压力、速度、液位测量.ppt

流体参数的测量 北京工业大学 建筑工程学院 2005年 主要内容 1压力与压差的测量 2流速和流量的测量 3液位的测量 国际单位制(SI)中定义1N的力垂直而均匀地作用在1m2面积上所形成的压力为一个帕斯卡，简称帕，符号为Pa。目前，工程技术界广泛使用的压力单位主要有工程大气压、标准大气压、毫米汞柱、毫米水柱等。 工程大气压 即1kg力垂直而均匀地作用在1cm2面积上所产生的压力，用千克力／平方厘米表示，常记作千克力／平方厘米,kgf／cm2,符号为 at。 标准大气压 是指在纬度为45°的海平面上，温度为0℃时的平均大气压力。1atm=101325Pa，符号为 atm。 毫米汞柱 即在标准重力加速度下，温度为0℃时1mm高的水银柱所产生的压力，符号为mmHg mmHg。 毫米水柱 即在标准重力加速度下，温度为4℃时1mm高的水柱所产生的压力，符号为mmH2O。 常用的几种压力单位与帕之间的换算关系为： 1kgf／cm2 = 9.807×104Pa 1atm= 1.013×105Pa 1mmHg= 1.332×102Pa 1mmH2O= 9.807Pa 1MPa= 106Pa 地面上的一切物体无不处在环境大气压力的作用下，只有绝对真空状态才能使F真正等于0，以绝对真空为计值零点的压力称为绝对压力。 设计容器或管道的耐压强度时，主要根据内部流体压力和外界环境大气压力之差而定，一般的压力表监视生产过程，也只检测容器或设备内外压力之差，这个压力差是相对值，是以环境大气压力为计值零点所得的压力值，称为相对压力。各种普通压力表的指示值都是相对压力，所以相对压力也称为表压力，简称表压。 环境大气压力完全由当时当地空气柱的重力所产生，与海拔高度和气象条件有关，可以用专门的大气压力表测得，它的数值是以绝对真空为计值零点得到的。因此，是绝对压力。 如果容器或管道里的流体压力比外界环境大气压力低，表压就为负值，这种情况下的表压称为真空度，亦即接近真空的程度。 2、压力测量方法 平衡法 按照压力的定义，通过直接测量单位面积所承受的垂直方向上的力的大小来检测压力。 如液柱式压力计和活塞式压力计。 弹性法 弹性元件感受压力后会产生弹性变形,形成弹性力,当弹性力与被测压力相平衡时,弹性元件变形的大小反映了被测压力的大小。 物理性质法 一些物质受压后,它的某些物理性质会发生变化,通过测量这种变化就能测量出压力.据此原理制造出的各种压力传感器往往具有精度高、体积小、动态特性好等优点,成为近年来压力测量的一个主要发展方向.其中,半导体压阻式传感器和压电式传感器发展得更为迅速。 液柱式压力计 液柱式压力计测压原理 液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测压力平衡，并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。 所用液体叫做封液，常用的封液有水、酒精、水银等。常用的液柱式压力计有U型管压力计、单管压力计和斜管微压计。它们的结构形式如图所示 。 U型管压力计两侧压力p1、p2与封液液柱高度之间h有如下关系 ： 液柱式压力计 当ρ1=ρ2时，上式可简化为： 若ρ1=ρ2 ，且ρ1ρ2 ，则有： 单管压力计两侧压力p1、p2 与封液液柱高度h2之间的关系为： 若F1F2 ，且ρρ1 ， 则： 斜管微压计两侧压力p1、p2和液柱长度L的关系可表示为 微压差计 测量微压倾斜角度一般不小于15° 可以测量0.98Pa的微压， 为了提高精确度，应选用密度小的酒精做为工作液体。 液柱式压力计 液柱式压力计的测量误差及其修正 环境温度变化的影响 当环境温度偏离规定温度时，封液密度、标尺长度都会发生变化。由于封液的体膨胀系数比标尺的线膨胀系数大1～2个数量级， 因此对于一般的工业测量，主要考虑温度变化引起的封液密度变化对压力测量的影响，而精密测量时还需要对标尺长度变化的影响进行修正。 环境温度偏离规定温度（例如20℃）后，封液密度改变对压力计读数影响的修正公式为： 液柱式压力计 毛细管现象造成的误差 毛细管现象使封液表面形成弯月面，这不仅会引起读数误差，而且会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、管内壁的洁净度等因素有关，一般难以精确得到。 在实际应用时，常常通过加大管径来减少毛细管现象的影响。一般要求：封液为酒精时管子内径d≥3mm，封液为水或水银时d≥8mm。 液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数时，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向读数。 U型管压