机械工程测试技术基础 第3版 教学课件 作者 熊诗波 黄长艺 第10章流体参量的测量.pptx

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1、内容提要：§10-1压力的测量§10-2流量的测量第十章流体参量测量在液压马达的效率试验中，要同时测量液压马达的进口压力、出口压力、转速、转矩、流量等参量，并据此计算出液压马达的容积效率、机械效率和总效率。压力和流量测量装置在原理或结构上有差别，共同特点：1)中间转换元件→压力、流量→中间机械量→传感器→电量输出；2)测量装置的精确度和动态响应不仅与传感器本身及组成测量装置的特性有关，还和由传感器、连接管路等组成的流体系统的特性有关。第十章流体参量测量§10-1压力测量垂直并均匀作用于单位面积上的力称为压强(压力)1．从测量角度分：1)静定压每秒钟的变化量为压力计

2、分度值的1%或每分钟的变化量为5%以下的压力。2)变动压每单位时间的变化量超过静定压限度的压力。非周期变化的压力称为波动压力；不连续且变化大的压力称为冲击压力。3)脉动压压力随时间作周期性的变化，且其变化的速度超过静定压力限度的压力。第十章流体参量测量2．按测量方法分1)绝对压力以绝对真空作为零点压力标准的压力在单位符号后面加上符号“abs”表示2)表压力以大气压作为零点压力标准的压力通常所指压力就是表压力，在压力单位后面用字母“G”表示3)差压力以大气压以外的任意压力为零点压力标准的压力第十章流体参量测量表压力与绝对压力之间关系为绝对压力＝表压力十大气压力国际度

3、量系统规定压力单位：Pa、kPa、MPa作用在确定面积上的流体压力很容易转换成力，同力测量。常用压力测量方法：静重比较法和弹性变形法静重比较法多用于各种压力测量装置的静态校准。弹性变形法是构成压力计和压力传感器的基础。第十章流体参量测量一、弹性式压力敏感元件指针式压力表(压力计)和压力传感器根据弹性变形原理工作，采用某种形式的弹式元件作为压力感受元件，用其变形的位移量来代表压力值。常用弹性式压力敏感元件有弹簧管、膜片、波纹管和金属筒等。测量弹性元件变形，可以用机械机构放大，带动指针，制成压力计；可以用机电转换装置，把位移变为电量，制成压力传感器，用仪表显示出压力值

4、。第十章流体参量测量1．弹簧管压力计弹簧管压力计主要由弹簧管2、齿轮传动机构、指针等组成。弹簧管(波登管)横截面为扁圆形或椭圆形，截面的短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。弹簧管的自由端封闭，其位移作为输出信号。开口端固定在仪表外壳上。当弹簧管内通入压力流体时，使管子截面有变圆的趋势，产生弹性变形。自由端要向管子伸直的方向移动，当变形引起的弹性力和被测压力产生的作用力相平衡时，变形停止第十章流体参量测量第十章流体参量测量C型弹簧管端部位移量最大为2～5mm。为增大管端位移量，采用盘旋型或螺旋型弹簧管。弹簧管尺寸已经系列化，不同材料的弹簧管适用于不同的被测压力和被测介

5、质。当压力低于20MPa时，一般采用磷青铜，压力高于20MPa时则采用不锈钢或其他高强度合金钢。弹簧管压力计测量压力范围10-4～103MPa，特点：结构简单，价格低，使用方便，固有频率低，存在弹性滞后现象，不宜测量动态压力。弹簧管压力计的测量误差一般在0.5%～1%以内。第十章流体参量测量2．膜片式压力计金属膜片作为敏感元件膜片周边固定，当膜片两侧面受不同压力时，膜片中心位移与其上压力(差)近似成正比关系，通过传动机构，使指针偏转。膜片按形式分平膜片、波纹膜片，按刚度分弹性膜片和挠性膜片。平膜片结构简单，位移小，测量较高压力，达100MPa。波纹膜片通常用磷青铜

6、、铍青铜或不锈钢制作，位移大，灵敏度高，应用普遍，测量范围1Pa～1MPa。挠性膜片用橡胶或塑料制成，几乎没有弹性，起隔离流体作用，压力由其上的弹簧承受，测量0～10-2Pa压力。第十章流体参量测量第十章流体参量测量3．波纹管压力计波纹管作为敏感元件波纹管是表面上有许多同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口为流体入口，另一端密封与机电转换元件连接。波纹管规格已经标准化和系列化，其轴向位移及轴向应力与内部的压力成正比。波纹管在轴向容易变形，灵敏度高，缺点是迟滞大(5～6%)。波纹管用铍青铜或不锈钢制作。第十章流体参量测量二、常用压力传感器压力传感器是压力测试系统的核心

7、环节，将压力信号转换成电信号。根据转换形式的不同，压力传感器有应变式、压电式、压阻式、电容式、电感式、霍尔式、振弦式等。1．应变式压力传感器常用应变式压力传感器：平膜片式、应变管式共同特点：当敏感元件在被测压力作用下产生弹性变形时，粘贴在弹性敏感元件上的应变片阻值发生变化，引起电桥电路的相应输出信号，从而测得流体压力。第十章流体参量测量(1)平膜片式压力传感器结构示意图平圆膜片周边固定。当其一面受流体压力作用时，膜片发生弯曲变形，在另一面(应变片粘贴面)产生径向应变εr和切向应变εt第十章流体参量测量膜片应变分布曲线当r=0时εr和εt相等，且都达到最大值当r=r

8、0(膜片边