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1、会计学1压力检测压力检测(jin c)方法及仪表方法及仪表第一页，共45页。4-1 压力检测方法及仪表(ybio)4-2 简单控制系统 4-3 复杂控制系统 第四章 压力(yl)控制系统 第1页/共45页第二页，共45页。4-1 压力(yl)检测方法及仪表第2页/共45页第三页，共45页。1-1概述 1-2压力表1-3选择、安装(nzhung)与校验4-1 压力检测(jin c)方法及仪表第3页/共45页第四页，共45页。1-1概述概述(i sh)、概念、概念、概念、概念(ginin(ginin)垂直而均匀地作用(zuyng)在单位面积上的力式中压力（Pa）均匀垂直作用力（N）受力面积（m2）
2、单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”1MPa=1*103KPa =1*106Pa 第4页/共45页第五页，共45页。、单位、单位(dnwi)国际国际国际国际(guj)(guj)单位制（单位制（单位制（单位制（SISI）-帕（帕（帕（帕（PaPa），），），），1 1工程大气压工程大气压工程大气压工程大气压=1kgf/cm2=98066.5 Pa=1kgf/cm2=98066.5 Pa1 1标准大气压标准大气压标准大气压标准大气压=760 mmHg=101325 Pa=760 mmHg=101325 Pa1 1毫米汞柱毫米汞柱毫米汞柱毫米汞柱1 mmHg=13.6 mmH2O
3、=133.322 Pa1 mmHg=13.6 mmH2O=133.322 Pa1 1毫米水柱毫米水柱毫米水柱毫米水柱1 mm H2O=1kgf/m2=9.80665 Pa1 mm H2O=1kgf/m2=9.80665 Pa第5页/共45页第六页，共45页。、压力的表示、压力的表示(biosh)方法方法被测压力通常可表示为绝对(judu)压力、表压、负压（或真空度）P表甲物体承受压力1大气压力线P绝P真P绝100绝对压力零线绝对压力、表压力、真空度的关系图乙物体承受压力第6页/共45页第七页，共45页。、分类、分类(fn li)n n液柱式压力计液柱式压力计n n弹性弹性(tnxng)式压力计
4、式压力计n n电气式压力计电气式压力计n n活塞式压力计活塞式压力计第7页/共45页第八页，共45页。将被测压力转换成液柱高度差进将被测压力转换成液柱高度差进行行(jnxng)测量测量液柱式压力计弹性(tnxng)式压力计（1）测压原理：利用各种弹性元件在被测介质压力作用下会产生弹性变形。（2）特点：结构(jigu)简单，价格便宜、测压范围宽，测量精度也比较高(3)适用场合：在生产过程中获得了最广泛的应用。第8页/共45页第九页，共45页。电气式压力计电气式压力计（1）测压原理：把压力转换为电阻、电容、）测压原理：把压力转换为电阻、电容、电感或电势等电量，从而实现压力的间接电感或电势等电量，从
5、而实现压力的间接测量。测量。（2）特点：反应较快，测量范围较广、精度）特点：反应较快，测量范围较广、精度可达可达0.2%，便于远距离传送。在生产过程，便于远距离传送。在生产过程中可以实现压力自动检测、自动控制和报中可以实现压力自动检测、自动控制和报警。警。(3)适用适用(shyng)场合：适用场合：适用(shyng)于测于测量压力变化快、脉动压力、高真空和超高量压力变化快、脉动压力、高真空和超高压的场合。压的场合。活塞式压力计：将压力转换成活塞上平衡砝活塞式压力计：将压力转换成活塞上平衡砝码的重量进行测量。码的重量进行测量。第9页/共45页第十页，共45页。1-2压力表压力表1 1、液柱式压力
6、计、液柱式压力计、弹性、弹性(tnxng)(tnxng)式压力计式压力计3 3、电测压力法、电测压力法第10页/共45页第十一页，共45页。1 1、液柱测压法液柱测压法 将被测压力转换成液柱高度差进行(jnxng)测量 常用(chn yn)的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。测量(cling)原理第11页/共45页第十二页，共45页。hh1221112h2P0h1h211p200第12页/共45页第十三页，共45页。、弹性、弹性(tnxng)(tnxng)式压力计式压力计第13页/共45页第十四页，共45页。弹性元件P 弹簧管式弹性元件P 膜片式弹性元件 将被测压力
7、转换成弹性元件变形的位移第14页/共45页第十五页，共45页。当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生(chnshng)拉伸或压缩位移，即 S P式中 F轴向外力(wil)S位移 C弹性元件的刚度系数 式中 A弹性元件承受压力(yl)的有效面积 P被测压力(yl)第15页/共45页第十六页，共45页。弹簧弹簧(tnhung)管压力表管压力表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉第16页/共45页第十七页，共45页。第17页/共45页第十八页，共45页。3、电测压力、电测压力(yl)法法1.弹性元件附加(fji)一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、
8、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；2.非弹性元件组成的快速测压元件，主要(zhyo)利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。第18页/共45页第十九页，共45页。电容式测压电容式测压电容式测压电容式测压采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小(dxio)，从而实现压力-电容转换的。定极板(j bn)弹性元件动极板(j bn)被测压力 电容器极板间绝缘介质的介电 常数，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，m2 d两平行板
9、之间的距离，m C电容量，F第19页/共45页第二十页，共45页。压电式测压原理压电式测压原理(yunl)根据“压电效应(y din xio yng)”把被测压力变换为电信号的。（a）单晶体（b）剖面图（c）X截割的石英(shyng)片 受力面积 作用在受力面积上的压力压电常数 电荷数第20页/共45页第二十一页，共45页。应变应变(yngbin)片式测压原理片式测压原理外力作用(wi l zu yn)应变(yngbin)片被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化 第21页/共45页第二十二页，共45页。1敏感(mngn)栅 2基片 3粘合剂 4引线 5覆盖片 敏感栅
10、 直径为0.025mm左右的合金电阻丝基 底 绝缘(juyun)覆盖层 保护位移、力、力矩、加速度、压力应变 弹性敏感元件 组成(z chn)l54321第22页/共45页第二十三页，共45页。霍尔式压力表霍尔式压力表线性非均匀(jnyn)磁场 第23页/共45页第二十四页，共45页。弹簧(tnhung)管霍尔片 K霍尔式压力传感器输出系数(xsh)自由端霍尔元件的位移量磁钢(c n)霍尔片+弹簧管第24页/共45页第二十五页，共45页。霍尔式压力表霍尔式压力表霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移(wiy)-霍尔电势的转换。
11、霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。第25页/共45页第二十六页，共45页。霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度场中，并使霍尔片与磁感应强度场中，并使霍尔片与磁感应强度场中，并使霍尔片与磁感应强度B B的方向垂的方向垂的方向垂的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵向直，在沿着霍尔片的左右两个纵向直，在沿着霍尔片的左右两个纵向直，在沿着霍尔片的左右两个纵向(zn(zn xinxin)端面上通入恒定的控制电流端面上通入恒定的控制电流端面上通入恒定的控制电流端面上通入
12、恒定的控制电流I I，则会，则会，则会，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VHVH，此电位差称为霍尔电势。，此电位差称为霍尔电势。，此电位差称为霍尔电势。，此电位差称为霍尔电势。第26页/共45页第二十七页，共45页。差压（压力差压（压力(yl)）变送器）变送器作用：将各种物理量转换成统一(tngy)的标准信号差压变送器 力平衡(pnghng)式变送器 位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）20100KPa电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）DDZ-型仪表为010mA
13、DC DDZ-型仪表为420mADC或1-5VDC第27页/共45页第二十八页，共45页。1低压室 2高压室 3测量元件（膜盒、膜片）4轴封膜片 5主杠杆 6过载保护片 7静压调整(tiozhng)螺钉 8矢量机构 9零点迁移弹簧 10平衡锤 11量程调整(tiozhng)螺钉 12检测片（衔铁）13差动变压器 14副杠杆 15放大器 16反馈动圈 17永久磁钢 18电源 19负载 20调零弹簧 测量机构杠杆机构检测放大 机构反馈 机构力平衡(pnghng)式压力变送器 第28页/共45页第二十九页，共45页。主杠杆(gnggn)矢量(shling)机构将F1分解成F2和F3，副杠杆(gngg
14、n)平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214第29页/共45页第三十页，共45页。v微位移(wiy)式变送器 I0（1）测量(cling)部分 填充(tinchng)液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元 P2电容式压力传感器隔离膜片n n 测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等.n n 测量原理测量原理:将被测压力的变化转换成电容量的变化。将被测压力的变化转换成电容量的变化。第30页/共45页第三十一页，共45页。智能智能智能智能(zh nn(zh nn)差压（压力）变送器差压（压力）变送器差压（压力）变送器差
15、压（压力）变送器 在普通(ptng)压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能，依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数，使用维护方便，长期稳定工作，每5年才需校检一次。第31页/共45页第三十二页，共45页。以以3051C 为例：为例：组成：传感膜头：被测压力组成：传感膜头：被测压力-A/D转换转换(zhunhun)-数字信号数字信号 电子线路板：对信号进行修正，线性化电子线路板：对信号进行修正，线性化处理处理-D/A转换转换(zhunhun)-420mA信号信号第32页/共45页第三十三页，共45页。A/D转换器 温度(wnd)传感器 电容(dinrng)传感器传感膜
16、头内存(ni cn)修正系数 膜头信号微处理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信电子板内存量程值变送器组态信息D/A转换数字通信本机量程和零点调整手操器传感膜头电子线路板3051C型智能变送器原理图第33页/共45页第三十四页，共45页。1-3选择、安装选择、安装(nzhung)与校与校验验、压力表的选择、压力表的选择(xunz)（）仪表的类型必须满足生产过程的要求，例如是否要求指示值的远传或变送、自动记录或报警等；被测介质的性质及状态（如腐蚀性强弱、温度高低、粘度大小、脏污程度、易燃易爆等）是否对仪表提出了专门的要求；仪表安装的现场环境条化，如环境温度、电磁场、振动等。统筹分析这些条件后，
17、正确(zhngqu)选用仪表类型，这是仪表正常工作并确保生产安全的重要前提。第34页/共45页第三十五页，共45页。（2）仪表）仪表(ybio)的量程的量程仪表的量程是根据被测压仪表的量程是根据被测压力的大小和保证仪表寿命等方力的大小和保证仪表寿命等方面来考虑的，通常仪表的上限面来考虑的，通常仪表的上限值应稍大于工艺被测压力的最值应稍大于工艺被测压力的最大值。为了避免压力计超过负大值。为了避免压力计超过负荷荷(fh)而破坏，仪表的上限而破坏，仪表的上限值应高于生产过程中可能出现值应高于生产过程中可能出现的压力的最大压力值。对于弹的压力的最大压力值。对于弹性式压力计，在被测压力比较性式压力计，在
18、被测压力比较平稳的情况下，被测最大压力平稳的情况下，被测最大压力应为压力计的上限值的应为压力计的上限值的3/4；在；在压力波动较大测量场合，被测压力波动较大测量场合，被测最大压力应为压力计的上限值最大压力应为压力计的上限值的的2/3。一般为了保证测量的精一般为了保证测量的精度，被测压力的最小值也不应度，被测压力的最小值也不应低于全量程的低于全量程的1/3。第35页/共45页第三十六页，共45页。（3）仪表精度）仪表精度(jn d)等级等级应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误差应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误差应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误差应根据生产工艺对压力测量所允许的最大误
19、差来决定。来决定。来决定。来决定。工业用选工业用选工业用选工业用选1.51.5级或级或级或级或2.52.5级，级，级，级，实验室或校验实验室或校验实验室或校验实验室或校验(xio yn)(xio yn)选用选用选用选用0.40.4级及级及级及级及0.250.25级以级以级以级以上。上。上。上。第36页/共45页第三十七页，共45页。、压力表的安装、压力表的安装(nzhung)（1 1）取压点的设置必须有代表性，应将取压点选在能正确而）取压点的设置必须有代表性，应将取压点选在能正确而）取压点的设置必须有代表性，应将取压点选在能正确而）取压点的设置必须有代表性，应将取压点选在能正确而及时反映被测压
20、力实际数值的地方。例如，设置在被测介质流及时反映被测压力实际数值的地方。例如，设置在被测介质流及时反映被测压力实际数值的地方。例如，设置在被测介质流及时反映被测压力实际数值的地方。例如，设置在被测介质流动平稳的部位动平稳的部位动平稳的部位动平稳的部位(bwi)(bwi)，不应太靠近有局部阻力或其他受干扰的，不应太靠近有局部阻力或其他受干扰的，不应太靠近有局部阻力或其他受干扰的，不应太靠近有局部阻力或其他受干扰的地方。取压管内端面与设备连接处的内壁应保持平齐，不应有地方。取压管内端面与设备连接处的内壁应保持平齐，不应有地方。取压管内端面与设备连接处的内壁应保持平齐，不应有地方。取压管内端面与设备
21、连接处的内壁应保持平齐，不应有突出物或毛刺，以免影响液体的平衡流动。突出物或毛刺，以免影响液体的平衡流动。突出物或毛刺，以免影响液体的平衡流动。突出物或毛刺，以免影响液体的平衡流动。第37页/共45页第三十八页，共45页。（2 2）测量蒸汽压力时，应装设冷凝）测量蒸汽压力时，应装设冷凝）测量蒸汽压力时，应装设冷凝）测量蒸汽压力时，应装设冷凝管，以避免高温蒸汽与测压元件直接接管，以避免高温蒸汽与测压元件直接接管，以避免高温蒸汽与测压元件直接接管，以避免高温蒸汽与测压元件直接接触。对于有腐蚀性或粘度较大、有结晶、触。对于有腐蚀性或粘度较大、有结晶、触。对于有腐蚀性或粘度较大、有结晶、触。对于有腐蚀
22、性或粘度较大、有结晶、沉淀等介质，可安装的隔离罐，罐中充沉淀等介质，可安装的隔离罐，罐中充沉淀等介质，可安装的隔离罐，罐中充沉淀等介质，可安装的隔离罐，罐中充以中性的隔离液体，以防腐参与以中性的隔离液体，以防腐参与以中性的隔离液体，以防腐参与以中性的隔离液体，以防腐参与(cny)(cny)蚀或堵塞导压管和压力表。蚀或堵塞导压管和压力表。蚀或堵塞导压管和压力表。蚀或堵塞导压管和压力表。第38页/共45页第三十九页，共45页。（3 3）取压口到压力表之间应装有切断阀，以备检）取压口到压力表之间应装有切断阀，以备检）取压口到压力表之间应装有切断阀，以备检）取压口到压力表之间应装有切断阀，以备检修修修
23、修(ji(ji nxi)nxi)压力表时使用。切断阀应装设在靠近取压力表时使用。切断阀应装设在靠近取压力表时使用。切断阀应装设在靠近取压力表时使用。切断阀应装设在靠近取压口的地方。需要进行现场校验或经常冲洗导压管的压口的地方。需要进行现场校验或经常冲洗导压管的压口的地方。需要进行现场校验或经常冲洗导压管的压口的地方。需要进行现场校验或经常冲洗导压管的地方，切断阀可改用三通阀。地方，切断阀可改用三通阀。地方，切断阀可改用三通阀。地方，切断阀可改用三通阀。第39页/共45页第四十页，共45页。（4）当被测压力较小，而压力表）当被测压力较小，而压力表与取压口又不在同一高度，对与取压口又不在同一高度，
24、对由此液柱高度差而引起的测量由此液柱高度差而引起的测量误差，应进行误差，应进行(jnxng)修正。修正。（5）当被测压力波动剧烈和频繁(pnfn)（如泵、压缩机的出口压力）时，应装缓冲器或阻尼器。第40页/共45页第四十一页，共45页。、压力表的校验、压力表的校验(xio yn)（1 1）校验仪器）校验仪器）校验仪器）校验仪器 常用校验压力表的标准仪器为活塞式压力表，常用校验压力表的标准仪器为活塞式压力表，常用校验压力表的标准仪器为活塞式压力表，常用校验压力表的标准仪器为活塞式压力表，它的准确度等级有它的准确度等级有它的准确度等级有它的准确度等级有0.020.02、0.050.05和和和和0.
25、20.2级，可用来校准级，可用来校准级，可用来校准级，可用来校准0.250.25级精级精级精级精密压力表，亦可校准各种密压力表，亦可校准各种密压力表，亦可校准各种密压力表，亦可校准各种(zh zh n n)工业用压力表，被校工业用压力表，被校工业用压力表，被校工业用压力表，被校压力的最高值有压力的最高值有压力的最高值有压力的最高值有0.6MPa0.6MPa、6 MPa6 MPa、60 MPa60 MPa三种。三种。三种。三种。第41页/共45页第四十二页，共45页。（2）校验）校验(xio yn)方法方法1 1）检验点应在测量范围内均匀选取）检验点应在测量范围内均匀选取）检验点应在测量范围内均
26、匀选取）检验点应在测量范围内均匀选取3434个点，一般个点，一般个点，一般个点，一般(ybn)(ybn)应选在带有刻度数应选在带有刻度数应选在带有刻度数应选在带有刻度数字的大刻度点上。字的大刻度点上。字的大刻度点上。字的大刻度点上。2 2）均匀增压至刻度上限，保持上限压）均匀增压至刻度上限，保持上限压）均匀增压至刻度上限，保持上限压）均匀增压至刻度上限，保持上限压力力力力3min3min，然后均匀降至零压，主要观，然后均匀降至零压，主要观，然后均匀降至零压，主要观，然后均匀降至零压，主要观察指示有无跳动、停止、卡塞现象。察指示有无跳动、停止、卡塞现象。察指示有无跳动、停止、卡塞现象。察指示有无
27、跳动、停止、卡塞现象。第42页/共45页第四十三页，共45页。3 3）单方向增压至校验点后读数，轻敲表壳再读数。）单方向增压至校验点后读数，轻敲表壳再读数。）单方向增压至校验点后读数，轻敲表壳再读数。）单方向增压至校验点后读数，轻敲表壳再读数。用同样的方法增压至每一校验点进行校验，然后再单方向用同样的方法增压至每一校验点进行校验，然后再单方向用同样的方法增压至每一校验点进行校验，然后再单方向用同样的方法增压至每一校验点进行校验，然后再单方向缓慢降压至每一校验点进行校验。计算出被校表的基本缓慢降压至每一校验点进行校验。计算出被校表的基本缓慢降压至每一校验点进行校验。计算出被校表的基本缓慢降压至每一校验点进行校验。计算出被校表的基本(jbn)(jbn)误差、变差、零位和轻敲位移等。误差、变差、零位和轻敲位移等。误差、变差、零位和轻敲位移等。误差、变差、零位和轻敲位移等。第43页/共45页第四十四页，共45页。作业作业(zuy)1、怎样选择、怎样选择(xunz)压力表？压力表？2、怎样校验压力表？、怎样校验压力表？第44页/共45页第四十五页，共45页。