压力检测方法与仪表

1、 压力检测方法与仪表压力检测方法与仪表压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力检测方法压力检测方法 (转化原理差异转化原理差异)v液柱测压法液柱测压法v弹性变形法弹性变形法v电测压力法电测压力法压力检测仪表压力检测仪表v弹簧管压力表弹簧管压力表v霍尔式压力表霍尔式压力表v差压（压力）变送器差压（压力）变送器力平衡式压力变送器力平衡式压力变送器微位移式变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器智能差压（压力）变送器主要内容压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力的基本概念压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力垂直而均匀地作用在单位面积上的力 式中式中压力（压力（PaPa） 均匀垂直作用力

2、（均匀垂直作用力（N N） 受力面积（受力面积（m m2 2）SF1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa单位单位: : 牛顿牛顿/ /米米2 2（N/mN/m2 2），简称），简称“帕帕”，用符号，用符号“PaPa” 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力单压力单位位帕帕/Pa兆帕兆帕/ MPa工程大气压工程大气压/ (kgf/cm2)物理大气压物理大气压/ 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工程大工程大气压气压9.80710104 49.8071010-2-210.9678735.610.0014.220.9807物理大物理大气压气压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 各种压力单位换算表压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表压力的几种表示形式压力的几种表示形式被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度） 表压（正压）绝对压力的零线大气压

5、力线绝对压力绝对压力真空度压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表液柱测压法液柱测压法 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量hh12211p1p2h2P0h1h211p200 常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。 测量原理压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表活塞式压力表弹性变形法弹性变形法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 将被测压力转换成弹性元件变形的位移 测量原理P 弹簧管式弹性元件P 膜片式弹性元件压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即 CSF 式中 F轴向外力 S位移 C弹性元件的

6、刚度系数 APF 式中 A弹性元件承受压力的有效面积 P被测压力 PCAS 测量原理S P压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表弹性元件结构和特点 弹簧管压力表弹簧管压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 图3-7 电接点信号压力表1,4-静触点; 2-动触点; 3-绿灯; 5红灯全钢径向带后边压力真空表全钢径向带后边压力真空表轴向全钢耐震压力表轴向全钢耐震压力表100MM径向带后边全钢压力表径向带后边全钢压力表轴向铁壳带前边普通表 电测压力法电测压力法 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压

7、力变换为电信号利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。来进行测量的。 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 测量原理1.1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2. 2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等与压力有关，如压电

8、式、压阻式、压磁式等。压力检测仪表压力检测仪表 v霍尔式压力表霍尔式压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表霍尔式压力表属于电气式压力表。霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力的霍尔效应的原理）实现压力- -位移位移- -霍尔电势的转霍尔电势的转换。换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度霍尔片与磁感应强度B B的方向垂直，在沿着

9、霍尔片的的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I I，则会在，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差霍尔片的两个横向端面之间形成电位差V VH H，此电位差，此电位差称为霍尔电势。称为霍尔电势。线性非均匀磁场 IBKVHH压力检测仪表压力检测仪表 v霍尔式压力表霍尔式压力表 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 弹簧管霍尔片KxVH K霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片 + 弹簧管电测压力法电测压力法 v应变片式测压原理应变片式测压原理 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表SlR电测压力法电测压力法 v应变片

10、式测压原理应变片式测压原理 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。 图3-11 应变片压力传感器示意图1 应 变 筒 ；2外壳；3密封膜片压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表结构：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上扩散一组等值电阻，并将结构：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器内。电阻接成桥路，单晶

11、硅片置于传感器内。 图3-12 压阻式压力传感器1-基座; 2-单晶硅片; 3-导环; 4-螺母; 5-密封垫圈; 6-等效电阻电测压力法电测压力法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表v电容式测压原理电容式测压原理 采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量容器的电容量，然后通过测量电容量C C便可以知道被测便可以知道被测压力的大小，从而实现压力压力的大小，从而实现压力- -电容转换的。电容转换的。 dC定极板弹性元件动极板被测压力 测量原理 电容器极板间绝缘介质的介电电容器极板间绝缘介质的介电 常数，常数

12、，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，电容器两平行板覆盖的面积，m2 d两平行板之间的距离，两平行板之间的距离，m C电容量，电容量，F压力检测仪表压力检测仪表 v微位移式变送器微位移式变送器 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表（1）测量部分测量部分 测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等. 测量原理: 将被测压力的变化转换成电容量的变化。I0填充液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元 P2电容式压力传感器隔离膜片压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测

13、量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏因此不易损坏;与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级级。 电容式压力变送器，目前电容式压力变送器，目前在工业生产中应用非常广泛在工业生产中应用非常广泛，其输出，其输出信号是标准信号是标准4 20mA DC电流信号。电流信号。压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） 差压（压力）变送器差压（压力）变送器

14、 作用：将各种物理量转换成统一的标准信号差压变送器差压变送器 力平衡式变送器力平衡式变送器 位移平衡式变送器位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） DDZ-DDZ-型仪表为型仪表为0 010mADC10mADC DDZ-DDZ-型仪表为型仪表为4 420mADC20mADC20100KPa压力检测仪表压力检测仪表 v智能差压（压力）变送器智能差压（压力）变送器 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。 智能变送器的特点智能变送器的特点性能稳定,可靠性好,测量精度高,基本误差仅为0.1%。量程范围可达1001 ,时间

15、常数可在036s内调整,有较宽的零点迁移范围。具有温度、静压的自动补偿功能,在检测温度时,可对非线性进行自动校正。具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分方便。 从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。 从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部分。 图3-15 3051C型智能差压变送器（420mA）方框图以以3051C 为例：为例： 组成：传感膜头：被测压力组成：传感膜头：被测压力- A/D转换转换-数

16、字信号数字信号 电子线路板：对信号进行修正，线性化处理电子线路板：对信号进行修正，线性化处理-D/A转换转换- 420mA信号信号所用的手持通信器为275型，带有键盘及液晶显示器。可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室中，接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。 实现的功能图3-16 手持通信器的连接示意图（1）组态（2）测量范围的变更（3）变送器的校准（4）自诊断压力测量仪表的选用压力测量仪表的选用 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表仪表种类和型号的选择仪表种类和型号的选择 工艺要求工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质介

17、质性质 温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性 仪表量程的确定仪表量程的确定 化工自控设计技术规定 被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3； 被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2 被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3 仪表精度等级的选择仪表精度等级的选择 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为13.516 MPa ，工艺要求最大测量误差为0.8 MPa，并可就地观察及高低限报警。试选一合适的压力表（包括测量范围、精度等级）。例题解空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力Pa

18、PP322162max根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0 40MPa。21401631405 .13PaPaPaPa且检验量程上下限检验量程上下限被测压力的最小值不低于满量程的1/3，符合要求。仪表量程选择仪表量程选择最大允许误差最大允许误差%2%100408 . 0允所以选择测量范围为0 40 Mpa，精度等级为1.5级的YX-150型电接点压力表。压力计的安装压力计的安装 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表测压点的选择测压点的选择 选择的测压点能反映被测压力的直实大小选择的测压点能反映被测压力的直实大小 (1) (1) 选在被测介质流动的管段部分选在被测介质流动的管段部分 (2) (2) 取点压点与流动方向垂直取点压点与流动方向垂直 (3) (3) 液体液体: :管道下部管道下部; ;气体气体: :管道上部管道上部 导压管的铺设导压管的铺设 (1) (1) 导压管的粗细要合