热工自动检测技术 刘正华 第5章新.pptVIP

第5章 压力测量 5.1 压力测量概述 垂直作用在单位面积上的力称压力。在国际单位制（SI）和我国法定计量单位中，压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”。 即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为1Pa。 过去采用的压力单位“工程大气压力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大气压”（atm）、“巴”（bar）等均应改成法定计量单位帕。 1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa 1mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa 1atm = 1.01325×105Pa 1bar=105Pa 一、压力表示方式 绝对压力PJ 是相对于绝对真空(绝对零压力)所测得的压力 大气压力PD： 地球表面上的空气柱重量所产生的压力。其值由地理位置及气象情况所决定 表压力PB：以大气压力为基准的压力 PB= PJ －PD 真空度PZ（负压）： 低于大气压力的绝对压力 PZ＝ PD－ PJ 差压Pd――两个压力之间的差值 三、压力测量仪表的分类 测量压力的仪表称压力表，按作用原理不同，大致可分为四类： 液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度。有U形管压力计、单管压力计和斜管压力计。 机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移 电测式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量 活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的重量。它是一种标准型压力测量仪器，用来对其他一些压力计进行校验。 5.2 液柱式压力计 利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小 优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，在本专业中应用很广泛 缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便 采用水银或水为工作液，用U形管或单管进行测量，常用于低压、负压或压力差的检测 被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压力、通风空调系统各段压力的测量 一、U形管压力计 △P=P1－P2 =ρg(h1+h2) 二、单管压力计 由于U形管压力计需两次读取液面高度，为使用方便，设计出一次读取液面高度的单管压力计。 因 则 故 由于 Dd，所以 P =ρgh2 5.3 弹性压力计 一、弹性元件特性 弹性特性 弹性特性曲线 线性（弹簧管）、 非线性（膜片、膜盒） 刚度和灵敏度 刚度大的弹性元件，其灵敏度小，适用于大量程测压仪表；刚度小的弹性元件，适用于测微小波动压力。 弹性滞后和弹性后效 弹性滞后的存在使仪表产生变差； 弹性后效的存在使得在压力瞬时变化时，仪表示值产生一定的动态误差。 这两种现象与弹性元件材料及加工后的热处理有关，也与压力的最大值有关。 二、弹性元件的形式 膜片 弹簧管 波纹管 三、膜片和膜盒 膜片是用金属或非金属制成的圆形薄片。 当膜片两边的流体压力不等时，膜片产生位移、力或频率信号，可得到被测压力。 ε＝kp 按剖面形状分为平膜片和波纹膜片 平膜片―－断面是平的 波纹膜片―－断面呈波纹状 两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒几个膜盒连接起来，组成膜合组 波纹膜片特点： 可以提高膜片位移灵敏度和改善线性关系。其性能和膜片材料、厚度、直径、波纹形状、波纹深度及外缘波纹有关。 膜盒的被测压力信号由其中一个膜片的中心开孔处引入，输出信号为另一个膜片中心的位移。膜盒的中心位移量在相同压力情况下比膜片大，因此灵敏度比膜片高。 膜片和膜盒主要用来测量中低压力或差压 可与其他转换元件合用 电容式压力传感器 电感式压力传感器 力矩平衡式压力变送器 四、 波纹管 波纹管是一种带波纹的薄壁圆筒，一端开口并固定在仪表基座上，为固定端；另一端封闭，为自由端。 使用时，压力信号引入筒内或筒外，使自由端产生轴向位移作为输出。当变形不大时，输出特性是线性的。 y＝kp 优点：易于变形，位移很大，常用于微压与低压的测量（一般不超过1MPa）。 缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级 五、 弹簧管 1、变形原理 截面为椭圆形或扁圆形，并弯成圆弧状的空心管子 一端为封闭（自由端），产生位移的一端 一端为开口（固定端）,引入压力的一端 被测压力P通入固定端后，椭圆型截面的管子在压力的作用下将趋向于圆形，即长轴变短，短轴