壓力檢測(cè)方法與儀表

1、 壓力檢測(cè)方法與儀表壓力檢測(cè)方法與儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法壓力檢測(cè)方法 (轉(zhuǎn)化原理差異轉(zhuǎn)化原理差異)v液柱測(cè)壓法液柱測(cè)壓法v彈性變形法彈性變形法v電測(cè)壓力法電測(cè)壓力法壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表v彈簧管壓力表彈簧管壓力表v霍爾式壓力表霍爾式壓力表v差壓（壓力）變送器差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器智能差壓（壓力）變送器主要內(nèi)容壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力的基本概念壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力垂直而均勻地作用在單位面積上的力 式中式中壓力（壓力（PaPa） 均勻垂直作用力

2、（均勻垂直作用力（N N） 受力面積（受力面積（m m2 2）SF1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa單位單位: : 牛頓牛頓/ /米米2 2（N/mN/m2 2），簡(jiǎn)稱(chēng)），簡(jiǎn)稱(chēng)“帕帕”，用符號(hào)，用符號(hào)“PaPa” 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力單壓力單位位帕帕/Pa兆帕兆帕/ MPa工程大氣壓工程大氣壓/ (kgf/cm2)物理大氣壓物理大氣壓/ atm汞柱汞柱/ mmHg水柱水柱/ mH2O（磅（磅/英寸英寸2）/ （1b/in2）巴巴/bar帕帕1110106 61.01971010- -5 59.8691010-6-67.5011010-3-31.01971

3、010-4-41.4501010-4-411010-5-5兆帕兆帕110106 61 110.1979.8697.50110103 31.019710102 21.45010102 210工程大工程大氣壓氣壓9.80710104 49.8071010-2-210.9678735.610.0014.220.9807物理大物理大氣壓氣壓1.013310105 50.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱汞柱1.333210102 21.33321010-4-41.35951010- -3 31.31581010- -3 310.01361.9341010-2-21.33

4、321010-3-3水柱水柱9.80610103 39.8061010-3-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅（磅/英寸英寸2）6.89510103 36.8951010-3-30.070310.0680551.710.703110.06895巴巴110105 50.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1 各種壓力單位換算表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表壓力的幾種表示形式壓力的幾種表示形式被測(cè)壓力通常可表示為絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（或真空度）被測(cè)壓力通?？杀硎緸榻^對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（或真空度） 表壓（正壓）絕對(duì)壓力的零線(xiàn)大氣壓

5、力線(xiàn)絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表液柱測(cè)壓法液柱測(cè)壓法 根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量hh12211p1p2h2P0h1h211p200 常用的壓力表有U形管壓力表、單管壓力表、斜管壓力表和活塞式壓力表等。 測(cè)量原理壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表活塞式壓力表彈性變形法彈性變形法 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移 測(cè)量原理P 彈簧管式彈性元件P 膜片式彈性元件壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表當(dāng)彈性元件在軸向受到外力作用 時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮位移，即 CSF 式中 F軸向外力 S位移 C彈性元件的

6、剛度系數(shù) APF 式中 A彈性元件承受壓力的有效面積 P被測(cè)壓力 PCAS 測(cè)量原理S P壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表彈性元件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 彈簧管壓力表彈簧管壓力表 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤(pán)調(diào)整螺釘壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表 圖3-7 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1,4-靜觸點(diǎn); 2-動(dòng)觸點(diǎn); 3-綠燈; 5紅燈全鋼徑向帶后邊壓力真空表全鋼徑向帶后邊壓力真空表軸向全鋼耐震壓力表軸向全鋼耐震壓力表100MM徑向帶后邊全鋼壓力表徑向帶后邊全鋼壓力表軸向鐵殼帶前邊普通表 電測(cè)壓力法電測(cè)壓力法 利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機(jī)械和電氣元件）直接把被測(cè)壓

7、力變換為電信號(hào)利用轉(zhuǎn)換元件（如某些機(jī)械和電氣元件）直接把被測(cè)壓力變換為電信號(hào)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表 測(cè)量原理1.1. 彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)彈性元件附加一些變換裝置，使彈性元件自由端的位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等；的電信號(hào)，如電阻式、電感式、電容式、霍爾片式、應(yīng)變式、振弦式等； 2. 2. 非彈性元件組成的快速測(cè)壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)非彈性元件組成的快速測(cè)壓元件，主要利用某些物體的某一物理性質(zhì)與壓力有關(guān)，如壓電式、壓阻式、壓磁式等與壓力有關(guān)，如壓電

8、式、壓阻式、壓磁式等。壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表 v霍爾式壓力表霍爾式壓力表 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測(cè)壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料測(cè)壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn)壓力的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn)壓力- -位移位移- -霍爾電勢(shì)的轉(zhuǎn)霍爾電勢(shì)的轉(zhuǎn)換。換?；魻柶菏且环N半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件?；魻柶菏且环N半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件?；魻栃?yīng)：把一塊霍爾元件置于均勻磁場(chǎng)中，并使霍爾效應(yīng)：把一塊霍爾元件置于均勻磁場(chǎng)中，并使霍爾片與磁感應(yīng)強(qiáng)度霍爾片與磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的方向垂直，在沿著

9、霍爾片的的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個(gè)縱向端面上通入恒定的控制電流左右兩個(gè)縱向端面上通入恒定的控制電流I I，則會(huì)在，則會(huì)在霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差V VH H，此電位差，此電位差稱(chēng)為霍爾電勢(shì)。稱(chēng)為霍爾電勢(shì)。線(xiàn)性非均勻磁場(chǎng) IBKVHH壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表 v霍爾式壓力表霍爾式壓力表 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表 彈簧管霍爾片KxVH K霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù) 自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片 + 彈簧管電測(cè)壓力法電測(cè)壓力法 v應(yīng)變片式測(cè)壓原理應(yīng)變片式測(cè)壓原理 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表SlR電測(cè)壓力法電測(cè)壓力法 v應(yīng)變片

10、式測(cè)壓原理應(yīng)變片式測(cè)壓原理 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表 利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類(lèi)，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。 圖3-11 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1 應(yīng) 變 筒 ；2外殼；3密封膜片壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表結(jié)構(gòu)：采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上擴(kuò)散一組等值電阻，并將結(jié)構(gòu)：采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器內(nèi)。電阻接成橋路，單晶

11、硅片置于傳感器內(nèi)。 圖3-12 壓阻式壓力傳感器1-基座; 2-單晶硅片; 3-導(dǎo)環(huán); 4-螺母; 5-密封墊圈; 6-等效電阻電測(cè)壓力法電測(cè)壓力法 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表v電容式測(cè)壓原理電容式測(cè)壓原理 采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來(lái)改變可變電采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來(lái)改變可變電容器的電容量，然后通過(guò)測(cè)量電容量容器的電容量，然后通過(guò)測(cè)量電容量C C便可以知道被測(cè)便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力- -電容轉(zhuǎn)換的。電容轉(zhuǎn)換的。 dC定極板彈性元件動(dòng)極板被測(cè)壓力 測(cè)量原理 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)

12、，F(xiàn)/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(xiàn)壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表 v微位移式變送器微位移式變送器 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表（1）測(cè)量部分測(cè)量部分 測(cè)量部分包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等. 測(cè)量原理: 將被測(cè)壓力的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化。I0填充液（硅油）固定電極可動(dòng)電極P1轉(zhuǎn)換放大單元 P2電容式壓力傳感器隔離膜片壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片，當(dāng)差壓過(guò)大電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片，當(dāng)差壓過(guò)大并超過(guò)允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)

13、量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，并超過(guò)允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞因此不易損壞;與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)0.2級(jí)級(jí)。 電容式壓力變送器，目前電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，其輸出，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)4 20mA DC電流信號(hào)。電流信號(hào)。壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表電動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱(chēng)為DDZ儀表） 差壓（壓力）變送器差壓（壓力）變送器

14、 作用：將各種物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)差壓變送器差壓變送器 力平衡式變送器力平衡式變送器 位移平衡式變送器位移平衡式變送器氣動(dòng)單元組合儀表（簡(jiǎn)稱(chēng)為QDZ儀表） DDZ-DDZ-型儀表為型儀表為0 010mADC10mADC DDZ-DDZ-型儀表為型儀表為4 420mADC20mADC20100KPa壓力檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表 v智能差壓（壓力）變送器智能差壓（壓力）變送器 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表。 智能變送器的特點(diǎn)智能變送器的特點(diǎn)性能穩(wěn)定,可靠性好,測(cè)量精度高,基本誤差僅為0.1%。量程范圍可達(dá)1001 ,時(shí)間

15、常數(shù)可在036s內(nèi)調(diào)整,有較寬的零點(diǎn)遷移范圍。具有溫度、靜壓的自動(dòng)補(bǔ)償功能,在檢測(cè)溫度時(shí),可對(duì)非線(xiàn)性進(jìn)行自動(dòng)校正。具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式,能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊,可以與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和上位計(jì)算機(jī)相連。可以進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通訊器,使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式告警等多種功能,簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過(guò)程,使維護(hù)和使用都十分方便。 從整體上來(lái)看,由硬件和軟件兩大部分組成。 從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)看,包括傳感器部件和電子部件兩部分。 圖3-15 3051C型智能差壓變送器（420mA）方框圖以以3051C 為例：為例： 組成：傳感膜頭：被測(cè)壓力組成：傳感膜頭：被測(cè)壓力- A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換-數(shù)

16、字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 電子線(xiàn)路板：對(duì)信號(hào)進(jìn)行修正，線(xiàn)性化處理電子線(xiàn)路板：對(duì)信號(hào)進(jìn)行修正，線(xiàn)性化處理-D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換- 420mA信號(hào)信號(hào)所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤(pán)及液晶顯示器。可以接在現(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線(xiàn)上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。 實(shí)現(xiàn)的功能圖3-16 手持通信器的連接示意圖（1）組態(tài)（2）測(cè)量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷壓力測(cè)量?jī)x表的選用壓力測(cè)量?jī)x表的選用 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表儀表種類(lèi)和型號(hào)的選擇儀表種類(lèi)和型號(hào)的選擇 工藝要求工藝要求 現(xiàn)場(chǎng)指示、遠(yuǎn)傳指示、自動(dòng)記錄、自動(dòng)調(diào)節(jié)或信號(hào)報(bào)警 介質(zhì)性質(zhì)介

17、質(zhì)性質(zhì) 溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境 溫度、濕度、有無(wú)振動(dòng)、有無(wú)腐蝕性 儀表量程的確定儀表量程的確定 化工自控設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定 被測(cè)壓力較穩(wěn)定的情況，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿(mǎn)量程的2/3； 被測(cè)壓力波動(dòng)較大的情況，最大壓力值應(yīng)不超過(guò)滿(mǎn)量程的1/2 被測(cè)壓力的最小值也不應(yīng)低于全量程的1/3 儀表精度等級(jí)的選擇儀表精度等級(jí)的選擇 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表有一臺(tái)空壓機(jī)的緩沖罐，其工作壓力變化范圍為13.516 MPa ，工藝要求最大測(cè)量誤差為0.8 MPa，并可就地觀察及高低限報(bào)警。試選一合適的壓力表（包括測(cè)量范圍、精度等級(jí)）。例題解空壓機(jī)的緩沖罐的壓力視為脈動(dòng)壓力Pa

18、PP322162max根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低報(bào)警的要求，可選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為0 40MPa。21401631405 .13PaPaPaPa且檢驗(yàn)量程上下限檢驗(yàn)量程上下限被測(cè)壓力的最小值不低于滿(mǎn)量程的1/3，符合要求。儀表量程選擇儀表量程選擇最大允許誤差最大允許誤差%2%100408 . 0允所以選擇測(cè)量范圍為0 40 Mpa，精度等級(jí)為1.5級(jí)的YX-150型電接點(diǎn)壓力表。壓力計(jì)的安裝壓力計(jì)的安裝 壓力檢測(cè)方法及儀表壓力檢測(cè)方法及儀表測(cè)壓點(diǎn)的選擇測(cè)壓點(diǎn)的選擇 選擇的測(cè)壓點(diǎn)能反映被測(cè)壓力的直實(shí)大小選擇的測(cè)壓點(diǎn)能反映被測(cè)壓力的直實(shí)大小 (1) (1) 選在被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的管段部分選在被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的管段部分 (2) (2) 取點(diǎn)壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直取點(diǎn)壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直 (3) (3) 液體液體: :管道下部管道下部; ;氣體氣體: :管道上部管道上部 導(dǎo)壓管的鋪設(shè)導(dǎo)壓管的鋪設(shè) (1) (1) 導(dǎo)壓管的粗細(xì)要合