压力仪表-员工培训

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1、压力测量压力的基本概念液柱式压力计U型管压力计、单管压力计、斜管式微压计弹性式压力计弹簧管式、膜片（盒）式、波纹管式电气式压力测量电容式压力压差变送器、霍尔压力变送器、压电式压力传感器、固体压阻式压力压差传感器压力检测仪表的选择压力垂直作用于物体表面上的力压强垂直作用于单位面积物体表面上的力在建筑环境与设备的测试中，并不严格区分压力和压强。通常所说的压力实际上是指压强。压差测量两个压力之差称压差表压力压力仪表指示的压力值缺省情况下，所说的压力值即指表压力表压力可正可负，为负时其绝对值称为真空度。概述PJPBPZ一、基本概念帕(Pa)N/m2，国际单位兆帕(MPa)106Pa工程大气压，kgf

2、/cm2，98070Pa约等于一个大气压（1.013e+5Pa)，“自来水压头是5公斤”，用的就是这个单位。mmH2O，9.81PammHg，133Pa压力单位二．压力测量仪表的分类1．液柱式压力计2．弹性式压力计3．电气式压力计4．活塞式压力计液柱式压力计分类U型管压力计单管压力计斜管式微压计特点：结构简单，使用方便，准确度比较高，常用于测量低压、负压、差压。缺点：体积大，读数不方便，玻璃管易损坏。一．U型管压力计假设被测的介质为气体，可忽略被测介质的高度形成的静压值。根据流体静力学原理可得：U型管内径一般为5-20mm，为了减少毛细现象，管子内径一般不少于10mm，P2P1U型管h1h2

3、0二．单管式压力计因为A1、A2为常数，这样可通过一次读数进行压差测量。当A2/A1很小时，h1可忽略，公式简化为：PdPx直管h1h2三、斜管式微压计P1P2斜管h1h2L主要用于测量微小的压力、负压和压差。为了减少读数的相对误差，拉长液柱，将测量管倾斜放置。弹性式压力计一、概述原理：弹性压力表是利用各种不同形状弹性感压元件在被测压力的作用下，产生弹性变形制成的测压仪表特点：结构简单、牢固可靠、测压范围广、使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远传常用弹性压力表：膜片（盒）式波纹管式弹簧管式二．弹性元件及其特性1．膜片式：使用时周边夹紧，测低压、微压。将两块膜片沿周边对焊起来，形成一膜盒，膜

4、盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾部负压。精度等级为2.5，最高可达1.5级。PxPxPxPx平薄片波纹片膜盒2．波纹管：开口端固定，封闭端的位移作为输出，由于波纹管的位移相对较大，故灵敏度高，常用于测量较低的压力（1.0-106Pa）精度等级1.5级。Px3．弹簧管：单圈弹簧管多圈弹簧管二．弹性元件及其特性弹簧管压力计弹簧管压力计电气式压力检测一．电容式压力传感器：将弹性元件的位移转变成电信号。运算放大器式电路最大特点：能克服变极距型电容传感器的非线性Cx是传感器电容C是固定电容u0是输出电压信号运算放大器式电路原理图uC-ACx∑～u0由运算放大器工作原理可知结论：从原理上保证了变极距型

5、电容式传感器的线性。uC-ACx∑～u0电容式差压/压力变送器二．压电式压力传感器压电效应：压电材料在受压时会在其表面产生电荷，产生的电荷量与所受的压力成正比。压电材料：单晶体，例如石英、酒石酸钾钠等多晶体，例如压电陶瓷，在没有极化之前，因各单晶体的压电效应都互相抵消表现为电中性，为此必须对压电陶瓷先进行极化处理，经极化处理的压电陶瓷具有非常高的压电系数，为石英的几百倍。二．压电式压力传感器特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，具有线性度高量程范围大等优点。缺点：但是由于产生的电荷量少，因此后续需加高阻抗的直流放大器。由于晶体边缘上存在漏电现象，因此不能用于稳态测量。压电式压力传感器结构

6、二．压电式压力传感器三．固体压阻式压力压差传感器原理：电阻的尺寸发生变化，例如电阻的长度、横截面积发生变化将引起电阻的变化。电阻的电阻率发生变化也将引起电阻阻值的变化。分类：①应变片：受压或受拉时，电阻的尺寸L、S发生变化，引起电阻的变化。②半导体扩散硅：在压力的作用下，电阻率发生变化。通常半导体扩散硅电阻变化的灵敏度要远远高于应变片，大约为100倍。公式：应变效应的理论基础金属导体的电阻定律(线材)2rA=πr2L其全微分：给出了总电阻的相对变化量与其它三个量的相对变化的关系。在力的作用下，L、A、ρ均可发生变化。1.应变式电阻传感器材料的泊松比μ与dL/L、dA/A在力的作用下的相互关系

7、得:A=πr2yxyyxrdrLdLemmeeee=-===则有，、径向应变为设轴向应变为K为灵敏系数c是一个与材料性质和加工方法有关的常数。xe-2.半导体材料的应变电阻效应史密斯等学者发现，锗、硅等单晶半导体材料具有压阻效应，且满足：σ——单晶体的轴向应力εx——单晶体的轴向应变E——弹性模量π——单晶体的压阻系数(不是圆周率)σ=Eεx(胡克定律)半导体材料的总电阻的相对变化与应变的关系为：最后得到半导