03过程检测技术2

5/6/2020,1,第三章过程检测技术,3过程检测技术,5/6/2020,2,3.3压力测量,3.3.1概述压力概念：垂直均匀作用在物体表面上的力，即压强。压力单位：如表所示。,5/6/2020,3,3.3压力测量,3.3.1概述压力常有表压、绝对压力、负压或真空度之分。工程上所用的压力指示值，大多为表压，表压通常是指绝对压力与大气压之差。绝对压力是以真空压力为起点的压力。负压或真空度是指绝对压力低于大气压时的表压力。,5/6/2020,4,3.3压力测量,5/6/2020,5,3.3压力测量,3.3.1概述常用压力测量仪表有以下几种：液柱式压力计：是将被测压力转化为液柱高度来进行的测量的一种仪表；弹性式压力计：是利用测量弹性敏感元件在压力作用下产生的弹性变形的大小来测量压力的一种仪表。电测式压力计：是将被测压力转化为电量进行测量的仪器。,5/6/2020,6,3.3压力测量,3.3.1概述气流的压力分为静压和总压。静压：气流中某一点的气体，作用在通过该点并顺流线方向上的无穷小和薄的壁面上的压力。总压：指一束气流在没有外功的情况下，可逆的绝热的减速到零之后的气体压力。,5/6/2020,7,3.3压力测量,3.3.2液柱式压力计原理：流体静力学定理。（1）U型管压力计基本原理,5/6/2020,8,3.3压力测量,3.3.2液柱式压力计（1）U型管压力计U型管压力计的使用a：为了得到较高的准确性，U型管压力计的两个读数都要读。b：在对液柱进行读数时，要注意到毛细现象的影响。c：当工作液体的膨胀系数较大时，在使用过程中还要考虑由于温度变化带来的工作液体密度的变化，必须对此进行修正。d：在读数时要注意消除视差。,5/6/2020,9,3.3压力测量,3.3.2液柱式压力计（2）单管压力计基本原理,A1总是远小于A2，一般h2可以忽略。,5/6/2020,10,3.3压力测量,3.3.2液柱式压力计（2）单管压力计单管压力计的使用单管压力计于U型管压力计原理类似，所以使用注意事项也类似，不同之处是单管压力计只需要一个读数。容器一侧接较高压力，肘管一侧接较低压力。当测量对象有正负压力变换时，需要一个切换阀门装置。,5/6/2020,11,3.3压力测量,3.3.2液柱式压力计（3）微压计基本原理,微压计是采用肘管倾斜的方式来实现微压测量的。,分别为肘管和水箱的横截面积,5/6/2020,12,3.3压力测量,微压计的使用希望灵敏度尽量的大。因此希望增加F2/F1，一般为700到1000；管子的内径为23mm，既不能太大也不能太小；对角要求在2030之间，不能太小。,5/6/2020,13,3.3压力测量,3.3.3弹性式压力计它使用各种形式的弹性元件作为感受件，其原理是以弹性元件受压后产生的反作用力与校测压力平衡。优点：结构简单，使用方便，便于携带，工作安全可靠，无需反复保养，价格也比较便宜。缺点：可能受到弹性元件一些不完全弹性特性的影响，精度不太高，且需定期校验。弹性式压力计使用的弹性元件主要有：弹簧管、膜片、膜盒、膜盒组和波纹管等。,5/6/2020,14,3.3压力测量,3.3.3弹性式压力计（1）弹性元件特性,弹性元件的不完全弹性因素主要包括弹性滞后和弹性后效。,弹性滞后是指由于弹性元件工作时分子间存在摩擦而导致的加载曲线与卸载曲线不重合的现象。,5/6/2020,15,3.3压力测量,3.3.3弹性式压力计（1）弹性元件特性,弹性后效是指弹性元件所受载荷改变后，不是立即完成相应的变形，而是在一定的时间间距内逐渐完成的一种现象。,5/6/2020,16,3.3压力测量,3.3.3弹性式压力计（2）弹簧管式压力计,弹簧管式压力计由弹簧管压力感受元件和放大指示机构两部分组成。,5/6/2020,17,3.3压力测量,3.3.3弹性式压力计（2）弹簧管式压力计,工作原理：在被测压力作用下，扁圆或椭圆形截面的弹簧管有变圆的趋势，并迫使弹簧管的自由端发生相应的弹性变形，这个变形借助于拉杆，经齿轮传动机构予以放大，最终由固定于小齿轮上的指针将被测值在刻度盘上指示出来。,5/6/2020,18,3.3压力测量,3.3.4压阻式压力计,压阻式压力计是根据半导体的压阻效应来工作的。工作原理：不受压力时电桥处于平衡状态，当受到压力作用时，一对桥臂的电阻变大，另一对变小，电桥失去平衡。若对电桥加上恒流源，输出端便有对应于所加压力的电压输出信号。测得电压的大小，即可得到待测压力的大小。,5/6/2020,19,3.3压力测量,3.3.4压阻式压力计（1）半导体的压阻效应,微分,电阻的纵向应变,材料的泊松比,单位纵向应变与电阻率关系,5/6/2020,20,3.3压力测量,3.3.4压阻式压力计（2）压阻式压力计,5/6/2020,21,3.3压力测量,3.3.4压阻式压力计（2）压阻式压力计,5/6/2020,22,3.3压力测量,3.3.5压电式压力计,压电式压力计是利用某些晶体的压电效应来测量压力的。压电效应是指晶体在承受压力时，表面产生电荷的特性。优点：尺寸小、重量轻、工作可靠、测量效率范围宽。缺点：对于振动和电磁场很敏感。,5/6/2020,23,3.3压力测量,3.3.5压电式压力计（1）石英的压电效应,沿x轴方向切片，然后将两块电极板放在垂直于x轴的两个面上，施加压力，电极板表面就会产生大小相等、方向相反的电荷。该电荷的大小与所受压力成正比，而与石英晶体尺寸无关。,压电系数,表面压力,受力面积,5/6/2020,24,3.3压力测量,3.3.5压电式压力计（1）石英的压电效应,5/6/2020,25,3.3压力测量,3.3.5压电式压力计（2）压电式压力计,工作原理：被测压力作用在膜片上，膜片产生变形，其传递压力的作用，同时也用来实现预压和密封。压电元件的上表面与膜片接触并接地，其下表面则通过引线将电荷引出。,5/6/2020,26,3.3压力测量,3.3.6压力计的选用压力测量仪表的选用主要包括仪表的类型、量程范围、精度和灵敏度。1、类型：主要是根据被测对象的性质、状态以及压力计的现场工作环境来确定。2、量程：根据被测压力的范围，再加上一定的富裕度。一般原则：对弹性式压力计，为避免超负荷而破坏，被测压力的额定值为压力计满量程得2/3。3、精度和灵敏度：根据实际需要而定，通常是在满足生产要求的前提下，选用尽可能廉价的压力计。,5/6/2020,27,3.3压力测量,3.3.7压力仪表的安装1、取压点的选择取压点要有代表性，应能真实反应被测压力的大小。（1）为保证静压测量，取压点与容器壁要垂直，并要选在被测介质流动的管路部分，不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他容易形成漩涡的地方。（2）取压管内端面与生产设备连接处的内壁保持平齐，不应有凸出物或毛刺。（3）测量液体压力时，取压点应在管道的下部，使导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应在管道上部，使管道内不积存液体。,5/6/2020,28,3.3压力测量,3.3.7压力仪表的安装2、导压管铺设导压管应保证传递压力的精确性与快速性，因此要：（1）导压管粗细要合适；长度尽量短，以减少压力指示的迟缓。（2）导压管水平安装要保证有一定的倾斜度，以利于积存于其中的液体或气体排出。（3）当被测介质易冷凝或冻结时，要加设保温板热管线。（4）取压点与压力仪表之间应装切断阀。,5/6/2020,29,3.3压力测量,3.3.7压力仪表的