任務(wù)一常用測(cè)量?jī)x表(情景任務(wù)二)課件

任務(wù)一常用測(cè)量?jī)x表情景五密度計(jì)情景三轉(zhuǎn)速表情景一溫度表情景二壓力表情景四流量計(jì)項(xiàng)目六儀表與量具

【學(xué)習(xí)情境二】識(shí)別并正確使用常用壓力表能力目標(biāo)：1.掌握液柱式壓力計(jì)的原理及應(yīng)用；

2.掌握彈簧管式壓力計(jì)的原理及應(yīng)用；

3.掌握電觸點(diǎn)式壓力計(jì)的原理及應(yīng)用。學(xué)習(xí)任務(wù)：實(shí)驗(yàn)室觀察各種壓力計(jì)，并掌握其

原理及應(yīng)用課內(nèi)實(shí)踐：討論各種壓力計(jì)使用范圍教學(xué)方法：引導(dǎo)文教學(xué)法學(xué)習(xí)領(lǐng)域：常用測(cè)量?jī)x表

學(xué)習(xí)情境：各種壓力計(jì)的原理及使用

工作任務(wù)：掌握各種壓力計(jì)的原理及應(yīng)用

具體任務(wù)：實(shí)驗(yàn)室觀察各種壓力計(jì)引導(dǎo)文2.常用斜管微壓計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用？3.常用彈簧管式壓力計(jì)的特點(diǎn)及應(yīng)用？4.電觸點(diǎn)式壓力計(jì)原理及應(yīng)用？5.最高壓力計(jì)原理？6.各種壓力計(jì)的使用條件？1.常用的U型管壓力計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用？壓力表種類(lèi)多，不同的壓力表應(yīng)用范圍不同，實(shí)驗(yàn)室觀察，認(rèn)識(shí)不同的壓力表，說(shuō)出名稱(chēng)，并解釋基本測(cè)壓原理，討論分析使用注意事項(xiàng)?！救蝿?wù)描述】一、壓力的基本概念垂直而均勻地作用在單位面積上的力式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa單位:牛頓/米2（N/m2），簡(jiǎn)稱(chēng)“帕”，用符號(hào)“Pa”

【背景知識(shí)】壓力的幾種表示形式被測(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)大氣壓力線(xiàn)絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力真空度二、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1．U型管壓力計(jì)假設(shè)被測(cè)的介質(zhì)為氣體，可忽略被測(cè)介質(zhì)的高度形成的靜壓值。根據(jù)流體靜力學(xué)原理可得：U型管內(nèi)徑一般為5-20mm，為了減少毛細(xì)現(xiàn)象管子內(nèi)徑一般不少于10mm，P2P1U型管h1h202．單管式壓力計(jì)

因?yàn)锳1、A2為常數(shù)，這樣可通過(guò)一次讀數(shù)進(jìn)行壓差測(cè)量。當(dāng)A2/A1很小時(shí)，h1可忽略，公式簡(jiǎn)化為：

PdPx直管h1h23、斜管式微壓計(jì)P1P2斜管h1h2L主要用于測(cè)量微小的壓力、負(fù)壓和壓差。為了減少讀數(shù)的相對(duì)誤差，拉長(zhǎng)液柱，將測(cè)量管傾斜放置。

毛細(xì)現(xiàn)象的影響為了減少該誤差，通常要求測(cè)量管的內(nèi)徑一般不小于10mm。三、彈性變形法

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1．彈性元件及其特性(1)膜片：使用時(shí)周邊夾緊，測(cè)低壓、微壓。將兩塊膜片沿周邊對(duì)焊起來(lái)，形成一膜盒，膜盒式微壓計(jì)通常用于測(cè)量爐膛和煙道尾部負(fù)壓。精度等級(jí)為2.5，最高可達(dá)1.5級(jí)。PxPxPxPx平薄片波紋片膜盒(2)波紋管：開(kāi)口端固定，封閉端的位移作為輸出，由于波紋管的位移相對(duì)較大，故靈敏度高，常用于測(cè)量較低的壓力（1.0-106Pa）精度等級(jí)1.5級(jí)。Px(3)彈簧管：?jiǎn)稳椈晒芏嗳椈晒?/p>

彈簧管在量程范圍內(nèi)自由端的位移一般為7-8o，彈簧管作成多圈時(shí)，自由端的位移可達(dá)45o。彈簧管的自由端的位移可通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)的指針最大轉(zhuǎn)角為180o，通常作成90度的回轉(zhuǎn)角。最常用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為杠桿—扇形齒輪機(jī)構(gòu)，可使指針轉(zhuǎn)動(dòng)270o。2.彈簧管壓力計(jì)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

彈簧管壓力表

不僅可實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量，而且可實(shí)現(xiàn)壓力的報(bào)警和控制。3.電接點(diǎn)壓力表4.膜片式壓力表膜片的變形位移量很小，因此這種壓力表的測(cè)量范圍也較小，通常用于低壓和微壓的測(cè)量。四、其它壓力測(cè)量法1.最高壓力計(jì)氣電式最高壓力計(jì)原理圖

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。

測(cè)量原理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)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.

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。2.測(cè)壓傳感器（1）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)改變可變電容器的電容量，然后通過(guò)測(cè)量電容量C便可以知道被測(cè)壓力的大小，從而實(shí)現(xiàn)壓力-電容轉(zhuǎn)換的。定極板彈性元件動(dòng)極板被測(cè)壓力

ε——電容器極板間絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)差動(dòng)電容式差壓傳感器原理圖單電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所輸入的能量小，沒(méi)有摩擦，靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，過(guò)載能力強(qiáng)，自然影響極小，能在惡劣的環(huán)境下工作等。影響其測(cè)量精度的主要因素是線(xiàn)路寄生電容、電纜電容和外界溫度、濕度等的干擾，若沒(méi)有良好的絕緣和屏蔽，將無(wú)法正常工作。電容式壓力傳感器的特點(diǎn)（2）壓電式測(cè)壓原理

根據(jù)“壓電效應(yīng)”把被測(cè)壓力變換為電信號(hào)的。（a）單晶體

（b）剖面圖

（c）X截割的石英片

受力面積

作用在受力面積上的壓力壓電常數(shù)

電荷數(shù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，小巧輕便，工作可靠，具有線(xiàn)性度高量程范圍大等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：但是由于產(chǎn)生的電荷量少，因此后續(xù)需加高阻抗的直流放大器。由于晶體邊緣上存在漏電現(xiàn)象，因此不能用于穩(wěn)態(tài)測(cè)量。（3）應(yīng)變片式測(cè)壓原理

l543211—敏感柵2—基片3—粘合劑4—引線(xiàn)

5—覆蓋片敏感柵直徑為0.025mm左右的合金電阻絲基底絕緣覆蓋層保護(hù)位移、力、力矩、加速度、壓力應(yīng)變

彈性敏感元件

組成電阻值發(fā)生相應(yīng)變化

被測(cè)對(duì)象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形應(yīng)變片敏感柵隨同變形應(yīng)變片外力作用（4）霍爾式壓力表

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)體材料的霍爾效應(yīng)的原理）實(shí)現(xiàn)壓力-位移-霍爾電勢(shì)的轉(zhuǎn)換?；魻柶菏且环N半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換元件?；魻栃?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B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I，則會(huì)在霍爾片的兩個(gè)橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱(chēng)為霍爾電勢(shì)。線(xiàn)性非均勻磁場(chǎng)

霍爾式壓力表

彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)

χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片+彈簧管五、壓力測(cè)量?jī)x表的選用

儀表種類(lèi)和型號(hào)的選擇

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)溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、濕度、有無(wú)振動(dòng)、有無(wú)腐蝕性?xún)x表量程的確定

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

【拓展知識(shí)】測(cè)量?jī)x表的主要性能測(cè)量上、下限代數(shù)差的模1.量程儀表精度的表示方法常用滿(mǎn)量程時(shí)儀表所允許的最大相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示2.精度靈敏度表示測(cè)量系統(tǒng)在作靜態(tài)測(cè)量時(shí)，輸出變化量與輸入變化量的比值3.靈敏度輸出特性隨溫度變化而不同，當(dāng)環(huán)境溫度偏離儀表的定標(biāo)溫度（20℃），其輸出值的變化稱(chēng)溫度誤差。7.溫度誤差測(cè)量系統(tǒng)能夠檢測(cè)出的最小輸入變化量4.分辨率指在規(guī)定的工作環(huán)境條件和時(shí)間內(nèi)，儀表性能的穩(wěn)定程度，它用觀測(cè)時(shí)間內(nèi)的誤差來(lái)表示。5.穩(wěn)定性在相同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的一致程度。6.重復(fù)性在測(cè)量某些隨時(shí)間變化而變化的物理量時(shí)，儀表在動(dòng)態(tài)下的讀數(shù)，和它在同一瞬間相應(yīng)量值的靜態(tài)讀數(shù)之間的差值。9.動(dòng)態(tài)誤差和頻響特性在一定環(huán)境和工作條件下，測(cè)量系統(tǒng)的輸入量固定不變時(shí)，其輸出量發(fā)生變化，這種變化稱(chēng)為漂移8.零點(diǎn)漂移決策階段？

【分組討論】：各種壓力計(jì)的特點(diǎn)，應(yīng)用比較壓力計(jì)液位式壓力計(jì)彈簧管式壓力計(jì)電觸點(diǎn)式壓力計(jì)評(píng)價(jià)階段相關(guān)知識(shí)理解自評(píng)互評(píng)教師點(diǎn)評(píng)評(píng)價(jià)階段組間交流組與組交流對(duì)相