热能与动力工程测试技术-压力测量

1、第六章 压力测量第一节 概述所谓压力测量即压强测量。 测量方法分类： 平衡法重力与压力平衡代表：液柱式压力计、活塞式压力计 弹性法弹性力与压力平衡代表：弹簧管压力计、波纹管压力计 电气法敏感元件将压力转化为电阻或电荷变化代表：压力式传感器，如：硅压阻式传感器第二节 常规测压仪表和传感器一、液柱式测压仪表通过液柱高度来反映被测压力的大小；优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，在本专业中应用很广泛；缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便。 U形管压力计当 提高工作液密度将增加测量范围，但灵敏度要降低。 单管压力计当 斜管微压计 液柱式压力计的测量误差及修正 环境温度变

2、化 重力加速度变化 毛细现象采用酒精时采用水银时 其他误差，如：视线是否平齐二、弹性测压仪表 弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。原理：特点：结构简单、牢固可靠、测压范围广、使用方便、造价低廉、有足够的精度，可远传。 弹簧管压力计 分为：多圈及单圈弹簧管式压力表。 多圈压力表灵敏度高，常用于压力式温度计。 单圈弹簧管压力表可用于真空至1GPa的测量，品种型号繁多，使用最广泛。 一般精度为1.0至4.0级，标准表可达0.25级。截面为非圆形椭圆形或扁圆形，并弯成圆弧状的空心管子。一端为封闭、一端为开口弹簧壁厚及几何参数自由端固定端可测负压、微压、低压、中压和高压；

3、精度有0.5、1.0、1.5、2.5等。 弹簧管的材料，一般在P20MPa时采用磷铜； P20MPa时，那么采用不锈钢或合金钢。 使用压力表时，必须注意被测介质的化学性质。例如，测量氨气压力必须采用不锈钢弹簧管；测量氧气压力时，那么严禁沾有油脂，以免着火甚至爆炸。 膜式压力计 膜片压力计 膜片压力计的膜片可分为弹性膜片和挠性膜片两种。膜片呈圆形，一般由金属制成。 主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力。 测量范围：真空至6MPa。 膜盒压力计常用于测量气体的微压或负压；测压范围：040kPa 波纹管式压差计优点：灵敏高，可测较低压力缺点：迟滞误差较大，精度一般只有1.5级测量范

4、围：00.4MPa 弹性压力计的误差分析 迟滞误差 原因：相同压力下，弹性元件正反行程的变形量不一样，且元件变形落后于被测压力变化。措施：用全弹性材料。 温度误差 原因：环境温度的变化引起材料弹性模量的变化。措施：用恒弹性材料。 间隙和摩擦误差 原因：活动部件运动时相互间存在摩擦力； 活动部件之间有间隙，示值与弹性元件 的变形不能完全对应。措施：采用新转换技术，减少或取消中间传动机构。还可以采用无干摩擦的弹性支承或磁悬浮支承三、最高压力表 机械式最高压力表 指示压力值往往低于实际值，常作为检测或比较测量用。 气电式最高压力表 精度比机械式高。膜片9随气缸压力上升向上变形与传感器电极7接触四、典

5、型压力传感器 石英晶体压电传感器 不能测量静态压力，主要测量1020kHz的脉动压力。 压电传感器产生的信号非常微弱，输出阻抗很高，必须经过前置放大。 被测压力变化的频率太低，环境温度和湿度的改变，都会改变传感器的灵敏度，造成测量误差。 电容式差压传感器 结构简单、耐振动冲击、测量范围宽、可靠性强、精度高。第三节 气流压力测量一、气流总压的测量气流总压气流静压气流动压+=要求管口无毛刺，壁面光洁；管口轴线对准来流方向。 不敏感偏流角：使测量误差占速度头1%的偏流角。感受孔轴线与气流方向的偏角 范围越大，对测量越有利。 半圆形感受头的 最小，带导流套的总压管的 最大。 此外， 较小时，Ma影响小

6、。 较大时，Ma大，测量误差也大。几种总压管 L形总压管 制造简单、安装和使用方便，最常见，但 较小。 圆柱形总压管 孔口加扩张角时，不敏感角为2530 尺寸小，使用方便，但不敏感角小。带导流套的总压管 不敏感偏流角较高，可达4045缺点是p随Ma数的变化较明显；头部尺寸较大，对气流流动有较大的影响。多点总压管 能同时测出多点的总压，但制造较复杂，对流场干扰大。边界层总压管一般取h=0.030.1mmH=0.10.18mm。感受孔尺寸极小，应注意指示值的滞后现象为减小测试误差，将测压孔做成矩形。二、气流静压的测量壁面静压孔位置：要求开孔处有足够的直管段，管道内壁面要光滑平整。要求尺寸：开孔直径一般以0.5mm1.0mm为宜。 深度为L，直径为d，一般取L/d3其他：孔的轴线应和管道内壁面垂直，孔的边缘应锋利，无毛刺，无倒角，孔的壁面应光滑。 管接头要固定在管道壁上静压管L型直角型静压管 为减小误差，一般在外表沿圆周方向等距离开28个静压孔。圆盘形静压管对气流与其轴线的夹角极为敏感。圆盘直径常取1520mm。带导流管的静压管 能改善一般静压管不敏感偏流角小的问题。 形状复杂，加工困难第四节 测压仪表的标定一、静态标定 它的精度等级有0.02、0.05和0.2级，可用来校准0.25级精密压力表，也可校准各种工业用