自动检测与仪表-5.压力检测.ppt

1 1自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表第二篇第二篇第二篇第二篇 过程参数检测技术过程参数检测技术过程参数检测技术过程参数检测技术 第二篇第二篇第二篇第二篇 过程参数检测技术过程参数检测技术过程参数检测技术过程参数检测技术 4 4 4 4 温度检测温度检测温度检测温度检测 7 7 7 7 物位检测物位检测物位检测物位检测 5 5 5 5 压力检测压力检测压力检测压力检测 8 8 8 8 机械量检测机械量检测机械量检测机械量检测 6 6 6 6 流量检测流量检测流量检测流量检测 9 9 9 9 成分分析仪表成分分析仪表成分分析仪表成分分析仪表 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法 5.2 5.2 常用压力检测仪表常用压力检测仪表常用压力检测仪表常用压力检测仪表 5.3 5.3 测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统5 5 5 5 压力检测压力检测压力检测压力检测2 2自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5 5 5 5 压力检测压力检测压力检测压力检测 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法 5.1.1 5.1.1 压力的单位压力的单位压力的单位压力的单位 5.1.2 5.1.2 压力的压力的压力的压力的几种表示方法几种表示方法几种表示方法几种表示方法 5.1.3 5.1.3 压力检测的主要方法及分类压力检测的主要方法及分类压力检测的主要方法及分类压力检测的主要方法及分类 5.2 5.2 常用压力检测仪表常用压力检测仪表常用压力检测仪表常用压力检测仪表 5.2.1 5.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计 5.2.2 5.2.2 力平衡式压力计力平衡式压力计力平衡式压力计力平衡式压力计 5.2.3 5.2.3 压力传感器压力传感器压力传感器压力传感器 5.3 5.3 测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统测压仪表的使用及压力检测系统 5.3.1 5.3.1 测压仪表的使用测压仪表的使用测压仪表的使用测压仪表的使用 5.3.2 5.3.2 压力检测系统压力检测系统压力检测系统压力检测系统3 3自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.1 5.1.1 压力的单位压力的单位压力的单位压力的单位 压力压力压力压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。压力压力压力压力的单位为帕斯卡，简称帕（的单位为帕斯卡，简称帕（的单位为帕斯卡，简称帕（的单位为帕斯卡，简称帕（PaPa）下面给出几种单位之间的换算关系表，以便了解国际单位下面给出几种单位之间的换算关系表，以便了解国际单位制中的压力单位（制中的压力单位（Pa或或MPa）与过去的单位之间的关系。）与过去的单位之间的关系。4 4自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.1 5.1.1 压力的单位压力的单位压力的单位压力的单位压力单位压力单位帕帕/Pa兆帕兆帕/MPa工程大气压工程大气压/(kgf/cm2)物理大气压物理大气压/atm汞柱汞柱/mmHg水柱水柱/mH2O（磅（磅/英寸英寸2）/（1b/in2）巴巴/bar帕帕1110106 61.01971010-5-59.8691010-6-67.5011010-3-31.01971010-4-41.4501010-4-411010-5-5兆帕兆帕110106 61 110.1979.8697.50110103 31.019710102 21.45010102 210工程大气压工程大气压9.80710104 49.8071010-2-210.9678735.610.0014.220.9807物理大气压物理大气压1.013310105 50.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱汞柱1.333210102 21.33321010-4-41.35951010-3-31.31581010-3-310.01361.9341010-2-21.33321010-3-3水柱水柱9.80610103 39.8061010-3-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅（磅/英寸英寸2）6.89510103 36.8951010-3-30.070310.0680551.710.703110.06895巴巴110105 50.11.01970.9869750.110.19714.501各种压力单位换算表各种压力单位换算表各种压力单位换算表各种压力单位换算表5 5自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.2 5.1.2 压力的压力的压力的压力的几种表示方法几种表示方法几种表示方法几种表示方法 在压力测量中，常有在压力测量中，常有在压力测量中，常有在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度表压、绝对压力、负压或真空度表压、绝对压力、负压或真空度表压、绝对压力、负压或真空度之分。之分。之分。之分。当被测压力低于大气压力时，当被测压力低于大气压力时，当被测压力低于大气压力时，当被测压力低于大气压力时，一般用一般用一般用一般用负压或真空度负压或真空度负压或真空度负压或真空度来表示。来表示。来表示。来表示。p p表表P P真真P P绝绝P P绝绝大气压力线大气压力线大气压力线大气压力线 零线零线零线零线绝对压力、表压、绝对压力、表压、绝对压力、表压、绝对压力、表压、负压（真空度）的关系负压（真空度）的关系负压（真空度）的关系负压（真空度）的关系 绝对压力是指物体实际所承受的全部压力。绝对压力是指物体实际所承受的全部压力。绝对压力是指物体实际所承受的全部压力。绝对压力是指物体实际所承受的全部压力。表压力是一个相对压力，在工程实际中，所说的压力通常是表压力是一个相对压力，在工程实际中，所说的压力通常是表压力是一个相对压力，在工程实际中，所说的压力通常是表压力是一个相对压力，在工程实际中，所说的压力通常是 指指指指表压表压表压表压，即，即，即，即压力表上的读数压力表上的读数压力表上的读数压力表上的读数。6 6自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.3 5.1.3 压力压力压力压力检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类液柱式压力表液柱式压力表液柱式压力表液柱式压力表 液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱式压力表是根据静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来测量压力的。这类仪表包括液柱高度来测量压力的。这类仪表包括液柱高度来测量压力的。这类仪表包括液柱高度来测量压力的。这类仪表包括 U U 型管压力计、型管压力计、型管压力计、型管压力计、单管压力计、斜管压力计等。单管压力计、斜管压力计等。单管压力计、斜管压力计等。单管压力计、斜管压力计等。弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表 弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成元件的位移来测量压力的。常见的有弹簧管测压力转换成元件的位移来测量压力的。常见的有弹簧管测压力转换成元件的位移来测量压力的。常见的有弹簧管测压力转换成元件的位移来测量压力的。常见的有弹簧管压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。压力表、波纹管压力表、膜片（或膜盒）式压力表。测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：7 7自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.3 5.1.3 压力压力压力压力检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类活塞式压力计活塞式压力计活塞式压力计活塞式压力计 活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原活塞式压力计是利用流体静力学中的液压传递原理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进行压理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进行压理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进行压理，将被测压力转换成活塞上所加珐码的重量进行压力测量的。力测量的。力测量的。力测量的。这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到这类测压仪表的测量精度很高，允许误差可小到 0.05 0.05 一一一一 0.2%0.2%，所以普遍用作标准压力发生器或标，所以普遍用作标准压力发生器或标，所以普遍用作标准压力发生器或标，所以普遍用作标准压力发生器或标准仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。准仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。准仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。准仪器对其他压力表或压力传感器进行校验和标定。测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：8 8自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.3 5.1.3 压力压力压力压力检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器 压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特压力传感器和压力变送器是利用物体某些物理特性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量性，通过不同的转换元件将被测压力转换成各种电量信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。信号，并根据这些信号的变化来间接测量压力。根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器根据转换元件的不同，压力传感器和压力变送器可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、可分为电阻式、电容式、应变式、电感式、压电式、霍尔片式等多种形式。霍尔片式等多种形式。霍尔片式等多种形式。霍尔片式等多种形式。测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：9 9自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.1 5.1 5.1 5.1 压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法压力单位及压力检测方法5.1.3 5.1.3 压力压力压力压力检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类检测的主要方法及分类压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器压力传感器和压力变送器 测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，测量压力的仪表种类很多，按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：按其转换原理可大致分为以下四种：活塞式压力计活塞式压力计活塞式压力计活塞式压力计液柱式压力表液柱式压力表液柱式压力表液柱式压力表弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表弹性式压力表1010自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计一、一、一、一、弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件 弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。当测压范围不同时，所用的弹性元件也不一样。弹性元件示意图弹性元件示意图弹性元件示意图弹性元件示意图弹簧管式弹簧管式弹簧管式弹簧管式弹性元件如图弹性元件如图弹性元件如图弹性元件如图(a)(a)(a)(a)和和和和(b)(b)(b)(b)所示，所示，所示，所示，薄膜式薄膜式薄膜式薄膜式弹性元件弹性元件弹性元件弹性元件如图如图如图如图(c)(c)(c)(c)和和和和(d)(d)(d)(d)所示，所示，所示，所示，波纹管式波纹管式波纹管式波纹管式弹性元件如图弹性元件如图弹性元件如图弹性元件如图(e)(e)(e)(e)所示。所示。所示。所示。弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计的组成框图计的组成框图计的组成框图计的组成框图P59P591111自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 1 1 1 1弹簧管；弹簧管；弹簧管；弹簧管；2 2 2 2 拉杆；拉杆；拉杆；拉杆；3 3 3 3 扇形齿轮；扇形齿轮；扇形齿轮；扇形齿轮；4 4 4 4 中心齿轮；中心齿轮；中心齿轮；中心齿轮；5 5 5 5 指针；指针；指针；指针；6 6 6 6 面板；面板；面板；面板；7 7 7 7 游丝；游丝；游丝；游丝；8 8 8 8 调整螺丝；调整螺丝；调整螺丝；调整螺丝；9 9 9 9 接头接头接头接头分分分分类类类类使用的测压元件使用的测压元件使用的测压元件使用的测压元件用途用途用途用途单圈弹簧管压力表、单圈弹簧管压力表、单圈弹簧管压力表、单圈弹簧管压力表、多圈弹簧管压力表。多圈弹簧管压力表。多圈弹簧管压力表。多圈弹簧管压力表。普通弹簧管压力表，普通弹簧管压力表，普通弹簧管压力表，普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、耐腐蚀的氨用压力表、耐腐蚀的氨用压力表、耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。禁油的氧气压力表等。禁油的氧气压力表等。禁油的氧气压力表等。1212自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 电接点信号压力表电接点信号压力表电接点信号压力表电接点信号压力表1 1，4 4 静触点；静触点；静触点；静触点；2 2 动触点；动触点；动触点；动触点；3 3 绿灯；绿灯；绿灯；绿灯；5 5 红灯红灯红灯红灯普通弹簧管压力表普通弹簧管压力表普通弹簧管压力表普通弹簧管压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表的结构原理见的结构原理见的结构原理见的结构原理见P62P621313自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表的结构原理见的结构原理见的结构原理见的结构原理见P62P62霍尔元件霍尔元件霍尔元件霍尔元件霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器 霍尔元件是将一种半导霍尔元件是将一种半导霍尔元件是将一种半导霍尔元件是将一种半导体四端薄片（霍尔片），做体四端薄片（霍尔片），做体四端薄片（霍尔片），做体四端薄片（霍尔片），做成正方形，在薄片上焊有两成正方形，在薄片上焊有两成正方形，在薄片上焊有两成正方形，在薄片上焊有两对电极引出线，然后采用非对电极引出线，然后采用非对电极引出线，然后采用非对电极引出线，然后采用非导磁金属或陶瓷或环氧树脂导磁金属或陶瓷或环氧树脂导磁金属或陶瓷或环氧树脂导磁金属或陶瓷或环氧树脂封装制成的。封装制成的。封装制成的。封装制成的。1414自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表的结构原理见的结构原理见的结构原理见的结构原理见P62P62霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器 在垂直于半导体薄片平面的上方，在垂直于半导体薄片平面的上方，在垂直于半导体薄片平面的上方，在垂直于半导体薄片平面的上方，施加施加施加施加磁感应强度磁感应强度磁感应强度磁感应强度为为为为B B的磁场，的磁场，的磁场，的磁场，在半导在半导在半导在半导体薄片相对的两边通以体薄片相对的两边通以体薄片相对的两边通以体薄片相对的两边通以控制电流控制电流控制电流控制电流I I。当当当当N N型半导体中的载流子（电子）型半导体中的载流子（电子）型半导体中的载流子（电子）型半导体中的载流子（电子）沿着电流沿着电流沿着电流沿着电流I I相反地方向运动时，受到相反地方向运动时，受到相反地方向运动时，受到相反地方向运动时，受到洛仑兹力洛仑兹力洛仑兹力洛仑兹力F FL L的作用，使电子偏向一端，的作用，使电子偏向一端，的作用，使电子偏向一端，的作用，使电子偏向一端，产生负电荷的积聚，而另一端面则为产生负电荷的积聚，而另一端面则为产生负电荷的积聚，而另一端面则为产生负电荷的积聚，而另一端面则为正电荷积聚，产生了静电场，即正电荷积聚，产生了静电场，即正电荷积聚，产生了静电场，即正电荷积聚，产生了静电场，即霍尔霍尔霍尔霍尔电场电场电场电场。图示的一块图示的一块图示的一块图示的一块N N型型型型半导体半导体半导体半导体薄片，薄片，薄片，薄片，其长度为其长度为其长度为其长度为L L，宽度为宽度为宽度为宽度为l l，厚度为厚度为厚度为厚度为d d。1515自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表的结构原理见的结构原理见的结构原理见的结构原理见P62P62霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器 霍尔电场霍尔电场霍尔电场霍尔电场对电子的作用力对电子的作用力对电子的作用力对电子的作用力F FE E与与与与洛仑兹力洛仑兹力洛仑兹力洛仑兹力F FL L方向相反，将阻止电子方向相反，将阻止电子方向相反，将阻止电子方向相反，将阻止电子继续偏转，最后形成动态平衡。继续偏转，最后形成动态平衡。继续偏转，最后形成动态平衡。继续偏转，最后形成动态平衡。此时在半导体薄片电荷积聚的此时在半导体薄片电荷积聚的此时在半导体薄片电荷积聚的此时在半导体薄片电荷积聚的两边将产生一个与两边将产生一个与两边将产生一个与两边将产生一个与控制电流控制电流控制电流控制电流I I和和和和磁感磁感磁感磁感应强度应强度应强度应强度B B乘积成正比的电势乘积成正比的电势乘积成正比的电势乘积成正比的电势U UHH，这，这，这，这一现象称为一现象称为一现象称为一现象称为霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应，该电势称为，该电势称为，该电势称为，该电势称为霍尔电势霍尔电势霍尔电势霍尔电势。图示的一块图示的一块图示的一块图示的一块N N型型型型半导体半导体半导体半导体薄片，薄片，薄片，薄片，其长度为其长度为其长度为其长度为L L，宽度为宽度为宽度为宽度为l l，厚度为厚度为厚度为厚度为d d。1616自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.15.2.1 弹性弹性弹性弹性压力压力压力压力计计计计二、二、二、二、弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表弹簧管压力表 电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表电远传弹性压力表的结构原理见的结构原理见的结构原理见的结构原理见P62P62霍尔位移传感器霍尔位移传感器霍尔位移传感器霍尔位移传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器霍尔传感器 霍尔位移传感器如图示，霍尔位移传感器如图示，霍尔位移传感器如图示，霍尔位移传感器如图示，在极性相反、磁场强度相同的在极性相反、磁场强度相同的在极性相反、磁场强度相同的在极性相反、磁场强度相同的两个磁钢两个磁钢两个磁钢两个磁钢的气隙间放置的气隙间放置的气隙间放置的气隙间放置一个霍尔元件一个霍尔元件一个霍尔元件一个霍尔元件。当控制电流当控制电流当控制电流当控制电流I I恒定不变时，霍尔电势恒定不变时，霍尔电势恒定不变时，霍尔电势恒定不变时，霍尔电势U UHH与外磁感应强度成正比；若磁场在一与外磁感应强度成正比；若磁场在一与外磁感应强度成正比；若磁场在一与外磁感应强度成正比；若磁场在一定范围内沿定范围内沿定范围内沿定范围内沿x x方向的变化梯度方向的变化梯度方向的变化梯度方向的变化梯度d dB B/d dx x为一为一为一为一常数，则当霍尔元件沿常数，则当霍尔元件沿常数，则当霍尔元件沿常数，则当霍尔元件沿x x方向移动时，方向移动时，方向移动时，方向移动时，输出的输出的输出的输出的霍尔电势霍尔电势霍尔电势霍尔电势为：为：为：为：U UHHKxKx检测压力检测压力检测压力检测压力1717自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.25.2.2 力平衡式力平衡式力平衡式力平衡式压力压力压力压力计计计计P P测量部分测量部分测量部分测量部分F Fi i杠杆系统杠杆系统杠杆系统杠杆系统MM放大器放大器放大器放大器反馈部分反馈部分反馈部分反馈部分F Ff fI Io oDDZ-IIIDDZ-III型差压变送器型差压变送器型差压变送器型差压变送器P P膜盒膜盒膜盒膜盒F Fi i杠杆系统杠杆系统杠杆系统杠杆系统MM位移检测位移检测位移检测位移检测放大器放大器放大器放大器电磁反馈机构电磁反馈机构电磁反馈机构电磁反馈机构F Ff fI Io o膜盒式差压变送器构成膜盒式差压变送器构成膜盒式差压变送器构成膜盒式差压变送器构成检测元件检测元件检测元件检测元件：膜盒或膜片膜盒或膜片膜盒或膜片膜盒或膜片工作原理：力矩平衡工作原理：力矩平衡工作原理：力矩平衡工作原理：力矩平衡杠杆系统杠杆系统杠杆系统杠杆系统：单杠杆、双杠杆单杠杆、双杠杆单杠杆、双杠杆单杠杆、双杠杆 和矢量机构和矢量机构和矢量机构和矢量机构P62P621818自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表5.2.35.2.3 压力压力压力压力传感器传感器传感器传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器 5.2.3.2 5.2.3.2 压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器压阻式压力传感器 5.2.3.3 5.2.3.3 电容式压力传感器电容式压力传感器电容式压力传感器电容式压力传感器 5.2.3.4 5.2.3.4 振频式压力传感器振频式压力传感器振频式压力传感器振频式压力传感器 5.2.3.5 5.2.3.5 压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器 5.2.3.6 5.2.3.6 集成式压力传感器集成式压力传感器集成式压力传感器集成式压力传感器 应变式应变式应变式应变式传感器传感器传感器传感器 压阻式传感器压阻式传感器压阻式传感器压阻式传感器 电容式传感器电容式传感器电容式传感器电容式传感器 压电式传感器压电式传感器压电式传感器压电式传感器1919自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路应变式传感器的应用应变式传感器的应用应变式传感器的应用应变式传感器的应用 应变应变应变应变式力传感器式力传感器式力传感器式力传感器 应变式压力传感器应变式压力传感器应变式压力传感器应变式压力传感器 应变式液体重量应变式液体重量应变式液体重量应变式液体重量(或液位或液位或液位或液位)传感器传感器传感器传感器 应变式加速度传感器应变式加速度传感器应变式加速度传感器应变式加速度传感器8.4 8.4 力的检测方法力的检测方法力的检测方法力的检测方法2020自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表1-1-1-1-电阻丝；电阻丝；电阻丝；电阻丝；2-2-2-2-基片；基片；基片；基片；3-3-3-3-引出线；引出线；引出线；引出线；4-4-4-4-覆盖层覆盖层覆盖层覆盖层 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应金属箔式应变片金属箔式应变片金属箔式应变片金属箔式应变片 2121自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为“应变效应应变效应应变效应应变效应”。应变片的工作过程应变片的工作过程应变片的工作过程应变片的工作过程：位移、力、力矩、加速度、压力位移、力、力矩、加速度、压力位移、力、力矩、加速度、压力位移、力、力矩、加速度、压力弹性敏弹性敏弹性敏弹性敏感元件感元件感元件感元件 应变应变应变应变 外力作用外力作用外力作用外力作用被测对象表面产生微小机械变形被测对象表面产生微小机械变形被测对象表面产生微小机械变形被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形应变片敏感栅随同变形应变片敏感栅随同变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化电阻值发生相应变化电阻值发生相应变化电阻值发生相应变化 应变片应变片应变片应变片电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应2222自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为“应变效应应变效应应变效应应变效应”。F l、A、R对于半径为对于半径为对于半径为对于半径为r r的圆导体，的圆导体，的圆导体，的圆导体，A A=rr2 2，A A/A A=2=2r r/r r。又。又。又。又由材料力学可知，在弹性范围内，由材料力学可知，在弹性范围内，由材料力学可知，在弹性范围内，由材料力学可知，在弹性范围内，电阻电阻电阻电阻R R ；电阻率；电阻率；电阻率；电阻率 长度长度长度长度l l；截面积；截面积；截面积；截面积A A电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应2323自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器电阻的灵敏度系数电阻的灵敏度系数电阻的灵敏度系数电阻的灵敏度系数由材料的几何尺寸变化引起由材料的几何尺寸变化引起由材料的几何尺寸变化引起由材料的几何尺寸变化引起由材料的电阻率由材料的电阻率由材料的电阻率由材料的电阻率随应变引起（压阻效应）随应变引起（压阻效应）随应变引起（压阻效应）随应变引起（压阻效应）金属材料：金属材料：金属材料：金属材料：K K以前者为主，则以前者为主，则以前者为主，则以前者为主，则K K1+21+2 1.71.73.63.6半半半半 导导导导 体：体：体：体：K K值主要是由电阻率相对变化所决定值主要是由电阻率相对变化所决定值主要是由电阻率相对变化所决定值主要是由电阻率相对变化所决定金属电阻丝的电阻相对变化率金属电阻丝的电阻相对变化率与轴向应变成正比。与轴向应变成正比。结论结论结论结论电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应电阻应变效应2424自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器 应变式压力传感器应变式压力传感器应变式压力传感器应变式压力传感器传感筒传感筒传感筒传感筒1-1-应变筒应变筒应变筒应变筒2-2-外壳外壳外壳外壳3-3-密封膜片密封膜片密封膜片密封膜片应变筒的上端与外壳固定在一起，应变筒的上端与外壳固定在一起，应变筒的上端与外壳固定在一起，应变筒的上端与外壳固定在一起，下端与不锈钢密封膜片下端与不锈钢密封膜片下端与不锈钢密封膜片下端与不锈钢密封膜片3 3紧密接触，紧密接触，紧密接触，紧密接触，静态性能相同的应变片静态性能相同的应变片静态性能相同的应变片静态性能相同的应变片 r r1 1 和和和和 r r2 2用胶合剂贴紧在应变筒的外壁。用胶合剂贴紧在应变筒的外壁。用胶合剂贴紧在应变筒的外壁。用胶合剂贴紧在应变筒的外壁。r r1 1 沿轴向贴放，为测量片；沿轴向贴放，为测量片；沿轴向贴放，为测量片；沿轴向贴放，为测量片；r r2 2 沿径向贴放，为温度补偿片。沿径向贴放，为温度补偿片。沿径向贴放，为温度补偿片。沿径向贴放，为温度补偿片。当膜片受到外力作用时，弹性筒轴向受压，当膜片受到外力作用时，弹性筒轴向受压，当膜片受到外力作用时，弹性筒轴向受压，当膜片受到外力作用时，弹性筒轴向受压，使应变片使应变片使应变片使应变片 r r1 1 产生轴向应变，阻值变小；产生轴向应变，阻值变小；产生轴向应变，阻值变小；产生轴向应变，阻值变小；而应变片而应变片而应变片而应变片 r r2 2 受到轴向压缩，引起径向拉伸，阻值变大。受到轴向压缩，引起径向拉伸，阻值变大。受到轴向压缩，引起径向拉伸，阻值变大。受到轴向压缩，引起径向拉伸，阻值变大。r r2 2 的变化量比的变化量比的变化量比的变化量比 r r1 1 的变化量要小，的变化量要小，的变化量要小，的变化量要小，r r2 2 的主要作用是温度补偿。的主要作用是温度补偿。的主要作用是温度补偿。的主要作用是温度补偿。2525自动检测自动检测自动检测自动检测与仪表与仪表与仪表与仪表U UE Er r1 1r r2 2R R3 3R R4 4A AB B测量电桥测量电桥测量电桥测量电桥 5.2 5.2 5.2 5.2 常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪常用压力检测仪表表表表应变式传感器应变式传感器应变式传感器应变式传感器 5.2.3.1 5.2.3.1 应变式压力应变式压力应变式压力应变式压力传感器传感器传感器传感器R R R R3 3 3 3和和和和R R R R4 4 4 4是两个阻值相是两个阻值相是两个阻值相是两个阻值相等的精密固定电阻等的精密固定电阻等的精密固定电阻等的精密固定电阻不受压时不受压时不受压时不受压时r r1 1=r=r2 2=r=r0 0 R R3 3=R=R4 4=r=r 若应变片受压，则：若应变片受压，则：若应变片受压，则：若应变片受压，则：r r1 1=r=r0 0+r+r1 1；r r2 2=r=r0 0+r+r2 2 (r (r1 1rr2 2)可见，有压力作用时，可见，有压力作用时，可见，有压力作用时，可见