文档介绍：2017/11/18
在压力测量中,常有表压、负压或真空度等。工业上所用的压力指示值一般为表压,即是绝对压力和大气压之差。如果被测压力低于大气压,称为负压或真空度,它是大气压力减去绝对压力。其关系如图6-24所示。
测压仪表
P绝
P绝
P真
P表
大气压力线
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1、液柱式压力计是根据流体静力学原理制成的,将被测压力转换成液柱的高度反映出来。按其结构形式的不同,分为U型管压力计、单管压力计和斜管压力计。这类压力计结构简单、使用方便,一般适用于测量低温、负压或压力差。
在生产过程中测压仪表很多,常用的有弹性式压力计、电气式压力计、液柱式压力计。
2、电气式压力计是用某些机械或电气元件将压力转换成电信号,如频率、电压、电流信号等来进行测量的仪表,如霍尔片式压力变送器、应变片式压力变送器、电阻式压力表等。这类压力计因其检测元件动态性能好、耐高温,因而适用于测快速变化,脉动压力和超高压等场合。
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电阻应变传感器也适合于对压力的测量,配以合适的弹性元件,可实现几十Pa(帕斯卡)至1011Pa大范围测量,%F·S。应变式压力传感器(Strain type Pressure sensor)有多种弹性元件,但主要用于气体和液体压力的测量,
应变式压力传感器
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显然应变值与壁厚成反比。圆筒上端实心部位处贴的应变片R2是温度补偿片,以减小温度变化引入的误差。这种传感器可用于较大压力的测量,测量范围约106~108Pa。
1)圆筒式压力传感器
图2-18 圆筒式压力传感器
这种传感器的弹性元件是一个薄壁圆筒,如图2-18所示。当气体或液体进入圆筒内对薄壁产生压力时,薄壁产生变形,粘贴在薄壁上的应变片产生相应的应变,应变片R1所承受的沿圆周线方向的切向应变值为
d=D0-D,
圆筒的壁厚,
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2)膜片式压力传感器
图2-19 膜片式压力传感器
膜片式压力传感器如图所示,当流体进入膜盒后,对膜片产生一定的压力,此压力使膜片上的应变片承受相应的应变。图中R1和R3承受拉应变,即径向应变;R2和R4承受压应变,即切向应变,四个应变片可接成差动全桥测量电路,从而获得较高的灵敏度。当压力P均匀地作用于膜片上时,膜片上各点的径向应变和切向应变可由下式确定
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式中 P——流体压力(N/m2);
μ——泊松比;
E——弹性模量(N/m2);
h——膜片(薄板)厚度(m);
——膜片(薄板)有效圆半径(m);
X——应变片离圆心的径向距离(m)。
当压力P均匀地作用于膜片上时,膜片上各点的径向应变和切向应变可由下式确定
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压电式压力传感器根据使用要求不同,有多种结构型式,上图是常见的膜片式压电压力传感器,压电元件为两片纵向电效应石英晶片,具有良好的线性度和长时间稳定性;作用到受压膜片上的压力,通过传力块作用到压电元件上,使晶片产生厚度变形;传力块和电极片一般采用不锈钢制作,以确保压力能均匀、快速、无损耗地传递到压电元件上;外壳和机座应有足够机械刚度,机座和传力块与晶片的接触面要有良好的平行度和光洁度。
3) 压电式压力传感器
这种结构的压力传感器主要优点是有较高的灵敏度和分辨率,测压范围宽。
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3、弹性式压力表是利用弹性元件在被测介质的压力作用下,产生弹性形变的原理而制成的。这类仪表结构简单、牢固可靠、使用方便、价格低廉、精度尚好和测量范围宽,可以用来测量几百帕到上千兆帕范围内的压力。若增加附加装置,如记录机构、电气变换装置、控制元件等,则能实现压力的记录、远传、报警、自动控制等。它是工业上应用最广泛的一类测压仪表。
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弹性元件是弹性式压力表的传感元件,测压范围不同,所用的弹性元件亦不同。
1)弹性元件
弹簧管式弹性元件有单圈和多圈弹簧管之分,后者灵敏度较高。一般用来测中压和高压,高压可达数百兆帕。但也有时应用于低压甚至真空度的测量中。
薄膜式弹性元件和波纹管式弹性元件多用于测量微压和低压。尤其是波纹管在压力作用下易于变形,位移大,它测量的压力一般不超过1MPa。
常用的弹性元件有弹簧管式、薄膜式和波纹管
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主要由弹簧管,传动机构,指示机构和表壳部分组成。弹簧管是一根弯曲成圆弧形、横截面呈椭圆形或乎椭圆形的空心管子。它的一端焊接在压力表的管座上固定不动,并与被测压力的介质相连通。管子的另一端是封闭的,称自由端,在压力的作用下,管子的自由端产生位移。在一定范围内,位移量