第5章壓力測量第三章溫度測量

第五章壓力測量第一節(jié)概述

垂直作用在單位面積上的力稱壓力。在國際單位制（SI）和我國法定計量單位中，壓力的單位是“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為“Pa”。即1N的力垂直均勻作用在1m2的面積上所形成的壓力值為1Pa。

過去采用的壓力單位“工程大氣壓力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大氣壓”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等均應(yīng)改成法定計量單位帕。1kgf/cm2=0.9807×105Pa1mmH2O=0.9807×10Pa1mmHg=1.332×102Pa1atm=1.01325×105Pa1bar=105Pa

1PSI=6.89×103Pa一、壓力表示方式絕對壓力PJ大氣壓力PD表壓力PB

PB=PJ

－PD真空度PZ（負壓）

PZ＝

PD－PJ二、壓力檢測方法1.平衡法：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力2.彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓力或負壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小3.電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化三、壓力測量儀表的分類壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)來看可分為：液柱式、機械式及電氣式測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移電氣式：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量第二節(jié)液柱式壓力計

利用液柱對液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的原理，通過液柱高度來反映被測壓力的大小優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專業(yè)中應(yīng)用很廣泛缺點：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便采用水銀或水為工作液，用U形管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的檢測被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量一、U形管壓力計△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度將增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降低。二、單管壓力計

由于U形管壓力計需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計出一次讀取液面高度的單管壓力計。因則故由于D>>d，所以P=ρgh2

問：U形管壓力計兩肘管的內(nèi)徑分別為d1=6mm，d2=6.5mm，管內(nèi)封液為水，被測壓力作用于較細肘管，使水柱從零位下降195mm。如果以該值的2倍作為被測壓力值，試確定由于沒有讀取較粗肘管的水柱從零位的升高值而造成的測量誤差。解：

三、斜管微壓計

主要用于測量微小壓力、負壓和壓差，它將單管液柱壓力計的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差。傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大。這種傾斜管液柱式壓力計可以測量到0.98Pa的微壓。為了進一步提高微壓計的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。

四、液柱式壓力計的測量誤差及其修正1.環(huán)境溫度變化2.重力加速度變化3.毛細管現(xiàn)象第三節(jié)彈性式壓力計

用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測量儀表稱為彈性式壓力計。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出（力或位移），可以通過傳動機構(gòu)直接帶動指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣元件組成變送器，實現(xiàn)壓力（或壓差）信號的遠傳。

彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。1.膜片按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片常用材料可與其他轉(zhuǎn)換元件合用電容式壓力傳感器光纖式壓力傳感器力矩平衡式壓力變送器2.波紋管優(yōu)點：靈敏高，可測較低壓力缺點：遲滯誤差較大，精度一般只有1.5級3.彈簧管截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），并彎成圓弧狀的空心管子一端為封閉（自由端），一端為開口（固定端）（1）彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓精度有0.5、1.0、1.5、2.5等（2）電遠傳式彈簧壓力儀表

霍爾壓力傳感器電感式壓力傳感器第四節(jié)電氣式檢測電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。能實現(xiàn)壓力－電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。1.壓電式壓力傳感器壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料：單晶體、多晶體特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣2.應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的。r＝0，εr、εt達最大值r=0.58r0，εr=0r=r0，εr達負的最大值r=r0，εt=03.壓阻式壓力傳感器壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用基成電路工藝制成的擴散電阻，當(dāng)它受外力作用時，其阻值由于電阻率的變化而改變。擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅膜片。優(yōu)點：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，動態(tài)響應(yīng)好缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小第五節(jié)壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇1.儀表量程的選擇被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的3/4被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/3優(yōu)先滿足最大工作壓力條件2.儀表精度的選擇

壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。3.儀表類型的選擇從被測介質(zhì)壓力大小來考慮被測介質(zhì)的性質(zhì)對儀表輸出信號的要求使用的環(huán)境二、壓力儀表的校驗校驗就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對誤差時，則認為被校表合格。常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有0.02、0.05和0.2級，可用來校準(zhǔn)0.25級精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為60MPa。壓力發(fā)生部分測量部分三、壓力表的安裝1.取壓口的選擇在管道或煙道上取壓測量流動介質(zhì)的壓力測量液體介質(zhì)的管道上取壓2.導(dǎo)壓管的鋪設(shè)

導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號的。3.壓力、壓差計的安裝傾斜式微壓計

9、青少年是一個美好而又是一去不可再得的時期，是將來一切光明和幸福的開端。。5月-255月-25Sunday,May11,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。13:21:1913:21:1913:215/11/20251:21:19PM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無以廣才，非志無以成學(xué)。5月-2513:21:1913:21May-2511-May-2512、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。13:21:1913:21:1913:21Sunday,May11,202513、志不立，天下無可成之事。5月-255月-2513:21:1913:21:19May11,202514、古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有堅忍不拔之志。11五月20251:21:19下午13:21:195月-2515、會當(dāng)凌絕頂，一覽眾山小。五月251:21下午