压力和差压测量幻灯片.ppt

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1、压力和差压测量压力和差压测量第1页，共58页，编辑于2022年，星期五3.1 压压力和差力和差压压的基本概念的基本概念一、基本概念一、基本概念1.压力的定义压力的定义2022/9/202垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的压强。压强。第2页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2032.压力的表示方法压力的表示方法由于由于参照点参照点不同，在工程上有几种不同表示方法：不同，在工程上有几种不同表示方法：(1)绝对压力绝对压力(pi):被测介质作用在容器表面积上的全部压力被测介质作用在容器表面积上的全部压力(2)大大气气压

2、压力力(pd):由由于于地地球球表表面面空空气气柱柱重重量量形形成成的的压压力力，随随地地理理纬纬度、海拔高度及气象条件而变化度、海拔高度及气象条件而变化(3)表压力表压力(pb):pb=pi-pd，压力测量仪表的指示值压力测量仪表的指示值(4)真真空空度度(负负压压，pz)：绝绝对对压压力力小小于于大大气气压压力力时时，表表压压力力为为负负值值，其其绝对值为真空度。即：绝对值为真空度。即：pz=pdpi(5)差压差压(压差压差)：任意任意两处压力之差两处压力之差第3页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/204各种压力表示法之间的关系：各种压力表示法之间的关系：绝对零压力绝对零压

3、力绝对压力绝对压力1大气压力大气压力表压力表压力绝对压力绝对压力2负压力负压力(真空度真空度)差压差压pb=pi-pdpz=pdpi绝对压力绝对压力3第4页，共58页，编辑于2022年，星期五温标的传递温标的传递2022/9/2053.压力的计量单位压力的计量单位压力是力和面积的导出量。压力是力和面积的导出量。国际单位制国际单位制中，中，力力F的单位的单位牛顿牛顿(N)，面积面积S的单位的单位米米2(m2)，压力压力p单位单位牛顿牛顿/米米2(N/m2)常用单位：常用单位：帕斯卡或帕帕斯卡或帕(Pa)（1Pa1N/m2）、工程大气压）、工程大气压(kgf/cm2)、毫米水柱、毫米水柱(mmH2

4、O)、毫米汞柱、毫米汞柱(mmHg)第5页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/206特点：特点：原理：原理：基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高度基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高度或平衡重物的重量来测量。或平衡重物的重量来测量。(2)测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达0.042500MPa、精、精度高度高(0.01%)、性能稳定可靠、性能稳定可靠;如液柱式压力计、活塞式压力计如液柱式压力计、活塞式压力计。二、压力检测的常用方法二、压力检测的常用方法1.重力平衡法重力平衡法(1)适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高，用作校验仪

5、表；适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高，用作校验仪表；(3)结构复杂，成本较高。结构复杂，成本较高。第6页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2072.弹性力平衡法弹性力平衡法原理：原理：特点：特点：利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹性力与被利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹性力与被测压力相平衡，测变形即可知压力。测压力相平衡，测变形即可知压力。(1)可测压力、负压、绝对压力和压差；可测压力、负压、绝对压力和压差；(2)类型多，类型多，应用广应用广应用广应用广。如弹簧管式压力计、波纹管差压计等。如弹簧管式压力计、波纹管差压计等。第7页，共58页，编辑于2022

6、年，星期五2022/9/2083.物性测量法物性测量法 应变式、压电式、电容式压力传感器等应变式、压电式、电容式压力传感器等原理原理:在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发生与在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发生与压力成确定关系的变化。被测压力直接转换为各种压力成确定关系的变化。被测压力直接转换为各种电参量测量。电参量测量。分类分类:第8页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2094.机械力平衡法机械力平衡法原理：原理：特点：特点：特点：特点：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量外力得到被测压力。与之平

7、衡，通过测量外力得到被测压力。(2)可达较高的精度；可达较高的精度；(1)多用于电动和气动组合仪表中；多用于电动和气动组合仪表中；(3)结构复杂，成本较高。结构复杂，成本较高。第9页，共58页，编辑于2022年，星期五根据根据流体静力学流体静力学原理，流体内的某一点的静压力，由原理，流体内的某一点的静压力，由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。一般是采用充有一般是采用充有水或水银等液体水或水银等液体的的玻璃玻璃U形管、单管或斜形管、单管或斜管管进行压力测量的，其结构形式如图所示。进行压力测量的，其结构形式如图所示。3.2 液柱式压力计液柱式压力计p=

8、gh+pd第10页，共58页，编辑于2022年，星期五一、一、U U型管压力计型管压力计一般常由一支一般常由一支U型玻璃管构成。型玻璃管构成。充液介质：水银、水、酒精等充液介质：水银、水、酒精等 2022/9/2011p0 p0 p1 p0 a）在）在U型管两端同时通大气，而型管两端同时通大气，而未接被测压力时，未接被测压力时，U型管两边管内的型管两边管内的液面高度相等。液面高度相等。b）当将）当将U型管的一端接入被测压力型管的一端接入被测压力p1后，如果后，如果p1大于大于p0，则，则U型管两边管型管两边管内的液面就会产生高度差，这个液内的液面就会产生高度差，这个液柱的高度差就反映了柱的高度

9、差就反映了U型管两端所型管两端所受压力的差值。受压力的差值。第11页，共58页，编辑于2022年，星期五被被测压测压力用表力用表压压p=p1-pd表达，表达，则则有：有：由于一旦由于一旦U型管内的充入介型管内的充入介质质确定，确定，则则 、g均均为为常数常数。所以所以h可以直接反映被可以直接反映被测压测压力力p的大小，此即的大小，此即为为U型管型管测测压压的基本原理的基本原理。应用范围应用范围:适用于低压、负压和压力差，读数误差可达适用于低压、负压和压力差，读数误差可达1mm，测，测低压相对误差较大。低压相对误差较大。第12页，共58页，编辑于2022年，星期五二、单管压力计二、单管压力计1.

10、原理：原理：同同U型管压力计型管压力计2.结构：结构：杯径较管径大得多杯径较管径大得多 3.特点：特点：由于杯径由于杯径管径，所以管径，所以 h1h2,则则h h1,即：杯内的液位变化可忽略不计。即：杯内的液位变化可忽略不计。一次性读数，使用方便。一次性读数，使用方便。而而U型管压力计型管压力计要两次读数要两次读数。4.应用范围：应用范围：测量低压、负压和差压测量低压、负压和差压5.读数误差：读数误差：0.5mm，较，较U型管好，型管好，第13页，共58页，编辑于2022年，星期五三、斜管压力计三、斜管压力计1.结构：结构：将单管压力计的玻璃管制成斜管将单管压力计的玻璃管制成斜管2.表压：表压

11、：p=L gsin 3.特点：特点：灵敏度高，误差较单管压力计小灵敏度高，误差较单管压力计小第14页，共58页，编辑于2022年，星期五四、液柱四、液柱测压测压中中应应考考虑虑的的问题问题1、误误差差 a）主要的）主要的测测量量误误差是差是读读数数误误差差。直接直接读读：1mm左右，光学放大左右，光学放大镜辅镜辅助助读读：0.05mm左右左右 b）其它影响）其它影响测测量量结结果的因素：果的因素：充液密度（如充液不充液密度（如充液不纯纯，实际实际密度与理密度与理论论密度不符）密度不符）标标尺刻度尺刻度误误差差 毛毛细细管的吸附作用（管的吸附作用（对对微微压压有影响）有影响）使用的使用的地点及地

12、点及环环境温度境温度影响等（地点影响影响等（地点影响g，温度易影响工作液体的，温度易影响工作液体的胀胀、缩缩而致使而致使h变变化），必要化），必要时应时应作修正。作修正。应应垂直安装，否垂直安装，否则则引入附加引入附加误误差。差。第15页，共58页，编辑于2022年，星期五2、正确、正确选择选择充液介充液介质质 测测低低压压充低密度介充低密度介质质（可使（可使h大）大）测测高高压压充高密度介充高密度介质质（否（否则则冒冒顶顶）要避免充液与被要避免充液与被测测介介质质有化学反有化学反应应3、常用的、常用的标标尺材料：尺材料：玻璃、玻璃、钢钢、铜铜4、读读数的位置（数的位置（见见右右图图）1）眼与

13、液柱面水平）眼与液柱面水平2）水）水银银柱柱读读凸部凸部3）水）水读读凹部凹部第16页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20173.3 弹性元件及弹性压力表弹性元件及弹性压力表利用利用弹性元件受压变形弹性元件受压变形的原理。的原理。用指针或刻用指针或刻度尺给出压度尺给出压力示值力示值感受压力，产生感受压力，产生变形变形(核心部分核心部分)调整仪表的调整仪表的零点和量程零点和量程将弹性元件的变将弹性元件的变形进行变换和放形进行变换和放大大弹性元件弹性元件变换放大变换放大机构机构指示机构指示机构调整机构调整机构弹性压力表组成：弹性压力表组成：被测被测压力压力第17页，共58页，编辑

14、于2022年，星期五2022/9/2018一、测压弹性元件一、测压弹性元件1.常用弹性元件常用弹性元件：弹簧管、弹性膜片、波纹管：弹簧管、弹性膜片、波纹管：弹簧管、弹性膜片、波纹管：弹簧管、弹性膜片、波纹管 弹簧管弹簧管单圈弹簧管多圈弹簧管原理：原理：被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生变形，被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生变形，即即弹性元件将压力转换成位移弹性元件将压力转换成位移。可测量正、负可测量正、负压，但一般不压，但一般不测差压测差压弹性特性弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。是自由端的位移量与所加压力的关系。第18页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20

15、19弹簧管放大图弹簧管放大图当被测压力当被测压力p增大增大时，时，弹簧管撑直弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，通过齿条带动齿轮转动，从而从而带动带动电位器的电位器的电刷产生角位移电刷产生角位移。第19页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2020 弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性膜片弹性特性弹性特性是中心位移与压力的关系。是中心位移与压力的关系。平膜片平膜片波纹膜片波纹膜片挠性膜片挠性膜片测力弹簧测力弹簧第20页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2021 波纹管波纹管弹性特性弹性特性是封闭端位移与压力的关系。是封闭端位移与压力的关系。（1）使用应在线性段，可内加螺旋弹

16、簧改善特性（2）用波纹管作弹性元件的压力计，一般用于测量较低压力或压差。注意注意第21页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20222.材料材料 弹性元件常用的材料有弹性元件常用的材料有铜合金、弹性合金、不锈钢铜合金、弹性合金、不锈钢等，等，不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。不同的材料适用于不同的测压范围和被测介质。近年来随着新材料的出现和发展，近年来随着新材料的出现和发展，半导体硅材料半导体硅材料得到了得到了更多的应用。更多的应用。第22页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2023 结构结构结构结构 工作过程工作过程工作过程工作过程 接头接头接头接头自由

17、端自由端自由端自由端拉杆拉杆拉杆拉杆扇形齿轮扇形齿轮扇形齿轮扇形齿轮中心齿轮中心齿轮中心齿轮中心齿轮指针偏转指针偏转指针偏转指针偏转指示压力指示压力指示压力指示压力消除两啮合齿轮间隙，消除两啮合齿轮间隙，减小仪表变差减小仪表变差调整仪表机械零点调整仪表机械零点改变机械传动的放大系改变机械传动的放大系数，调整仪表量程数，调整仪表量程被测被测被测被测压力压力压力压力二、弹簧管压力计（波登管）二、弹簧管压力计（波登管）第23页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2024特点特点 结构简单，使用方便，价格低；测压范围宽，可测量负压、结构简单，使用方便，价格低；测压范围宽，可测量负压、微压

18、、低压、中压和高压，应用广泛；精确度可达微压、低压、中压和高压，应用广泛；精确度可达0.1级。级。优点：优点：缺点：缺点：只能就地指示，是现场直读式仪表。只能就地指示，是现场直读式仪表。第24页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2025三、波纹管差压计三、波纹管差压计 结构结构 测量机构：测量机构：波纹管波纹管(1、10)、量程弹簧组、量程弹簧组(11)和扭和扭力管力管(6)等等第25页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20自动检测技术及仪表控制系统 26 工作过程工作过程 差压信号差压信号低压波纹管自由端低压波纹管自由端带动连杆右移带动连杆右移挡板推动挡板推动

19、摆杆摆杆扭力管逆扭力管逆时针偏转时针偏转芯轴逆时芯轴逆时针转针转显示显示机构机构第26页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2027压力传感器的外形及内部结构压力传感器的外形及内部结构第27页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2028 在测压点附近的压力敏感件上面，附带有将位移变换为输出电在测压点附近的压力敏感件上面，附带有将位移变换为输出电信号的装置，通过电信号的传输，将压力指示和记录下来。信号的装置，通过电信号的传输，将压力指示和记录下来。四四.弹性测压计信号的远传方式弹性测压计信号的远传方式采用采用电远传方式电远传方式常用的转换方式：常用的转换方式：电位器式

20、、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式。第28页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2029电位器式电位器式弹性元件的输出位移变为电位器滑动弹性元件的输出位移变为电位器滑动触点的位移，被测压力的变化就转换触点的位移，被测压力的变化就转换成电位器阻值的变化。成电位器阻值的变化。特点：特点：原理：原理：将电位器与其它电阻组成一个电桥，当电位器阻值变将电位器与其它电阻组成一个电桥，当电位器阻值变化时，电桥输出电压就变化。化时，电桥输出电压就变化。简单、线性输出较好，但滑线电位器易磨损腐蚀，结构可靠简单、线性输出较好，但滑线电位器易磨损腐蚀，结构可

21、靠性较差。性较差。第29页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2030霍尔元件式霍尔元件式原理原理：霍尔效应：霍尔效应：霍尔元件图霍尔元件图霍尔效应原理图霍尔效应原理图B霍尔电势霍尔电势VH控制电流控制电流I-+-基于半导体材料的基于半导体材料的基于半导体材料的基于半导体材料的霍尔效应霍尔效应霍尔效应霍尔效应，将自由端的位移通，将自由端的位移通，将自由端的位移通，将自由端的位移通过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。过霍尔元件转换成电压信号输出。第30页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2031SN霍尔元件输出的

22、电势对应于自由端位移，霍尔元件输出的电势对应于自由端位移，给出被测压力值。给出被测压力值。特点：特点：特点：特点：结构简单、灵敏度高，寿命长结构简单、灵敏度高，寿命长。对外部磁场敏感，耐对外部磁场敏感，耐振性差。振性差。局部放局部放局部放局部放大图见大图见大图见大图见右图右图右图右图第31页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20323.4 压阻、压电式压力计压阻、压电式压力计压力传感器：压力传感器：能够能够检测压力值检测压力值并能并能提供远传信号提供远传信号的装置。的装置。结构形式：结构形式：压阻式、压电式、应变式、电容式、光电式、光压阻式、压电式、应变式、电容式、光电式、光纤

23、式等许多种。纤式等许多种。第32页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2033二、压阻式压力传感器二、压阻式压力传感器原理：原理：基于半导体材料的基于半导体材料的“压阻效应压阻效应”当半导体的某一轴向当半导体的某一轴向受外力作用时，原子点阵排列规律发生变化，导致载流子迁移率受外力作用时，原子点阵排列规律发生变化，导致载流子迁移率及密度的变化，从而引起电阻率的变化。及密度的变化，从而引起电阻率的变化。结构：结构：用集成工艺直接在硅平膜片上按照一定晶向制成扩散压敏电阻。用集成工艺直接在硅平膜片上按照一定晶向制成扩散压敏电阻。工作原理：工作原理：硅平膜片在硅平膜片在微小变形微小变形时有

24、良好的弹性特性，当硅片受压时有良好的弹性特性，当硅片受压后，它的变形使扩散电阻的阻值发生变化。其相对电阻变化可表示为：后，它的变形使扩散电阻的阻值发生变化。其相对电阻变化可表示为：其中，其中，e为压阻系数，为压阻系数，为应力。为应力。第33页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2034测量电路测量电路-电桥：电桥：特点特点:灵敏度高，频率响应高；结构比较简单，可小型化；可用灵敏度高，频率响应高；结构比较简单，可小型化；可用于静、动态压力测量；应用广泛，测量范围宽，可测低至于静、动态压力测量；应用广泛，测量范围宽，可测低至10Pa的微的微压到高至压到高至60MPa的高压；精度高的高

25、压；精度高0.2%0.02%。R1R2R3R4IS第34页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2035二、压电式压力传感器二、压电式压力传感器压电效应：压电效应：压电材料受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而压电材料受到外力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上还会有电荷出现，形成电场；当外力去除后，材料回且内部极化，表面上还会有电荷出现，形成电场；当外力去除后，材料回复到原来的状态的现象。复到原来的状态的现象。在弹性范围内，压电元件产生的电荷量与作用力之间呈现线性关系：在弹性范围内，压电元件产生的电荷量与作用力之间呈现线性关系：Q=kSp 式中，式中，Q为电荷量；

26、为电荷量；k为压电常数；为压电常数；S为作用面积；为作用面积；p为压力。为压力。工作原理：工作原理：压电材料（石英、压电陶瓷、钛酸钡）的压电效应压电材料（石英、压电陶瓷、钛酸钡）的压电效应将被测压力转换为电信号。将被测压力转换为电信号。动态压力检测中常用传感器，不适宜测量缓变化的压力和静态压力。动态压力检测中常用传感器，不适宜测量缓变化的压力和静态压力。第35页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2036结构：结构：电荷量经放大可转为电压或电流输出。电荷量经放大可转为电压或电流输出。测量一般配有电荷放大器，以增加输出。测量一般配有电荷放大器，以增加输出。可通过更改压电元件改变测量

27、范围。可通过更改压电元件改变测量范围。可以通过叠加压电元件以提高灵敏度。可以通过叠加压电元件以提高灵敏度。特点特点:可作动态测量，不适合于静压力和慢变化的压力的测可作动态测量，不适合于静压力和慢变化的压力的测量量,体积小，结构简单，工作可靠；频率响应高，不需外加电源；测量范围体积小，结构简单，工作可靠；频率响应高，不需外加电源；测量范围宽，可测宽，可测100MPa以下的压力；测量精度较高。以下的压力；测量精度较高。第36页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2037三、应变式压力传感器三、应变式压力传感器组成：组成：应变元件应变元件+弹性元件弹性元件应变元件的工作原理：应变元件的

28、工作原理：导体和半导体的导体和半导体的应变效应应变效应。应变效应：应变效应：即导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发即导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发生变化。生变化。实际的电阻应变片通常是一根电阻丝被弯曲而并行地排成栅形，贴在基板实际的电阻应变片通常是一根电阻丝被弯曲而并行地排成栅形，贴在基板上成为电阻栅。上成为电阻栅。第37页，共58页，编辑于2022年，星期五38应变元件与弹性元件的应变元件与弹性元件的装配：装配：采用采用粘贴式或非粘贴式粘贴式或非粘贴式，在弹性元件受力变形时，应变元件也发生形，在弹性元件受力变形时，应变元件也发生形变，其电阻值将有相应的改变。变，其电阻值

29、将有相应的改变。2022/9/20弹弹性性元元件件可可根根据据被被测测介介质质和和测测量量范范围围的的不不同同而而采采用用各各种种型型式式。常常见有见有圆膜片、弹性梁、应变筒圆膜片、弹性梁、应变筒等。等。第38页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2039测量方法：测量方法：R1,R2是静态特性相同的应变元件，粘贴在弹性元件的适当位置上，是静态特性相同的应变元件，粘贴在弹性元件的适当位置上，R3,R4是另一对电阻，分别接入电桥的是另一对电阻，分别接入电桥的4个臂，则电桥的输出信号可以反个臂，则电桥的输出信号可以反映被测压力的大小。映被测压力的大小。第39页，共58页，编辑于202

30、2年，星期五2022/9/2040四、电容式压力传感器四、电容式压力传感器测量原理：测量原理：将弹性元件的将弹性元件的位移转换为电容量位移转换为电容量的变化。的变化。平行板电容器的电容量：平行板电容器的电容量：为电容极板间介质的介电常数；为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；为两平行板相对面积；d 为两平行板间距。为两平行板间距。实际测量中，实际测量中，大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变 A 或或 d 一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。故有一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。故有变极距式电变极距式电容压力传感器容压

31、力传感器和和变面积式电容压力传感器变面积式电容压力传感器。第40页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2041结构：结构：变极距式变极距式变面积式变面积式第41页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2042五、振频式压力传感器五、振频式压力传感器工作原理：工作原理：利用感压元件本身的利用感压元件本身的谐振频率与压力谐振频率与压力的关系，通过测量的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。频率信号的变化来检测压力。型式：型式：振筒、振弦、振膜和石英晶体谐振。振筒、振弦、振膜和石英晶体谐振。振筒式压力传感器振筒式压力传感器由由振筒组件振筒组件和和谐振电路谐振电路组成。其感

32、压元件本身具组成。其感压元件本身具有一定的固有频率，当筒壁受压后，固有频率相应改变：有一定的固有频率，当筒壁受压后，固有频率相应改变：特点：特点：体积小，输出频率信号，重复性好，耐振；精确度高，为体积小，输出频率信号，重复性好，耐振；精确度高，为0.1%和和0.01%；测量范围宽；适于气体测量。；测量范围宽；适于气体测量。第42页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2043六、集成式压力传感器六、集成式压力传感器集成化传感器。如以压阻式压力传感器为基础的集成传感器可同时检集成化传感器。如以压阻式压力传感器为基础的集成传感器可同时检测差压、静压和温度。测差压、静压和温度。(通过多路

33、转换开关和模通过多路转换开关和模/数转换后由微处理器数转换后由微处理器进行相应的处理和显示进行相应的处理和显示)第43页，共58页，编辑于2022年，星期五3.5 压压力表的力表的选择选择、安装和校准、安装和校准一、一、压压力表的力表的选择选择 选选择择选选择择合合适适的的仪仪表表主主要要根根据据生生产产过过程程提提出出的的要要求求，结结合合各各类类压压力力表表的的特特点点综综合合考考虑虑。一一般般涉涉及及类类型型、测测量量范范围围和和测测量量精度精度等方面。等方面。应满足生产过程的要求，要了解被测介质情况、现场环境及生产应满足生产过程的要求，要了解被测介质情况、现场环境及生产过程对仪表的要求

34、，如信号是否需要远传、控制、记录或报警等。过程对仪表的要求，如信号是否需要远传、控制、记录或报警等。类型的选择类型的选择第44页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20451）在测）在测稳压稳压时，最大被测压力不超过测量上限值的时，最大被测压力不超过测量上限值的2/3；2）在测）在测脉动压力脉动压力时，最大被测压力不超过上限值的时，最大被测压力不超过上限值的1/2；3）在测量）在测量高压高压时，最大被测压力不超过上限值的时，最大被测压力不超过上限值的3/5。4）一般，压力的）一般，压力的最小值最小值应不低于被测量上限值的应不低于被测量上限值的1/3。根据被测压力的最大值和最小值计

35、算出仪表的上下限后，要按根据被测压力的最大值和最小值计算出仪表的上下限后，要按压力仪表的标准系列选定量程。压力仪表的标准系列选定量程。我国压力仪表测量范围的标准系列是：我国压力仪表测量范围的标准系列是：01、1.6、2.5、4、6、10n kPa（n为整数）等。为整数）等。测量范围（量程）测量范围（量程）根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的情况来选取，根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的情况来选取，选取仪表量程要留有余地选取仪表量程要留有余地。第45页，共58页，编辑于2022年，星期五 应应根据生根据生产产允允许许的的最大最大测测量量误误差差来确定来确定仪仪表的精度。一般

36、在表的精度。一般在满满足足生生产产要求的情况下，尽可能要求的情况下，尽可能选选用精度用精度较较低、价廉耐用的低、价廉耐用的压压力表。力表。考虑考虑被测介质的性质被测介质的性质，如温度、压力、粘度、腐蚀性、易燃易爆，如温度、压力、粘度、腐蚀性、易燃易爆程度等；程度等；注意仪表安装使用时所处的注意仪表安装使用时所处的现场环境条件现场环境条件，如环境温度、电磁场、，如环境温度、电磁场、振动等。振动等。测量精度测量精度其它其它第46页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2047例题：例题：有一压力容器在正常工作时压力范围为有一压力容器在正常工作时压力范围为0.40.6MPa，要求使用弹簧

37、管压，要求使用弹簧管压力表进行检测，并使测量误差不大于被测压力的力表进行检测，并使测量误差不大于被测压力的4%，试确定该表的量程，试确定该表的量程和精度等级。和精度等级。解：解：由题意可知，被测对象的压力比较稳定，设弹簧管压力由题意可知，被测对象的压力比较稳定，设弹簧管压力表的量程上限为表的量程上限为L上上，则根据最大工作压力有：，则根据最大工作压力有：根据最小工作压力有：根据最小工作压力有：根据仪表的量程系列，可选用量程范围为根据仪表的量程系列，可选用量程范围为01.0MPa的弹簧管压力表。的弹簧管压力表。第47页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2048由题意，被测压力的最

38、大绝对误差为：由题意，被测压力的最大绝对误差为：要求所选仪表的最大引用误差为：要求所选仪表的最大引用误差为：按照仪表的精度等级，可选择按照仪表的精度等级，可选择1.5级的压力表。级的压力表。第48页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2049二、二、压压力力检测检测系系统统包括包括测取压力的取压口、传递压力的引压管路和测量仪表测取压力的取压口、传递压力的引压管路和测量仪表设置取压口的设置取压口的原则原则：选择能反应被测压力真实情况的取压口。：选择能反应被测压力真实情况的取压口。a a）要选择被测介质）要选择被测介质直线流动的管段直线流动的管段部分，不可选择管路拐弯、分叉、部分，不

39、可选择管路拐弯、分叉、死角或其它易形成漩涡的地方；死角或其它易形成漩涡的地方；b b）在保证加工方便和不堵塞的情况下，）在保证加工方便和不堵塞的情况下，取压孔径尽可能小取压孔径尽可能小，使流体受到，使流体受到的扰动小，避免在孔内形成涡流；的扰动小，避免在孔内形成涡流；1、取压口的选择、取压口的选择第49页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2050c c）测量流动介质压力时，应使取压口与流动方向垂直；）测量流动介质压力时，应使取压口与流动方向垂直；d d）测量液体压力时，取压口应在管道下部，使导压管不积存气体，）测量液体压力时，取压口应在管道下部，使导压管不积存气体，测量气体时，

40、取压口应在管道上部，使导压管内不积存液体。测量气体时，取压口应在管道上部，使导压管内不积存液体。第50页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20512、引压管路的铺设、引压管路的铺设铺设铺设原则原则：a)引压管的引压管的内径内径一般为一般为610mm，长度长度不得超过不得超过5060m。更长距离。更长距离时要使用时要使用远传式仪表远传式仪表。b)引压管路水平敷设时，要引压管路水平敷设时，要保持一定的倾斜度保持一定的倾斜度，以避免引压管中积，以避免引压管中积存液体或气体，并有利于它们的排出。当被测介质为液体时，引压管存液体或气体，并有利于它们的排出。当被测介质为液体时，引压管向仪表

41、方向倾斜；当被测介质为气体时，引压管向取压口方向倾斜。向仪表方向倾斜；当被测介质为气体时，引压管向取压口方向倾斜。倾斜度一般大于倾斜度一般大于3%5%。c)当被测介质容易冷凝或冻结时，引压管路需当被测介质容易冷凝或冻结时，引压管路需保温措施保温措施。d)在取压口与仪表之间要装在取压口与仪表之间要装切断阀切断阀，以便设备检修时使用，切断阀，以便设备检修时使用，切断阀应靠近取压口。应靠近取压口。第51页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2052第52页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/20533、测压仪表的安装、测压仪表的安装安装安装原则原则：压力计应安装在压力计应

42、安装在易于观测和检修的地方易于观测和检修的地方，仪表安装处尽量避免，仪表安装处尽量避免振动和高温。振动和高温。对于特殊介质应采取必要的对于特殊介质应采取必要的防护措施防护措施。压力计与引压管的连接处，要根据被测介质情况，选择适当的压力计与引压管的连接处，要根据被测介质情况，选择适当的密封材密封材料料。当仪表位置与取压点不在同一水平高度时，要考虑液体介质当仪表位置与取压点不在同一水平高度时，要考虑液体介质的的液柱静压对仪表示值的影响液柱静压对仪表示值的影响。第53页，共58页，编辑于2022年，星期五2022/9/2054测压仪表出厂前需进行检定，使之符合精度等级要求。使用中的仪表则应定测压仪表

43、出厂前需进行检定，使之符合精度等级要求。使用中的仪表则应定期进行校验，以保证测量结果有足够的准确度。期进行校验，以保证测量结果有足够的准确度。三、测压仪表的校准三、测压仪表的校准(1)静态校准静态校准在在静静态态标标准准条条件件下下，采采用用一一定定标标准准等等级级的的校校准准设设备备，对对仪仪表表重重复复进进行行全全量量程程逐逐级级加加载载和和卸卸载载测测试试，获获得得各各次次校校准准数数据据，以以确确定定仪仪表表的的静静态基本性能指标和精度。态基本性能指标和精度。校验方法：校验方法：1）将被校表与）将被校表与标准表标准表的示值在相同条件下进行比较；的示值在相同条件下进行比较；2）将被校表的

44、示值与标准压力比较。）将被校表的示值与标准压力比较。温度温度20 5 C，湿度，湿度 80%，大气压力，大气压力760 80mmHg，且，且无振动冲击的环境无振动冲击的环境精度是被较仪表精度是被较仪表的的35倍倍常用的校准设备：液柱式压力计、活塞式压常用的校准设备：液柱式压力计、活塞式压力计、配有高精度标准表的压力校验泵力计、配有高精度标准表的压力校验泵其允许绝对误差要其允许绝对误差要小于小于被较表的允被较表的允许绝对误差的许绝对误差的1/31/5主要用于校验主要用于校验0.25级以上的精密压级以上的精密压力表，及各种工业用压力表力表，及各种工业用压力表第54页，共58页，编辑于2022年，星

45、期五举例：活塞式压力校准系统举例：活塞式压力校准系统 原理：原理：手轮推动工作活手轮推动工作活塞挤压工作液，当此压力塞挤压工作液，当此压力与测量活塞及砝码的重力与测量活塞及砝码的重力相平衡，活塞柱在某一平相平衡，活塞柱在某一平衡位置，从而测得工作液衡位置，从而测得工作液的压力，该压力同时传入的压力，该压力同时传入被校仪表，观察仪表示值，被校仪表，观察仪表示值，看其是否与测量活塞上砝看其是否与测量活塞上砝码荷重一致。码荷重一致。砝码第55页，共58页，编辑于2022年，星期五(2)动态动态校准校准对对用用于于动动态态压压力力测测量量的的传传感感器器或或测测压压系系统统必必须须进进行行动动态态校校

46、准准，以以确确定定其其动动态态特特性性参参数数，如如频频率率响响应应函函数数、固固有有频频率率、阻尼比阻尼比等。等。产生标准动态压力信号的装置：产生标准动态压力信号的装置：1 1）稳态周期性压力信号源）稳态周期性压力信号源 电磁式、机械式正弦压力发生器电磁式、机械式正弦压力发生器 2 2）非稳态压力信号源）非稳态压力信号源 激波管激波管第56页，共58页，编辑于2022年，星期五1）稳态稳态校准校准正正弦弦压压力力校校准准装装置置产产生生按按正正弦弦规规律律变变化化的的压压力力，标标准准动动态态压压力力传传感感器器与与被被校校压压力力传传感感器器同同时时测测量量正正弦弦变变化化的的压压力力，比比较较标标准准与与被被校校传传感感器器的输出，可以得到被校压力传感器的幅频特性与相频特性。的输出，可以得到被校压力传感器的幅频特性与相频特性。电磁式正弦压力校准装置电磁式正弦压力校准装置第57页，共58页，编辑于2022年，星期五2）非）非稳态稳态校准校准整个试验装置包括激波管激波管、气源气源、测量测量和记录记录部分。激波管校准装置激波管校准装置第58页，共58页，编辑于2022年，星期五