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1、第二章 压力检测及仪表,一、概述 二、弹性式压力计 三、电测试压力仪表 四、压力仪表的使用,第一节 概述,一、压力的基本概念 （一）定义 均匀而垂直作用于单位面积上的力称为压力， 用公式表示为 ： p = F / S （二）压力测量单位 法定计量单位：帕斯卡（简称“帕”）,符号Pa表示。 工程上：常用KPa 和MPa 。,一、压力的基本概念 （三）压力的表示方式,大气压力 绝对压力 表压力 负压或真空度,二、压力检测的基本原理,1.利用液体压力平衡原理 通过液体产生或传递压力平衡被测压力从而获得测量结果。如 液柱式压力计和活塞式压力计。 2.利用弹性变形原理 利用各种形式的弹性敏感元件在受压后
2、产生弹性变形的特性进 行压力检测。如弹簧管压力表。 3.利用某些物质的某一物理效应与压力的关系 这类仪表的输出均为电信号，统称为电测式压力仪表，又称传 感器或变送器。如应变片式压力传感器，霍尔式压力传感器， 电容式（差压）变送器，扩散硅式压力（差压）变送器等。,第二节 弹性式压力表,测压原理：依据弹性元件受压变形后产生的弹性反作用力与被测压力相平衡，然后测量弹性元件的变形量大小可知被测压力的大小。 常用的弹性元件：膜片图(c)(d)所示、波纹管图(e)所示、弹簧管图(a)(b)所示。,一、弹簧管式压力表,（一）测压原理 当被测压力从输人端通入后，由于椭圆形截面在压力 p 的作用下将趋于圆形，因
3、而弯成弧形的弹簧管随之产生向外挺直的扩张变形。其自由端就从 B 移到 B 。从而将压力变化转换成位移量，压力越大，位移量越大。,一、弹簧管式压力表 （二）弹簧管压力表的结构,1弹簧管；2 拉杆； 3 扇形齿轮； 4 中心齿轮； 5 指针；6 面板； 7 游丝；8 调整螺丝； 9 接头,弹簧管压力表,二、电接点压力表,1、4 静触点； 2 动触点；3 绿灯； 5 红灯,压力表指针上有动触点2，表盘上另有两根可调节指针，上面分别有静触点1和4。当压力超过上限给定数值时，2和4接触，红色信号灯5的电路被接通，红灯发亮。若压力低到下限给定数值时，2与1接触，接通了绿色信号灯3的电路。1、4的位置可根据
4、需要灵活调节。,课间休息,第三节 电测式压力仪表,电测式压力表是基于把压力转换成各种电量进行压力测量的仪表。 优点：测量范围较广,可以远距离传送信号，在工业生产过程中可以实现压力自动控制和报警，并可与工业控制机联用。 组成：一般由敏感元件、传感元件、转换电路组成。,压力表,压力变送器,一、应变式压力传感器,应变式压力传感器是以导体或半导体的“应变效应”为基础的电测式压力表。它把被测压力转换成应变片电阻值的变化，由桥式电路输出相应的毫伏信号，供显示仪表显示出被测压力的大小。,1应变筒； 2外壳； 3密封膜片,二、霍尔式压力传感器,霍尔式压力传感器是根据“霍尔效应”制成的，即利用霍尔元件将由压力所
5、引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的测量。 （一）霍尔效应原理,霍尔电势可用下式表示：,由上式可见，霍尔电势与磁感应强度和电流成正比。,二、霍尔式压力传感器 （二）霍尔式压力传感器,1弹簧管；2 磁钢；3 霍尔片,当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，从而带动霍尔片移动，改变了施加在霍尔片上的磁感应强度，依据霍尔效应进而转换成霍尔电势的变化，达到了压力-位移-霍尔电势的转换。,三、电容式差压(压力)变送器,（一）结构组成 由测量环节和转换环节组成。测量环节感受被测压力将其转换成电容量的变化，转换环节则将电容变换量转换成标准电流信号 。,（二）测量原理,差动平板电容器共有三个极板
6、，其中中间一个电极板为活动电极板，两端为固定电极板。电容变化量与活动电极的位移成正比。而且当位移较小时，近似满足线性关系。电容式压力变送器正是基于这一工作原理而设计的。 差动电容的相对变化量与输入差压成线性关系。而且变送器基本不受温度的影响 。 转换环节检测出差动电容的相对变化量，并将其转换成 420mA 的直流电流输出。,三、电容式差压(压力)变送器,四、扩散硅式差压变送器,扩散硅压力变送器利用单晶硅的压阻效应而构成。 扩散硅式压力变送器具有体积小、重量轻、结构简单、稳定性好和精度高等优点。 其核心结构主要由硅膜片（硅杯）及扩散电阻、引线、外壳等组成。变送器膜片上下有两个压力腔，分别与被测的
7、高低压室连通，用以感受压力的变化。,五、膜盒式压力（差压）传感器,由测量部分和转换部分组成。 测量部分作用是把被测差压p或压力p转换成作用于主杠下端的输入力F。这个输入力F再经过转换、放大后，可以输出010mA 或420mA 电流信号，送给其它仪表进行显示或组成自动控制系统。,六、智能式差压变送器,智能变送器是在普通的模拟式变送器的基础上，增加微处理器而构成的一种智能式检测仪表。智能式变送器性能高，使用灵活。 特点：可进行远程通信。利用手持通信器，可对现场变送器进行各种运行参数的选择和标定；其精确度高，使用与维护方便。 智能差压变送器的结构原理：从整体上看，智能差压变送器是由硬件和软件两大部分
8、组成；从电路结构上看，智能差压变送器包括传感器部件和电子部件两部分。,智能变送器,举例,以美国费希尔-罗斯蒙特公司的3051C型智能差压变送器为例介绍其工作原理。,ST3000系统接线示意图,ST3000系列智能压力、差压变送器所用的现场通讯器为SFC型，带有键盘及液晶显示器。可以接在现场变送器的信号端子上，就地设定或检测，也可以在远离现场的控制室中，接在某个变送器的信号线上进行远程设定及检测。,（1）组态 （2）测量范围的改变 （3）变送器的校准 （4）自诊断 （5）变送器输送/输出显示 （6）设定恒流输出,第四节 压力仪表的使用,压力表的选用 压力表的选用应根据生产要求和使用环境做具体分析。在符合生产过程提出的技术条件下，本着节约的原则，进行种类、型号、量程、精度等级的选择。 （一）仪表种类和型号的选择 （二）外型尺寸选择 （三）仪表量程的确定 一般在被测压力较稳定的情况下，最大被测压力应不超过满量程的2/3；在 被测压力波动较大的情况下，最大被测压力应不超过满量程的1/2；测量高 压力时，最大被测压力应不超过满量程的3/5。 被测压力值以不低于全量程的1/3为宜。 （四）仪表精度的确定：根据生产允许的最大测量误差来确定 。,压力表的安装 （冷凝管与隔离罐） 冷凝管 隔离罐,课 间 休 息,
