第3章 壓力檢測(cè)與儀表ppt課件.ppt

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1、第三章壓力檢測(cè)與儀表壓力(真空度)是工業(yè)生產(chǎn)過程中一種常見而又重要的檢測(cè)參數(shù)，正確的檢測(cè)和控制壓力是保證工業(yè)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)。此外，生產(chǎn)過程的一些其它參數(shù)，如物位、流量等也可以通過測(cè)量壓力或差壓的測(cè)量而獲得。第一節(jié)概述第二節(jié)彈性式壓力計(jì)第三節(jié)壓力(差壓)傳感器第四節(jié)真空計(jì)第五節(jié)壓力檢測(cè)儀表的選用第一節(jié)概述一、壓力定義與單位垂直作用在單位面積上的力稱壓力。在國(guó)際單位制(SI)和我國(guó)法定計(jì)量單位中，壓力的單位是“帕斯卡”，簡(jiǎn)稱“帕”，符號(hào)為“Pa”。由于歷史原因，其它一些壓力單位還在使用，表3-

2、1給出了各種壓力單位之間的換算關(guān)系。表3-1常用壓力換算表單位PaatmmmHgmmH2Okgf/cm2barPsi帕斯卡(Pa)19.869×10-67.501×10-30.1021.02×10-510-51.450×10-4標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)10132517601.033×1041.0331.01314.696毫米汞柱(mmHg)133.31.316×10-3113.5951.360×10-31.333×10-31.934×10-2毫米水柱(mmH2O)9.8070.968×10-47.36×10-211.000×10-49.8

3、07×10-51.422×10-3千克力/厘米2(工程大氣壓)(kgf/cm2)98066.50.968735.561.000×10410.98114.223巴(bar)1050.987750.0621.020×1041.020114.504磅/寸2(Psi)689.56.805×10-251.715703.0727.031×10-26.895×10-21二、壓力的表示方法壓力有三種表示方法，即絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓力或真空度，它們的關(guān)系如下圖所示。P真空度P絕對(duì)壓力P表壓P絕對(duì)壓力大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓(真空度

4、)的關(guān)系三、壓力檢測(cè)方法(1)彈性力平衡法：利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡的原理。(2)重力平衡方法：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(cè)壓力相平衡的原理。(3)機(jī)械力平衡方法：將被測(cè)壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)移成一個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過測(cè)得平衡時(shí)的外力來得到被測(cè)壓力。(4)物性測(cè)量方法：基于敏感元件在壓力的作用下某些物理特性發(fā)生與壓力成確定關(guān)系變化的原理。第二節(jié)彈性式壓力計(jì)用彈性傳感器(又稱彈性元件)組成的壓力測(cè)量?jī)x表稱為彈性式壓力計(jì)。彈性元件受壓后產(chǎn)生的形變輸出(力或位移)，可以通過傳

5、動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)指針指示壓力(或壓差)，也可以通過某種電氣元件組成變送器，實(shí)現(xiàn)壓力(或壓差)信號(hào)的遠(yuǎn)傳。一、測(cè)量原理當(dāng)彈性元件在軸向受到外力作用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮位移x，即x=pA/C式中，p—為壓力，Pa；A—承受壓力的有效面積，m2；C—彈性元件的剛度系數(shù)。當(dāng)彈性元件材料、尺寸等確定后，則彈性元件產(chǎn)生拉伸或壓縮位移x與被測(cè)壓力p成正比，這就是彈性式壓力表的測(cè)量原理。二、彈性元件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)三、彈性式壓力計(jì)(一)彈簧管壓力計(jì)彈簧管壓力表在彈性式壓力表中更是歷史悠久，應(yīng)用廣泛。彈簧管壓力表中壓力敏感元件是彈簧管。彈簧管的橫截面呈非圓形

6、(橢圓形或扁形)，彎成圓弧形的空心管子，如圖所示。彈簧管壓力表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調(diào)整螺釘螺旋彈簧管、盤簧管(二)波紋管差壓計(jì)波紋管的特點(diǎn)是靈敏度高(特別是在低壓)，但是遲滯誤差較大，波紋管壓力表的測(cè)量范圍較小，一般為0～0.4MPa，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5～2.5級(jí)。波紋管雙波紋管差壓表膜盒壓力表主要用于測(cè)量較低壓力或負(fù)壓的氣體壓力，壓力測(cè)量范圍為-20～40kPa，儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)一般為1.5～2.5級(jí)。膜片壓力表膜盒壓力表金屬膜片(三)膜盒壓力表第三節(jié)壓力(差壓)傳感器壓力傳感器結(jié)構(gòu)型式多種多樣，常見的

7、型式有壓電式、壓阻式、應(yīng)變式、電感式、電容式、霍爾式及振弦式等。電氣式壓力檢測(cè)方法一般是用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化。能實(shí)現(xiàn)這種壓力-電量轉(zhuǎn)換的壓敏元件有：壓電材料、應(yīng)變片和壓阻元件。一、霍爾壓力傳感器霍爾壓力傳感器屬于位移式壓力(差壓)傳感器。它是利用霍爾效應(yīng)，把壓力作用所產(chǎn)生的彈性元件的位移轉(zhuǎn)變成電勢(shì)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)壓力信號(hào)的遠(yuǎn)傳。(一)霍爾效應(yīng)把半導(dǎo)體單晶薄片(霍爾片)置于磁場(chǎng)B中，當(dāng)在晶片的y軸方向上通以一定大小的電流I時(shí)，在晶片的x軸方向的兩個(gè)端面上將出現(xiàn)電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)

8、UH?；魻栃?yīng)原理霍爾電勢(shì)UH與電流I以及磁場(chǎng)強(qiáng)度B的關(guān)系如下：UH=RHIB式中，RH為霍爾系數(shù)，與霍爾片材料、結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。改變磁場(chǎng)強(qiáng)度B或電流I都可使UH發(fā)生變化。(二)霍爾式壓力傳感器它由壓力-位移轉(zhuǎn)換部分、位移