第三章 压力测量(精品).ppt

《第三章 压力测量(精品).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 压力测量(精品).ppt（30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、 第三章第三章 压力及差压测量压力及差压测量 第一节第一节 压力测量的基本知识压力测量的基本知识 在生产过程中，压力是工质状态的一个参数。在火电厂中，压力是热力过程在生产过程中，压力是工质状态的一个参数。在火电厂中，压力是热力过程的重要参数。如要使锅炉、汽轮机以及辅机设备等安全、经济地运行，就必须对的重要参数。如要使锅炉、汽轮机以及辅机设备等安全、经济地运行，就必须对生产过程中的水、汽、油、空气等工质的压力进行检测，以便于对火电生产过程生产过程中的水、汽、油、空气等工质的压力进行检测，以便于对火电生产过程的监视和控制。的监视和控制。一、压力的概念与表示方法一、压力的概念与表示方法 1.1.压力

2、的概念压力的概念 工程技术中的压力是物理学中的压强，即垂直作用在物体单位面积上的力的大工程技术中的压力是物理学中的压强，即垂直作用在物体单位面积上的力的大小。小。2.2.压力的表示方法压力的表示方法 压力的表示方法以其参考零点压力的不同而不同，可以分为绝对压力和表压力。压力的表示方法以其参考零点压力的不同而不同，可以分为绝对压力和表压力。(1)(1)绝对压力绝对压力 以参考零点所表示的压力称为绝对压力以参考零点所表示的压力称为绝对压力。(2)(2)表压力表压力 以大气压力为参考零点所表示压力称为表压力以大气压力为参考零点所表示压力称为表压力 。由管道或容器中直接取出的两个绝对压力值的差值，通常

3、称为差压。由管道或容器中直接取出的两个绝对压力值的差值，通常称为差压。二、压力的单位 压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位会有多种。压力单位帕千克力/厘米2毫米水柱毫米汞柱毫巴标准大气压1帕11.0210-50.1027.50110-310-29.8710-2千克力/厘米29.8061041104735.56980.50.96781毫米水柱9.80610-417.355610-29.80610-20.967810-4毫米汞柱133.313.610-413.611.3331.31610-4毫巴1000.10210-210.20.750119.8710-4标准大气压10.13104

4、1.0331.03310476010131三、压力测量仪表 在生产过程中和实验室里使用的压力仪表种类很多。对压力仪表可以从不同的角度进行分类。如按被测压力可分为：压力表、真空表、绝对压力表、真空压力表等。如按压力表使用的条件可分为：普通型、耐震型、耐热型、耐酸型、禁油型、防爆型等压力表。如按压力表的功能可分为；指示式压力表、压力变送器。如按压力表的工作原理可分为：液柱式压力计、弹性式压力计、物性式压力计、活塞式压力计等。四、压力标准与量值传递 压力标准分为：基准、一等标准、二等标准、三等标准。能够实现基准和各级标准的仪器是基准器和标准器。基准器是国家最高的压力标准器，它又可以分为基准器和工作基

5、准器。基准器用于进行国际比对，还将压力基准传递给工作基准器。工作基准器可复制多套保存在全国各地的主要部门，由它将压力工作基准传递到一等标准器，再由一等标准器传递到二等标准器，然后由二等标准器传递到三等标准器，最后由三等标准器传递到工作压力仪表。基准器、工作基准器及各级标准器目前多采用活塞式压力计和液柱式压力计。第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 工作原理：工作原理：液柱式压力计是利用一定高度的液柱所产生的压力平衡被测压力，液柱式压力计是利用一定高度的液柱所产生的压力平衡被测压力，而用相应的液柱高度去显示被测压力的。而用相应的液柱高度去显示被测压力的。特点：特点：这类压力计结构简单，显示直观

6、，使用方便，精确度较高，价格便宜，这类压力计结构简单，显示直观，使用方便，精确度较高，价格便宜，由于结构和显示上的原因，液柱式压力计的测压上限不高，一般显示的液往高度由于结构和显示上的原因，液柱式压力计的测压上限不高，一般显示的液往高度上限为上限为1 12 2 m m。液柱是水银时，其测压上限可达到液柱是水银时，其测压上限可达到20002000mmHgmmHg。液柱式压力计适用液柱式压力计适用于小压力、真空及差压的测量。于小压力、真空及差压的测量。种类：种类：有有U U形管压力计、单管压力计、多管压力计、斜管微压计、补偿式微形管压力计、单管压力计、多管压力计、斜管微压计、补偿式微压计、差动式微

7、压计、钟罩式压力计、水银气压计等。压计、差动式微压计、钟罩式压力计、水银气压计等。一、一、U U形管压力计形管压力计1.1.结构与工作原理结构与工作原理 U U形管压力计如图所示。它的结构组成有三部分：形管压力计如图所示。它的结构组成有三部分：U U形的玻璃管、标尺及管内形的玻璃管、标尺及管内的工作液体的工作液体(称为封液称为封液)。U U形管的两个平行的直管又称为肘管。形管的两个平行的直管又称为肘管。精密的精密的U U形管压力形管压力计尚有游标对线装置、水准器、铅锤等。计尚有游标对线装置、水准器、铅锤等。根据流体静力学原理，当管内的工作液柱产生的压力与被测压力平衡时，则有实际测量中，如果封液

8、上面的介质是气体，则可忽略封液上面的介质的影响，则有如果被测量的是差压 ，则有 2.使用与测量误差 U形管压力计的型号为YYU，测压范围可达0266kPa，其允许误差可达20.2。测量时要进行两次读数，读数时要注意液体表面的弯月面情况，要求读到弯月面顶部位置处。使用计算式计算被测压力或差压值时，要注意封液的密度是测量状态下的密度，重力加速度是当地重力加速度。如果测量要求较高，则要考虑封液的密度、毛细现象、重力加速度、U形管不竖直状态等对测量的影响。二、单管压力计二、单管压力计 单管压力计是单管压力计是U U形管压力计的变形仪表，又称杯形压力计，可测量小压力、形管压力计的变形仪表，又称杯形压力计

9、，可测量小压力、真空及差压等。真空及差压等。1.1.结构与工作原理结构与工作原理 单管压力计的结构如图所示。单管压力计的结构如图所示。单管压力计是由一个宽容器单管压力计是由一个宽容器(杯形容器杯形容器)、一支肘管、标尺、封液等构成的。、一支肘管、标尺、封液等构成的。标尺可以是单独的，也可以是直接刻在肘管的玻璃上。作为实验室仪表，一般都标尺可以是单独的，也可以是直接刻在肘管的玻璃上。作为实验室仪表，一般都是把分度线刻到肘管的玻璃上。其工作原理与是把分度线刻到肘管的玻璃上。其工作原理与U U形管压力计是相同的。根据流体形管压力计是相同的。根据流体静力学：静力学：读数是在肘管上读数，宽容器上不能读数

10、，由于读数是在肘管上读数，宽容器上不能读数，由于 所以所以 可得到：可得到：由于肘管内径远小于宽容器的内径，所以由于肘管内径远小于宽容器的内径，所以 1 1。在测量要求不高时，可忽略。在测量要求不高时，可忽略 项而直接读出项而直接读出h h1 1即可。即可。2 2使用使用 单管压力计在测量正压力时，宽容器接被测压力，肘管通大气。测量负压力单管压力计在测量正压力时，宽容器接被测压力，肘管通大气。测量负压力时，肘管接被测负压，宽容器通大气。测量差压时，宽容器接压力高一侧的压力，时，肘管接被测负压，宽容器通大气。测量差压时，宽容器接压力高一侧的压力，肘管接压力低一侧的压力。肘管接压力低一侧的压力。单

11、管压力计的型号为单管压力计的型号为TGTG，其精确度等级可达其精确度等级可达0.020.021 1级。当进行精密测量或级。当进行精密测量或用作标准仪表时，则要进行密度和重力加速度的修正。用作标准仪表时，则要进行密度和重力加速度的修正。在火力发电厂测量风压或烟道负压时，常使用单管压力计的变形仪表在火力发电厂测量风压或烟道负压时，常使用单管压力计的变形仪表多管压多管压力计，力计，多管压力计在使用上与单管压力计的区别是它可以同时多管压力计在使用上与单管压力计的区别是它可以同时 接入多个被测量的正压或多个被测量的负压，它的宽容器的内径比肘管的内径要接入多个被测量的正压或多个被测量的负压，它的宽容器的内

12、径比肘管的内径要大许多。可以忽略对肘管上被测压力示值的影响。封液多是带颜色的水。多管压大许多。可以忽略对肘管上被测压力示值的影响。封液多是带颜色的水。多管压力计的型号有：测量正压的力计的型号有：测量正压的YYYY型，测量负压的型，测量负压的ZYZY型，测量正压和负压的型，测量正压和负压的YZYYZY型。型。测压范围一般可达到测压范围一般可达到25002500PaPa，4000Pa4000Pa，6300Pa6300Pa。三、斜管微压计 斜管微压计是一种测量微小压力的测量仪表。它可以测量微小正压、负压及差压。它的一支肘管可以倾斜，使用方便。1.结构与工作原理 斜管微压计由杯形容器、肘管、弧形支架、

13、标尺、封液等组成，如图所示。其工作原理与U形管压力计相同。当被测压力与封液液柱产生的压力平衡时，有 式中 由于所以得到：肘管的倾斜角是可调节的，为使用方便，弧形支架板上设计了一些固定肘管的孔。在每个孔处刻有一数字，使用时读出液柱长度(mm)，则 斜管微压计的分度条件是：标准重力加速度和20时确定密度(80838kgm3)的酒精溶液。显然刻在弧形支架板上的数字为 式中 4时纯水的密度。不同的值对应着不同值。角度不宜太小，因为角太小时，读数困难且准确性差。一般角在2060之间。2.使用及示值修正 斜管微压计的型号为KST。实际的斜管微压计还具有零位调整及水平调整机构。使用时通过零位调整机构可以调整

14、杯形容器中封液液面，使之为零；通过水平调整螺丝和水平仪使仪表为水平。使用时要注意封液的密度是仪表标明的工作液密度。所以在分度条件下，被测差压。实际的测量经常是偏离仪表分度条件，而经常发生的是测量时温度不是20，而其他某个温度，在测量要求高的时候，则要对温度时的示值进行修正，把值修正分度温度时的示值，再使用仪表上给出的值计算得到测量值，示值修正系数 式中 工作液(酒精)在20对的密度(确定值)；工作液(酒精)在工作温度时的密度。第二节第二节 弹性式压力计弹性式压力计 弹性式压力计是生产过程中使用最为广泛的一类压力计。弹性式压力计是生产过程中使用最为广泛的一类压力计。特点：特点：它的结构简单，使用

15、操作方便，性能可靠，价格便宜，可以直接测量它的结构简单，使用操作方便，性能可靠，价格便宜，可以直接测量气体、油、水、蒸汽等介质的压力。其测量范围很宽，可以从几十帕到数吉帕。气体、油、水、蒸汽等介质的压力。其测量范围很宽，可以从几十帕到数吉帕。它可以测量正压、负压和差压。它可以测量正压、负压和差压。分类：分类：可分为机械弹性式压力计和弹性式压力变送器两类。不论哪一类压力可分为机械弹性式压力计和弹性式压力变送器两类。不论哪一类压力计在结构上都有一弹性元件。弹性元件是压力计的核心器件，它把被测量的压力计在结构上都有一弹性元件。弹性元件是压力计的核心器件，它把被测量的压力转换成弹性元件的弹性位移输出。

16、当结构、材料一定时，在弹性限度内弹性元件转换成弹性元件的弹性位移输出。当结构、材料一定时，在弹性限度内弹性元件发生弹性形变而产生的弹性位移与被测量的压力值有确定的对应关系。发生弹性形变而产生的弹性位移与被测量的压力值有确定的对应关系。准确度：准确度：目前金属弹性式压力计的精确度可达到目前金属弹性式压力计的精确度可达到0.160.16级、级、0.250.25级、级、0.40.4级。级。工业生产过程中使用的弹性压力计，其精确度大都是工业生产过程中使用的弹性压力计，其精确度大都是1.51.5级、级、2.02.0级、级、2.52.5级。级。测量条件：测量条件：弹性式压力表适用的也测量条件较广泛，有抗振

17、型、抗冲击型、弹性式压力表适用的也测量条件较广泛，有抗振型、抗冲击型、防水型、防爆型、防腐型等。防水型、防爆型、防腐型等。一、弹性元件一、弹性元件 1.1.弹性元件的结构形式弹性元件的结构形式 弹性式压力计中的弹性元件主要有膜片、膜盒、弹簧管、波纹管等。每种弹弹性式压力计中的弹性元件主要有膜片、膜盒、弹簧管、波纹管等。每种弹性元件在结构上又有不同的形式，如膜片分为平面膜片、波纹膜片和挠性膜片等，性元件在结构上又有不同的形式，如膜片分为平面膜片、波纹膜片和挠性膜片等，弹簧管结构示意图弹簧管结构示意图 波纹管波纹管(筒筒)结构示意图结构示意图 (a)a)单圈弹簧管；单圈弹簧管；(b)b)盘旋形弹簧

18、盘旋形弹簧 (a)a)波纹筒结构示意；波纹筒结构示意；(c)c)螺旋形弹簧管；螺旋形弹簧管；(d)d)组合弹簧管组合弹簧管 (b)b)与弹簧组合使用的波纹筒与弹簧组合使用的波纹筒膜片结构示意膜片结构示意（a a）平面膜片；（平面膜片；（b b）波纹膜片；波纹膜片；（c c）挠性膜片挠性膜片 膜盒结构示意图膜盒结构示意图 2.弹性元件的特性 弹性元件是弹性压力计中的敏感元件，它的特性直接关系到压力计性能的好坏。弹性元件工作在弹性范围内，而且弹性元件工作的安全系数(弹性极限压力，工作压力的上限)一般在2以上。尽管如此，由于弹性元件的不完全弹性方面的特性，如蠕变、弹性迟滞、弹性后效以及温度特性等都将

19、直接影响到压力计的性能，使测量产生误差。(1)蠕变和疲劳形变 弹性元件经过长时间的负荷作用，当负荷取消后，不能恢复原来的形态，这种特性称为弹性元件的蠕变。(2)弹性迟滞 弹性元件在弹性范围内加负荷与减负荷时其弹性形变输出特性曲线不重合，这种特性称为弹性迟滞。(3)弹性后效 当加在弹性元件上的负荷停止变化或被取消时，弹性元件的形变并不是立即就完成，而是要经过一定的时间才完成相应的形变，这种特性称为弹性后效。（a）弹性迟滞；（b）弹性后效；（c）弹性滞环(4)输出-输入特性 目前只是通过实验和理论相结合的方法，得出弹性元件的输出输入关系。对于膜片和膜盒，其输出-输入关系一般是非线性的。实用的平面膜

20、片位移不超过0.1mm时，可以使输出-输入的关系达到较好的线性程度，即 对于波纹膜片，其弹性位移与被测压力关系为 对于弹簧管，经过精心设计制造加工后，在一定压力范围内，其输出-输出关系一般为线性。对于截面是扁圆结构的弹簧管，其自由端弹性位移与被测压力的关系为(5)温度的影响 由于温度的变化，弹性元件材料的弹性模量相应变化，所以弹性元件的刚度发生变化，这将影响弹性元件的输出特性。很容易理念，温度升高，刚度减小，灵敏度增大，压力表示值将会偏离。由于温度对弹性元件输出特性的影响，所以弹性压力表的使用要注意它的适用温度范围。二、膜盒压力表 膜盒压力表是用于生产过程的工业仪表，它适用于测量微小压力和真空

21、。测量范围一般在一20004000Pa，精确度等级一般为2.5级。目前在生产过程中使用的国产膜盒压力表的型号有MW系列、YE系列、YEJ系列等。膜盒压力表的结构主要由膜盒、传动机构、调整机构、游丝指针、表盘等构成，膜盒风压表膜盒风压表 1 1一膜盒；一膜盒；2 2一刻度盘；一刻度盘；3 3一零位调整；一零位调整；4 4一弧形架；一弧形架；5 5一指针；一指针；6 6一弹簧片；一弹簧片；7 7一曲柄；一曲柄；8 8一一 调整螺丝；调整螺丝；9 9一拉杆；一拉杆；1010一拐臂；一拐臂；1111一固定指针套；一固定指针套；1212一固定铀；一固定铀；1313一形丝；一形丝；1414一引压管接头一引

22、压管接头 三、弹簧管压力表 弹簧管压力表是生产过程中和实验室应用非常普遍的测压仪表。它可以测量压力，也可以测量真空。按照使用的弹簧管的种类可分为单圈和多圈弹簧管压力表。按照适用的条件可分为耐振型、耐热型、耐腐蚀型、抗冲击防爆型以及专用压力表等。它们的工作原理是相同的。1.单圈弹分管压力表的结构及工作原理 结构组成如图所示，它主要由弹簧管、传动机构、游丝、指针、表盘等组成。扇形齿轮、中心齿轮、游丝安装在彼此平行的夹板之中。中心齿轮和扇形齿轮能以各自的轴转动并相互啮合；指针固定在中心齿轮上，夹板固定在仪表的支架上，从自由端到扇形齿轮的尾端由拉杆连接。单圈弹簧管压力表单圈弹簧管压力表1 1一表盘面；

23、一表盘面；2 2一弹簧管；一弹簧管；3 3一拉杆；一拉杆；4 4一扇形齿轮；一扇形齿轮；5 5一指针；一指针；6 6一中心齿轮；一中心齿轮；7 7一接头；一接头；8 8一表壳；一表壳；9 9一调整螺丝；一调整螺丝；1010一曲柄；一曲柄；1111一游丝一游丝 2.多圈(螺旋形)弹簧管压力表 单圈弹簧管的自由端位移一般不大，所能提供的转动力矩也不大，所以单圈弹簧管多适用于指示型压力表。如要实现记录指示，则需要有较大的弹性位移和较大的转动力矩，这就要使用多圈弹簧管。在一定的压力范围内，多圈弹簧管自由端输出的角位移与被测压力是线性关系。多圈弹簧管压力表的内部结构如图所示。在测量状态下记录纸是随时间匀

24、速运的，记录笔下的曲线代表压力随时间的变化。多圈弹簧管压力表结构示意1一引压管，2一螺旋弹簧管，3一轴；4一可调臂；5调整螺丝；6一拉杆；7一记录笔；8一曲柄；9一弓形架；10一三角孔 四、双波纹管差压计 双波纹管差压计在火力发电厂中主要用于流量和水位测量指示记录的二次仪表。如果用于流量测量，差压计往往还带有积算装置。各种功能的双波纹管差压计测量部分的作用原理都是相同的。测量的差压值上限可达0.4MPa，耐工作压力上限可达40MPa，精确度可达1.01.5级。双波纹管差压计主要由测量机构、传动机构、记录机构以及机械积算装置等部分组成。1.测量机构及工作原理1 1一节流装置；一节流装置；2 2一

25、导压管；一导压管；3 3一阀；一阀；4 4一导压管；一导压管；5 5一扭管；一扭管；6 6一中心基座；一中心基座；7 7一低压波纹一低压波纹管；管；8 8一范围弹簧；一范围弹簧；9 9一低压一低压测量室；测量室；1010一填充液；一填充液；1111一一摆杆；摆杆；1212一推板；一推板；1313一阻尼一阻尼阀；阀；l4l4一高压波纹管；一高压波纹管；1515一一高压测量室；高压测量室；1616一连杆，一连杆，l7l7一补偿波纹管一补偿波纹管1818、l9l9单向单向阀；阀；2020一支撑板一支撑板第四节压力（差压）变送器 弹性元件检测压力的输出只是机械位移信号，该信号可以就地显示，也可以变换为

26、电信号以供远传。这种变换一般称为电变送，其方法很多，如电阻式、电感式、电容式、应变式、力平衡式、霍尔式、振弦式、光纤式等。目前工业生产使用的电变送后的压力信号都是标准化的电流或电压信号，其变送器都是定型的产品。一、1151系列电容式压力(差压)变送器 1.概述 1151系列电容式压力(压差)变送器是我国引进美国罗斯蒙特公司技术并自己开发生产的一类新型压力(差压)变送器。特点：它具有精确度高，性能稳定，单向过载保护性能好，调整方便，体积小，重量轻等一系列优点。应用：使用在电力、石油、化工等各领域的生产过程中。在火力发电厂使用1151电容式压力(差压)变送器几乎有一种替代其他种类压力(差压)变送器

27、的趋势。组成：变送器由两部分组成：差动式压力(差压)电容转换和测量电路。差动式压力(差压)电容转换是将被测压力(差压)转换成差动变化的电容CL、CH，其结构如图所示。部分1151电容式压力（差压）变送器 2.结构 感压元件是膜片，它是能产生弹性变形的极板。两电容的固定极板为球面形结构。测量膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个小室，称为室，两室结构对称。固定极板是将玻璃绝缘体磨成球形凹面，并在该表面镀上一层金属薄膜而成。金属薄膜和弹性膜片都接有输出引线。测量膜片与固定极板形成的电容在30150pf范围内。室通孔与自己一侧隔离膜片腔室连通，室和隔离腔室内充有硅油。差动式压力差动式压力(差

28、压差压)电容转换关系电容转换关系1 1、2 2一一固固定定电电极极；3 3一一测测量量膜膜片片；4 4、5-5-隔隔离离膜膜片片；6 6一一隔隔离离膜膜片片；5 5一一密密封封圆圆；7 7一一绝绝缘缘体体；8 8 硅硅油油；1111 外外壳，壳，1010一电容引出线；一电容引出线；4.测量电路及工作原理 测量电路的任务是将电容变化量转换成420mA，DC输出，输出特性是线性的。电路能实现仪表零点、量程、阻尼、线性等调整。1151系列变送器有三种测量电路：E型(普通型)J型(有开平方功能)、F型(用于微差压测量)。现以E型电路为例分析其转换工作原理，电路组成原理框图如图所示。变送器测量电路原理框

29、图变送器测量电路原理框图 测测量量电电路路由由解解调调器器、振振荡荡控控制制放放大大器器、振振荡荡器器、基基准准电电压压电电路路、调调零零电电路路、量量程程调调整整电电路路、电电流流控控制制放放大大器器、电电流流转转换换电电路路、电电流流限限止止电电路路、阻阻尼尼调调整整电电路路、反极性保护电路等组成。反极性保护电路等组成。测量电路的作用：一是完成电容电流的转换，转换成的电流为直流并与成正比。这由解调器、振荡器、振荡控制放大器完成。二是对转换成的直流电流信号进行控制放大使之成为420mA，DC输出，并能实现零点、量程、阻尼调整等功能。这由调零电路、量程调整电路、电流控制放大器、电流转换电路(功

30、率放大)、阻尼调整电路等完成。三是输出电流限制和外接电压保护功能，这由电流限制电路和反极性保护电路完成。四是线性调整功能，这由线性调整电路完成。(1)电容电流转换 将一个载有信号的电容转换成电流信号，在此采用的方法是对电 容回路供以稳定的交流电压。当电容量变化时，流过电容的电流也随之发生变化，该电流即载有信号电流，显然这要求供电的交流电压应稳定。由于传感电容的电容量较小(30150pF)，只有供电电压频率较高时才可能获得大的信号电流。因此电容电流的转换采用高频振荡器供电。为保证振荡器的输出电压稳定，采用了振荡控制措施。从控制角度看，这种控制是定值调节系统。在振荡控制放大器的输入端放置一定值电压

31、，校调量是振荡器输出电压。输出电压反馈到振荡控制放大器的输入端作为控制信号，该信号是由解调器输出的共模电流在振荡控制放大器输出端的电阻网络上产生的，这是解调器完成的一个任务。完成的另一任务是输出差模信号电流，该电流代表，输出到电流控制电路进行控制放大，转换成420mA，DC。以下分析解调器输出及振荡控制的工作原理，电路如图所示。设设 、为振荡电压正半周期时流过为振荡电压正半周期时流过、的电流，的电流，、为负半周流过为负半周流过 、的电流，其电流方向如图的电流，其电流方向如图3-213-21中所示。中所示。L3L3、L4L4、L5L5是是振振荡荡器器的的输输出出线线圈圈。正正半半周周期期时时，电

32、电流流的的流流通通路路径径为为：L5L5的的上上端端V2V2、V6C15RSC14L5V6C15RSC14L5的的 下下 端端；电电 流流 的的 流流 通通 路路 径径 为为：L4L4的的 上上 端端 V3V3、V7Cl5R10R11L4V7Cl5R10R11L4的的下下端端。的的负负半半 周周 期期 时时，的的 流流 通通 路路 径径 为为：L3L3的的 下下 端端R12R13C15V5R12R13C15V5、V1L3V1L3的的上上端端；的的流流通通路路径径为为：L5L5的的下下端端RSC14Cl5V8RSC14Cl5V8、V4L5V4L5的上端。的上端。(2)电流控制放大及电流转换 电流

33、控制放大器及电流转换电路一起构成输出420mA，DC电流的控制回路。它是深度负反馈的控制回路，如图3-25所示。电流控制放大器的输入端信号(不论是同相端还是反相端)均以G点为参考点。加到反相端的输人信号有：C点与G点之间的电压信号Up。Up是由分压电阻R14提供的，相对于G点Up是负值。加到同相端的输入情号有：解调器输出的差模电流Is(测量信号电流)形成的电压为RsIs，Rs是等效电阻。输入放大器同相端的信号电压为：-RsIs(相对于G点是负值)。调零电路在放大器同相端产生的电压为KUU0(KU为分压系数)，相对于G点为负值。以上三个电压是电流控制放大器的输入电压。整机输出电流I0通过量程电路

34、反馈到电流控制放大器同相端的反馈电压为I0。(3)电流限制电路 电流限制电路由晶体管V2电阻R18、R19组成。电路的作用是限制功率放大器过大的输出。当功率放大器输出过大时，流过R34的电流变大，因此V2集电极电位下降，使V2达到饱和状态，从而增大了V2对功放的分流效果，使功率放大器的输出受到限制。电路设计使整机输出电流不会大于30mA，DC。另外，电流限制电路还提供直流电压输出作为放大器Al、A2、A3的电源电压。(4)反极性保护电路 稳压二极管V8构成外接电源极性反接的保护电路。当外接电源E极性反接时，V8构成顺向通路，这样不致于损坏仪表电路。(5)阻尼电路 阻尼电路由R31、R32、C1

35、8和电位器RP2构成，其作用是抑制被测介质信号脉动变化时而引起的输出电流过大的波动。该通路为信号交流负反馈通道；5.仪表的调整及使用 (1)测量电路 仪表的测量电路在结构上做成了插件板形式，有检测板、补偿板、调整板、放大电路板等。检测板装有解调电路的二极管，并接有检测变换电容CL、CH，一般情况下，它不可随意拆下。补偿板上是量程补偿电阻R1、R2以及稳压温度电阻R25、R26、R27。调整板也是零点调整和量程调整电路。测量电路及其他电路均在放大电路板上。调整扳和放大电路板与其他型号的调整板子放大电路板可互换，互换后要对仪表进行全面的校验。(2)零点与量程调整 调整电位器RP3可以调整仪表的零点

36、电流。当需要进行零点迁移时，应先对插孔SZ或EZ进行短接(粗调)，之后再仔细调整RP3，使之达到要求。量程的调整是通过电位器RP4的调整实现的，改变RP4的滑动端即改变了系统的反馈系数。零点与量程的调整要反复进行几次才能最后确定。(3)线性调整 在放大电路板上有线性调整电位器，仪表出厂时已经按调整量程调到最佳状态，一般不需再进行调整。如果要求在某一特定的测量范围内有较好的线性特性时，则需要重新调整。(4)阻尼调整 调整放大电路板上的RP2可以改变仪器的阻尼特性，调整范围为0.21.66s，仪表出厂时调到0.2s状态。阻尼时间的调整可在现场进行。如果仪表输出波动较大，应进行增加阻尼时间的调整。(

37、5)仪表负载特性 仪表运行的允许负载与使用的仪表电源电压有关，6.变送器的特点 (1)变送器无机械传动和机械反馈机构，与力平衡式压力(差压)变送器比较起来，它结构简单，使用维护方便，精确度高。(2)变送器的测量敏感部件采用平面膜片，两侧球面形极板为固定极板，结构对称，利用膜片受压后产生弹性位移，差动式改变两侧电容的变化。球面形对称性结构和微位移使输出有较好的线性特性。(3)测量电路众多采用线性集成元件，线路简单，性能好，整机的调整均通过测量电路，调整方便。二、扩散硅压力(差压)变送器 扩散硅压力(差压)变送器是一种半导体应变式变送器，其感压元件是用半导体材料(单晶硅)制成的硅杯成膜片。它利用集

38、成电路工艺使半导体材料在感压元件上扩散制成半导体应变电阻来检测感压元件应变的大小。由于单品硅材料的弹性性能很高，其转换性能的滞后与蠕变很小，所以转换的精确度很高。我国80年代初研制成的集成式扩散硅压力变送器是将半导体应变电阻和测量电路集成在同一芯片上，或采用做成几个芯片再集成为一片的形式。所以变送器的体积小，而且轻便。扩散硅式压力(差压)变送器的精确度已达到0.5级。1.感压元件扩散硅压力变送器的感压元件是硅杯，差压变送时的感压元件是膜片。硅杯的结构形式如图所示。C形硅杯是在一片方形N型硅片上加工而成的，杯底呈圆形；是周边密封的膜片。在杯底用P型半导体材料扩散形成应变电阻。C形硅杯适用于较高压

39、力的测量，E形和E1形硅杯则适用于微压测量。在硅杯的底面扩散形成的应变电阻数目可根据测量电路的设计要求而定，一般是制成四只应变电阻，组成全桥差动测量桥路。应变电阻应设计在感压元件应变比较大的位置上，一般在硅杯底中心和边缘处应变最大。压阻系数对于不同的晶面和晶向也有所不同，所以扩散电阻一般在一定晶面上压阻系数大的晶向上应变大的位置上。2.测量电路测量电路的任务是把半导体应变电阻的变化转换成420mA，DC输出，并能实现零点调整、量程调整、阻尼调整、线性补偿等功能。它由桥路电源(恒流源)、测量桥路、电压放大及电流转换等电路组成，如图所示。(1)测量桥路 (2)桥路供电恒流源 桥路供电恒流源由结型场

40、效应管V3、V8、V9、放大器A2、晶体管V4组成。场效应管V3用电阻R5、R6自偏置产生的恒定电流给稳压管V8，V3产生的恒流电流取决于R5、R6电阻。稳压管V8产生一个恒定电压值，由电阻R8、R7、RP3分压给电压放大器A2放大控制，使晶体管V4产生一个lmA的直流电流。(3)电压放大与电流转换电路 电压放大器A1是电流转换输出的控制放大器。晶体管V1、V2组成电流转换电赂。桥路输出 是电压放大器输入信号。在RF上的压降是直流负反馈信号，通过RP5、电阻R13、电容C2支路反馈的是交流信号、电压放大器Al处于开环工作状态，放大倍数很大。(4)(4)温度补偿温度补偿 半导体应变电阻对温度很敏

41、感，当被测压力不变，其温度变化半导体应变电阻对温度很敏感，当被测压力不变，其温度变化时，将引起阻值的变化，从而产生桥路零点漂移和灵敏度漂移，使测量产生误差。时，将引起阻值的变化，从而产生桥路零点漂移和灵敏度漂移，使测量产生误差。产生零点漂移是由于测量桥路中的四只应变电阻不完全对称所引起的，即被产生零点漂移是由于测量桥路中的四只应变电阻不完全对称所引起的，即被测压力为零时，桥路输出不为零。当温度变化时，桥路输出随温度变化。对于温测压力为零时，桥路输出不为零。当温度变化时，桥路输出随温度变化。对于温度变化引起的零点漂移，一般是用在桥路中串并联适当的温度敏感电阻的方法来度变化引起的零点漂移，一般是用

42、在桥路中串并联适当的温度敏感电阻的方法来消除其零漂。如图所示，消除其零漂。如图所示，RSRS主要起调零作用，主要起调零作用，RPRP起补偿作用。起补偿作用。RSRS串在四条桥臂上串在四条桥臂上RPRP并在哪个应变电阻上要看实际情况而定。并在哪个应变电阻上要看实际情况而定。(5)(5)线性补偿线性补偿 变送器的输出非线性主要来源于压力敏感元件的非线性特性。变送器的输出非线性主要来源于压力敏感元件的非线性特性。在电路中实现线性补偿的方法很多，在扩散硅压力变送器中采用的一种方法是：在电路中实现线性补偿的方法很多，在扩散硅压力变送器中采用的一种方法是：引入适当负反馈或适当正反馈。当感压元件的非线性特性曲线是上凸的时，将输引入适当负反馈或适当正反馈。当感压元件的非线性特性曲线是上凸的时，将输出以负反馈形式引入电压放大器的输入端。当感压元件的非线性特性曲线是下凹出以负反馈形式引入电压放大器的输入端。当感压元件的非线性特性曲线是下凹的时，将输出以正反馈的形式引入电压放大器的输入端。选择适当的反馈系数可的时，将输出以正反馈的形式引入电压放大器的输入端。选择适当的反馈系数可以达到较好的线性补偿。以达到较好的线性补偿。