现代检测技术 第12章 压力测量

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1、第12章压力测量12.1概述12.2液柱式压力计12.3弹性压力计12.4振筒式压力传感器12.1概述压力是工业生产过程中重要的工艺参数之一，因此，正确地测量和控制压力是保证工艺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。12.1概述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。它的大小由受力面积和垂直作用力两个因素所决定，用数学式表示为——压力；——垂直作用力；12.1.1压力的定义——受力面积。式中，12.1概述在国际单位制中，压力的单位为表示，简称为“帕”。它的物理意义

2、是1牛顿的力垂直作用在1平方米面积上所产生的压力。因帕的单位太小，工程上常用和表示。其他过去在工程上常用的单位如下：）：这是过去工程上最常采用的压力单位。即上所产生的压力。12.1.2压力的计量单位均匀而垂直地作用在，称为“帕斯卡”,符号以⑴工程大气压（12.1概述⑵毫米汞柱（）、毫米水柱（）：在的面积上分别由水柱或水银柱质量所产生的压力。⑶标准大气压:又称为无力大气压，它随时间和地点的不同变化很大。我国现在已统一采用国际统一单位“Pa”。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P

3、i表示。12.1概述大气压力：由地球表面空气质量所形成的压力，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Po表示。表压：绝对压力与当地大气压之差称为表压，用符号Pg表示，。通常压力测量仪表总是处于大气之中，其测得的压力值均是表压，此时绝对压力大于大气压力。真空度（负压）：当绝对压力小于大气压力时，表压为负值（负压力），其绝对值称为真空度，用符号表示，。12.1概述此外，工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力（不随时间变化或变化缓慢的压力）和动态压力（随时间作快速变化的压力）之分。图12

4、-1 各种压力之间的关系12.1概述根据不同工作原理，压力检测方法可分为如下几种：⑴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。例液柱式压力计和活塞式压力计。⑵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。可测量压力、负压、绝对压力和压差，应用最为广泛。12.1.3压力检测的基本方法12.1概述⑶机械力平衡方法这种

5、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得被测压力。力平衡式仪表可以达到较高精度，但是结构复杂。⑷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、电容式压力传感器等。12.2液柱式压力计液柱测压是最简单的测压手段，应用液柱测量压力的方法是以流体静力学原理为基础的。它根据液柱高度来确定被测的压力值。液柱所用的液体种类很多，可以采用单纯物质，也可以用液体混合物，但所用液体在与被

6、测物质接触处必须有一个清楚而稳定的界面，即所用液体不能与被测介质发生化学反应或形成均相混合物，同时，液体在环境温度的变化范围内不应汽化、凝固。常用的工作液体有水银、水、酒精、甲苯、甘油、有机硅油等。液柱压力计最后测量的是液面的相对垂直位移，因此上限只可能达1.5m左右，下限为0.05m左右，否则就不便于观察，一般液柱压力计的应用范围约达1m水银柱高压力。液柱压力计是在U形玻璃管内装有一定高度的液体，一端与系统相连，另一端与大气连接，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。12.

7、2液柱式压力计a)U形管压力计b)单管压力计c)倾斜管压力计图2-2 液柱式压力计12.2液柱式压力计图12-2（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时，U形管两边管内会产生一定的液柱差，液柱差的大小与被测压力有关，因此测得液柱差即可知被测压力或压差的数值。根据流体静力平衡原理可知，右边的被测压力、左边被测压力式中，—U形管内工作液体的密度；—重力加速度。12.2.1U形管压力计—U形管内孔截面积；12.2液柱式压力计由上式可求得两压力的差值或在已知一个压力的情况下（例如压

8、力可见U形管内的液柱差h与被测压差或压力成正比，因此被测压差或压力可以用工作液柱高度h的大小来表示。12.2液柱式压力计单管压力计如图12-2（b）所示，它相当于将U形管的一端换成一个大直径的容器，测压原理仍然与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，满足下列关系式中，—两液面的高度差；—玻璃管内液面上升高度；—大容器内液面下降高度；—玻璃管直径；—大容器直径。12.2.2单管压力计12.2液柱式压力计由于，