压力测量教学课件.ppt

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1、第7章压力测量§7.1液柱式压力计液柱式压力计是用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量压力的。常用于测量低压、负压和差压。1U形管压力计1,2－肘管；3－封液Δp=p1-p2=（h1＋h2）(ρ1-ρ2)g=h(ρ1-ρ2)gρ1、ρ2:U形管中所充封液密度和封液上面的介质密度；h：两肘管中封液的高度差，h=h1+h2；g：重力加速度。2单管式压力计1-宽容器；2-带标尺的肘管；3-连通管；4-水准泡h2f=h1Af,A:分别为肘管截面积和大容器截面积；h2,h1:分别为封液在肘管中上升和大容器中下降的高度。Δp=p1

2、-p2=(h1+h2)(ρ1-ρ2)g=h2(1+f/A)(ρ1-ρ2)g当f、A一定时，系数(1+f/A)为常数。封液密度ρ1和封液上面的介质密度ρ2为定值，只要读取肘管中液面上升高度h2就可测得差压值Δp。3斜管式微压计1－宽容器；2－倾斜肘管Δp=p1-p2=(h1-h2)(ρ1-ρ2)g测量气体，ρ2可略去；h2=lsinα;h1=lf/F=l(d2/D2)式中f,d:斜管截面积和内径；F,D:大截面容器截面积和内径。Δp=l(sinα+d2/D2)ρ1g=Kl式中K:系数。§7.2弹性式压力计压力计中以弹性元件为敏感元件感受

3、压力变化。常见的测压弹性元件有金属膜片式（包括膜盒式）、波纹管式和弹簧管式三类。（输入）压力面积一定力弹性极限内弹性变形（输出）弹性力膜盒式单膜盒膜盒组波纹管式无缝波纹管有缝波纹管弹簧管式C字形螺旋形螺线形1弹性特性弹性元件在负荷的作用下，产生相应的变形，此变形与负荷间的关系称为弹性元件的弹性特性。s-弹性元件的位移；φ－弹性元件的转角；p、F、M－分别为作用在弹性元件上的压力、力与位移。2弹性滞后弹性元件在其弹性变形范围内，加负荷与减负荷时表现的弹性特性不重合的现象，称为弹性滞后。3弹性后效当负荷停止变化(p=p1)或完成卸负荷后（

4、p=0），弹性元件不是立刻完成相应的变形，而是在一段时间内继续变形，这张现象称为弹性后效。§7.3压力（差压）信号的电变送方法1变送器变送器的作用是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位等物理量转换成统一的标准信号。1.1构成变送器是基于负反馈原理工作。测量部分用以检测被测参数x，并将其转换成能被放大器接受的输入信号Zi（电压、电流、位移、作用力或力矩等信号）。反馈部分将变送器输出信号Y转换为反馈信号Zf。放大器将ε=Zi±Z0-Zf放大、处理为标准信号Y输出。输出与输入：Y=Kε=K(Zi±Z0-Zf)=K(Zi±Z0-FY)有Y

5、=K(CX±Z0)/(1+KF)=(CX±Z0)/(1/K+F)满足深度负反馈时，即K»1，Y=(CX±Z0)/F若Zi、Zf、Z0是电量，则称为电平衡。若Zi、Zf、Z0是力或力矩，则称为力平衡或力矩平衡。如果转换系数C和反馈系数F是常数，输出、输入将保持良好的线性关系。1.2量程调整量程调整是使变送器输出信号的上限ymax（即统一信号的上限值）与测量信号的上限值xmax相对应。量程调整相当于改变输入输出特性的斜率，即改变y与x的比例系数，通常是通过改变F实现。Y=(CX±Z0)/FF大，量程大；F小，量程小。1.3零点调整零点调整

6、是使xmin=0时，y＝ymin。1.4零点迁移零点迁移是将测量起始点由零迁移到某一数值（正或负值）。正迁移，xmin>0；负迁移xmin<0。从Y=1/F×(CX±Z0)，迁移可通过改变调零信号Z0的大小实现。1.5模拟信号的传输电压传输方式电压传输误差在满足Ri»R0+Rcm时，当线路电阻变化时，nRcm引起的变化就会比较大，会产生较大的误差，所以不适合作远距离传送。电流传输方式电流传输误差：在满足R0»Rcm+nRi时，发送仪表R0很大，相当于一个恒流源。因此，当连接导线长度在一定范围内变化时，仍能保证信号的传送精度。所以，电流

7、传输方式适于远距离传输。1.6电源与模拟信号传输方式四线制传输电源、模拟信号分别用两根导线传输。二线制传输变送器与接收仪表之间仅用两根导线连接，既是电源线，又是信号线。由变送器的动力源分为电动变送器、气动变送器。电动变送器从40年底的位移式开始经力平衡式到70年代已发展到微位移式，目前向数字化、智能化发展。2电位器式压力变送器把测压弹性元件的输出位移转换成微型电位器滑动触点的位移，从而把被测压力的变化变换成电阻值的变化，进一步转换成电流或电压。结构简单，使用维护方便，动态特性差，精度差。3力平衡式压力变送器1－杠杆系统；2－副杠杆；3

8、－差动变压器；4－位移检测放大器；5－反馈动圈。1测量元件2连接簧片3轴封膜片4主杠杆6矢量板7量程调整丝杆9位移检测片10放大器11差动变压器12副杠杆13反馈动圈14调零弹簧4电容式压力（差压）变送器变送器由测量部分