自动检测技术及仪表控制系统 第二版课件 教学课件 ppt 作者 张毅 张宝芬 曹丽 彭黎辉 编著5 压力检测

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1、5 压力检测,自动检测技术及仪表控制系统 第二版,化学工业出版社,Contents,5.1.1 压力的单位,1牛顿力垂直均匀地作用在1平方米面积上所形成的压力为1“帕斯卡”,简称“帕”,符号为Pa。,5.1.2 压力的几种表示方法,1)绝对压力:被测介质作用在容器表面积上的全部压力 2)大气压力:由地球表面空气柱重量形成的压力 3)表压力:绝对压力和大气压力之差 4)真空度:绝对压力小于大气压力时的表压力的绝对值 5)差压:设备中两处的压力之差,5.1.3 压力检测的主要方法及分类,5.1.3.1 重力平衡方法: 1)液柱式压力计:基于液体静力学原理 2)负荷式压力计:基于重力平衡原理 5.1

2、.3.2 机械力平衡方法 5.1.3.3 弹性力平衡方法 5.1.3.4 物性测量方法 1)电测式压力计 2)其他新型压力计,如集成式压力计、光纤压力计等,5.2.1 弹性压力计,原理:弹性元件在弹性限度内受压变形,其变形大小与外力成比例,弹性压力计的组成框图,5.2.1 弹性压力计,5.2.1.1 测压弹性元件 1)弹性膜片:外缘固定,圆形片状,中心位移与压力的关系表示弹性特性,线性关系良好 2)波纹管:壁面具有多个同心环状波纹,一端封闭,封闭端的位移和压力在一定范围内呈线性关系 3)弹簧管:圆弧状,不等轴截面,金属管,5.2.1 弹性压力计,5.2.1.2 弹簧管压力计,弹簧管压力计结构

3、1弹簧管;2连杆;3扇形齿轮;4底座;5中心齿轮;6游丝;7表盘;8指针;9接头;10横断面; 11-灵敏度调整槽,5.2.1 弹性压力计,5.2.1.3 波纹管差压计,双波纹管差压计结构示意 1高压波纹管;2补偿波纹管;3连杆;4挡板;5摆杆; 6扭力管;7芯轴;8保护阀;9填充液;10低压波纹管; 11量程弹簧;12阻尼阀;13阻尼环;14轴承,5.2.1 弹性压力计,5.2.1.4 弹性测压计信号的远传方式 弹性元件的变形或位移转换为电信号输出,即可实现远距离信号传送,电远传弹性压力计结构原理,5.2.2 力平衡式压力计,原理:反馈力平衡,力平衡式压力计的基本框图,5.2.3 压力传感器

4、,5.2.3.1 应变式压力传感器 原理:导体和半导体材料发生机械变形时,其电阻值将发生变化,几种应变式测量的结构示意,5.2.3 压力传感器,5.2.3.2 压阻式压力传感器 原理:硅片受压后,膜片的变形使扩散电阻的阻值发生变化 桥式测量电路,桥臂 电阻对称布置,电阻变化 时,电桥输出电压与膜片 所受压力成对应关系,压阻式压力传感器结构示意图 1硅平膜片;2低压腔;3高压腔; 4硅杯;5引线,5.2.3 压力传感器,5.2.3.3 电容式压力传感器 原理:弹性元件的位移转换为电容量的变化 对于差动平板电容器,其电容变 化与板间距离变化的关系为,两室结构的电容式压力传感器 1,4隔离膜片;2,

5、3不锈钢基座;5玻璃绝缘层;6固定电极;7弹性膜片;8引线,5.2.3 压力传感器,5.2.3.4 振频式压力传感器 原理:利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系,通过测量频率信号的变化来检测压力 在一定的压力作用下,变化 后的振筒频率可以近似表示为 传感器由振筒组件和激振电 路组成,振筒式压力传感器结构示意 1激振线圈;2支柱;3底座;4引线;5外壳; 6振动筒;7检测线圈;8压力入口,5.2.3 压力传感器,5.2.3.5 压电式压力传感器 原理:压电材料受到压力作用时产生电荷,外力去除后电荷消失,在弹性范围内,压电元件产生的电荷量与作用力之间呈线性关系 q为电荷量,k为压电常数, S为作

6、用面积,p为压力,压电式压力传感器结构示意 1绝缘体;2压电元件;3壳体;4膜片,5.2.3 压力传感器,5.2.3.6 集成式压力传感器 可以同时检测差压、静压、温度三个参数,集成传感器的敏感元件示意 1温度元件;2静压元件;3差压元件;4硅杯;5固定台,5.2.3 压力传感器,预存针对此传感器的修正公式,采入三种信号后进行处理,可以给出修正后的被测差压值、静压值以及温度值。,集成传感器的组成框图,5.3.1 测压仪表的使用,5.3.1.1 测压仪表的选择 类型 测量范围 测量精度,5.3.1 测压仪表的使用,5.3.1.2 测压仪表的校验 标准仪表的选择原则:其允许绝对误差要小于被校仪表允

7、许绝对误差的1/31/5,活塞式压力校验系统 1测量活塞;2砝码;3活塞筒;4螺旋压力发生器;5工作液;6被校压力表;7手轮;8丝杆;9工作活塞;10油杯;11进油阀;a、b、c切断阀;d进油阀,5.3.2 压力检测系统,5.3.2.1 取压点位置和取压口形式 取压点的选取原则: 1)取压点位置避免处于管路弯曲、分叉、死角或流动形成涡流的区域。 2)取压口开孔的轴线应垂直设备的壁面,其内端面与设备内壁平齐,不应有毛刺或突出物。 3)测量液体介质的压力时,取压口应在管道下部,以避免气体进入引压管;测量气体介质的压力时,取压口应在管道上部,以避免液体进入引压管。,5.3.2 压力检测系统,取压口选择原则示意 1温度计;2挡板;3阀;4导流板; -不适于做取压口的地点;-可用于做取压口的地点,5.3.2 压力检测系统,5.3.2.2 引压管路的敷设 1)引压管的内径、长度的选定与被测介质有关; 2)引压管路水平敷设时,要保持一定的倾斜度,以避免液体(气体)的积存; 3)当被测介质容易冷凝或冻结时,引压管路需有保温伴热措施; 4)根据被测介质情况,在引压管路上要加装附件,如集液器、集气器等; 5)在取压口与仪表之间要装切断阀,检修时使用。,5.3.2 压力检测系统,引压管路的敷设情况 1管道;2测压仪表;3排液罐;4排气罐,Thank You !,

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