自动化专业英语 第三版课件 教学课件 ppt 作者 王树青 主编lesson 2.1.pptVIP

量表是一类主要的压力传感器，测量相对于大气压的压力. 通常，仪表传感器是一些随着压力施加而改变形状的设备. 这些设备包括膜片、膜盒和波纹管，波登管. * 膜片包含一个薄层或薄膜，支撑在一个刚性框架上，如图2.1.2(a). 在表压测量时，压力可以施加在膜的一边，在差压或绝压测量时，压力可以施加在膜的两边. * 测量用的膜可以使用很多种材料，用于低压设备的橡胶和塑料，用于中压的硅，用于高压的不锈钢. * 当压力施加于膜片上，膜会变形或变成轻微曲面形状. 这种运动状态可以用应变仪，压电仪器或变电容仪器测量(老式仪器包括磁性设备和碳堆设备). * 以上测量设备使用传感器将形变转化成电信号. 在这些设备中，微电硅膜片是最常用的用于产生电信号的工业压力传感器. * 硅膜片使用硅材料，它是一种半导体材料. 当硅膜背面蚀刻之后，使得应变电阻片和电子放大器集成到硅结构的顶部表面上. 这些设备集成了温度补偿压电应变仪和放大器，用以输出高电压(5V FSD[满额电压或最大偏移])  * 这些设备体积小，精度高，可靠性强，耐久时间长，并且不受很多化学物质的影响. 商业用的表压，差压和绝压传感器测量范围可到200psi(1.5MPa). 使用不锈钢膜片，可将这个范围扩大到100,000psi(700MPa). * 图2.1.3(a)给出了用于微型压力传感器的3种硅芯片结构的横截面图，表压，绝压和差压. 芯片(模具)被密封到塑料壳中(大约厚度0.2，直径0.6). 装配成的仪表在图2.1.3(b)中给出. * 微电子硅膜片压力传感器可用于血压监视器和许多工业应用中，并且大规模应用于自动压力传感测量，比如，各种气体压力，大气压，油压，传输流体，中断流体，液压转动装置，轮胎压力等方面的测量. * 膜盒是由两个膜片紧密连接，如图2.1.2(b). 压力可以作用于膜片之间，使膜片分开来测量表压. 膜片的扩张可以结合一个机械指示装置。膜片的偏移程度取决于它的直径，材料厚度和弹性. * 材料使用磷青铜，不锈钢，和铁镍合金. 使用这些材料的仪器压力范围可以达到50psi(350kPa). 多个膜盒可以相互连接以提高灵敏度和机械位移. * 波纹管类似于膜盒，不同之处在于膜片不是直接连在一起，而是被一个波纹状的管或旋转的管分开，如图2.1.2(c)所示. 当压力施加于波纹管时，压力拉长线圈而不是末位的膜片，使波纹管拉长. * 用于波纹管压力传感器的材料类似于膜盒所使用的，波纹管的压力范围可达到800 psi (5MPa). 波纹管设备可用于绝压和差压的测量. * 可以机械连接两个波纹管，当施加压力时，使两个波纹管相对，来实现差压测量，如图2.1.4(a)所示. 当p1和p2都作用于波纹管时，可以获得压差读数. * 图2.1.4(b)所示的波纹管，通过线性变量压差变换器来得到电信号，从而组成差压压力传感器，对于表压测量p2可以是大气压. 波纹管是低压测量中最为敏感的机械原件，比如，(压力范围在) 0到210kPa. * 波登管是中空的，横截面是铍，青铜，或钢的，制作成四分之三圆周状，如图2.1.5(a)所示. 横截面可以是矩形或椭圆形，但操作原则是横截面的外侧面要比内侧面面积要大. * 当施加压力时，因为外侧面有更大的表面积，所以外侧面（比内侧面）承受更大比例的压力，并且圆周的直径增加. 管壁厚度介于0.01到0.05. 当管承受压力时，一端不动，另一端自由移动，从而使管变直. * 这种动作与指针机械连接起来，校正后，指针可以指示压力，或者将动作与电位计连接起来，使电阻值与压力成比例变化而产生电信号. 图2.1.5(b)所示为一个螺旋波登管. 这种结构比圆周状波登管敏感度更高. 波登管起源于1840年. 波登管可靠性高，价格低廉，是应用最为广泛的通用压力仪表. * 波登管可以承受百分之30到40额定最大无损伤负载，但是过载情况下可能需要重新校正. 管可以是螺旋状或螺旋形增大或减小. 波登管通常用于测量正值表压，但是也可以用于测量负值表压. (helical: 螺旋状，spiral: 绕某一中心点不断靠近或远离) * 如果波登管压力降低，波登管直径减小. 该运动可以与指针相连，做成一个真空压力仪表. 波登管压力测量范围可达100,000 psi (700MPa). 图2.1.6 给出了波登管压力仪表，用于测量负真空压(a)和正压(b). 要注意的是，在(a)中是逆时针运动，而(b)中是顺时针运动. * 济南大学控制科学与工程学院 自动化专业英语 自动化专业英语 济南大学控制科学与工程学院 自动化专业英语 自动化专业英语 Lesson 2.1 Pressure Measurements Discussed in this unit