壓力檢測(cè)與儀表

第二節(jié)壓力檢測(cè)與儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法液柱測(cè)壓法彈性變形法電測(cè)壓力法壓力檢測(cè)儀表彈簧管壓力表霍爾式壓力表差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器主要內(nèi)容壓力檢測(cè)及儀表一、壓力的單位垂直而均勻地作用在單位面積上的力

式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa單位:牛頓/米2（N/m2），簡(jiǎn)稱“帕”，用符號(hào)“Pa”

壓力檢測(cè)及儀表壓力的幾種表示形式被測(cè)壓力通?？杀硎緸榻^對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（或真空度）

表壓（正壓）絕對(duì)壓力的零線大氣壓力線絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度二、彈性式壓力計(jì)

壓力檢測(cè)及儀表

將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移。

測(cè)量原理P

彈簧管式彈性元件P

膜片式彈性元件壓力檢測(cè)及儀表當(dāng)彈性元件在軸向受到外力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮位移，即

式中F——軸向外力

S——位移

C——彈性元件的剛度系數(shù)

式中A——彈性元件承受壓力的有效面積

P——被測(cè)壓力

測(cè)量原理S

~P壓力檢測(cè)及儀表彈性元件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)壓力檢測(cè)及儀表彈簧管和彈簧管壓力表橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270°）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開(kāi)口。閉口端作為自由端，開(kāi)口端作為固定端。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關(guān)系：式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量。

彈簧管壓力表

壓力檢測(cè)及儀表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘三、電氣式壓力計(jì)

壓力檢測(cè)及儀表

是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。組成：壓力傳感器測(cè)量電路信號(hào)處理裝置壓力檢測(cè)及儀表壓電式測(cè)壓原理根據(jù)“壓電效應(yīng)”把被測(cè)壓力變換為電信號(hào)的。（a）單晶體

（b）剖面圖

（c）X截割的石英片

受力面積

作用在受力面積上的壓力壓電常數(shù)

電荷數(shù)壓力檢測(cè)及儀表利用金屬或半導(dǎo)體材料制成的電阻體的阻值可表示為：

當(dāng)電阻體受外力作用時(shí)，電阻體的長(zhǎng)度、截面積或電阻率會(huì)發(fā)生變化，即其阻值也會(huì)發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應(yīng)變效應(yīng)。應(yīng)變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。應(yīng)變筒的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，應(yīng)變片r1和r2用膠合劑貼緊在應(yīng)變筒的外壁，與筒體之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。r1沿應(yīng)變筒軸向貼放，作為測(cè)量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補(bǔ)償片。

圖中應(yīng)變片r1、r2的靜態(tài)性能完全相同。當(dāng)膜片受到外力作用時(shí)，彈性筒軸向受壓，使應(yīng)變片r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變，阻值變小；而應(yīng)變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實(shí)際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補(bǔ)償。

(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片r1r2123P(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片應(yīng)變片式壓力傳感器

壓力檢測(cè)及儀表測(cè)量部分——惠斯頓電橋不受壓時(shí)r1＝r2＝r3＝r4

電橋平衡，輸出電壓為0伏。當(dāng)被測(cè)壓力P作用于膜片時(shí)，r1和r2的阻值發(fā)生變化使電橋失去平衡，從而獲得輸出電壓。即將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。壓力檢測(cè)及儀表電容式壓力變送器采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來(lái)改變可變電容器的電容量，然后通過(guò)測(cè)量電容量C便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動(dòng)極板被測(cè)壓力

測(cè)量原理

ε——電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)填充液（硅油）固定電極可動(dòng)電極P1轉(zhuǎn)換放大單元

P2電容式壓力傳感器隔離膜片

測(cè)量部分：包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等。

測(cè)量原理：將被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。壓力檢測(cè)及儀表

電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)4～20mADC電流信號(hào)。電容式壓力變送器是先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量的。差壓電容膜盒電容-電流轉(zhuǎn)換電路調(diào)零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋I(xiàn)z－Io測(cè)量部分轉(zhuǎn)換放大部分壓力檢測(cè)儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測(cè)方法及儀表霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測(cè)壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn)壓力-位移-霍爾電勢(shì)的轉(zhuǎn)換?；魻柶菏且环N半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件?；魻栃?yīng)：把一塊霍爾元件置于均勻磁場(chǎng)中，并使霍爾片與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個(gè)縱向端面上通入恒定的控制電流I，則會(huì)在霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱為霍爾電勢(shì)。線性非均勻磁場(chǎng)

壓力檢測(cè)儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測(cè)方法及儀表

彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)

χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片+彈簧管壓力檢測(cè)方法及儀表電動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為DDZ儀表）差壓（壓力）變送器作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器氣動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱為QDZ儀表）

DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC20～100KPa或0.02～0.1Mpa壓力檢測(cè)儀表

壓力檢測(cè)方法及儀表力平衡式壓力變送器

1—低壓室2—高壓室3—測(cè)量元件（膜盒、膜片）

4—軸封膜片5—主杠桿6—過(guò)載保護(hù)片7—靜壓調(diào)整螺釘

8—矢量機(jī)構(gòu)9—零點(diǎn)遷移彈簧10—平衡錘11—量程調(diào)整螺釘12—檢測(cè)片（銜鐵）13—差動(dòng)變壓器14—副杠桿15—放大器16—反饋動(dòng)圈

17—永久磁鋼18—電源19—負(fù)載20—調(diào)零彈簧

測(cè)量機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu)檢測(cè)放大機(jī)構(gòu)反饋機(jī)構(gòu)壓力檢測(cè)儀表

壓力檢測(cè)方法及儀表主杠桿矢量機(jī)構(gòu)將F1分解成F2和F3，副杠桿平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ四、智能型差壓（壓力）變送器壓力檢測(cè)方法及儀表

在普通壓力傳感器上增加微處理器特點(diǎn)：具有遠(yuǎn)程通訊的功能；依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場(chǎng)或控制室設(shè)定變送器各種參數(shù)；使用維護(hù)方便；長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。以3051C為例：組成：傳感膜頭：被測(cè)壓力---A/D轉(zhuǎn)換----數(shù)字信號(hào)電子線路板：對(duì)信號(hào)進(jìn)行修正，線性化處理---D/A轉(zhuǎn)換--4～20mA信號(hào)壓力檢測(cè)方法及儀表A/D轉(zhuǎn)換器

溫度傳感器

電容傳感器傳感膜頭內(nèi)存修正系數(shù)膜頭信號(hào)微處理器傳感器線性化重設(shè)量程診斷工程單位通信電子板內(nèi)存量程值變送器組態(tài)信息D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字通信本機(jī)量程和零點(diǎn)調(diào)整手操器傳感膜頭電子線路板4～20mA3051C型智能變送器原理圖五、壓力測(cè)量?jī)x表的選用

壓力檢測(cè)方法及儀表儀表種類和型號(hào)的選擇

工藝要求現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)傳指示、自動(dòng)記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)或信號(hào)報(bào)警；介質(zhì)性質(zhì)溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性；現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度、有無(wú)振動(dòng)、有無(wú)腐蝕性。儀表量程的確定

化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定被測(cè)壓力較穩(wěn)定的情況，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的2/3；被測(cè)壓力波動(dòng)較大的情況，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿量程的1/2；

被測(cè)壓力的最小值也不應(yīng)低于全量程的1/3

儀表精度等級(jí)的選擇

壓力檢測(cè)方法及儀表有一臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力變化范圍為25～28MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝要求就地觀察及高低限報(bào)警，試選一臺(tái)合適的