13-15压力测量2011.9.pptVIP

《自动化仪表》 ②波纹管压力表 ③膜片与膜盒 DDZ-III型差压变送器 (1) 测量部分 (2) 杠杆系统 ① 主杠杆 ② 矢量机构 ③ 副杠杆 (3) 电磁反馈装置 (4) 整机特性 * * 13-15学时 第1章 检测仪表 （3） 压力检测方法及压力检测仪表 主要讲解内容: 1.压力的概念及检测方法. 2.弹性式测压元件. 3.力平衡式差压变送器 同学们看看认识它们吗？ 一. 压力的概念 1. 压力的概念： 均匀而垂直作用于单位面积上的力称为压力。一般用符号P表示.用数学公式表达为： 式中F为均匀而垂直作用于的力， A为受力面积 p= F /A 2. 压力的单位： 根据国际单位制（代号为SI）规定，压力的单位为Pa（帕）。 1Pa=1N/m2(1牛顿每平方米） 帕所代表的压力较小，工程上经常使用兆帕（MPa）。 1MPa=1X106Pa 过去使用的压力单位比较多，根据1984年2月27日国务院“关于在我国统一实行法定计量单位的命令”的规定，这些单位将不再使用。（但换算关系可查表） 3. 压力的表示方法： 在工程上将压力有如下几种表示方法，即常有表压，绝对压力，负压(真空度)之分。如下图所示： 1)表压(又称压差 记为ΔP)是二个压力之间的相对差值. 指绝对压力和大气压力之差。即 P表压= P绝对压力-P大气压力 工程上所用的压力的指示值，大多为表压（绝对压力计得指示值除外） 因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力。所以，工程上经常用表压来表示压力的大小。 2)负压（真空度）：当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。它是大气压力与绝对压力之差。即： P真空度= P大气压力-P绝对压力 因为各种工艺设备和测量仪表通常是处于大气之中，本身就承受着大气压力。所以，工程上经常用表压或真空度来表示压力的大小。 4.压力表分类： 按转换原理大致可分为四大类： 1）液柱式压力计：一般用来测低压或真空度。 2）弹性压力计 3）电气式压力计 4）活塞式压力计：一般用来作标准压力测量仪器，来检测其它类型的压力计。 二. 弹性式压力计 1、弹性式测压元件及其测压原理 工业上常用的弹性式测压元件有弹簧管,波纹管,弹性膜片(膜盒)等.例如下图所示: 弹性式压力计式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。 (b)波纹管 动画演示: 膜片 膜盒 (1) 测压原理 当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的弹性变形，根据变形的大小，便可测出被测压力的数值。 (2) 公式推导 当弹性元件在其轴向受到外力作用时就会产生拉升或压缩位移，即 F = C · S 式中 F-轴向外力 S-位移 C-弹性元件的钢度系数 根据 F = A · P=C · S 式中 A-弹性元件受压的有效面积 P-被测压力 则: S = (A/C) · P ……(1) 从(1)式可看出由于弹性元件通常是工作在弹性特性的线性范围内，所以可以近似的认为A/C为常数，这样就保证了弹性元件的位移与被测压力呈线性关系，因此可通过测量弹性元件的位移知道被测压力的大小。 (3)弹簧管式压力表 是工业生产上应用最广泛的一种测压仪表.测压范围宽，可测量高达1000MPa的压力。 它是一种弯成圆弧形的空心金属管。 其横截面是扁圆形或椭圆形的.它的固定端口开,可动端封闭.当被测压力从固定端输入后,使自由端产生位移.由于输入的压力P与位移x成正比关系,所以只要测出自由端的位移x就可知压力的大小.即 当位移量不大时，x可近似为直线运动. 若在自由端装上指针,配上传动机构和压力刻度,就可制成就地指示型压力表.例如下图所示: 波纹管压力表是一种对称的波纹状薄壁金属筒体,当它受到轴向压力作用时,使自由端产生较大的伸长或收缩位移,直线位移大，且线性度好,若将它和弹簧组合使用,可获得较好的线性度.常用于微压与低压的测量 （一般不超过1MPa）。 膜片 膜盒 膜片是一种沿外缘固定的片状圆形薄板或薄膜,若将二片膜片沿周边固定,二膜片之间充以液体(如硅油)就构成膜盒. 图中,二个金属膜片分别位于膜盒的二个测量室中,由硬芯将它们连在一起,当被测压力P1,P2分别引入二测量室时,根据差压的正负,膜片作相应的移动,并通 过硬芯输出位移,硅油的作用一是传递压力,二是对膜片起过载保护作用,密封垫圈可阻止硅油继续流动,以保证膜片受单向压力时不致损坏.