第2章压力1.ppt

一、压力 压力=压强 P：单位面积上的垂直均匀作用力。 二、压力单位 国际单位制（SI）：—帕斯卡（帕） 1Pa = 1N／1m2 主要换算关系： 1标准大气压(atm) =101325 Pa ；1工程大气压(kgf /cm2)=98066.5 Pa 1毫米汞柱(mmHg) = 133.3 Pa ；1毫米水柱(mmH2O) =9.8 Pa 1巴bar = 100000 Pa 一、弹性元件 压力—位移（力）变换。 常用弹性元件：弹簧管、膜片、膜盒、波纹管。 2、应变片式压力传感器 核心器件—“硅杯” 承压膜片为单晶硅片。 在硅膜片背面扩散制出 4 个压敏电阻。 第五节 压力计的选用、安装与校验 一、压力表的选用 1、类型选择 根据：使用显示要求、介质性质、测量环境。 第五节 压力计的选用、安装与校验 一、压力表的选用 举例：例 2 * 测量仪表及自动化 - 第2章 面积A 液高h 可用液柱高度h表示。h∝P，如：mmH2O、mmHg 第一节 引言 第二章 压力测量及变换 三、压力表示方式 绝对压力P绝、表压力P表、负压力P负 P表= P绝-Pa P负= Pa - P绝 =Pa-P’ 工程上常用表压或真空度来表示压力大小! P绝 P’ 0 P负 大气pa P表 绝对压力p绝 按转换原理不同,常用的测压仪表有: 液柱式压力计 弹性式压力计 电气式压力计 第二节 弹性式压力计 1、弹簧管：圆弧形扁圆截面薄壁金属管。结构简单，测量范围很广。 2、波纹管：圆周有波纹的薄壁金属筒。刚度小、位移量大，灵敏度高。 3、膜盒：两金属波纹膜片焊在基座上制成。膜盒内充液，传递压力。 4、膜片：在现代固态传感器中，一般用硅材料制作膜片。 压力P→弹性元件F=PA→产生弹性变形X→指示压力 材料：铍青铜、磷青铜、不锈钢、恒弹性合金、硅等。 在被测介质压力的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变,通过测量该形变 即可测得压力大小。 特点：结构简单，牢固可靠，价格低廉。 1.弹簧管式 单圈圆弧形截面为扁圆或椭圆 多圈圆弧形， 增加自由端位移 膜片 2.薄膜式 3.波纹管式 膜盒，內充硅油 微压或低压测量 二、弹簧管压力表 弹簧管=压力/位移转换。 压力P→弹簧管内腔→受力→截面变圆； →弹簧管弧长不变→微元截面逆时针偏转 →微变形累加→弹簧管产生挺直扩张变形 →中心角变小→自由端B向右上方位移B’。 1）变型量与弹簧管结构、材料有关。 2）变型量与被测压力 P 呈正比。 1、弹簧管测压原理： 弹簧管为一270°圆弧形扁圆截面空心金属薄管。固定端输入压力，自由端连接放大指示机构。在内腔压力p作用下，弹簧管截面变园、产生挺直、扩张变形。自由端产生位移S。 结构： 2、弹簧管压力表结构原理 指示机构：中心齿轮-指针、刻度盘。 传动放大：拉杆-扇形齿轮-中心齿轮。 弹簧管：测量敏感元件。 表壳：壳体、盖、表面玻璃。 原理 压力P→弹簧管变形→自由端位移↗→拉杆↗ → 扇形齿轮偏转?→中心齿轮-指针偏转?→指示P。 游丝作用: 消除齿轮啮合间隙带来的变差。 调整螺钉作用: 调量程。 拉杆 扇形齿轮 中心齿轮 齿轮咬合 指针 支点 刻度 刻度标尺是线性的! 调整螺丝 弹簧管 基本组成=测量部分+转换部分 转换部分 测量部分 一、力平衡电动差压变送器 P1-P2 在膜盒两边?产生测量力 Fi =ΔPA ? 推动主杠杆 ?绕密封膜片偏转?…… ① 测量部分：膜盒ΔP→ Fi 转换 第三节 压力、差压变送器 ② 转换部分：包括杠杆系统、电子放大器、电磁反馈部分。Fi→I0转换 1、弹性元件 2、杠杆系统 Fi ?主杠杆?转换为 F1?矢量机构分解?F2 ?副杠杆?产生力矩Mi ? ?检测片下移 S..... 3、差动变压器及位移检测放大器 振荡 滤波 功放 反极性保护 线圈 磁钢在动圈气隙内产生径向磁场B。 I0在磁场B 中产生电磁力 ?副杠杆?反馈力矩Mf 1、差动变压器 励磁线圈WAB ?振荡器供电?上下磁芯里产生磁场Φ// 、 Φ/ （固定） 感应线圈WCD 输出e/2固定、e//2与UCD= e/2-e//2随检测片位移S而变。 2、位移检测放大器 S↓?UCD↑?UAB↑?VD4整流? C5滤波?VT2-3功放?4 -20mA输出I0 4、电磁反馈装置 Ff=πnDBI0 ? Mf=FfLf 当副杠杆上力矩Mi、Mf、M0平衡时?系统稳定? I0一定 。 5、工作原理 ΔP? Fi =ΔPA ? F1=Fi.L1／L2 ? F2 = F1tanθ? Mi =F2L3 ? I0 ? 即：I0 =Kp .ΔP + i0 ， ΔP = 0 时， i0 =4mA ΔP 0