第二章压力测量

第二章压力测量第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表压力检测方法液柱测压法弹性变形法电测压力法压力检测仪表弹簧管压力表霍尔式压力表差压（压力）变送器力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器主要内容第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力

式中Ｐ——压力（Pa）

Ｆ——均匀垂直作用力（N）

Ｓ——受力面积（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”

第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表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）

表压（正压）绝对压力的零线大气压力线绝对压力绝对压力真空度第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表液柱测压法

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。测量原理第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期四弹性变形法

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膜片式弹性元件第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期四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

式中F——轴向外力S——位移C——弹性元件的刚度系数

式中A——弹性元件承受压力的有效面积P——被测压力

测量原理S

~P第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表弹性元件结构和特点第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期四弹簧管压力表

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第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期四电测压力法

利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。

压力检测方法及仪表测量原理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.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。第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期四电测压力法

压力检测方法及仪表电容式测压原理

采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。定极板弹性元件动极板被测压力测量原理

ε——电容器极板间绝缘介质的介电常数，F/mA——电容器两平行板覆盖的面积，m2

d——两平行板之间的距离，mC——电容量，F第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四电测压力法

压力检测方法及仪表压电式测压原理

根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。（a）单晶体

（b）剖面图

（c）X截割的石英片

受力面积作用在受力面积上的压力压电常数电荷数第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期四电测压力法

应变片式测压原理

压力检测方法及仪表l543211—敏感栅2—基片3—粘合剂4—引线5—覆盖片敏感栅直径为0.025mm左右的合金电阻丝基底绝缘覆盖层保护位移、力、力矩、加速度、压力应变

弹性敏感元件

外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化

应变片组成第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

霍尔式压力表

压力检测方法及仪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（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转换。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，并使霍尔片与磁感应强度B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I，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH，此电位差称为霍尔电势。线性非均匀磁场

第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

霍尔式压力表

压力检测方法及仪表

弹簧管霍尔片

K——霍尔式压力传感器输出系数χ——自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片+弹簧管第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期四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

作用：将各种物理量转换成统一的标准信号差压变送器力平衡式变送器

位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）

DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC

DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC20～100KPa第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

压力检测方法及仪表力平衡式压力变送器

1—低压室2—高压室3—测量元件（膜盒、膜片）4—轴封膜片5—主杠杆6—过载保护片7—静压调整螺钉8—矢量机构9—零点迁移弹簧10—平衡锤11—量程调整螺钉12—检测片（衔铁）13—差动变压器14—副杠杆15—放大器16—反馈动圈17—永久磁钢18—电源19—负载20—调零弹簧

测量机构杠杆机构检测放大机构反馈机构第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

压力检测方法及仪表主杠杆矢量机构将F1分解成F2和F3，副杠杆平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

微位移式变送器

压力检测方法及仪表I0（1）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。。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第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测仪表

智能差压（压力）变送器压力检测方法及仪表

在普通压力传感器上增加微处理器特点：具有远程通讯的功能依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数使用维护方便长期稳定工作，每5年才需校检一次。以3051C为例：组成：传感膜头：被测压力---A/D转换----数字信号电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换--4～20mA信号第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力检测方法及仪表A/D转换器温度传感器电容传感器传感膜头内存修正系数膜头信号微处理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信电子板内存量程值变送器组态信息D/A转换数字通信本机量程和零点调整手操器传感膜头电子线路板4～20mA3051C型智能变送器原理图第二十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期四压力测量仪表的选用

压力检测方法及仪表仪表种类和型号的选择

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温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性现场环境温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性仪表量程的确定

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测量高压压力时的情况，最大压力值应不超过满量程的3/5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

第二十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期四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13.5～16MPa，工艺要求最大测量误差为0.8MPa，并可就地观察及高低限报警。试选一