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而 产生的弹性力与被测压力相平衡的原理来检测压力。
特点：有较高的灵敏度，但当位移较大时传感器非线性严重； 可改善非线性、提高灵敏度、并可减小因极板间电介质的介 电常数ε受温度影响而引起的不稳定性。
8.2.2电测试压力计

电容式差压变送器采用差动电容作为检测元 件，主要包括测量部件和转换放大电路两部分。
电容式压力变送器是20世纪70年代初由美国 公司研发。结构简单、过载能力强、可靠性好、 精度高、体积小。
定极板 被测压力
C
d
ε——电容器极板间绝
弹性元件 缘介质的介电常数，F/m A——电容器两平行板
覆盖的面积，m2
3- 扇形齿轮 8 – 调整螺钉
弹簧管是一 根弯成270°圆弧 的椭圆或扁圆截 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。
基本测量原理
在被测压力 p 的作用 下，弹簧管的椭圆或扁圆 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
随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生定极板弹性元件动极板被测压力电容器极板间绝缘介质的介电常数a电容器两平行板覆盖的面积md两平行板之间的距离mc电容量f随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生中心膜片变形位移电容量变化是大气压时为压力传感部件
二、压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应将压力转换为电信 号。
压阻效应——受压时电阻率发生变化。 如图是一种半导体测压传感部件。
在杯状单晶硅膜片 的表面上，沿一定的晶 轴方向和位置扩散着四 个长条形电阻。
半导体扩散电阻在受应力作用时，材料内部晶格 之间的距离发生变化，使禁带宽度以及载流子浓度和 迁移率改变，导致半导体材料电阻率ρ发生强烈的变化， 其灵敏度约比金属应变电阻高100倍左右。
测压关系：

于是，气动放大器将摆杆的运动转换为输出气压的高低。
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3 测量部分的工作原理
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§7.5 压力和差压测量仪表的使用 压力（差压）测量系统由被测对象、取压口、导 压管、测量仪表组成。 压力测点位置的选择好坏，信号管（导压管）敷 设正确与否，对压力测量精度具有很大的影响。
1 测压仪表的选用原则 选择测压仪表时需考虑以下方面：
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1.1构成 变送器是基于负反馈原理工作。
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测量部分用以检测被测参数x，并将其转换成能被放 大器接受的输入信号Zi（电压、电流、位移、作用 力或力矩等信号）。
反馈部分将变送器输出信号Y转换为反馈信号Zf。 放大器将ε=Zi±Z0-Zf放大、处理为标准信号Y输出。 输出与输入：Y=Kε=K(Zi±Z0-Zf)
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3 弹性后效 当负荷停止变化(p=p1)或完成卸负荷后（p=0），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，这张现象称为弹性后效。
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§7.3 压力（差压）信号的电变送方法
1 变送器 变送器的作用是将各种工艺参数，如温度、压力、
流量、液位等物理量转换成统一的标准信号。
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2 取压口的选择 取压口的选择，要考虑测出的压力能真正反映被 测介质的压力，不能有附加的动压头或其它干扰。
取压口要选在管道的直线部分，不能处于流线紊 乱的地方；
取压口的轴线应与被测介质流速方向垂直； 口部与设备内壁平齐，导压管最好不要插入管道 内。 当一定要插入时，管道口平面应严格与流动方向 平行。
1 气动压力（差压）变送器的组成 从结构来看，变送器是由两部分组成：
测量部分：将压力转换成测量力或位移。 转换部分：将测量力或位移转换成标准压力信号。

图中，Xmax、Xmin分别是被测参数的上、下限 值，也即变送器测量范围的上、下限值（图中Xmin ＝0）； Ymax、Ymin分别是输出信号的上、下限值， 与统一信号的上、下限值相对应。
15 完整版ppt课件
量程调整
y
——量程调整的目的是使变送器
ymax
的输出信号的上限值ymax与测量范围的 上限值xmax相对应。
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➢2、利用弹性变形原理
测量原理
将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件
膜片式弹性元件
压力检测完整方版p法pt课件及仪表
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测量原理 当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩 位移，即
F CS
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数
FAP 式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
以3051C 为例：
组成：传感膜头：被测压力--- A/D转换----数字信号
电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换-- 4～ 20mA信号
压力检测完整方版p法pt课件及仪表
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传感膜头 A/D转换器
温度 传感器
传感膜头内存 修正系数 膜头信号
电容 传感器
3051C型智能变送器原理图
绝对压力的零线
3 完整版ppt课件
➢1、利用液体压力平衡原理
测量原理
根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱
高度进行测量
p1 p2
P0
1
1
h1 h
h2
2
2
1
1
h1
h2
0
p
0
2
常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜

面的位置，一般按照工作液弯月面顶点的位置 在标尺上读取。
第二十一页，编辑于星期五：十点 五十二分。
三、弹性式压力计
弹性式压力表是利用各种不同形状的 弹性感压元件在被测压力的作用下，产生 弹性变形的原理制成的测压仪表。
弹性式压力表根据测压范围的大小， 有着不同的弹性元件。按弹性元件的形状 结构，弹性压力计有四种主要的形式：弹 簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和 波纹管压力表。
第二十二页，编辑于星期五：十点 五十二分。
各种不同的弹性元件
第二十三页，编辑于星期五：十点 五十二分。
1. 弹簧管压力表
弹簧管压力表的弹性感压元件是弹 簧管。弹簧管有单圈弹簧管和多圈弹簧 管。与之相应的压力表有单圈弹簧管压 力表（简称弹簧管压力表）和多圈弹簧 管压力表（又称螺旋管压力表）。
弹簧管压力表是工业上应用最广泛的 一种测压仪表，其中以单圈弹簧的应用最 多。
计之间的距离应尽量短，一般应在3－5m之 间。
3)工作液的密度必须与制作仪表刻度标 尺时的液体密度一致。应使液面对准标尺零点 。
第二十页，编辑于星期五：十点 五十二分。
4) 对有毒的工作液应加装收集瓶。 5)被测介质不能与工作液混合或起化学
反应。如能混合或起反应则应更换工作液或 加装隔离罐。
6)为了减小读数误差，必须正确读取液
3、压力等级的划分 在工业生产中，按照介质各种压力的 大小不同将压力划分为以下几个等级： 1) 微压：p＜0.01MPa 2) 低压：0.01MPa≤p＜0.25MPa 3) 中压：0.25MPa≤p＜100MPa 4) 高压：100MPa≤p＜1000MPa
5) 超高压：p≥1000MPa
第九页，编辑于星期五：十点 五十二分。
h——液柱高度cm

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；R为弹簧管弯曲圆弧的外半径；h为管壁厚度；a、b 为弹簧管椭圆形截面的长、短半轴。K=Rh/a2 ; µ 为泊松系 数；E为弹性模数
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弹簧管自由端的位移量一般很小，需要通 过放大机构才能指示出来,为了加大弹簧管 自由端的位移量，也可采用多圈弹簧管， 其原理与单圈弹簧管相似。
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3. 6 电气式压力检测——应变片压力/差压变送器 利用金属或半导体材料制成的电阻体的阻值可表示为：
r1
r2
1
2
P
3
(a)传感器 1－外壳 2－弹性筒 3－膜片
当电阻体受外力作用时，电阻 体的长度、截面积或电阻率会 发生变化，即其阻值也会发生 变化。这种因尺寸变化引起阻 值变化称为应变效应。
式压力计便输出一个稳定而精确的压力值。
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• 浮球式压力计的精度
• 等级分为一等、二等。一等的精度为0.02%，目 前国内产量很少。二等的精度为0.05%，国内生 产厂家较多。这种压力计的精度等级取决于浮球 和喷嘴的制造精度和专用砝码的质量精度。
• 浮球式压力计的测压范围
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• 浮球式压力计
• 浮球式压力计的用途：
• 在气体压力仪器仪表的生产、科妍和各级计量检定、校 准机构使用。可用于测量各种气体压力，大多用来检验 各种气体压力测量仪器仪表。
• 特点：传压介质是压缩空气，克服了活塞式压力计因油 的表面张力、粘度等产生的摩擦力，也没有活塞式压力 计的漏油问题，特别适用于禁油类压力计和传感器的检 定。