工业仪表第4章压力测量.ppt

第四章 压力测量 4.1概述 4.1.1 压力测量的目的 确定流体输送管路的阻力； 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。 4.1.2 压力单位 工程技术中的压力实际上是指物理学中的压强，即物体表面单位面积上所受的法向作用力。 压力表示方法: 绝对压力(P); 大气压力(p);负压或真空度(p);压力差(Δp) 压力单位: atm; Pa(MPa); mmH2O; mmHg 4.2 液柱式压力计 特点：结构简单， 使用方便，用于 测量小于1000mmHg 的低静压。 缺点：体积大， 读数不便， 玻璃管易损。 4.2.2 单管压力计和斜管微压计 4.2.2.1 单管压力计 对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，有 F1h1=F2h2 h1=F2h2 /F1 4.2.2.2 斜管微压计 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h2增大，则可减小误差。 当细管倾斜角度为α时，液柱由h2变为l，读数为 4.2.3 液柱式压力计的误差及修正 4.2.3.1 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（由管内径、弯曲液面的上凸或下凹决定）。 管内径不小于10 mm；单管压力计用水作封液时，常温下的毛细误差小于2mm；用Hg作封液时，小于1mm。 4.2.3.2 温度的影响 4.3 活塞式压力计 4.3.1 简单活塞式压力计 平衡时， 4.4 弹性压力表 弹性压力表 的第一个环节－弹性压力传感器 4.5 应变式压力传感器 分类： 1、电阻应变式压力传感器； 2、电容式压力传感器； 3、电感式压力传感器； 4、力平衡式压力传感器。 应用场合： 远距离传送压力信号。 特点 简单、可靠、维护量小、动态特性好、便于小型化。 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： 4.5.4电感式压力传感器 4.6 测压仪表的选择和安装 4.6.1　测压仪表的选择P97 （1）仪表种类的选择：压力表、变送器、传感器的选择 （2）外形尺寸的选择 （3）仪表是一种的选择 （4）仪表精度的选择 4.6.2　压力表的校验P98 4.6.3　压力表的安装P99 （1）取压口的选择 （2）导压管的安装 （3）压力表的安装 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。 * 如水泵，等 确定沿程阻力 4.1.3 压力传感器种类 (1)机械压力传感器 1) 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可表示出压力（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）； 3）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积即表示液体的压力（活塞式静重压力计）。 （2）电子压力传感器 有的物体受压力作用后，其某种电气性能会发生变化。测出该电气参数的变化值即可测知压力。 1）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象； 2）压阻效应（pressure-resistance effect） 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：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表，不易于信号远传。 电气式压力传感器的特点：体积小，灵敏度高，动态特性好，便于远传 封液1，ρ1 封液2，ρ2 介质，ρ 4.2.1 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A-A处的静压力平衡方程： 封液1,ρ1 封液2,ρ2 介质，ρ 若ρ1＞＞ ρ2，则上式简化为： （1） （2） （3） 若ρ1=ρ2，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度，使仪表的测量范围减小，但灵敏度提高。利用此现象可设计测量微压的U形压力计。 注