第三章壓力測量儀表

1、熱工儀表修理工熱工儀表修理工第二章第二章 壓力壓力測量儀表測量儀表萊鋼培訓(xùn)中心萊鋼培訓(xùn)中心 許月軍許月軍mobile-mail:2第三章第三章 壓力測量儀表壓力測量儀表第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗 第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 壓力是重要的熱工參數(shù)之一壓力是重要的熱工參數(shù)之一, , 正確測量和控制壓力對正確測量和控制壓力對保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟性有重要意義。壓力及

2、保證生產(chǎn)工藝過程的安全性和經(jīng)濟性有重要意義。壓力及差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。差壓的測量還廣泛地應(yīng)用在流量和液位的測量中。 垂直作用在單位面積上的力稱垂直作用在單位面積上的力稱壓力壓力。在國際單位制。在國際單位制（sisi）和我國法定計量單位中，壓力的單位是）和我國法定計量單位中，壓力的單位是“帕斯卡帕斯卡”，簡稱簡稱“帕帕”，符號為，符號為“pa”pa”。 即即1n1n力垂直均勻作用在力垂直均勻作用在1m1m2 2的面積上所形成的壓力值的面積上所形成的壓力值為為1pa1pa。 4 過去采用的壓力單位過去采用的壓力單位“工程大氣壓力工程大氣壓力”（kgf/cmkgf/cm2 2

3、）、）、“毫米汞柱毫米汞柱”（mmhgmmhg）、）、“毫米水柱毫米水柱”（mmhmmh2 2o o）、）、“物物理大氣壓理大氣壓”（atmatm）、）、“巴巴”（barbar）、）、“psi”psi”等均應(yīng)改等均應(yīng)改成法定計量單位帕。成法定計量單位帕。 換算關(guān)系如下：換算關(guān)系如下：1kgf/cm1kgf/cm2 2 = 0.9807= 0.980710105 5papa 1mmh 1mmh2 2o = 0.9807o = 0.980710pa10pa 1mmhg = 1.332 1mmhg = 1.33210102 2papa 1atm = 1.01325 1atm = 1.01325101

4、05 5papa bar = 10 bar = 105 5papa 1psi = 6.891psi = 6.8910103 3papa第一節(jié)第一節(jié) 概述概述5一、壓力幾種不同表示方法一、壓力幾種不同表示方法 (1) (1) 絕對壓力絕對壓力 指作用于物體表面積上的全部壓力指作用于物體表面積上的全部壓力, , 其零其零點以絕對真空為基準(zhǔn)點以絕對真空為基準(zhǔn), , 又稱總壓力又稱總壓力, , 一般用大寫符號一般用大寫符號p p表示。表示。 (2) (2) 大氣壓力大氣壓力 指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓指地球表面上的空氣柱重量所產(chǎn)生的壓力力, , 以以p p0 0表示。表示。 (3) (3) 表

5、壓力表壓力 絕對壓力與大氣壓力之差絕對壓力與大氣壓力之差, , 一般用一般用p p表示。表示。測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力測壓儀表一般指示的壓力都是表壓力, , 表壓力又稱相對壓表壓力又稱相對壓力。當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力力。當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力, , 則表壓力為負壓則表壓力為負壓, , 負壓又負壓又可用真空度表示可用真空度表示, ,負壓的絕對值稱為真空度。如測爐膛和煙負壓的絕對值稱為真空度。如測爐膛和煙道氣的壓力均是負壓。道氣的壓力均是負壓。 (4) (4) 差壓差壓 任意兩個壓力之差稱為差壓。如靜壓式液位計任意兩個壓力之差稱為差壓。如靜壓式液位計和差壓式流量計就是利用測量差壓的大小知道

6、液位和流體和差壓式流量計就是利用測量差壓的大小知道液位和流體流量的大小。流量的大小。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述6二、壓力檢測方法二、壓力檢測方法1. 1. 平衡法平衡法：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被：通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理測量壓力。測壓力相平衡的原理測量壓力。2. 2. 彈性法彈性法：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓：利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的表壓力或負壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小。力或負壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測壓力的大小。3. 3. 電氣式電氣式：用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷：用壓力敏感元件直

7、接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。量等電量的變化。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述7三、壓力測量儀表的分類三、壓力測量儀表的分類u壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)可分為：液柱式、機械式及液柱式、機械式及電氣式電氣式u測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：測量壓力的儀表，按信號原理不同，大致可分為四類：液柱式液柱式：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度；度；機械式機械式：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移；成位移；電氣式電氣式：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電

8、感、電容、電：將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量；阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實現(xiàn)壓力的間接測量；活塞式活塞式：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)：根據(jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述8第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計 u利用液柱對液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的利用液柱對液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測壓力相平衡的原理原理，通過液柱高度來反映被測壓力的大小。，通過液柱高度來反映被測壓力的大小。u采用水銀或水為工作液，用采用水銀或水

9、為工作液，用u形管或單管進行測量，常用形管或單管進行測量，常用于低壓、負壓或壓力差的檢測。于低壓、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)場鍋爐煙、風(fēng)道各段壓被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)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。力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量。u優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，應(yīng)用廣泛。廣泛。u缺點：缺點：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便。壞及讀數(shù)不方便。9一、一、u u形管壓力計形管壓力計p=pp=p1 1p p2 2=g(h=g(

10、h1 1+h+h2 2) )提高工作液密度將提高工作液密度將增加壓力的測量范增加壓力的測量范圍，但靈敏度要降圍，但靈敏度要降低。低。u u形管壓力計原理圖形管壓力計原理圖1-u1-u型玻璃管；型玻璃管；2-2-工作液；工作液；3-3-刻度尺刻度尺第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計 10二、單管壓力計二、單管壓力計 由于由于u形管壓力計需兩次讀取液形管壓力計需兩次讀取液面高度，為使用方便，設(shè)計出一次面高度，為使用方便，設(shè)計出一次讀取液面高度的單管壓力計。讀取液面高度的單管壓力計。因因則則故故由于由于 dd，所以，所以 p =gh22dd122hh 2d21)1 ()(p22hghhgd單管液

11、柱式壓力計單管液柱式壓力計1-1-測量管測量管 2-2-寬口容器寬口容器 3-3-刻度尺刻度尺第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計 111515、用平管液柱式壓力計測得的介質(zhì)壓力為液柱高度、用平管液柱式壓力計測得的介質(zhì)壓力為液柱高度380mmh380mmh2 2o,o,由于大容器由于大容器ddd(dd(d為測壓管直徑為測壓管直徑),),可忽略大容器可忽略大容器液位下降值液位下降值. .求介質(zhì)壓力。求介質(zhì)壓力。已知：容器中灌注為已知：容器中灌注為1k,1k,設(shè)設(shè)=1000kg/m=1000kg/m3 3,g=9.81 ,g=9.81 。 解：被測介質(zhì)壓力解：被測介質(zhì)壓力 p=p=ghgh =1

12、000 =10009.819.810.380.38 =3.73 =3.7310103 3(pa)(pa)習(xí)題習(xí)題 12三、斜管微壓計三、斜管微壓計 主要用于測量微小壓力、負主要用于測量微小壓力、負壓和壓差，它將單管液柱壓力計壓和壓差，它將單管液柱壓力計的測量管傾斜放置，這樣可以提的測量管傾斜放置，這樣可以提高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差。高靈敏度，減少讀數(shù)相對誤差。2111b1222ap g(h h) g(sh lsiin )lahlana 第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計 13傾斜角度越小，傾斜角度越小，l越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，越長，測量靈敏度就越高；但不可太小，否則液柱易沖

13、散，讀數(shù)較困難，誤差增大，不能小于否則液柱易沖散，讀數(shù)較困難，誤差增大，不能小于15。這種這種傾斜管液柱式壓力計傾斜管液柱式壓力計可以測量到可以測量到0.98pa的微壓。為的微壓。為了進一步提高微壓計的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作了進一步提高微壓計的精確度，應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體。為工作液體。 三、斜管微壓計三、斜管微壓計第二節(jié)第二節(jié) 液柱式壓力計液柱式壓力計 14第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計 用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測用彈性傳感器（又稱彈性元件）組成的壓力測量儀表稱為量儀表稱為彈性式壓力計彈性式壓力計。彈性元件受壓后產(chǎn)生的。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出（力或位

14、移），可以通過傳動機構(gòu)直接帶形變輸出（力或位移），可以通過傳動機構(gòu)直接帶動指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣動指針指示壓力（或壓差），也可以通過某種電氣元件組成變送器，實現(xiàn)壓力（或壓差）信號的遠傳。元件組成變送器，實現(xiàn)壓力（或壓差）信號的遠傳。151 1、彈性元件、彈性元件 采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件采用不同材料、不同形狀的彈性元件作為感壓元件, , 可以適用于不同場合、不同范圍的壓力測量。目前廣泛使可以適用于不同場合、不同范圍的壓力測量。目前廣泛使用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。用的彈性元件有彈簧管、波紋管和膜片等。第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計 12

15、224d4hdh16 測壓原理：測壓原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會產(chǎn)生彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓后會產(chǎn)生變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。變形，變形大小與被測壓力成正比關(guān)系。 f：軸向外力；軸向外力； a: 彈性元件承受壓力的有效面積；彈性元件承受壓力的有效面積； p: 被測壓力；被測壓力； c：彈性元件的剛度系數(shù)；彈性元件的剛度系數(shù)； x: 彈性元件的形變位移。彈性元件的形變位移。 第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計 172 2、彈簧管壓力表、彈簧管壓力表 彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)如圖所示。被測壓力由接頭被測壓力由接頭9 9通入通入, , 迫使彈簧管迫使彈簧管1 1

16、的自由端產(chǎn)生位移的自由端產(chǎn)生位移, , 通過拉桿通過拉桿2 2使使扇形齒輪扇形齒輪3 3作逆時針偏轉(zhuǎn)作逆時針偏轉(zhuǎn), , 于是指針于是指針5 5通過同軸的中心齒輪通過同軸的中心齒輪4 4的帶動而作的帶動而作順時針偏轉(zhuǎn)順時針偏轉(zhuǎn), , 在面板在面板6 6的刻度標(biāo)尺上的刻度標(biāo)尺上顯示出被測壓力的數(shù)值。顯示出被測壓力的數(shù)值。 第三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計 18u 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低廉，使用范圍廣，測量范圍寬范圍寬;u 可測負壓、微壓、低壓、中壓和高壓可測負壓、微壓、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

17、三節(jié)第三節(jié) 彈性式壓力計彈性式壓力計 2 2、彈簧管壓力表、彈簧管壓力表19第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計u為適應(yīng)集中檢測、自動調(diào)節(jié)及使用計算機技術(shù)為適應(yīng)集中檢測、自動調(diào)節(jié)及使用計算機技術(shù)的需要，希望把彈性元件的輸出的需要，希望把彈性元件的輸出位移或壓位移或壓力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號，出現(xiàn)了電氣式壓力計。力轉(zhuǎn)為統(tǒng)一信號，出現(xiàn)了電氣式壓力計。u電氣式壓力檢測方法一般是用壓力敏感元件直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、電荷量等電量的變化。接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。 u能實現(xiàn)壓力電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件主要有壓電能實現(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

18、元件。材料、應(yīng)變片和壓阻元件。201 1、壓電式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器n 壓電效應(yīng)原理壓電效應(yīng)原理：壓電材料受壓：壓電材料受壓時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷時會在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。量與所受的壓力成正比。n 壓電材料壓電材料：單晶體、多晶體：單晶體、多晶體n 特點特點：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，線性度好，頻輕便，工作可靠，線性度好，頻率響應(yīng)高，量程范圍廣。率響應(yīng)高，量程范圍廣?；魻栐抢没魻栐抢? )( )工作的半導(dǎo)體元件。工作的半導(dǎo)體元件。a a磁電效應(yīng)磁電效應(yīng) b b電磁效應(yīng)電磁效應(yīng) c c壓電效應(yīng)壓電效應(yīng) d d以上都

19、不是以上都不是c c問題？問題？第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計212、 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器n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元件，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)變片的電阻當(dāng)應(yīng)變片受外力作用產(chǎn)生形變時，應(yīng)變片的電阻值也將發(fā)生相應(yīng)變化。值也將發(fā)生相應(yīng)變化。n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)變片以及相是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的橋路組成的，利用彈性敏感元件和應(yīng)變計將應(yīng)的橋路組成的，利用彈性敏感元件和應(yīng)變計將被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。被測壓力轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電阻值變化的壓力傳感器。第四節(jié)第四節(jié) 電氣式

20、壓力計電氣式壓力計22u缺點：缺點：輸出信號小、線性范圍窄輸出信號小、線性范圍窄,而且動態(tài)響應(yīng)較而且動態(tài)響應(yīng)較差差(見電阻應(yīng)變計、半導(dǎo)體應(yīng)變計見電阻應(yīng)變計、半導(dǎo)體應(yīng)變計)。u優(yōu)點：優(yōu)點：應(yīng)變片的體積小應(yīng)變片的體積小,商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)格可供選擇，而且可以靈活設(shè)計彈性敏感元件的形格可供選擇，而且可以靈活設(shè)計彈性敏感元件的形式以適應(yīng)各種應(yīng)用場合，所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式以適應(yīng)各種應(yīng)用場合，所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式壓力傳感器仍有廣泛的應(yīng)用。式壓力傳感器仍有廣泛的應(yīng)用。u分類：分類：按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同,應(yīng)變式壓力傳應(yīng)變式壓力傳感器大致可分為應(yīng)變管

21、式、膜片式、應(yīng)變梁式和組感器大致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式和組合式合式4種。種。2 2、應(yīng)變式壓力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計233、壓阻式壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器n 壓阻元件壓阻元件是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它是基于壓阻效應(yīng)工作的一種壓力敏感元件，它指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴散電阻，指在半導(dǎo)體材料的基片上用集成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。當(dāng)它受外力作用時，其阻值由于電阻率的變化而改變。n 擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是單晶體硅擴散電阻正常工作需依附彈性元件，常用的是

22、單晶體硅膜片。膜片。u優(yōu)點優(yōu)點：體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能直接反映微小的壓力變化，：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；動態(tài)響應(yīng)好；u缺點：缺點：敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的敏感元件易受溫度的影響，從而影響壓阻系數(shù)的大小。大小。第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計24右圖是壓阻式壓力傳感器的結(jié)右圖是壓阻式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。在一塊圓形的單晶構(gòu)示意圖。在一塊圓形的單晶硅膜片上硅膜片上, , 布置四個擴散電阻布置四個擴散電阻, , 組成一個全橋測量電路。膜片組成一個全橋測量電路。膜片用一個圓形硅杯固定用一個圓形硅杯固定, , 將兩個將兩個氣腔隔開。一端接被測壓力氣

23、腔隔開。一端接被測壓力, , 另一端接參考壓力。當(dāng)存在壓另一端接參考壓力。當(dāng)存在壓差時差時, , 膜片產(chǎn)生變形膜片產(chǎn)生變形, , 使兩對使兩對電阻的阻值發(fā)生變化電阻的阻值發(fā)生變化, , 電橋失電橋失去平衡去平衡, , 其輸出電壓反映膜片其輸出電壓反映膜片承受的壓差的大小。承受的壓差的大小。 cpacfxcxfpaf第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計25 頻率超過頻率超過20000hz20000hz的聲波的聲波稱之為稱之為超聲波超聲波。 超聲波是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)和逆壓超聲波是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)的原理來實現(xiàn)電效應(yīng)的原理來實現(xiàn)“電能電能-超聲能超聲能”相互轉(zhuǎn)相互轉(zhuǎn)換的。有一

24、些晶體，當(dāng)在它的兩個面上施加交換的。有一些晶體，當(dāng)在它的兩個面上施加交變電壓時，晶片將按其厚度方向做伸長和壓縮變電壓時，晶片將按其厚度方向做伸長和壓縮的交替變化，即產(chǎn)生了震動，其振動頻率的高的交替變化，即產(chǎn)生了震動，其振動頻率的高低與所加交變電壓的頻率相同，這樣就能在晶低與所加交變電壓的頻率相同，這樣就能在晶片周圍的媒質(zhì)上產(chǎn)生相同頻率的聲波，如果所片周圍的媒質(zhì)上產(chǎn)生相同頻率的聲波，如果所加的交變電壓的頻率是超聲頻率，晶體所發(fā)射加的交變電壓的頻率是超聲頻率，晶體所發(fā)射的聲波就是超聲波。這種效應(yīng)為逆壓電效應(yīng)。的聲波就是超聲波。這種效應(yīng)為逆壓電效應(yīng)。反之，當(dāng)振動的外力作用在壓電晶片的兩個面反之，當(dāng)振

25、動的外力作用在壓電晶片的兩個面上而使其發(fā)生變形，就會有相應(yīng)頻率的電荷輸上而使其發(fā)生變形，就會有相應(yīng)頻率的電荷輸出，這種效應(yīng)應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。出，這種效應(yīng)應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。超聲波儀表簡介：超聲波儀表簡介：簡答題簡答題第第3838小題小題第四節(jié)第四節(jié) 電氣式壓力計電氣式壓力計26第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇一、壓力檢測儀表的選擇1.1.儀表量程的選擇儀表量程的選擇n被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程被測壓力較穩(wěn)定：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的的3/43/4；n被測壓力波動較大或測脈動壓力：最大工作壓力不應(yīng)被測壓力波動較大或測脈動壓

26、力：最大工作壓力不應(yīng)超過儀表滿量程的超過儀表滿量程的2/32/3；n為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的為保證測量準(zhǔn)確度：最小工作壓力不應(yīng)低于滿量程的1/31/3；n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。272. 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)允許的最大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的最大絕對誤誤差來確定，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。差應(yīng)小于儀表的基本誤差。3. 儀表類型的選擇儀表類型的選擇n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n被測介質(zhì)的性質(zhì)被測介質(zhì)的性

27、質(zhì)n對儀表輸出信號的要求對儀表輸出信號的要求n使用的環(huán)境使用的環(huán)境第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗一、壓力檢測儀表的選擇一、壓力檢測儀表的選擇28習(xí)題習(xí)題1616、鍋爐給水壓力值最大、鍋爐給水壓力值最大16mpa,16mpa,最小最小15mpa,15mpa,試問試問應(yīng)選用多大量程的壓力表？應(yīng)選用多大量程的壓力表？解：解：儀表刻度上限值儀表刻度上限值=3/2=3/2測量上限值測量上限值 =3/2=3/21616 =24mpa =24mpa 根據(jù)計算結(jié)果根據(jù)計算結(jié)果, ,可選用可選用0 025mpa25mpa的壓力表。的壓力表。29二、壓力儀表的校驗二、壓力儀表的校驗

28、u校驗校驗就是將被校驗壓力表和標(biāo)準(zhǔn)壓力表通以相同壓力，比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，不大較它們指示數(shù)值，如果被校表對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)誤差，不大于被校表規(guī)定最大準(zhǔn)許絕對誤差時，則認為被校表合格。于被校表規(guī)定最大準(zhǔn)許絕對誤差時，則認為被校表合格。u常用的校驗儀器常用的校驗儀器是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測是活塞式壓力計，它由壓力發(fā)生部分和測量部分組成，它的精度等級有量部分組成，它的精度等級有0.020.02、0.050.05和和0.20.2級，可用來級，可用來校準(zhǔn)校準(zhǔn)0.250.25級精密壓力表，也可校準(zhǔn)各種工業(yè)用壓力表，被校級

29、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壓力的最高值為60mpa60mpa。第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗30校驗方法：校驗方法：1.1.在測量范圍內(nèi)選取在測量范圍內(nèi)選取3-43-4個點，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度個點，選在帶有刻度數(shù)字的大刻度點上；點上；2.2.均勻增至刻度上限，保持上限壓力均勻增至刻度上限，保持上限壓力3min3min，觀察指針的變，觀察指針的變動情況；動情況；3.3.單方向增至校驗點后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向單方向增至校驗點后度數(shù)，輕敲表殼再讀數(shù)，再單方向?qū)⒅列ｒ烖c校驗，計算誤差。將至校驗點校驗，計算誤差。二、壓力儀表的

30、校驗二、壓力儀表的校驗第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗31三、壓力表的安裝三、壓力表的安裝1. 取壓口的選擇取壓口的選擇n測量液體：在管道下部取壓測量液體：在管道下部取壓n測量氣體：在管道上部取壓測量氣體：在管道上部取壓n測量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓測量蒸汽：在管道兩側(cè)偏上取壓2. 導(dǎo)壓管的導(dǎo)壓管的鋪設(shè)鋪設(shè)u導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號的，要導(dǎo)壓管是傳遞壓力、壓差信號的，要有有3%坡度，長度小于坡度，長度小于50m。導(dǎo)壓管應(yīng)垂導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，起傾斜度不小于直或傾斜敷設(shè)，起傾斜度不小于1:121:12，粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更增大粘度高的流體，其傾斜度應(yīng)更增

31、大。選擇題第選擇題第6363小題小題第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗323. 取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊，無凸取壓口管與工質(zhì)流速方向垂直，與設(shè)備內(nèi)壁平齊，無凸起和毛刺。起和毛刺。4. 防止儀表傳感器與高溫和有害介質(zhì)直接接觸。防止儀表傳感器與高溫和有害介質(zhì)直接接觸。5. 取壓口和壓力表之間要有隔離閥，以備檢修。取壓口和壓力表之間要有隔離閥，以備檢修。三、壓力表的安裝三、壓力表的安裝第五節(jié)第五節(jié) 壓力檢測儀表的選擇與校驗壓力檢測儀表的選擇與校驗33習(xí)題習(xí)題6161、在水平管道上測量氣體壓力時的取壓點應(yīng)選在、在水平管道上測量氣體壓力時的取壓點應(yīng)選在( )

32、( )。 a a、管道上部、垂直中心線兩側(cè)、管道上部、垂直中心線兩側(cè)4545度范圍內(nèi)度范圍內(nèi) b b、管道下部、垂直中心線兩側(cè)、管道下部、垂直中心線兩側(cè)4545度范圍內(nèi)度范圍內(nèi) c c、管道水平中心線以上兩側(cè)、管道水平中心線以上兩側(cè)4545度范圍內(nèi)度范圍內(nèi) d d、管道上部、垂直中心線兩側(cè)、管道上部、垂直中心線兩側(cè)4545度范圍內(nèi)度范圍內(nèi)a a6464、一般工業(yè)用壓力表耐壓檢驗時間為、一般工業(yè)用壓力表耐壓檢驗時間為( )( )分鐘。分鐘。 a a、 3 b3 b、 5 c5 c、 10 d10 d、 8 8a a341717、在進行差壓管路敷設(shè)時、在進行差壓管路敷設(shè)時, ,已知敷設(shè)的管路長度已

33、知敷設(shè)的管路長度2424米米, ,試問管路兩端的最小高度差不少于多少米？試問管路兩端的最小高度差不少于多少米？ 解：解：根據(jù)規(guī)程根據(jù)規(guī)程, ,在敷設(shè)差壓管路時在敷設(shè)差壓管路時, ,管路應(yīng)保持不小管路應(yīng)保持不小于于1:121:12的坡度。的坡度。 最小的高度差最小的高度差=24=24（1/121/12） =2(=2(米米) ) 即管路兩端最小高度差不應(yīng)小于即管路兩端最小高度差不應(yīng)小于2 2米米。習(xí)題習(xí)題35 差壓變送器可以測量液體、氣差壓變送器可以測量液體、氣體和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù)體和蒸汽的壓力、壓差及液位等參數(shù), , 與節(jié)流裝置配合可測量流量。與節(jié)流裝置配合可測量流量。 差壓變送器有

34、氣動差壓變送器差壓變送器有氣動差壓變送器（輸出（輸出2020100kpa100kpa壓力信號）和電動壓力信號）和電動差壓變送器（輸出差壓變送器（輸出4 420ma20ma或或0 010ma10ma標(biāo)準(zhǔn)電流信號）。標(biāo)準(zhǔn)電流信號）。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器n變送器變送器( (傳感器傳感器) )這一詞是指將被測的某一物理量按照一定這一詞是指將被測的某一物理量按照一定轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種已知的物理量的一種轉(zhuǎn)換裝置。它轉(zhuǎn)換規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種已知的物理量的一種轉(zhuǎn)換裝置。它是一個用于檢測控制變量是一個用于檢測控制變量( (信息信息) )的器件的器件, , 它具有檢測它具有檢測, ,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換, ,傳輸

35、信息的功能。傳輸信息的功能。36 一、力平衡式差式變送器一、力平衡式差式變送器 力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框圖如圖所示力平衡式差壓變送器的構(gòu)成方框圖如圖所示, , 它包括測它包括測量機構(gòu)、杠桿力平衡機構(gòu)、位移檢測放大器及電磁反饋機構(gòu)。量機構(gòu)、杠桿力平衡機構(gòu)、位移檢測放大器及電磁反饋機構(gòu)。 力平衡式差壓變送器是基于力矩原理工作的力平衡式差壓變送器是基于力矩原理工作的, , 它是以電它是以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負反饋深度負反饋, , 因而測量精度較高因而測量精度較高, , 而且保證了被測差壓而且保證了被測差壓p

36、pi i和輸出電流和輸出電流i i0 0之間的線性關(guān)系。之間的線性關(guān)系。 第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器37 壓力、差壓變送器結(jié)構(gòu)都一樣壓力、差壓變送器結(jié)構(gòu)都一樣, , 只是只是彈性元件稍有差別。右圖為電動力平衡壓彈性元件稍有差別。右圖為電動力平衡壓力變送器結(jié)構(gòu)簡圖。被測壓力力變送器結(jié)構(gòu)簡圖。被測壓力p p作用在測作用在測量膜片量膜片1 1上上, , 轉(zhuǎn)換為輸入力作用于主杠桿轉(zhuǎn)換為輸入力作用于主杠桿2 2的下端。主杠桿以支點膜片的下端。主杠桿以支點膜片3 3為軸而偏轉(zhuǎn)為軸而偏轉(zhuǎn), , 并以力沿水平方向推動矢量機構(gòu)并以力沿水平方向推動矢量機構(gòu)4 4。矢量。矢量機構(gòu)將水平向左的力變成連桿機構(gòu)將

37、水平向左的力變成連桿6 6向上的力向上的力, , 此力帶動副杠桿此力帶動副杠桿7, 7, 繞其支點順時針轉(zhuǎn)動繞其支點順時針轉(zhuǎn)動, , 因而使差動變壓器因而使差動變壓器8 8的銜鐵下移的銜鐵下移, , 氣隙變氣隙變小小, , 銜鐵的位移變化量通過低頻位移檢測銜鐵的位移變化量通過低頻位移檢測放大器放大器9 9轉(zhuǎn)換并放大為轉(zhuǎn)換并放大為4-20 4-20 mama的直流電流的直流電流i i0 0, , 作為變送器的輸出信號。作為變送器的輸出信號。 第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器38 調(diào)節(jié)支點調(diào)節(jié)支點5 5的水平位置的水平位置, , 可改變矢量機構(gòu)的夾角可改變矢量機構(gòu)的夾角, , 從而能連續(xù)改變兩杠

38、桿間的從而能連續(xù)改變兩杠桿間的傳動比傳動比, , 能細調(diào)量程。調(diào)節(jié)能細調(diào)量程。調(diào)節(jié)彈簧彈簧1111的張力的張力, , 可起調(diào)整零可起調(diào)整零點的作用。點的作用。 低頻位移檢低頻位移檢測放大器的作用是將副杠桿測放大器的作用是將副杠桿上銜鐵的微小位移轉(zhuǎn)換成直上銜鐵的微小位移轉(zhuǎn)換成直流輸出電流流輸出電流i i0 0, , 所以它實際所以它實際上是一個位移上是一個位移- -電流轉(zhuǎn)換器。電流轉(zhuǎn)換器。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器39二、電容式差壓變送器二、電容式差壓變送器 電容式差壓變送器是沒有杠桿機構(gòu)的變送器電容式差壓變送器是沒有杠桿機構(gòu)的變送器, , 它采用它采用差動電容作為檢測元件差動電容作為檢

39、測元件, , 整個變送器沒有傳動機構(gòu)整個變送器沒有傳動機構(gòu), , 因而因而尺寸緊湊尺寸緊湊, , 抗振性好抗振性好, , 性能穩(wěn)定可靠性能穩(wěn)定可靠, , 具有較高的精度。具有較高的精度。它可以測量壓力、差壓、絕對壓力、帶開方的差壓（用于它可以測量壓力、差壓、絕對壓力、帶開方的差壓（用于測量流量）。測量流量）。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器401 1、電容式差壓變送器的組成、電容式差壓變送器的組成 變送器包括差動電容傳感器和變送器電路兩部份變送器包括差動電容傳感器和變送器電路兩部份, , 其其構(gòu)成方框圖如圖所示。輸入差壓構(gòu)成方框圖如圖所示。輸入差壓ppi i作用于差動電容的動作用于差動電容的

40、動極板極板, , 使其產(chǎn)生位移使其產(chǎn)生位移, , 從而使差動電容器的電容量發(fā)生變從而使差動電容器的電容量發(fā)生變化。化。 此電容變化量由輸入轉(zhuǎn)換部份變換成直流電流信號此電容變化量由輸入轉(zhuǎn)換部份變換成直流電流信號, , 此信號與反饋信號進行比較此信號與反饋信號進行比較, , 其差值送入放大電路其差值送入放大電路, , 經(jīng)放經(jīng)放大得到整機的輸出電流大得到整機的輸出電流i i0 0。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器412 2電容式差壓變送器測量原理電容式差壓變送器測量原理 采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量電

41、容器的電容量，然后通過測量電容量c c便可以知道被測壓便可以知道被測壓力的大小，從而實現(xiàn)壓力力的大小，從而實現(xiàn)壓力- -電容轉(zhuǎn)換的。電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動極板被測壓力 電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電 常數(shù)，常數(shù)，f/m a電容器兩平行板覆蓋的面積，電容器兩平行板覆蓋的面積，m2 d兩平行板之間的距離，兩平行板之間的距離，m c電容量，電容量，f第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器42簡答題：（第簡答題：（第2525小題）小題）簡述電容式差壓變送器的組成和工作原理。簡述電容式差壓變送器的組成和工作原理。答：答：電容式差壓變送器的檢測元件采用電容式壓力傳感電容式差壓變送器

42、的檢測元件采用電容式壓力傳感器，組成分測量和放大兩大部分。輸入差壓作用于測量器，組成分測量和放大兩大部分。輸入差壓作用于測量部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜片（即可動電極）與兩固定電極所組成的減去電容的電片（即可動電極）與兩固定電極所組成的減去電容的電容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容/ /電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號的代數(shù)換成電流信號和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號進行比較，其差值送入放和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號進行比較，其差值

43、送入放大器，經(jīng)放大得到整機的輸出信號大器，經(jīng)放大得到整機的輸出信號i io o。 習(xí)題習(xí)題43測量部分測量部分填充液（硅油）填充液（硅油）固定電極固定電極可動電極可動電極i0p1轉(zhuǎn)換放大單元轉(zhuǎn)換放大單元 p2電容式壓力傳感器電容式壓力傳感器隔離膜片隔離膜片 測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等測量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等. 測量原理測量原理: 將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。將被測壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器443.3.電容式壓力、差壓變送器特點電容式壓力、差壓變送器特點l結(jié)構(gòu)簡單、體積小、動態(tài)性能好，電容相對變化大、靈結(jié)構(gòu)簡單、體積

44、小、動態(tài)性能好，電容相對變化大、靈敏度高敏度高l在普通壓力傳感器上增加微處理器在普通壓力傳感器上增加微處理器l具有遠程通訊的功能具有遠程通訊的功能l依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設(shè)定變送器各依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設(shè)定變送器各種參數(shù)種參數(shù)l使用維護方便使用維護方便l長期穩(wěn)定工作，每長期穩(wěn)定工作，每5 5年才需校檢一次年才需校檢一次。第六節(jié)第六節(jié) 差壓變送器差壓變送器45習(xí)題習(xí)題下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ）。）。a a、測量值小數(shù)點后的位數(shù)多，測量越精確。、測量值小數(shù)點后的位數(shù)多，測量越精確。b b、1.51.5級儀表的精度等級可寫為級儀表的精度等級可寫為1.51.

45、5級。級。c c、熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)，它的熱電勢大小，、熱電偶的測溫原理是基于熱電效應(yīng)，它的熱電勢大小，不僅取決于熱電偶材料的材質(zhì)和兩端的溫度，而且與熱不僅取決于熱電偶材料的材質(zhì)和兩端的溫度，而且與熱電偶的直徑和長短也有關(guān)系。電偶的直徑和長短也有關(guān)系。d d、力平衡式壓力變送器與電容式壓力變送器一樣，都是、力平衡式壓力變送器與電容式壓力變送器一樣，都是利用彈性元件受壓后產(chǎn)生的位移變換成電量的利用彈性元件受壓后產(chǎn)生的位移變換成電量的abcdabcd如果把如果把11511151變送器的電源極性接反，則儀表不可能是變送器的電源極性接反，則儀表不可能是（ ）。）。a a燒壞燒壞b b沒有輸

46、出沒有輸出c c輸出跑最大輸出跑最大d d輸出跑最小輸出跑最小acdacd463333、1151gp1151gp壓力變送器的測量范圍原為壓力變送器的測量范圍原為0 0100kpa100kpa，現(xiàn)零位，現(xiàn)零位遷移遷移100%100%。則。則 1 1儀表的測量范圍變?yōu)槎嗌伲績x表的測量范圍變?yōu)槎嗌伲?2 2儀表的量程是多少？儀表的量程是多少？ 3 3輸入多少壓力時，儀表的輸出為輸入多少壓力時，儀表的輸出為4 4、1212、20ma20ma？解：解：儀表的原測量范圍為儀表的原測量范圍為0 0100kpa100kpa，輸出范圍：，輸出范圍：4 420ma20ma現(xiàn)零位現(xiàn)零位正遷了正遷了100%100%，所以：，所以： 1 1測量范圍成了測量范圍成了100100200kpa200kpa。 2 2儀表的量程是儀表的量程是200-100=200-100=100kpa100kpa。 3 3輸入為輸入為100kpa100kpa時，儀表的輸出為時，儀表的輸出為4ma4ma。 輸入為輸入為150kpa150kpa時，儀表的輸出為時，儀表的輸出為12ma12ma。 輸入為輸入為200kpa200kpa時，儀表的輸出為時，儀表的輸出為20ma20ma。 習(xí)題習(xí)題473535、有人在校驗、有人在校驗1151ap