《压力检测及仪表》PPT课件

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1、压力检测及仪表一、概述在工业生产过程中，经常要对压力进行检测，如熔炼炉、加热炉就要适当的控制炉膛压力及烟道压力，来获得良好的热工效果。又如许多冶金物化反应，对反应空间的压力有一定的要求，某些在常压下不能发生反应，需要高压或一定的真空度下才能反应等等。另外，要测量某些流体的流量，也是通过压力来测量的，如孔板流量计。因次，对压力的检测是常见而非常重要的。压力检测的基本知识１．压力的单位（这里的压力指压强：单位面积所受的力）２．压力表示方法：１）绝对压力；２）表压力（相对压力）；３）负压力（真空度）３．压力表分类：（按信号转换原理不同）分为以下四类：１）液柱式压力计将被检测压力

2、转换成液柱高度差进行测量的压力计．如：Ｕ形管压力计，斜管压力计等．２）弹性式压力计将被测压力转换成弹性元件变形所引起的位移而进行测量的压力计．如：弹簧管压力计，波纹管压力计，膜盒压力计．３）电气式压力计将被测压力转换成电量进行压力测量的压力计。如：压电式压力计、应变片式压力计、霍尔压力计。4）活塞式压力计将被测压力转换成活塞上所加砝码重量进行测量的压力计。它是一种标准型压力计，对其它类型的压力计进行校验。一．霍尔压力传感器属于位移式压力传感器，是利用霍尔效应，是将P作用下所产生的弹性元件的位移信号转变成电势信号来测量压力。P→弹性元件（变形）→霍尔效应→V（mv）→显示1

3、）霍尔效应霍尔片是一块锗半导体薄片。当霍尔片中流过电流时，电子受磁场力（方向可由左手定则确定）的作用，其运动方向（与电流方向相反）将发生偏移，使得在“X轴方向的一个端面上造成电子积累而形成负的表面电荷，而在另一端面上则正电荷过剩，于是在“X轴方向出现了电场。由于电场的建立，产生了电场力，电场力阻止电子的偏移。当磁场力与电场力相平衡时，电子积累达到了动态平衡，这时就建立了稳定的霍尔电势：式中：RH—霍尔常数（视霍尔片材料、结构而定）2）霍尔压力传感器基本结构（如图）a）压力—位移转换部分霍尔片、弹簧管组成b）位移—电势转换部分霍尔片、磁钢及引出线c）稳压电源二．压电式压力传

4、感器利用压电材料（功能材料）的压电效应做成的传感器1）压电效应压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变性，并在其表面上产生电荷，去掉力时，又回到原不带电的状态。在蛋形范围内，电荷为：式中：S—作用面积；K—压电常数常用压电材料：石英晶体、压电陶瓷（钛酸钡陶瓷；钛酸鉛系列陶瓷）2）压电式压力传感器结构：（如图）压电元件夹于两弹性片之间，一膜片接地，另一膜片通过金属箔和引出线将电量引出。特点：体积小，结构简单，工作可靠；动态质量小，固有频率高，不需外加电源；适应工作频率高的压力测量，范围0~70MPa;输出阻抗高；温度效应较大，环境适应有限。三．电容式压力传感器1、原理

5、将被测压力通过弹性膜片的位移转换为平行板电容器的电容量平行板电容器电容量为式中:—平行极板间的介电常数；s—极板的面积；d—平行极板间的距离电容变换器通常有：a）变间隙式（d）b）变面积式（s）c）变介电常数（E）2、变间隙式电容压力传感结构：差动电容的活动极板感压元件：弹性膜片（弹性稳定性好特殊合金制成，如合氏合金、蒙耐尔合金等）可左右移动约0.1mm的距离。固定电极供极板在弹性膜片左右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面，采用真空渡膜法在该表面镀上一层金属薄膜，作为差动电容的固定极板。弹性膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个测压室，压室填充硅油。三、压阻式压力传

6、感器1、原理基于单晶硅半导体的压阻效应而构成的。采用单晶硅平膜片为弹性元件，在单晶硅平膜片上利用集成电路工艺，在单晶硅的特定方向制成扩散压敏电阻。单晶硅平膜片在微小变形时有良好的弹性特性。当硅片受压后，膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化。相对电阻变化为：式中Ke—压阻系数；—应力2、压阻式压力传感器的结构单晶硅平膜片的扩散电阻通常做成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对称布量，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。平膜片在圆形硅杯的底部，硅杯内外两侧分别感受被测压力与参考压力，压差使膜片变形，膜片上的两对电阻的阻值发生变化。温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不

7、敏感的晶向生成一个电阻，这个电阻只感受温度变化，可接人桥路作为温度补偿电阻．以提高测量精度。3、特点：精度高，工作可靠，频率响应高，结构简单；可使用在环境恶劣的条件下，便于实现显示数字化。压阻式压力传感器不仅可以用来测量压力，稍加改变也可用来测量差压、高度、速度、加速度等参数。智能型压力（差压）变送器为满足集散控制系统和现场总线控制系统的应用要求，近年来出现了采用先进传感器技术和微处理器的智能差压变送器。智能差压变送器的精度、可靠性、稳定性均优越于模拟式差压变送器，它可以输出模拟和数字信号，通过现场总线网络可与上位计算机相连。