壓力測量實用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1壓力測量實用壓力測量實用一、壓力一、壓力( (壓強壓強) )的概念的概念u定義：氣體或液體均勻垂直定義：氣體或液體均勻垂直地作用于單位面積上的力。地作用于單位面積上的力。u單位：帕斯卡單位：帕斯卡/Pa/Pa第一節(jié)第一節(jié) 壓力測量概述壓力測量概述第1頁/共49頁單位帕斯卡/Pa標(biāo)準(zhǔn)大氣壓/atm毫米汞柱/mmHg毫米水柱/mmH2O工程大氣壓/kgf cm-2巴/bar磅/寸2/Psi帕斯卡/Pa19.8710-67.510-30.11.0210-510-51.4510-4標(biāo)準(zhǔn)大氣壓/atm1.0110517601.031041.031.0314.71毫米汞柱/mmHg1.331021

2、.3210-3113.601.3610-31.3310-31.9310-2毫米水柱/mmH2O9.90.9710-47.3610-21110-49.8010-51.4210-3工程大氣壓/kgf cm-29.811040.9773610410.9814.22巴/bar1050.997501.021041.02114.5磅/寸2/Psi6.91026.810-251.727.041027.0310-26.910-21表1-1 常用壓力換算表第一節(jié)第一節(jié) 壓力測量概述壓力測量概述第2頁/共49頁二、壓力的表示方法二、壓力的表示方法u絕對壓力：絕對壓力：P PJ Ju大氣壓力：大氣壓力：P PD D

3、u表表 壓壓 力：力：P PB Bu真真 空空 度：度：P PZ Z第一節(jié)第一節(jié) 壓力測量概述壓力測量概述第3頁/共49頁三、壓力的檢測方法三、壓力的檢測方法u彈性力平衡法：彈性力平衡法：u重力平衡法：重力平衡法：u機械力平衡法：機械力平衡法：u物性測量法：物性測量法：第一節(jié)第一節(jié) 壓力測量概述壓力測量概述第4頁/共49頁四、壓力測量儀表的分類四、壓力測量儀表的分類u液柱式液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理根據(jù)流體靜力學(xué)原理u機械式機械式：根據(jù)彈性元件受力變根據(jù)彈性元件受力變形的原理形的原理u電氣式電氣式：依據(jù)電量的大小依據(jù)電量的大小u活塞式：活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理壓力

4、的原理第一節(jié)第一節(jié) 壓力測量概述壓力測量概述第5頁/共49頁第6頁/共49頁u原理：原理：根據(jù)流體靜力學(xué)原理根據(jù)流體靜力學(xué)原理u優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉。價格低廉。u缺點：缺點：量程受液柱高度的限制量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便，精度較低。數(shù)不方便，精度較低。第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第7頁/共49頁u 采用水銀或水為工作液，用采用水銀或水為工作液，用U形形管或單管進行測量，常用于低壓管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的檢測、負壓或壓力差的檢測u 被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)被廣泛用于

5、實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第8頁/共49頁一、一、U U型管壓力計型管壓力計第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第9頁/共49頁二、單管壓力計二、單管壓力計第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第10頁/共49頁三、斜管壓力計三、斜管壓力計第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第11頁/共49頁第12頁/共49頁u原理：原理：利用彈性元件受力產(chǎn)生利用彈性元件受力產(chǎn)生彈性變形。彈性變形。u特點：特點：測量范圍寬，結(jié)構(gòu)簡單測量范圍寬，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，使用方便。，價

6、格便宜，使用方便。第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計第13頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計彈性壓力計組成框圖第14頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計第15頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計1. 膜片膜片u按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片u常用材料常用材料u可與其他轉(zhuǎn)換元件合用可與其他轉(zhuǎn)換元件合用u電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器u光纖式壓力傳感器光纖式壓力傳感器u力矩平衡式壓力變送器力矩平衡式壓力變送器第16頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計2. 波紋管波紋管u 優(yōu)點優(yōu)點：靈敏高，可測較低壓力：靈

7、敏高，可測較低壓力u 缺點缺點：測量范圍窄，遲滯誤差較大，精度：測量范圍窄，遲滯誤差較大，精度一般只有一般只有1.5級級第17頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計3. 彈簧管彈簧管截面為非圓形（橢截面為非圓形（橢圓形或扁圓形），圓形或扁圓形），并彎成圓弧狀的空并彎成圓弧狀的空心管子心管子一端為封閉（自由一端為封閉（自由端），一端為開口端），一端為開口（固定端）（固定端）第18頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計（1）彈簧管壓力表）彈簧管壓力表u結(jié)構(gòu)簡單，使用方結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使便，價格低廉，使用范圍廣，測量范用范圍廣，測量范圍寬圍寬u可測負壓、微壓、可

8、測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓低壓、中壓和高壓u精度有精度有0.5、1.0、1.5、2.5等等第19頁/共49頁第20頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計u 電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。電量的變化。u 能實現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要能實現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。有壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。第21頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計1. 壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器u壓電效應(yīng)原理壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓時會在

9、其表：壓電材料受壓時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。比。u壓電材料壓電材料：單晶體、多晶體：單晶體、多晶體u特點特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣廣第22頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計第23頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計2. 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器u 應(yīng)變片應(yīng)變片是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感是基于應(yīng)變效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時，應(yīng)元件，當(dāng)應(yīng)變片受外力作用

10、產(chǎn)生形變時，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。u 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的。及相應(yīng)的橋路組成的。第24頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計(a) (a) 絲式應(yīng)變片絲式應(yīng)變片 (b) (b) 箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片圖圖6 62 2 應(yīng)變電阻片的結(jié)構(gòu)應(yīng)變電阻片的結(jié)構(gòu)第25頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計第26頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計1) 1) 工作原理工作原理上述任何一個參數(shù)變化均會引起電阻變化上述任何一個參數(shù)變化均會引起電阻變化. .金屬應(yīng)變

11、片的電阻金屬應(yīng)變片的電阻R R為為AlR/dAldAAldlAdR2第27頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計金屬應(yīng)變計金屬應(yīng)變計第28頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計3) 3) 應(yīng)變片測量電路應(yīng)變片測量電路VER1R2R3R4ERRRRRRRRV)(32413142第29頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計ERRRRRRRRV)(32413142令：令：RR 1dRRR4RRR32ERRdRRRRRdRRRV)()(RdRE4第30頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計3. 壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器u 壓阻元件壓阻元件是基于壓

12、阻效應(yīng)工作的一種壓力敏是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用基成感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用基成電路工藝制成的擴散電阻，當(dāng)它受外力作用電路工藝制成的擴散電阻，當(dāng)它受外力作用時，其阻值由于電阻率的變化而改變。時，其阻值由于電阻率的變化而改變。u 擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅膜片。是單晶體硅膜片。第31頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計第32頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計u 優(yōu)點優(yōu)點：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，動態(tài)響應(yīng)好小的

13、壓力變化，動態(tài)響應(yīng)好u 缺點缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小響壓阻系數(shù)的大小第33頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計電容式壓力變送器是通過彈性膜片的位移引起電容式壓力變送器是通過彈性膜片的位移引起電容量的變化從而測出壓力電容量的變化從而測出壓力( (或差壓或差壓) )的。的。電容變換器有變間隙式、變面積式和變介電常數(shù)式三種，電容變換器有變間隙式、變面積式和變介電常數(shù)式三種，電容式壓力（差壓）變送器常采用變間隙式。電容式壓力（差壓）變送器常采用變間隙式。 第34頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計變換原理變換原理:

14、 :將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電兩平行極板組成的電容器容器, ,它的電容量為它的電容量為: :AC0+ A 、A A或或發(fā)生發(fā)生變化時，都會引變化時，都會引起電容量的變化起電容量的變化。第35頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計面積變化型面積變化型AC0角位移型角位移型+第36頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計AC0平面線位移型平面線位移型第37頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計柱面線位移型柱面線位移型. .AC0第38頁/共49頁第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計p壓差壓差PP與與CC成正比例

15、，將電容的變化經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)成正比例，將電容的變化經(jīng)過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換電路，可將差動電容的變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的換電路，可將差動電容的變化量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的420mADC420mADC輸出信號。輸出信號。p這種傳感器結(jié)構(gòu)堅實，穩(wěn)定可靠，靈敏度高；精度高，這種傳感器結(jié)構(gòu)堅實，穩(wěn)定可靠，靈敏度高；精度高，其精確度可達其精確度可達0.250.250.050.05。p量程可調(diào)，量程范圍寬，由量程可調(diào)，量程范圍寬，由0 01270Pa1270Pa到到0 042MPa42MPa；過載能力強，應(yīng)用廣泛，尤其適用測高靜壓下的微小壓過載能力強，應(yīng)用廣泛，尤其適用測高靜壓下的微小壓差變化。差變化。 第39頁/共49頁第40頁/共

16、49頁一、壓力檢測儀表的選擇一、壓力檢測儀表的選擇1. 儀表量程的選擇儀表量程的選擇u被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的儀表滿量程的3/4u被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的2/3u為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的于滿量程的1/3u優(yōu)先滿足最大工作壓力條件優(yōu)先滿足最大工作壓力條件第五節(jié)第五節(jié) 壓力計選擇與校驗壓力計選擇與校驗第41頁/共49頁2. 儀表精度的選擇儀表精度的選擇 壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)

17、允許的壓力檢測儀表的精度主要根據(jù)生產(chǎn)允許的最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許最大誤差來確定，即要求實際被測壓力允許的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。的最大絕對誤差應(yīng)小于儀表的基本誤差。第五節(jié)第五節(jié) 壓力計選擇與校驗壓力計選擇與校驗第42頁/共49頁3. 儀表類型的選擇儀表類型的選擇u 從被測介質(zhì)壓力大小來考慮從被測介質(zhì)壓力大小來考慮u 被測介質(zhì)的性質(zhì)被測介質(zhì)的性質(zhì)u 對儀表輸出信號的要求對儀表輸出信號的要求u 使用的環(huán)境使用的環(huán)境第五節(jié)第五節(jié) 壓力計選擇與校驗壓力計選擇與校驗第43頁/共49頁u 校驗校驗就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比較它們

18、的指示數(shù)值，如果以相同壓力，比較它們的指示數(shù)值，如果被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對誤差時，則認為校表規(guī)定的最大準(zhǔn)許絕對誤差時，則認為被校表合格。被校表合格。u 常用的校驗儀器常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有級有0.02、0.05和和0.2級，可用來校準(zhǔn)級，可用來校準(zhǔn)0.25級級精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校壓力的最高值為，被校壓力的最高值為60MPa。第五節(jié)第五節(jié) 壓力計選擇與校驗壓力計選擇與校驗第44頁/共49頁壓力發(fā)壓力發(fā)生部