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第五章 化工仪表及自动化 第一节 测量简述 一、压力测量： 1、基本概念 压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控。 这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa. 在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。 绝对压力：指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号pj表示。 大气压：地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表示。 表压：绝对压力与大气压力之差。用符号pb表示。即pb=pj-pq。 当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号pz表示。 用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。 2、单位转换 1mmH2O=9.81Pa 1kgf/cm2=0.981×105Pa 1mmHg=133.2Pa １bar=105Pa 1atm=101325Pa 1psi=6.895kpa 常用压力换算表： 压力单位 帕/Pa 兆帕/ MPa 工程大气压/ (kgf/cm2) 物理大气压/ atm 汞柱/ mmHg 水柱/ mH2O （磅/英寸2）/ （1b/in2） 巴/bar 帕 1 1×106 1.0197×10-5 9.869×10-6 7.501×10-3 1.0197×10-4 1.450×10-4 1×10-5 兆帕 1×106 1 10.197 9.869 7.501×103 1.0197×102 1.450×102 10 工程大气压 9.807×104 9.807×10-2 1 0.9678 735.6 10.00 14.22 0.9807 物理大气压 1.0133×105 0.10133 1.0332 1 760 10.33 14.70 1.0133 汞柱 1.3332×102 1.3332×10-4 1.3595×10-3 1.3158×10-3 1 0.0136 1.934×10-2 1.3332×10-3 水柱 9.806×103 9.806×10-3 0.1000 0.09678 73.55 1 1.422 0.09806 （磅/英寸2） 6.895×103 6.895×10-3 0.07031 0.06805 51.71 0.7031 1 0.06895 巴 1×105 0.1 1.0197 0.9869 750.1 10.197 14.50 1 3. 压力检测方法与测压仪表 按信号原理不同分四类： ①液柱式压力计 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度，一定的液位高度对应一定的压力。见右图： ②弹性式压力计 弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。 常见的就地压力表： ③电气式压力计： 电气式压力计是一种能将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。 结构：霍尔压力变送器利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。 优点：a.该仪表的测量范围较广，分别可测7×10-5Pa至5×102MPa的压力，允许误差可至0.2％； b.由于可以远距离传送信号，所以在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。 EJA310A系列变送器图样： ④活塞式压力计 工作原理： 所谓活塞式压力计是一种最基础的压力标准器。通过压强的基础公式演变而来。 结构及操作： 主要由手摇压力发生器、标准活塞测量头、标准砝码组、液压系统以及各种操控阀门组成。当油杯阀处于开启状态下，可通过手摇压力发生器（或称压力校验器）为系统填充介质；当油杯阀处于关闭状态下，活塞式压力计便成为一个密闭的压力系统。再通过手摇压力发生器为这一密闭的系统进行压力操控。在整个工作进程中，活塞式压力计将遵循流体静力学平衡原理稳定工作。当您在活塞底盘上添加或减少砝码后，系统的压力会随之发生变化。要使系统的压力与活塞底盘及其连接件和当时所承载的标准砝码的质量总和的作用力平衡，还需通过手摇压力发生器为系统升压（降压）操控，使活塞底盘升（降）到指定位置。处于这种状态下的系统压力就是一个标准的压力值。显然，这就是压力概念定义的实践，这一压力量值的准确程度将完全取决于活塞系统的有效面积和专用砝码的质量