《第3章压力和差压测量PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章压力和差压测量PPT讲稿.ppt（58页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第3章压力和差压测量第1页，共58页，编辑于2022年，星期一3.1 压压力和差力和差压压的基本概念的基本概念一、基本概念一、基本概念1.压力的定义压力的定义垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的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。压强。2022/9/202第2页，共58页，编辑于2022年，星期一2.压力的表示方法压力的表示方法由于由于参照点参照点不同，在工程上有几种不同表示方法：不同，在工程上有几种不同表示方法：(1)绝对压力绝对压力(pi):被测介质作用在容器表面积上的全部压力被测介质作用在容器表面积上的全部压力(2)大大气气压压力力(pd):由由于于地地
2、球球表表面面空空气气柱柱重重量量形形成成的的压压力力，随随地地理理纬纬度度、海海拔高度及气象条件而变化拔高度及气象条件而变化(3)表压力表压力(pb):pb=pi-pd，压力测量仪表的指示值压力测量仪表的指示值(4)真真空空度度(负负压压，pz)：绝绝对对压压力力小小于于大大气气压压力力时时，表表压压力力为为负负值值，其绝对值为真空度。即：其绝对值为真空度。即：pz=pdpi(5)差压差压(压差压差)：任意任意两处压力之差两处压力之差2022/9/203第3页，共58页，编辑于2022年，星期一各种压力表示法之间的关系：各种压力表示法之间的关系：绝对零压力绝对零压力绝对压绝对压力力1大气压力大
3、气压力表表压压力力绝对压绝对压力力2负压负压力力(真空度真空度)差差压压pb=pi-pdpz=pdpi绝对压绝对压力力32022/9/204第4页，共58页，编辑于2022年，星期一温标的传递温标的传递3.压力的计量单位压力的计量单位压力是力和面积的导出量。压力是力和面积的导出量。国际单位制国际单位制中，中，力力F的单位的单位牛顿牛顿(N)，面积面积S的单位的单位米米2(m2)，压力压力p单位单位牛顿牛顿/米米2(N/m2)常用单位：常用单位：帕斯卡或帕帕斯卡或帕(Pa)（1Pa1N/m2）、工程大气压）、工程大气压(kgf/cm2)、毫米水柱、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱、毫米汞柱(mm
4、Hg)2022/9/205第5页，共58页，编辑于2022年，星期一特点：特点：原理：原理：基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高度基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高度或平衡重物的重量来测量。或平衡重物的重量来测量。(2)测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达0.042500MPa、精度高、精度高(0.01%)、性能稳定可靠、性能稳定可靠;如液柱式如液柱式压压力力计计、活塞式、活塞式压压力力计计。二、压力检测的常用方法二、压力检测的常用方法1.重力平衡法重力平衡法(1)适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高，用作校验仪表；适用于测量正压、负压和绝对
5、压力，测压上限高，用作校验仪表；(3)结构复杂，成本较高。结构复杂，成本较高。2022/9/206第6页，共58页，编辑于2022年，星期一2.弹性力平衡法弹性力平衡法原理：原理：特点：特点：利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹性力利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹性力与被测压力相平衡，测变形即可知压力。与被测压力相平衡，测变形即可知压力。(1)可测压力、负压、绝对压力和压差；可测压力、负压、绝对压力和压差；(2)类型多，类型多，应用广应用广应用广应用广。如如弹弹簧管式簧管式压压力力计计、波、波纹纹管差管差压计压计等。等。2022/9/207第7页，共58页，编辑于2022年，星期一
6、3.物性测量法物性测量法 应变式、压电式、电容式压力传感器等应变式、压电式、电容式压力传感器等原理原理:在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发生与在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发生与压力成确定关系的变化。被测压力直接转换为各种压力成确定关系的变化。被测压力直接转换为各种电参量测量。电参量测量。分类分类:2022/9/208第8页，共58页，编辑于2022年，星期一4.机械力平衡法机械力平衡法原理：原理：特点：特点：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与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，通过测量外力得到被测压力。之平衡，通过测量外力得到被测压力。(2)可达较
7、高的精度；可达较高的精度；(1)多用于电动和气动组合仪表中；多用于电动和气动组合仪表中；(3)结构复杂，成本较高。结构复杂，成本较高。2022/9/209第9页，共58页，编辑于2022年，星期一根据根据流体静力学流体静力学原理，流体内的某一点的静压力，由这一原理，流体内的某一点的静压力，由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。点的高度、流体的密度和外加压力决定。一般是采用充有一般是采用充有水或水水或水银银等液体等液体的的玻璃玻璃U形管、形管、单单管或管或斜管斜管进进行行压压力力测测量的，其量的，其结结构形式如构形式如图图所示。所示。3.2 液柱式压力计液柱式压力计p=gh+pd第10页，共
8、58页，编辑于2022年，星期一一、一、U U型管压力计型管压力计一般常由一支一般常由一支U型玻璃管构成。型玻璃管构成。充液介质：水银、水、酒精等充液介质：水银、水、酒精等 p0 p0 p1 p0 a）在）在U型管两端同型管两端同时时通大气，而未通大气，而未接被接被测压测压力力时时，U型管两型管两边边管内的管内的液面高度相等。液面高度相等。b）当将）当将U型管的一端接入被型管的一端接入被测压测压力力p1后，如果后，如果p1大于大于p0，则则U型管两型管两边边管管内的液面就会内的液面就会产产生高度差，生高度差，这这个液柱个液柱的高度差就反映了的高度差就反映了U型管两端所受型管两端所受压压力的差力
9、的差值值。2022/9/2011第11页，共58页，编辑于2022年，星期一被被测压测压力用表力用表压压p=p1-pd表达，表达，则则有：有：由于一旦由于一旦U型管内的充入介型管内的充入介质质确定，确定，则则 、g均均为为常数常数。所以所以h可以直接反映被可以直接反映被测压测压力力p的大小，此即的大小，此即为为U型管型管测测压压的基本原理的基本原理。应应用范用范围围:适用于低适用于低压压、负压负压和和压压力差，力差，读读数数误误差可达差可达1mm，测测低低压压相相对误对误差差较较大。大。第12页，共58页，编辑于2022年，星期一二、单管压力计二、单管压力计1.原理：原理：同同U型管型管压压力
10、力计计2.结结构：构：杯径杯径较较管径大得多管径大得多 3.特点：特点：由于杯径由于杯径管径，所以管径，所以 h1h2,则则h h1,即：杯内的液位即：杯内的液位变变化可忽略不化可忽略不计计。一次性一次性读读数，使用方便。数，使用方便。而而U型管型管压压力力计计要要两次两次读读数数。4.应应用范用范围围：测测量低量低压压、负压负压和差和差压压5.读读数数误误差：差：0.5mm，较较U型管好，型管好，第13页，共58页，编辑于2022年，星期一三、斜管压力计三、斜管压力计1.结构：结构：将单管压力计的玻璃管制成斜管将单管压力计的玻璃管制成斜管2.表压：表压：p=L gsin 3.特点：特点：灵敏
11、度高，误差较单管压力计小灵敏度高，误差较单管压力计小第14页，共58页，编辑于2022年，星期一四、液柱四、液柱测压测压中中应应考考虑虑的的问题问题1、误误差差 a）主要的）主要的测测量量误误差是差是读读数数误误差差。直接直接读读：1mm左右，光学放大左右，光学放大镜辅镜辅助助读读：0.05mm左右左右 b）其它影响）其它影响测测量量结结果的因素：果的因素：充液密度（如充液不充液密度（如充液不纯纯，实际实际密度与理密度与理论论密度不符）密度不符）标标尺刻度尺刻度误误差差 毛毛细细管的吸附作用（管的吸附作用（对对微微压压有影响）有影响）使用的使用的地点及地点及环环境温度境温度影响等（地点影响影响
12、等（地点影响g，温度易影响工作液体，温度易影响工作液体的的胀胀、缩缩而致使而致使h变变化），必要化），必要时应时应作修正。作修正。应应垂直安装，否垂直安装，否则则引入附加引入附加误误差。差。第15页，共58页，编辑于2022年，星期一2、正确、正确选择选择充液介充液介质质 测测低低压压充低密度介充低密度介质质（可使（可使h大）大）测测高高压压充高密度介充高密度介质质（否（否则则冒冒顶顶）要避免充液与被要避免充液与被测测介介质质有化学反有化学反应应3、常用的、常用的标标尺材料：尺材料：玻璃、玻璃、钢钢、铜铜4、读读数的位置（数的位置（见见右右图图）1）眼与液柱面水平）眼与液柱面水平2）水）水银银
13、柱柱读读凸部凸部3）水）水读读凹部凹部第16页，共58页，编辑于2022年，星期一3.3 弹弹性元件及性元件及弹弹性性压压力表力表利用利用弹性元件受压变形弹性元件受压变形的原理。的原理。用指针或刻用指针或刻度尺给出压度尺给出压力示值力示值感受压力，产生变感受压力，产生变形形(核心部分核心部分)调整仪表的调整仪表的零点和量程零点和量程将弹性元件的将弹性元件的变形进行变换变形进行变换和放大和放大弹性元件弹性元件变换放大变换放大机构机构指示机构指示机构调整机构调整机构u弹性压力表组成：弹性压力表组成：被测被测压力压力2022/9/2017第17页，共58页，编辑于2022年，星期一一、一、测压弹测压
14、弹性元件性元件1.常用弹性元件常用弹性元件：弹簧管、弹性膜片、波纹管：弹簧管、弹性膜片、波纹管 弹簧管弹簧管弹簧管弹簧管单圈弹簧管多圈弹簧管原理：原理：被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生变形，被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生变形，即即弹性元件将压力转换成位移弹性元件将压力转换成位移。可测量正、负可测量正、负压，但一般不压，但一般不测差压测差压弹性特性弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。是自由端的位移量与所加压力的关系。2022/9/2018第18页，共58页，编辑于2022年，星期一弹簧管放大图弹簧管放大图当被测压力当被测压力p增大增大时，时，弹簧管撑直弹簧管撑直，通过齿条带动
15、齿轮转动，通过齿条带动齿轮转动，从而从而带动带动电位器的电位器的电刷产生角位移电刷产生角位移。2022/9/2019第19页，共58页，编辑于2022年，星期一 弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性特性弹性特性是中心位移与压力的关系。是中心位移与压力的关系。平膜片平膜片波纹膜片波纹膜片挠性膜片挠性膜片测力弹簧测力弹簧2022/9/2020第20页，共58页，编辑于2022年，星期一 波纹管波纹管波纹管波纹管弹性特性弹性特性是封闭端位移与压力的关系。是封闭端位移与压力的关系。（1）使用应在线性段，可内加螺旋弹簧改善特性（2）用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测量较低压力或压差。注意注意2022
16、/9/2021第21页，共58页，编辑于2022年，星期一2.材料材料 弹性元件常用的材料有弹性元件常用的材料有铜合金、弹性合金、不锈钢铜合金、弹性合金、不锈钢等，等，不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。近年来随着新材料的出现和发展，近年来随着新材料的出现和发展，半导体硅材料半导体硅材料得到了得到了更多的应用。更多的应用。2022/9/2022第22页，共58页，编辑于2022年，星期一 结构结构结构结构 工作过程工作过程工作过程工作过程 接头接头接头接头自由端自由端自由端自由端拉杆拉杆拉杆拉杆扇形齿轮扇形齿轮扇形齿轮扇形齿轮中心齿轮中心齿轮中心
17、齿轮中心齿轮指针偏转指针偏转指针偏转指针偏转指示压力指示压力指示压力指示压力消除两啮合齿轮间隙消除两啮合齿轮间隙，减小仪表变差，减小仪表变差调整仪表机械零点调整仪表机械零点改变机械传动的放大系改变机械传动的放大系数，调整仪表量程数，调整仪表量程被测被测被测被测压力压力压力压力二、二、弹弹簧管簧管压压力力计计（波登管）（波登管）2022/9/2023第23页，共58页，编辑于2022年，星期一特点特点 结结构构简单简单，使用方便，价格低；，使用方便，价格低；测压测压范范围宽围宽，可，可测测量量负压负压、微、微压压、低、低压压、中、中压压和高和高压压，应应用广泛；精确度可用广泛；精确度可达达0.1
18、级级。优点：优点：缺点：缺点：只能就地指示，是现场直读式仪表。只能就地指示，是现场直读式仪表。2022/9/2024第24页，共58页，编辑于2022年，星期一三、波三、波纹纹管差管差压计压计 结构结构 测测量机构：量机构：波波纹纹管管(1、10)、量程、量程弹弹簧簧组组(11)和扭和扭力管力管(6)等等2022/9/2025第25页，共58页，编辑于2022年，星期一2022/9/20自动检测技术及仪表控制系统 26 工作过程工作过程 差压信号差压信号低压波纹管自由端低压波纹管自由端带动连杆右移带动连杆右移挡板推挡板推动摆杆动摆杆扭力管逆扭力管逆时针偏转时针偏转芯轴逆时芯轴逆时针转针转显示显
19、示机构机构第26页，共58页，编辑于2022年，星期一压力传感器的外形及内部结构压力传感器的外形及内部结构2022/9/2027第27页，共58页，编辑于2022年，星期一 在测压点附近的压力敏感件上面，附带有将位移变换为输出电信号在测压点附近的压力敏感件上面，附带有将位移变换为输出电信号的装置，通过电信号的传输，将压力指示和记录下来。的装置，通过电信号的传输，将压力指示和记录下来。四四.弹弹性性测压计测压计信号的信号的远传远传方式方式采用采用电远传方式电远传方式常用的转换方式：常用的转换方式：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。2022/9
20、/2028第28页，共58页，编辑于2022年，星期一电位器式电位器式弹性元件的输出位移变为电位器滑动触弹性元件的输出位移变为电位器滑动触点的位移，被测压力的变化就转换成电点的位移，被测压力的变化就转换成电位器阻值的变化。位器阻值的变化。特点：特点：特点：特点：原理：原理：将电位器与其它电阻组成一个电桥，当电位器阻值变化时，将电位器与其它电阻组成一个电桥，当电位器阻值变化时，电桥输出电压就变化。电桥输出电压就变化。简单、线性输出较好，但滑线电位器易磨损腐蚀，结简单、线性输出较好，但滑线电位器易磨损腐蚀，结构可靠性较差。构可靠性较差。2022/9/2029第29页，共58页，编辑于2022年，星
21、期一霍尔元件式霍尔元件式霍尔元件式霍尔元件式原理原理：霍尔效应：霍尔效应：霍尔元件图霍尔元件图霍尔效应原理图霍尔效应原理图B霍霍尔尔电势电势VH控制控制电电流流I-+-基于半导体材料的基于半导体材料的基于半导体材料的基于半导体材料的霍尔效应霍尔效应，将自由端的位移通，将自由端的位移通，将自由端的位移通，将自由端的位移通过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。2022/9/2030第30页，共58页，编辑于2022年，星期一SN霍尔元件输出的电势对应于自由端位移，霍尔元件输出的电势对应于自由端位移，给出被测压力值。给
22、出被测压力值。特点：特点：特点：特点：结构简单、灵敏度高，寿命长结构简单、灵敏度高，寿命长。对外部磁场敏感，对外部磁场敏感，耐振性差。耐振性差。局部放局部放局部放局部放大图见大图见大图见大图见右图右图右图右图2022/9/2031第31页，共58页，编辑于2022年，星期一3.4 压压阻、阻、压电压电式式压压力力计计压力传感器：压力传感器：能够能够检测压力值检测压力值并能并能提供远传信号提供远传信号的装置。的装置。结构形式：结构形式：压阻式、压电式、应变式、电容式、光电式、压阻式、压电式、应变式、电容式、光电式、光纤式等许多种。光纤式等许多种。2022/9/2032第32页，共58页，编辑于2
23、022年，星期一二、压阻式压力传感器二、压阻式压力传感器原理：原理：基于半导体材料的基于半导体材料的“压阻效应压阻效应”当半导体的某一轴向当半导体的某一轴向受外力作用时，原子点阵排列规律发生变化，导致载流子迁移率及密度的受外力作用时，原子点阵排列规律发生变化，导致载流子迁移率及密度的变化，从而引起电阻率的变化。变化，从而引起电阻率的变化。结构：结构：用集成工艺直接在硅平膜片上按照一定晶向制成扩散压敏用集成工艺直接在硅平膜片上按照一定晶向制成扩散压敏电阻。电阻。工作原理：工作原理：硅平膜片在硅平膜片在微小变形微小变形时有良好的弹性特性，当硅片受时有良好的弹性特性，当硅片受压后，它的变形使扩散电阻
24、的阻值发生变化。其相对电阻变化可表压后，它的变形使扩散电阻的阻值发生变化。其相对电阻变化可表示为：示为：其中，其中，e为压为压阻系数，阻系数，为应为应力。力。2022/9/2033第33页，共58页，编辑于2022年，星期一测测量量电电路路-电桥电桥：特点特点:灵敏度高，灵敏度高，频频率响率响应应高；高；结结构比构比较简单较简单，可小型化；可用，可小型化；可用于静、于静、动态压动态压力力测测量；量；应应用广泛，用广泛，测测量范量范围宽围宽，可，可测测低至低至10Pa的微的微压压到高至到高至60MPa的高的高压压；精度高；精度高0.2%0.02%。R1R2R3R4IS2022/9/2034第34
25、页，共58页，编辑于2022年，星期一二、二、压电压电式式压压力力传传感器感器压电压电效效应应：压电压电材料受到外力作用材料受到外力作用时时，不，不仅仅几何尺寸几何尺寸发发生生变变化，化，而且内部极化，表面上而且内部极化，表面上还还会有会有电电荷出荷出现现，形成，形成电场电场；当外力去除；当外力去除后，材料回复到原来的状后，材料回复到原来的状态态的的现现象。象。在在弹弹性范性范围围内，内，压电压电元件元件产产生的生的电电荷量与作用力之荷量与作用力之间间呈呈现线现线性关系：性关系：Q=kSp 式中，式中，Q为电为电荷量；荷量；k为压电为压电常数；常数；S为为作用面作用面积积；p为压为压力。力。工
26、作原理：工作原理：压电压电材料（石英、材料（石英、压电压电陶瓷、陶瓷、钛钛酸酸钡钡）的）的压电压电效效应应将被将被测压测压力力转换为电转换为电信号。信号。动态压动态压力力检测检测中常用中常用传传感器，不适宜感器，不适宜测测量量缓变缓变化的化的压压力和静力和静态压态压力。力。2022/9/2035第35页，共58页，编辑于2022年，星期一结结构：构：电电荷量荷量经经放大可放大可转为电压转为电压或或电电流流输输出。出。测测量一般配有量一般配有电电荷放大器，以增加荷放大器，以增加输输出。出。可通可通过过更改更改压电压电元件改元件改变测变测量范量范围围。可以通可以通过过叠加叠加压电压电元件以提高灵敏
27、度。元件以提高灵敏度。特点特点:可作可作动态测动态测量，不适合于静量，不适合于静压压力和慢力和慢变变化的化的压压力的力的测测量量,体体积积小，小，结结构构简单简单，工作可靠；，工作可靠；频频率响率响应应高，不需外加高，不需外加电电源；源；测测量量范范围宽围宽，可，可测测100MPa以下的以下的压压力；力；测测量精度量精度较较高。高。2022/9/2036第36页，共58页，编辑于2022年，星期一三、三、应变应变式式压压力力传传感器感器组组成：成：应变应变元件元件+弹弹性元件性元件应变应变元件的工作原理：元件的工作原理：导导体和半体和半导导体的体的应变应变效效应应。应变应变效效应应：即即导导体
28、和半体和半导导体材料体材料发发生机械生机械变变形形时时，其，其电电阻阻值值将将发发生生变变化。化。实际实际的的电电阻阻应变应变片通常是一根片通常是一根电电阻阻丝丝被弯曲而并行地排成被弯曲而并行地排成栅栅形，形，贴贴在基板上成在基板上成为电为电阻阻栅栅。2022/9/2037第37页，共58页，编辑于2022年，星期一应变应变元件与元件与弹弹性元件的性元件的装配：装配：采用采用粘粘贴贴式或非粘式或非粘贴贴式式，在，在弹弹性元件受力性元件受力变变形形时时，应变应变元件也元件也发发生形生形变变，其，其电电阻阻值值将有相将有相应应的改的改变变。2022/9/20弹弹性性元元件件可可根根据据被被测测介介
29、质质和和测测量量范范围围的的不不同同而而采采用用各各种种型型式式。常常见见有有圆圆膜片、膜片、弹弹性梁、性梁、应变应变筒筒等。等。38第38页，共58页，编辑于2022年，星期一测测量方法：量方法：R1,R2是静是静态态特性相同的特性相同的应变应变元件，粘元件，粘贴贴在在弹弹性元件的适当位置上，性元件的适当位置上，R3,R4是另一是另一对电对电阻，分阻，分别别接入接入电桥电桥的的4个臂，个臂，则电桥则电桥的的输输出信号出信号可以反映被可以反映被测压测压力的大小。力的大小。2022/9/2039第39页，共58页，编辑于2022年，星期一四、四、电电容式容式压压力力传传感器感器测测量原理：量原理
30、：将将弹弹性元件的性元件的位移位移转换为电转换为电容量容量的的变变化。化。平行板平行板电电容器的容器的电电容量：容量：为电为电容极板容极板间间介介质质的介的介电电常数；常数；A为为两平行板相两平行板相对对面面积积；d 为为两平行板两平行板间间距。距。实际测实际测量中，量中，大多采用保持其中两个参数不大多采用保持其中两个参数不变变，而，而仅仅改改变变 A 或或 d 一一个参数的方法，把参数的个参数的方法，把参数的变变化化转换为电转换为电容量的容量的变变化。故有化。故有变变极距式极距式电电容容压压力力传传感器感器和和变变面面积积式式电电容容压压力力传传感器感器。2022/9/2040第40页，共5
31、8页，编辑于2022年，星期一结结构：构：变极距式变极距式变面积式变面积式2022/9/2041第41页，共58页，编辑于2022年，星期一五、振五、振频频式式压压力力传传感器感器工作原理：工作原理：利用感利用感压压元件本身的元件本身的谐谐振振频频率与率与压压力力的关系，通的关系，通过测过测量量频频率信号的率信号的变变化来化来检测压检测压力。力。型式：型式：振筒、振弦、振膜和石英晶体振筒、振弦、振膜和石英晶体谐谐振。振。振筒式振筒式压压力力传传感器感器由由振筒振筒组组件件和和谐谐振振电电路路组组成。其感成。其感压压元件本身具有元件本身具有一定的固有一定的固有频频率，当筒壁受率，当筒壁受压压后，
32、固有后，固有频频率相率相应应改改变变：特点：特点：体体积积小，小，输输出出频频率信号，重复性好，耐振；精确度高，率信号，重复性好，耐振；精确度高，为为0.1%和和0.01%；测测量范量范围宽围宽；适于气体；适于气体测测量。量。2022/9/2042第42页，共58页，编辑于2022年，星期一六、集成式六、集成式压压力力传传感器感器集成化集成化传传感器。如以感器。如以压压阻式阻式压压力力传传感器感器为为基基础础的集成的集成传传感器可同感器可同时检测时检测差差压压、静、静压压和温度。和温度。(通通过过多路多路转换转换开关和模开关和模/数数转换转换后由微后由微处处理器理器进进行相行相应应的的处处理和
33、理和显显示示)2022/9/2043第43页，共58页，编辑于2022年，星期一3.5 压压力表的力表的选择选择、安装和校准、安装和校准一、一、压压力表的力表的选择选择 选选择择选选择择合合适适的的仪仪表表主主要要根根据据生生产产过过程程提提出出的的要要求求，结结合合各各类类压压力力表的特点表的特点综综合考合考虑虑。一般涉及。一般涉及类类型、型、测测量范量范围围和和测测量精度量精度等方面。等方面。应满应满足生足生产过产过程的要求，要了解被程的要求，要了解被测测介介质质情况、情况、现场环现场环境及生境及生产过产过程程对对仪仪表的要求，如信号是否需要表的要求，如信号是否需要远传远传、控制、控制、记
34、录记录或或报报警等。警等。类型的选择类型的选择第44页，共58页，编辑于2022年，星期一1）在）在测测稳压稳压时时，最大被，最大被测压测压力不超力不超过测过测量上限量上限值值的的2/3；2）在）在测测脉脉动压动压力力时时，最大被，最大被测压测压力不超力不超过过上限上限值值的的1/2；3）在）在测测量量高高压压时时，最大被，最大被测压测压力不超力不超过过上限上限值值的的3/5。4）一般，）一般，压压力的力的最小最小值值应应不低于被不低于被测测量上限量上限值值的的1/3。根据被根据被测压测压力的最大力的最大值值和最小和最小值计值计算出算出仪仪表的上下限后，要按表的上下限后，要按压压力力仪仪表的表
35、的标标准系列准系列选选定量程。定量程。我国我国压压力力仪仪表表测测量范量范围围的的标标准系列是：准系列是：01、1.6、2.5、4、6、10n kPa（n为为整数）等。整数）等。测量范围（量程）测量范围（量程）根据被根据被测压测压力的大小及在力的大小及在测测量量过过程中被程中被测压测压力力变变化的情况来化的情况来选选取，取，选选取取仪仪表量程要留有余地表量程要留有余地。2022/9/2045第45页，共58页，编辑于2022年，星期一 应应根据生根据生产产允允许许的的最大最大测测量量误误差差来确定来确定仪仪表的精度。一般在表的精度。一般在满满足生足生产产要求的情况下，尽可能要求的情况下，尽可能
36、选选用精度用精度较较低、价廉耐用的低、价廉耐用的压压力表。力表。考考虑虑被被测测介介质质的性的性质质，如温度、，如温度、压压力、粘度、腐力、粘度、腐蚀蚀性、易燃易爆程性、易燃易爆程度等；度等；注意注意仪仪表安装使用表安装使用时时所所处处的的现场环现场环境条件境条件，如，如环环境温度、境温度、电电磁磁场场、振、振动动等。等。测量精度测量精度其它其它第46页，共58页，编辑于2022年，星期一例题：例题：有一有一压压力容器在正常工作力容器在正常工作时压时压力范力范围为围为0.40.6MPa，要求使用，要求使用弹弹簧簧管管压压力表力表进进行行检测检测，并使，并使测测量量误误差不大于被差不大于被测压测
37、压力的力的4%，试试确定确定该该表的量程和精度等表的量程和精度等级级。解：解：由由题题意可知，被意可知，被测对测对象的象的压压力比力比较稳较稳定，定，设弹设弹簧管簧管压压力表力表的量程上限的量程上限为为L上上，则则根据最大工作根据最大工作压压力有：力有：根据最小工作根据最小工作压压力有：力有：根据根据仪仪表的量程系列，可表的量程系列，可选选用量程范用量程范围为围为01.0MPa的的弹弹簧管簧管压压力表。力表。2022/9/2047第47页，共58页，编辑于2022年，星期一由由题题意，被意，被测压测压力的最大力的最大绝对误绝对误差差为为：要求所要求所选仪选仪表的最大引用表的最大引用误误差差为为
38、：按照按照仪仪表的精度等表的精度等级级，可，可选择选择1.5级级的的压压力表。力表。2022/9/2048第48页，共58页，编辑于2022年，星期一二、二、压压力力检测检测系系统统包括包括测测取取压压力的取力的取压压口、口、传递压传递压力的引力的引压压管路和管路和测测量量仪仪表表设置取压口的设置取压口的原则原则：选择能反应被测压力真实情况的取压口。：选择能反应被测压力真实情况的取压口。a a）要选择被测介质）要选择被测介质直线流动的管段直线流动的管段部分，不可选择管路拐弯、分叉、部分，不可选择管路拐弯、分叉、死角或其它易形成漩涡的地方；死角或其它易形成漩涡的地方；b b）在保证加工方便和不堵
39、塞的情况下，）在保证加工方便和不堵塞的情况下，取压孔径尽可能小取压孔径尽可能小，使流体，使流体受到的扰动小，避免在孔内形成涡流；受到的扰动小，避免在孔内形成涡流；1、取、取压压口的口的选择选择2022/9/2049第49页，共58页，编辑于2022年，星期一c c）测量流动介质压力时，应使取压口与流动方向垂直；）测量流动介质压力时，应使取压口与流动方向垂直；d d）测量液体压力时，取压口应在管道下部，使导压管不积存气体，测量）测量液体压力时，取压口应在管道下部，使导压管不积存气体，测量气体时，取压口应在管道上部，使导压管内不积存液体。气体时，取压口应在管道上部，使导压管内不积存液体。2022/
40、9/2050第50页，共58页，编辑于2022年，星期一2、引、引压压管路的管路的铺设铺设铺设铺设原原则则：a)引引压压管的管的内径内径一般一般为为610mm，长长度度不得超不得超过过5060m。更。更长长距离距离时时要使用要使用远传远传式式仪仪表表。b)引引压压管路水平敷管路水平敷设时设时，要，要保持一定的保持一定的倾倾斜度斜度，以避免引，以避免引压压管中管中积积存液存液体或气体，并有利于它体或气体，并有利于它们们的排出。当被的排出。当被测测介介质为质为液体液体时时，引，引压压管向管向仪仪表方向表方向倾倾斜；当被斜；当被测测介介质为质为气体气体时时，引，引压压管向取管向取压压口方向口方向倾倾
41、斜。斜。倾倾斜斜度一般大于度一般大于3%5%。c)当被当被测测介介质质容易冷凝或容易冷凝或冻结时冻结时，引，引压压管路需管路需保温措施保温措施。d)在取在取压压口与口与仪仪表之表之间间要装要装切断切断阀阀，以便，以便设备检设备检修修时时使用，切断使用，切断阀阀应应靠近取靠近取压压口。口。2022/9/2051第51页，共58页，编辑于2022年，星期一2022/9/2052第52页，共58页，编辑于2022年，星期一3、测压仪测压仪表的安装表的安装安装安装原原则则：压压力力计应计应安装在安装在易于易于观测观测和和检检修的地方修的地方，仪仪表安装表安装处处尽量避免振尽量避免振动动和高温。和高温。
42、对对于特殊介于特殊介质应质应采取必要的采取必要的防防护护措施措施。压压力力计计与引与引压压管的管的连连接接处处，要根据被，要根据被测测介介质质情况，情况，选择选择适当的适当的密密封材料封材料。当当仪仪表位置与取表位置与取压压点不在同一水平高度点不在同一水平高度时时，要考，要考虑虑液体介液体介质质的的液柱液柱静静压对仪压对仪表示表示值值的影响的影响。2022/9/2053第53页，共58页，编辑于2022年，星期一测压仪测压仪表出厂前需表出厂前需进进行行检检定，使之符合精度等定，使之符合精度等级级要求。使用中的要求。使用中的仪仪表表则应则应定期定期进进行校行校验验，以保，以保证测证测量量结结果有
43、足果有足够够的准确度。的准确度。三、三、测压仪测压仪表的校准表的校准(1)静态校准静态校准在在静静态态标标准准条条件件下下，采采用用一一定定标标准准等等级级的的校校准准设设备备，对对仪仪表表重重复复进进行行全全量量程程逐逐级级加加载载和和卸卸载载测测试试，获获得得各各次次校校准准数数据据，以以确确定定仪仪表表的的静静态基本性能指标和精度。态基本性能指标和精度。校验方法：校验方法：1）将被校表与）将被校表与标准表标准表的示值在相同条件下进行比较；的示值在相同条件下进行比较；2）将被校表的示值与标准压力比较。）将被校表的示值与标准压力比较。温度温度20 5 C，湿度，湿度 80%，大气压力，大气压
44、力760 80mmHg，且无，且无振动冲击的环境振动冲击的环境精度是被较仪表精度是被较仪表的的35倍倍常用的校准设备：液柱式压力计、活塞式压常用的校准设备：液柱式压力计、活塞式压力计、配有高精度标准表的压力校验泵力计、配有高精度标准表的压力校验泵其允许绝对误差要其允许绝对误差要小于小于被较表的允许绝被较表的允许绝对误差的对误差的1/31/5主要用于校验主要用于校验0.25级以上的精密压力级以上的精密压力表，及各种工业用压力表表，及各种工业用压力表2022/9/2054第54页，共58页，编辑于2022年，星期一举例：活塞式压力校准系统举例：活塞式压力校准系统 原理：原理：手手轮轮推推动动工作活
45、工作活塞塞挤压挤压工作液，当此工作液，当此压压力力与与测测量活塞及砝量活塞及砝码码的重力的重力相平衡，活塞柱在某一平相平衡，活塞柱在某一平衡位置，从而衡位置，从而测测得工作液得工作液的的压压力，力，该压该压力同力同时传时传入入被校被校仪仪表，表，观观察察仪仪表示表示值值，看其是否与看其是否与测测量活塞上砝量活塞上砝码码荷重一致。荷重一致。砝码第55页，共58页，编辑于2022年，星期一(2)动态动态校准校准对对用用于于动动态态压压力力测测量量的的传传感感器器或或测测压压系系统统必必须须进进行行动动态态校校准准，以以确确定定其其动动态态特特性性参参数数，如如频频率率响响应应函函数数、固固有有频频
46、率率、阻尼比阻尼比等。等。产生标准动态压力信号的装置：产生标准动态压力信号的装置：1 1）稳态周期性压力信号源）稳态周期性压力信号源 电磁式、机械式正弦压力发生器电磁式、机械式正弦压力发生器 2 2）非稳态压力信号源）非稳态压力信号源 激波管激波管第56页，共58页，编辑于2022年，星期一1）稳态稳态校准校准正正弦弦压压力力校校准准装装置置产产生生按按正正弦弦规规律律变变化化的的压压力力，标标准准动动态态压压力力传传感感器器与与被被校校压压力力传传感感器器同同时时测测量量正正弦弦变变化化的的压压力力，比比较较标标准准与与被被校校传传感器的输出，可以得到被校压力传感器的幅频特性与相频特性。感器的输出，可以得到被校压力传感器的幅频特性与相频特性。电磁式正弦压力校准装置电磁式正弦压力校准装置第57页，共58页，编辑于2022年，星期一2）非）非稳态稳态校准校准整个试验装置包括激波管激波管、气源气源、测量测量和记录记录部分。激波管校准装置激波管校准装置第58页，共58页，编辑于2022年，星期一