工业仪表与工程测试第4章压力测量

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1、第四章压力测量1、概述：压力单位、压力检测仪表的分类；2、液柱式压力计：原理和结构、液柱式压力计的测量误差及其修正；3、活塞式压力计：简单活塞式压力计、差动活塞式压力计；4、弹性压力表：弹性元件、弹性压力计的误差及改善途径；5、应变式压力传感器：电阻应变式压力传感器、电容式压力传感器、电感式压力传感器、力平衡式压力传感器（参照第二章自学）；6、测压仪表的选择和安装：压力仪表的选择、压力表的校验、压力表的安装；4.1概述4.1.1压力测量的目的确定流体输送管路的阻力；为选择流体机械设备提供依据；测定压力容器内部压力，保证容器安全工作。4.1.2压力单位工程技术中的压力实际上是指物理学中的压强

2、，即物体表面单位面积上所受的法向作用力。压力表示方法:绝对压力(P);大气压力(p);负压或真空度(p);压力差(Δp)压力单位:atm;Pa(MPa);mmH2O;mmHg如水泵，等确定沿程阻力4.1.3压力测量仪表（传感器）种类(1)机械压力测量仪表（传感器）1)压力使管内液柱升高（或降低），当液柱产生的重力与被测压力达到平衡时，根据液柱高度及其比重即可表示出压力（液柱压力计）；2）若物体由于压力作用发生弹性变形，当弹性力与压力形成的力达到平衡时，变形值即可反映压力大小（弹性压力表）；3）当一定压力的液体通过活塞升举一定重量的物体并达到平衡时，物体的重量除以液体作用于活塞有效面积即表示

3、液体的压力（活塞式静重压力计）。（2）电子压力测量仪表（传感器）有的物体受压力作用后，其某种电气性能会发生变化。测出该电气参数的变化值即可测知压力。1）压电现象（piezoelectricity）晶体发生机械变形时产生相应的面电荷或体电荷的现象；2）压阻效应（pressure-resistanceeffect）物体在压力作用下发生的电阻率变化。机械式压力传感器的特点：结构简单，使用方便，技术成熟。但体积大，动态特性差，只适用于作就地指示仪表，不易于信号远传。电气式压力传感器的特点：体积小，灵敏度高，动态特性好，便于远传4.2液柱式压力计封液1，ρ1封液2，ρ2介质，ρ特点：结构简单，使用方

4、便，用于测量小于1000mmHg的低静压。缺点：体积大，读数不便，玻璃管易损。液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测压力平衡，并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。所用的液体叫做封液，常用的封液有水、酒精、水银等。4.2.1液柱式压力计的原理和结构当被测压力与封液液柱的压力相平衡时，水平面A-A处的静压力平衡方程：封液1,ρ1封液2,ρ2介质，ρ若ρ1＞＞ρ2，则上式简化为：（1）（2）（3）若ρ1=ρ2，则上式简化为：上式说明，封液以上的介质相当于减小了封液密度，使仪表的测量范围减小，但灵敏度提高。利用此现象可设计测量微压的U形压力计。注意：读数时应分别读取h1和h2，然后相加，以

5、避免产生误差。（4）液柱式压力计的基本结构：连通U形管、封液、标尺封液的作用：隔离U形管二侧的介质，并形成一定高度的液柱，以平衡被测压力。对封液的要求：（1）不与被测介质发生物理和化学反应；（2）流动性好；（3）液面清晰；（4）密度不同于被测介质：封液密度大，则测量上限高；密度小时，灵敏度高。液柱式压力计阻尼特性较差，被测压力波动时，易发生振荡。4.2.2单管压力计和斜管微压计4.2.2.1单管压力计对于不可压缩流体，根据质量守恒定律，有F1h1=F2h2h1=F2h2/F1当F1>>F2时，F2/F10，则当F2/F1≤0.01时，因只读h2引起的误差≤1%（5）（6）4.2.2.2斜

6、管微压计测量微压（差）及负压时，液柱升高很小，此时读数和毛细现象误差较大。若使h2增大，则可减小误差。当细管倾斜角度为α时，液柱由h2变为l，读数为注意：α一般不小于150,否则读数困难。（7）（8）P1＝P2＋gρlsinα4.2.3液柱式压力计的误差及修正4.2.3.1毛细现象的影响封液在管内的毛细现象使液柱产生附加的升高或降低（由管内径、弯曲液面的上凸或下凹决定）。管内径不小于10mm；单管压力计用水作封液时，常温下的毛细误差小于2mm；用Hg作封液时，小于1mm。4.2.3.2温度的影响温度变化密度变化修正：设温度为t时，液柱指示值为h1’+h2’,有标准状态时液柱指示值为h1+h

7、2，则（9）∴（10）t0～t范围内封液的平均体膨胀系数，1/℃4.2.3.3重力加速度的影响仪器使用地的重力加速度仪器使用地的纬度仪器使用地的海拔高度地球半径4.2.3.4读数误差4.2.3.5仪器倾斜误差二液柱的距离仪器倾斜角度（11）4.3.1简单活塞式压力计平衡时，4.3活塞式压力计活塞半径注意：（1）活塞式压力计的使用温度：20±5℃；（2）测量时，活塞以30～120r/min的角速度连续转动，以保持其与活塞缸