《工艺参数压力检测》PPT课件

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1、第5节压力检测技术5.1压力的基本概念5.2常用压力检测仪表5.1压力的基本概念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。1.压力的定义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。(5-1)式中p—压力；F—垂直作用力；S—受力面积。2.压力的表示方法由于参照点不同，在工程上压力有几种不同表示方法。(1)绝对压力被测介质作用于物体表面上的全部压力称为绝对压力，用符号pi表示。(2)大气压力由地球表面空气质量所形成的压

2、力，称为大气压力。它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化，用符号p0表示。(3)表压力绝对压力与当地大气压之差称为表压力，用符号表示，。(4)真空度(负压)当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值(负压力)，其绝对值称为真空度，用符号表示，。(5)差压(压差)任意两个压力p1、p2之差称为差压，。各种压力之间的关系4.压力检测的基本方法根据不同工作原理，压力检测方法可分为如下几种：(1)重力平衡方法这种方法利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理，将被测压力转换为液柱高度或平衡砝码的重量来测量。例如液柱式压力计和活塞式压力

3、计。(2)弹性力平衡方法利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡的原理，将压力转换成位移，通过测量弹性元件位移变形的大小测出被测压力。此类压力计有多种类型，可以测量压力、负压、绝对压力和压差，应用最为广泛。(3)机械力平衡方法这种方法是将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡，通过测量平衡时的外力测知被测压力。力平衡式仪表可以达到较高精度，但是结构复杂。(4)物性测量方法利用敏感元件在压力的作用下，其某些物理特性发生与压力成确定关系变化的原理，将被测压力直接转换为各种电量来测量。如应变式、压电式、电容式压力传感

4、器等等。3.2常用压力检测仪表1.液柱式压力计应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。一般是采用充有水或水银等液体的玻璃U形管、单管或斜管进行压力测量的，其结构形式如图3-2所示。图3-2液柱式压力计(1)U形管压力计图3-2(a)所示的U形管是用来测量压力和压差的仪表。在U形管两端接入不同压力和时，根据流体静力平衡原理可知，U形管两边管内液柱差h与被测压力和的关系为:(3-2)式中A—U形管内孔截面积；—U形管内工作液的密度；g—重力加速度。由上式可求得两压力的差值或在己知一个压力的情况下（例如压力），求出另一压力值:(3-3)可见U

5、形管内的液柱差h与被测差压或压力成正比，因此被测压差或压力可以用工作液高度h的大小来表示。(2)单管压力计U形管压力计的读数误差较大。为了减小读数误差，可以采用单管压力计。单管压力计如图3-2(b)所示，它相当于将U形管的一端换成一个大直径的容器，测压原理与U形管相同。当大容器一侧通入被测压力，管一侧通入大气压时，满足下列关系:(3-4)式中h—两液面的高度差；d—玻璃管直径；D—大容器直径。由于D>>d，故d2/D2可以忽略不计，则式(3-4)可写成:(3-5)管内工作液面上升的高度h即可表示被测压力的大小。(3)斜管压力计用U形管或单管压力计

6、来测量微小的压力时，因为液柱高度变化很小，读数困难，为了提高灵敏度，减小误差，可将单管压力计的玻璃管制成斜管，如图3-2(c)所示。大容器通入被测压力p1，斜管通大气压力p2，则p1与液柱之间的关系仍然与式(3-5)相同:(3-6)式中L—斜管内液柱的长度；—斜管倾斜角。由于L>h，所以斜管压力计比单管压力计更灵敏，可以提高测量精度。2.弹性压力计当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的弹性变形(即机械位移)。根据变形量的大小，可以测得被测压力的数值。弹性压力计的组成环节如图3-3所示:弹性元件是核心部分，其作用是感受压力并产生弹性变形，

7、弹性元件采用何种形式要根据测量要求选择和设计；在弹性元件与指示机构之间是变换放大机构，其作用是将弹性元件的变形进行变换和放大；指示机构(如指针与刻度标尺)用于给出压力示值；调整机构用于调整零点和量程。图3-3弹性压力计组成框图(1)弹性元件同样的压力下，不同结构、不同材料的弹性元件会产生不同的弹性变形。常用的弹性元件有弹簧管、波纹管、薄膜等，如表3-2所示。其中波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量；单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压或真空度的测量。表3-2弹性元件的结构和特性类别名称示意图压力测量范围kPa输出特性动态性质最小最大时间常数/s自振

8、频率/Hz薄膜式平薄膜0～100～10510-5～10-210～104波纹膜0～10-30～10310-2～10-110～102挠性膜0