检测技术与仪表第五章 压力检测ppt课件.ppt

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1、第五章压力的测量一、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。由此定义，压力可表示为:第五章压力的测量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(2)大气压力(3)表压力(4)真空度(负压)(5)差压(压差)第五章压力的测量各种压力之间的关系第五章压力的测量3、压力检

2、测的主要方法及检测仪表1.平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理测量压力2.弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小3.电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化第五章压力的测量1、液柱式压力检测根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量U型压力计二、平衡法测压力仪表提高工作液密度，灵敏度？测量范围？U形管压力计△P=P1－P2=ρg(h1+h2)提高工作液密度将增加压力的测量范围，但灵敏

3、度要降低。(1)U形管压力计(2)单管压力计(3)斜管压力计第五章压力的测量2、负荷式压力检测基于静力平衡原理进行压力测量活塞式压力计第五章压力的测量1、弹性式压力检测根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移来实现测量常用弹性元件三、弹性法测压力仪表弹簧管压力计结构2、应变片式电阻传感器应变片在悬臂梁上的粘贴及变形荷重传感器原理演示荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。（1）工作原理金属应变片的电阻R为上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数代入有金属丝：金属丝体积不变

4、：有金属丝应变片：对金属材料，导电率不变：（2）测量原理应变式传感器是将应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上。弹性体或试件的变形通过基底和粘结剂传递给敏感栅，其电阻值发生相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化，即可测量应变。若通过弹性体或试件把位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换成应变，则可测量上述各量，而做成各种应变式传感器。常用有丝式、箔式、半导体式和薄膜式应变片等。丝式应变片：金属电阻应变片的典型结构。将一根应变式金属丝（φ0.025mm左右）绕成栅形，粘贴在绝缘的基片

5、和覆盖层之间并引出导线构成。箔式应变片：利用照相制版或光刻技术，将厚约为0.003～0.01mm的金属箔片制成敏感栅。（3）测量电路电阻应变片将应变转换为电阻的变化量，测量电路将电阻的变化再转换为电压或电流信号，最终实现被测量的测量。输出电压当时，称为等臂电桥1）单臂工作情况通常输出电压如：40℃时2）半桥工作情况输出电压3）全桥工作情况输出电压标准产品(4)电阻应变传感器的应用案例：冲床生产记数和生产过程监测（2）电阻应变式加速度传感器各种悬臂梁F固定点电缆应变片在悬臂梁上的粘贴及变形应变式荷重传感器的

6、外形及应变片的粘贴位置FR1R2R4(1)画出压力测量的电桥电路（2）推导出输出压力应变式荷重传感器外形及受力位置FF应变式荷重传感器外形及受力位置FF荷重传感器原理演示荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。汽车衡汽车衡称重系统电子秤磅秤超市打印秤远距离显示人体秤吊钩秤便携式应变式数显扭矩扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺纹的装配扭矩。量程2~500N.m，耗电量≤10mA，有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。材料应变的测量3

7、.压阻式传感器1）压阻效应半导体材料受到压力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。当金属或半导体材料受力变形后，其电阻的相对变化量为对金属应变片而言，较小，有时可忽略，与较大，故金属电阻的变化率主要由和两项引起，这就是金属应变片的基本工作原理。半导体电阻的变化率主要是由引起的．这就是压阻式传感器的基本工作原理。2）压阻式传感器的结构主要优点•灵敏系数比金属电阻应变片的灵敏系数大数十倍•横向效应和机械滞后极小•温度稳定性和线性度比金属电阻应变片差得多3）压阻式传感器的测量电路半导体应变片的测量

8、电路和金属应变片的测量电路类似，均常用电桥电路，组成全桥电路的灵敏度最大。电桥的供电电源可采用恒流源，也可采用恒压源，当采用恒压源时，考虑到环境温度变化的影响，其关系为U—电桥供电电压R—应变片阻值—应变片阻值变化—应变片由于环境温度变化而引起的阻值变化压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片隔离、承压膜片可以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片隔离开来。压阻式固态压力传感器内部结构信号处理电路小型压阻式固态压力传感器高压进气口低压进气口