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第四章力学量检测技术

1电压的测量力的测量23转矩测量

压力的基本概念常用压力检测技术压力检测仪表的校准动态压力检测管道压力检测仪表的选择与安装

压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，正确地测量和控制压力是保证工业生产过程良好地运行，达到高产优质低耗及安全生产的重要环节。1.压力的定义压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的压强。工程上，习惯把压强称为压力。由此定义，压力可表示为:(4-1)

2.压力的表示方法绝对压力——以完全真空(绝对压力零位)作参考点的压力称为绝对压力大气压力——由地球表面大气层空气柱重力所形成的压力称为大气压力表压力——以大气压力为参考点，大于或小于大气压力的压力称为表压力差压(压差)——任意两个压力之差称为差压

这几种表示法的关系如图4-1所示。工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力和动态压力之分。

3.压力的计量单位压力是力和面积的导出量。在国际单位制中，取力的单位为牛顿，面积单位为米表示；压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为Pa。1Pa＝1N/m。因帕单位太小，工程上常用kPa(103Pa)和MPa(106Pa)2，则压力单位为牛顿/米2，用符号N/m22表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。目前工程技术部门仍在使用的压力单位有工程大气压、物理大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。

4.压力检测的基本方法根据不同工作原理，压力检测方法可分为如下几种：（1）重力平衡方法——利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理，将被测压力转换为液柱高度或平衡砝码的重量来测量。（2）弹性力平衡方法——利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理来检测压力。

（3）机械力平衡方法——将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力测知被测压力。（4）物性测量方法——利用敏感元件在压力的作用下，其某些物理特性发生与压力成确定关系变化的原理，将被测压力直接转换为各种电量来测量。

压力的基本概念常用压力检测技术压力检测仪表的校准动态压力检测管道压力检测仪表的选择与安装

1.液柱式压力计应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。一般是采用充有水或水银等液体的玻璃U形管、单管或斜管进行压力测量的，其结构形式如图4-2所示。

（1）U形管压力计图4-2(a)所示的U形管是用来测量压力和压差的仪表。在U形管两端接入不同压力p和p时，根据流体静力平衡原理可知，12U形管两边管内液柱差h与被测压力p和p的关系为12(4-2)由式(4-2)可求得两压力的差值?p或在己知一个压力的情况下（例如压力p），求出另一压力值：2(4-3)

（2）单管压力计单管压力计如图4-2(b)所示。当大容器一侧通入被测压力p，1管一侧通入大气压p时，满足下列关系2(4-4)

由于Dd，故d/D可以忽略不计，则式(4-4)可写成22(4-5)（3）斜管压力计将单管压力计的玻璃管制成斜管，如图4-2(c)所示。则p与1液柱之间的关系仍然与式(4-5)相同（目的：提高灵敏度，减小误差）(4-6)

2.弹性压力计弹性压力计基本组成环节如图4-3所示。弹性元件是核心部分，用于感受压力并产生弹性变形；指示机构用于给出压力示值；调整机构用于调整压力计的零点和量程。（1）弹性元件工业上常用的弹性元件如表4-2所示。

表4-2弹性元件的结构和特性压力测量范围kPa动态性质类别名称示意图输出特性自振频率/Hz时间常数/s最小最大平薄膜10～10-5～0～100～1053210410-2薄膜式波纹膜10-2～10～100～100～100～10-30～10-510-12挠性膜10～1-21～102

波纹管式波纹管10～10-110～10-20～10-30～1032单圈弹簧管102～0～10-10～106－103弹簧管式多圈弹簧管10～100～10-20～105－2

（2）弹簧管压力计弹簧管式压力计是工业生产上应用很广泛的一种直读式测压仪表，以单圈弹簧管结构应用最多。其一般结构如图4-4所示。1-弹簧管；2-扇形齿轮；3-拉杆；4-底座；5-中心齿轮；6-游丝；7-表盘；8-指针；9-接头；10-弹簧管横截面；11-调节开口槽

工作过程：被测压力由接口引入，使弹簧管自由端产生位移，通过拉杆使扇形齿轮逆时针偏转，并带动啮合的中心齿轮转动，与中心齿轮同轴的指针将同时顺时针偏转，并在面板的刻度标尺上指示出被测压力值。特点：结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，精度最高。（3）波纹管压力计波纹管压力计以波纹管作为压力-位移转换元件，由于金属波纹管在压力作用下容易变形，所以测压灵敏度很高。

图4-5是一