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1、第五章参数检测技术中第1页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/241、液柱式压力计是根据流体静力学原理制成的，将被测压力转换成液柱的高度反映出来。按其结构形式的不同，分为U型管压力计、单管压力计和斜管压力计。这类压力计结构简单、使用方便，一般适用于测量低温、负压或压力差。在生产过程中测压仪表很多，常用的有弹性式压力计、电气式压力计、液柱式压力计。2、电气式压力计是用某些机械或电气元件将压力转换成电信号，如频率、电压、电流信号等来进行测量的仪表，如霍尔片式压力变送器、应变片式压力变送器、电阻式压力表等。这类压力计因其检测元件动态性能好、耐高温，因而适用于测快速变化，脉动压力和超高压
2、等场合。上页上页 下页下页第2页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24 电阻应变传感器也适合于对压力的测量，配以合适的弹性元件，可实现几十Pa（帕斯卡）至1011Pa大范围测量，测量精度可达0.1%FS。应变式压力传感器（Strain type Pressure sensor）有多种弹性元件，但主要用于气体和液体压力的测量，应变式压力传感器上页上页 下页下页第3页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24显然应变值与壁厚成反比。圆筒上端实心部位处贴的应变片R2是温度补偿片，以减小温度变化引入的误差。这种传感器可用于较大压力的测量，测量范围约106108Pa。1）圆筒
3、式压力传感器图218 圆筒式压力传感器 这种传感器的弹性元件是一个薄壁圆筒，如图218所示。当气体或液体进入圆筒内对薄壁产生压力时，薄壁产生变形，粘贴在薄壁上的应变片产生相应的应变，应变片R1所承受的沿圆周线方向的切向应变值为d=D0D，圆筒的壁厚，上页上页 下页下页第4页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/242）膜片式压力传感器图219 膜片式压力传感器 膜片式压力传感器如图所示，当流体进入膜盒后，对膜片产生一定的压力，此压力使膜片上的应变片承受相应的应变。图中R1和R3承受拉应变，即径向应变；R2和R4承受压应变，即切向应变，四个应变片可接成差动全桥测量电路，从而获得较高的
4、灵敏度。当压力P均匀地作用于膜片上时，膜片上各点的径向应变和切向应变可由下式确定 上页上页 下页下页第5页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24式中 P流体压力（N/m2）；泊松比；E弹性模量（N/m2）；h膜片（薄板）厚度（m）；膜片（薄板）有效圆半径（m）；X应变片离圆心的径向距离（m）。当压力P均匀地作用于膜片上时，膜片上各点的径向应变和切向应变可由下式确定 上页上页 下页下页第6页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24压电式压力传感器根据使用要求不同，有多种结构型式，上图是常见的膜片式压电压力传感器，压电元件为两片纵向电效应石英晶片，具有良好的线性度和长
5、时间稳定性；作用到受压膜片上的压力，通过传力块作用到压电元件上，使晶片产生厚度变形；传力块和电极片一般采用不锈钢制作，以确保压力能均匀、快速、无损耗地传递到压电元件上；外壳和机座应有足够机械刚度，机座和传力块与晶片的接触面要有良好的平行度和光洁度。3)压电式压力传感器这种结构的压力传感器主要优点是有较高的灵敏度和分辨率，测压范围宽。上页上页 下页下页第7页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/243、弹性式压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下，产生弹性形变的原理而制成的。这类仪表结构简单、牢固可靠、使用方便、价格低廉、精度尚好和测量范围宽，可以用来测量几百帕到上千兆帕范围内的
6、压力。若增加附加装置，如记录机构、电气变换装置、控制元件等，则能实现压力的记录、远传、报警、自动控制等。它是工业上应用最广泛的一类测压仪表。上页上页 下页下页第8页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24 弹性元件是弹性式压力表的传感元件，测压范围不同，所用的弹性元件 亦不同。1）弹性元件 弹簧管式弹性元件有单圈和多圈弹簧管之分，后者灵敏度较高。一般用来测中压和高压，高压可达数百兆帕。但也有时应用于低压甚至真空度的测量中。薄膜式弹性元件和波纹管式弹性元件多用于测量微压和低压。尤其是波纹管在压力作用下易于变形，位移大，它测量的压力一般不超过1MPa。常用的弹性元件有弹簧管式、薄膜式
7、和波纹管上页上页 下页下页第9页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24主要由弹簧管，传动机构，指示机构和表壳部分组成。弹簧管是一根弯曲成圆弧形、横截面呈椭圆形或乎椭圆形的空心管子。它的一端焊接在压力表的管座上固定不动，并与被测压力的介质相连通。管子的另一端是封闭的，称自由端，在压力的作用下，管子的自由端产生位移。在一定范围内，位移量与所测压力呈线性关系。2）弹簧管压力表上页上页 下页下页第10页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24此外，弹簧管自由端的位移是直线移动，而压力表的指针进行的是圆弧形旋转位移。所以必须使用传动机构将弹簧管的微量位移加以放大，并把弹簧管
8、的自由端的直线位移转变为仪表指针的圆弧形旋转位移。指示机构包括指针、刻度盘等，它的主要作用是将弹簧管的变形通过指针转动指示出来，从而在刻度盘上读取直接指示的压力值。表壳又称机座，它的主要作用是固定和保护仪表的零部件。传动机构又称机芯，是把弹簧管受到压力作用时自由端所产生的位移传递给刻度指示部分的。它由扇形齿轮，中心齿轮，游丝等组成，弹簧管自由端位移很小，如果不预先放大很难看出位移的大小。上页上页 下页下页第11页，共12页，编辑于2022年，星期三2023/1/24 在生产中，常需要把压力控制在一定范围内，以保证生产正常进行。这就需采用带有报警或控制触点的压力表。将普通弹簧压力表增加一些附加装置，即成为此类压力表，如电接点信号压力表。3）电接点信号压力表 压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节的指针，即静触点1和4。当压力超过上限值时，此数值由静触点4给出，动触点2和静触点4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯亮。若压力低到下限时，动触点2和静触点1接触，绿灯亮。静触点1、4的位置可根据生产需要灵活调节。在两个信号灯电路中还可以并联或串联音响信号报警。由此可见，电接点信号压力表能在压力偏离给定范围时，及时发出信号报警，还可以通过中间继电器实现压力的自动控制。上页上页 下页下页第12页，共12页，编辑于2022年，星期三