传感器与检测技术课件第三章-6压力传感器

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1、压力的定义及单位压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，正确地测量和控制压力是保证工业生产过程良好地运行，达到高产、优质、低耗及安全生产的重要环节。压力是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。工程上，习惯把压强称为压力。由此定义，压力可表示为:F——垂直作用在面积S上的力（N）压力是力和面积的导出量。在国际单位制中，取力的单位为牛顿，面积单位为米2，则压力单位为牛顿/米2，用符号N/m2表示；压力单位又称为帕斯卡或简称帕，符号为Pa。1Pa＝1N/m2。因帕单位太小，工程上常用kPa(103Pa)和MPa(106Pa)表示。

2、我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。压力的定义及单位压力的定义及单位绝对压力表压真空度当绝对压力低于大气压力时，称为负压或真空度压力的定义及单位压力是工程和实验室中常用的一种物理量，其变化范围从超高压到超真空有十几个数量级之差，因此，有许多测量方法和仪器一、液柱式压力转换原理利用液柱产生的压力与被测压力相平衡的原理进行测压。两种常见的压力计：U形管压力计倾斜式压力计一、液柱式压力转换原理1.U形管压力计U形管压力计是将一根内径为6-10mm的玻璃管弯成U形或用橡皮管将两根平行的玻璃管连通起来固定在平板上，两管之间装有刻度标尺，刻度零点在标尺中央

3、。测量时，U形管一端接被测介质，一端通大气。这样高压侧液面下降，低压侧液面上升，分别读出两管液柱从零点位置上升和下降的高度，两个高度之和即为被测压力（以液柱高度表示）。压力单位为Pa，则可用下式换算：P＝ρ·g·hP——被测介质的压力（表压），Paρ——压力计工作液体的密度，Kg/m3g——重力加速度，m/s2h——液柱高度cm若通大气一侧的管子不通大气，而与另一被测介质相接，此时液柱高度差代表两处介质的压力差，即差压。U形管压力计的缺点：U形管压力计的两管内径很难保证做到完全一致，所以测量时必须读出两管中液面的高度。两次读数也较麻烦，容易造

4、成误差。一、液柱式压力转换原理2.倾斜式压力计它与U形管压力计不同的是：与被测压力相通的玻璃管的直径做得很大，另一玻璃管做成倾斜式。1式中：L—沿管上升的液柱高度（m）S1、S2—粗管和细管的内截面积（m2）α—细管倾斜角度（°）1一、液柱式压力转换原理2.倾斜式压力计1测量压力时，由于玻璃管倾斜，使液面的位移距离加长，也就使按压力单位刻度的标尺刻度实际长度加大，因而提高了仪表的读数精度。3、液柱式压力计的使用注意事项：1)液柱式压力计应避免安装在过热、过冷、有腐蚀或有振动的地方。2)液柱式压力计通常垂直安装在测压点附近的支架上。需要水平放置

5、的斜管压力计应用水平校准仪将其放平。从测压点到压力计之间的距离应尽量短，一般应在3－5m之间。3)工作液的密度必须与制作仪表刻度标尺时的液体密度一致。应使液面对准标尺零点。4)对有毒的工作液应加装收集瓶。一、液柱式压力转换原理3、液柱式压力计的使用注意事项：5)被测介质不能与工作液混合或起化学反应。如能混合或起反应则应更换工作液或加装隔离罐。6)为了减小读数误差，必须正确读取液面的位置，一般按照工作液弯月面顶点的位置在标尺上读取。一、液柱式压力转换原理活塞式压力计是根据静力学的原理和帕斯卡定律，对于封闭的体系，作用于系统中各处的压力相等。二、

6、活塞式压力转换原理二、活塞式压力转换原理图中8是待校准的压力表，6是重量准确且已知的标准砝码。工作时拨转手轮1，通过丝杠2、工作活塞3挤压工作液产生压力P，经液体传递，作用在待校准的压力表和测量活塞上，使压力表指针偏转、砝码6被顶起。二、活塞式压力转换原理根据帕斯卡定律：压力p可由下式确定：式中：S—测量活塞的截面积（m2）；G、G0—砝码6和活塞、托盘5的重量。从公式中可以看出，活塞有效面积愈小，所加的砝码产生的重力愈大则被测的压力就愈大。活塞压力即主要用于标准压力的量值传递。根据使用的工作介质的不同活塞式压力计可以分为油压式和气动式。在活

7、塞和活塞筒间隙中用油的叫油压式，使用气体的叫气动式。二、活塞式压力转换原理活塞式压力计是一种较精密的测量仪器，工作时应水平放在平稳而无振动的工作台上，在顶起砝码系统处于平衡状态时，要求测量活塞插入活塞筒内的深度不小于总长的2/3，活塞在活塞筒内能均匀平稳转动，并且保持足够的持续旋转时间，以减小活塞与活塞筒之间的摩擦力。二、活塞式压力转换原理活塞式压力计指针式压力计和压力传感器都是根据弹性变形原理工作的。某种形式的弹性元件，在被测流体和气体压力的作用下，将产生与被测压力成一定函数关系的机械变位（应变），经转换装置转换成指针的偏转，从而直接指示被

8、测压力的大小。由此可见，弹性元件是压力传感器的核心部分，其作用是感受压力并产生弹性变形，弹性元件采用何种形式要根据测量要求选择和设计；三、弹性式压力传感元件常用的弹