現(xiàn)代檢測技術(shù) 第12章 壓力測量

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1、第12章壓力測量12.1概述12.2液柱式壓力計(jì)12.3彈性壓力計(jì)12.4振筒式壓力傳感器12.1概述壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的工藝參數(shù)之一，因此，正確地測量和控制壓力是保證工藝生產(chǎn)過程良好地運(yùn)行，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗及安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。12.1概述壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力，即物理學(xué)中常稱的壓強(qiáng)。它的大小由受力面積和垂直作用力兩個(gè)因素所決定，用數(shù)學(xué)式表示為——壓力；——垂直作用力；12.1.1壓力的定義——受力面積。式中，12.1概述在國際單位制中，壓力的單位為表示，簡稱為“帕”。它的物理意義

2、是1牛頓的力垂直作用在1平方米面積上所產(chǎn)生的壓力。因帕的單位太小，工程上常用和表示。其他過去在工程上常用的單位如下：）：這是過去工程上最常采用的壓力單位。即上所產(chǎn)生的壓力。12.1.2壓力的計(jì)量單位均勻而垂直地作用在，稱為“帕斯卡”,符號(hào)以⑴工程大氣壓（12.1概述⑵毫米汞柱（）、毫米水柱（）：在的面積上分別由水柱或水銀柱質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力。⑶標(biāo)準(zhǔn)大氣壓:又稱為無力大氣壓，它隨時(shí)間和地點(diǎn)的不同變化很大。我國現(xiàn)在已統(tǒng)一采用國際統(tǒng)一單位“Pa”。絕對(duì)壓力：被測介質(zhì)作用于物體表面上的全部壓力稱為絕對(duì)壓力，用符號(hào)P

3、i表示。12.1概述大氣壓力：由地球表面空氣質(zhì)量所形成的壓力，稱為大氣壓力。它隨地理緯度、海拔高度及氣象條件而變化，用符號(hào)Po表示。表壓：絕對(duì)壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐罘Q為表壓，用符號(hào)Pg表示，。通常壓力測量儀表總是處于大氣之中，其測得的壓力值均是表壓，此時(shí)絕對(duì)壓力大于大氣壓力。真空度（負(fù)壓）：當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，表壓為負(fù)值（負(fù)壓力），其絕對(duì)值稱為真空度，用符號(hào)表示，。12.1概述此外，工程上按壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系還有靜態(tài)壓力（不隨時(shí)間變化或變化緩慢的壓力）和動(dòng)態(tài)壓力（隨時(shí)間作快速變化的壓力）之分。圖12

4、-1?各種壓力之間的關(guān)系12.1概述根據(jù)不同工作原理，壓力檢測方法可分為如下幾種：⑴重力平衡方法這種方法利用一定高度的工作液體產(chǎn)生的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換為液柱高度或平衡砝碼的重量來測量。例液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)。⑵彈性力平衡方法利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生的彈性力與被測壓力相平衡的原理，將壓力轉(zhuǎn)換成位移，通過測量彈性元件位移變形的大小測出被測壓力?？蓽y量壓力、負(fù)壓、絕對(duì)壓力和壓差，應(yīng)用最為廣泛。12.1.3壓力檢測的基本方法12.1概述⑶機(jī)械力平衡方法這種

5、方法是將被測壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過測量平衡時(shí)的外力測得被測壓力。力平衡式儀表可以達(dá)到較高精度，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。⑷物性測量方法利用敏感元件在壓力的作用下，其某些物理特性發(fā)生與壓力成確定關(guān)系變化的原理，將被測壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量來測量。如應(yīng)變式、壓電式、電容式壓力傳感器等。12.2液柱式壓力計(jì)液柱測壓是最簡單的測壓手段，應(yīng)用液柱測量壓力的方法是以流體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的。它根據(jù)液柱高度來確定被測的壓力值。液柱所用的液體種類很多，可以采用單純物質(zhì)，也可以用液體混合物，但所用液體在與被

6、測物質(zhì)接觸處必須有一個(gè)清楚而穩(wěn)定的界面，即所用液體不能與被測介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或形成均相混合物，同時(shí)，液體在環(huán)境溫度的變化范圍內(nèi)不應(yīng)汽化、凝固。常用的工作液體有水銀、水、酒精、甲苯、甘油、有機(jī)硅油等。液柱壓力計(jì)最后測量的是液面的相對(duì)垂直位移，因此上限只可能達(dá)1.5m左右，下限為0.05m左右，否則就不便于觀察，一般液柱壓力計(jì)的應(yīng)用范圍約達(dá)1m水銀柱高壓力。液柱壓力計(jì)是在U形玻璃管內(nèi)裝有一定高度的液體，一端與系統(tǒng)相連，另一端與大氣連接，一般是采用充有水或水銀等液體的玻璃U形管、單管或斜管進(jìn)行壓力測量的。12.

7、2液柱式壓力計(jì)a)U形管壓力計(jì)b)單管壓力計(jì)c)傾斜管壓力計(jì)圖2-2?液柱式壓力計(jì)12.2液柱式壓力計(jì)圖12-2（a）所示的U形管是用來測量壓力和壓差的儀表。在U形管兩端接入不同壓力時(shí)，U形管兩邊管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的液柱差，液柱差的大小與被測壓力有關(guān)，因此測得液柱差即可知被測壓力或壓差的數(shù)值。根據(jù)流體靜力平衡原理可知，右邊的被測壓力、左邊被測壓力式中，—U形管內(nèi)工作液體的密度；—重力加速度。12.2.1U形管壓力計(jì)—U形管內(nèi)孔截面積；12.2液柱式壓力計(jì)由上式可求得兩壓力的差值或在已知一個(gè)壓力的情況下（例如壓

8、力可見U形管內(nèi)的液柱差h與被測壓差或壓力成正比，因此被測壓差或壓力可以用工作液柱高度h的大小來表示。12.2液柱式壓力計(jì)單管壓力計(jì)如圖12-2（b）所示，它相當(dāng)于將U形管的一端換成一個(gè)大直徑的容器，測壓原理仍然與U形管相同。當(dāng)大容器一側(cè)通入被測壓力，管一側(cè)通入大氣壓時(shí)，滿足下列關(guān)系式中，—兩液面的高度差；—玻璃管內(nèi)液面上升高度；—大容器內(nèi)液面下降高度；—玻璃管直徑；—大容器直徑。12.2.2單管壓力計(jì)12.2液柱式壓力計(jì)由于，