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压力测量及仪表 压力的概念及压力测量仪表分类 一、压力的基本概念 定义：垂直作用于单位面积上的力，在工程上称为压力，而在物理学中称为压强。 表示：压力可用绝对压力、大气压力、表压力和压力差表示。在工程上所说的压力一般都是指表压力，即用压力仪表测压时仪表的示值压力。表压力＝绝对压力－大气压力 单位：在国际单位制中，压力的单位是牛顿／米2（N／㎡），称为帕斯卡或简称帕（Pa）； 工程大气压（at）：定义：1工程大气压＝1公斤力／厘米2（kgf/cm2）； 标准大气压(atm)：定义：在标准状态下， 760mmHg对底面积的静压； 毫米汞柱:定义温度为0℃的纯汞，汞柱高1mm对底面积的静压力；(mmHg) 毫米水柱：定义温度为4℃的纯水，水柱高1mm时对底面积的静压力；(mmH2O) 沿用的CGS制：压力单位是达因／厘米2（dyn/㎝2），简称巴（bar）； 欧美常用磅力／英寸2（psi）作为压力单位。 二、压力仪表的分类 （1）液柱式压力计 它是依据重力与被测压力平衡的原理制成的，可将被测压力转换为液柱的高度差进行测量，例如：U型管压力计、单管压力计以及斜管压力计等。 （2）弹性式压力计 它是依据弹性力与被测压力平衡的原理制成，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，弹性元件变形的多少反映了被测压力的大小。据此原理工作的各种弹性式压力计在工业上得到了广泛的应用。如：弹簧管压力计、波纹管压力计以及膜盒式压力计等。 （3）压力传感器 它是利用一些物质与压力有关的物理性质进行测压。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。常用的压力传感器有电阻应变片式、电容式、压电式、电感式、霍尔式等。 （4）活塞式压力计 它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。它普遍地被作为标准仪器用来校验或刻度弹性式压力计。 压力表的精度等级： 标准仪表：0.05，0.1，0.16，0.2，0.25, 0.35 工业用：0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 弹性式压力计 工作原理：利用各种弹性元件弹性变形产生的弹性力与被测压力产生的力相平衡，通过测量弹性元件的弹性变形量来测量压力。 根据感受压力的弹性元件不同，弹性式压力计可分为：弹簧管压力计、膜式压力计和波纹管式压差计等。 弹性元件变形产生的位移较小，往往需要把它变换为指针的角位移或电信号、气信号，以便显示压力的大小。 一、弹簧管压力计 弹簧管的结构 弯曲的弹簧管是一根空心的管子，其自由端是封闭的，固定端焊在仪表的外壳上，并与管接头相通。弹簧管的横截面呈椭圆形或扁圆形。 单圈弹簧管压力表的精度：普通的是1～4级，精密的是0.l～0.5级。 测量范围从真空到109Pa。 注意：为了保证弹簧管压力表的指示正确和能长期使用，应使仪表工作在正常允许的压力范围内。对于波动较大的压力，仪表的示值应经常处于量程范围的1／2附近；被测压力波动小时，仪表示值可在量程范围的2／3左右，但被测压力值一般不应低于量程范围的1／3。另外，还要注意仪表的防振、防爆、防腐等问题，并要定期校验。 电接点压力计 二、膜式压力计 膜片压力计：用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力；敏感元件是膜片。 膜盒压力计：用于测量气体的微压或负压。敏感元件是膜盒。 （一）膜片压力计 膜片可分为弹性膜片和挠性膜片两种。膜片呈圆形，一般由金属制成，常用的弹性波纹膜片是一种压有环状同心波纹的圆形薄片，它的四周被固定起来。 （二）膜盒压力计 为了增大膜片的位移量以提高灵敏度，可以把两片金属膜片的周边焊接在一起，形成膜盒。也可以把多个膜盒串接在一起，形成膜盒组。 弹性式压力计的误差及改善途径 弹性式压力计的误差主要来源于以下几个方面 1．迟滞误差 相同压力下，同一弹性元件正反行程的变形量不一样，产生迟滞误差。 2．后效误差 弹性元件的变形落后于被测压力的变化，引起弹性后效误差。 3．间隙误差 仪表的各种活动部件之间有间隙，示值与弹性元件的变形不可能完全对应，引起间隙误差。 4．摩擦误差 仪表的活动部件运动时，相互间存在摩擦力，产生摩擦误差。 5．温度误差 环境温度的变化会引起金属材料弹性模量的变化，造成温度误差。 提高弹性压力计精度的主要途径有： 1．用无迟滞误差或迟滞误差极小的“全弹性”材料和温度误差很小的“恒弹性”材料制造弹性元件。 2．采用新的转换技术，减少或取消中间传动机构