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1、第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 复习引入：复习引入：1 1、检测仪表的组成：、检测仪表的组成：检测元件检测元件+变换放大机构变换放大机构+显示显示2 2、仪表的测量范围和量程：、仪表的测量范围和量程：3 3、测量误差的分类与计算：、测量误差的分类与计算：4 4、仪表精度的确定和选择：仪表精度的确定和选择：本章主要学习四大参数的常用检测原理。本章主要学习四大参数的常用检测原理。1. 51. 5第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 一、概述一、概述2 压力检测及仪表压力检测及仪表压力定义压力定义：单位面积所受的作用力。单位面积所受的作用力。公式公式：标准单位：标准单位：P
2、a ( N/m2 )kPa MPa压力表示方法压力表示方法：绝对压力绝对压力 P绝绝绝对零压力线绝对零压力线大气压力线大气压力线 P大大PP绝绝P绝绝表压力表压力 P表表 P绝绝 P大大P表表负压力负压力 P负负 P绝绝 P大大（真空度）（真空度）P负负第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 压力仪表可分为四大类压力仪表可分为四大类: :液柱式压力计液柱式压力计 ：实验室：实验室用用弹性式压力计弹性式压力计 ：工业用：工业用 电气式压力计电气式压力计：工业用工业用 活塞式压力计活塞式压力计：用砝码用砝码 重量与被测压力相平衡。重量与被测压力相平衡。 作标准表作标准表第三章 检测仪表与传
3、感器 第二节 压力检测仪表 二、弹簧管压力表二、弹簧管压力表（一）检测原理（一）检测原理利用弹性元件受压产生变形，其变形位利用弹性元件受压产生变形，其变形位移量与所受压力成正比。移量与所受压力成正比。 P =CS P S弹性元件（二）弹簧管压力表的结构（二）弹簧管压力表的结构弹簧管弹簧管传送放大机构传送放大机构显示装置显示装置第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 a、弹簧管弹簧管 压力传感器压力传感器 是一根弯成是一根弯成2702700 0圆弧的截面圆弧的截面为椭圆形的空心金属管子。为椭圆形的空心金属管子。 = 2700 P固定端固定端 O：输入压力输入压力PO自由端自由端 Q：产生
4、位移产生位移X QXP XX = K1P或或 = K2P第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 b、传送放大机构传送放大机构拉杆使扇形齿轮偏转拉杆使扇形齿轮偏转扇形齿轮半径中心齿轮半径扇形齿轮半径中心齿轮半径游丝：游丝： 克服变差克服变差X X =K2 X 经过二级放大经过二级放大调整螺钉：可进行量程调整调整螺钉：可进行量程调整第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 c、显示装置显示装置指针：指针：刻度盘：刻度盘：0270O结构简单、方便、便宜、测量范围广，用途广泛，结构简单、方便、便宜、测量范围广，用途广泛， 可增附加机构（记录、报警等）。可增附加机构（记录、报警等）。（三）
5、特点：第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 三、电气式压力计三、电气式压力计利用利用霍尔效应霍尔效应将由压力引起的弹性元件的将由压力引起的弹性元件的位移转变成电势。位移转变成电势。其大小为：其大小为： VH=RHIBRH霍尔常数，霍尔常数，与材料、几何尺寸有关。与材料、几何尺寸有关。1、霍尔片式、霍尔片式霍尔效应：霍尔效应：将两端通有电流将两端通有电流I 的霍尔片的霍尔片（半导体）（半导体）放入磁场放入磁场B中，由于受电磁力的作用，在霍尔片另外两端有电势产生，中，由于受电磁力的作用，在霍尔片另外两端有电势产生，这就是霍尔电势。这就是霍尔电势。当电流当电流I和和RH不变时，不变时，VH
6、与与B成正比。成正比。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 而而B的分布呈线性的非均匀状，当霍尔片处于磁场中的的分布呈线性的非均匀状，当霍尔片处于磁场中的不同位置时，所受的不同位置时，所受的B不同，即可得与弹簧自由端位移不同，即可得与弹簧自由端位移成比例的霍尔电势。成比例的霍尔电势。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 1、工作原理、工作原理动作过程：动作过程：Fi反馈线圈反馈线圈MfMiF1F2Pi膜盒膜盒(A) 主杠杆主杠杆矢量机构矢量机构 推板上移推板上移副杠杆副杠杆检测片检测片S位移检测放大位移检测放大输出输出I02、力平衡式差压变送器、力平衡式差压变送器第三章 检
7、测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 CPiK1K2FSI0+-深度负反馈：深度负反馈：当当F、C为常数时，为常数时， I0与与Pi成线性，成线性，改变改变F(C)可改变仪表量程。可改变仪表量程。I0与与Pi的关系式？的关系式？第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 3 3、电容式压力（差压）变送器、电容式压力（差压）变送器 1 1、结构、结构测量部分测量部分转换部分转换部分差压差压 C C将将C C电流（电流（4 42020mAmA）。）。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 感压膜片感压膜片隔离膜片隔离膜片测量部分测量部分低压室低压室高压室高压室硅油硅油（阻尼）（阻尼）引
8、线引线弧形电极弧形电极弧形电极弧形电极隔离膜片隔离膜片第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 SSSo Ci1 Ci22、测量部分工作原理、测量部分工作原理通过隔离膜片将差压（压力）传递至感压膜通过隔离膜片将差压（压力）传递至感压膜片，使其产生位移片，使其产生位移CS =KPX 当当PX=0时，时，Ci1= Ci2 C=0当当PX0时，时，Ci1= Ci2= 当当S很小时，很小时，C与与S成线性关系。成线性关系。 C= 第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 四、智能型压力变送器四、智能型压力变送器特点：特点：精度高（精度高（0.1级），量程范围广（级），量程范围广（100：1
9、），时间常数），时间常数可调（可调（036S），），通过通过手持通信器手持通信器编制各种程序，可对现场变编制各种程序，可对现场变送器进行参数的设定、零点量程的调整、修正、补偿、自诊送器进行参数的设定、零点量程的调整、修正、补偿、自诊断，使用维护方便，可直接与计算机联系。断，使用维护方便，可直接与计算机联系。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 智能式差压变送器的硬件构成智能式差压变送器的硬件构成HART协议：协议： 一条电缆中同时传输模拟和数字信号一条电缆中同时传输模拟和数字信号(FSK信号信号)。模拟信号模拟信号+0.5mA0.5mA
10、1200HZ“”2200HZ“0”存贮器：存贮器：存放系统程序，功能模块和数据，传感器、变送器特性存放系统程序，功能模块和数据，传感器、变送器特性通信电路：通信电路：输出输出FSK信号，同时对模拟信号进行监测，信号，同时对模拟信号进行监测，实现二实现二进制数字信号与进制数字信号与FSK之间的转换。之间的转换。手操器：手操器：参数设定，量程、零点调整，输入输出信号选择，参数设定，量程、零点调整，输入输出信号选择，单位选择。阻尼时间常数设定，自诊断。单位选择。阻尼时间常数设定，自诊断。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 五、弹簧管压力表的选择及安装五、弹簧管压力表的选择及安装（一）压力
11、表的选用（一）压力表的选用（1）仪表量程仪表量程：根据被测压力的大小。根据被测压力的大小。1/32/3P刻minP刻maxPmax2/3（ P刻刻max P刻刻min ） P刻刻min P min 1/3（ P刻刻max P刻刻min ） P刻刻min （2）仪表精度仪表精度：根据生产允许的最大检测误差。根据生产允许的最大检测误差。（3）仪表种类、型号仪表种类、型号：根据被测介质性质、现场环境条件根据被测介质性质、现场环境条件。第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 二、压力计的安装二、压力计的安装 直线段，取压点与流动方向垂直，连接处无毛刺，测液直线段，取压点与流动方向垂直，连接处无
12、毛刺，测液体时，取压点在管道下半部，在最高点装集气器；测气体时，体时，取压点在管道下半部，在最高点装集气器；测气体时，取压点在管道上半部，在最低点装气液分离器。取压点在管道上半部，在最低点装气液分离器。 （1）测压点的选择）测压点的选择第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 长度：长度：350m，内径：内径：610mm。装切断阀和伴热管装切断阀和伴热管压力计与管道不在同一水平时，应进行修正。压力计与管道不在同一水平时，应进行修正。（2）导压管）导压管（3）压力计）压力计测量氨气：弹簧管用不锈钢，不能用铜；测氧气：严禁沾有测量氨气：弹簧管用不锈钢，不能用铜；测氧气：严禁沾有油脂以免爆炸；
13、测量乙炔：禁止用铜垫片。油脂以免爆炸；测量乙炔：禁止用铜垫片。测量特殊介质（高温、腐蚀、粘性）时，采取相应措施；测量特殊介质（高温、腐蚀、粘性）时，采取相应措施；第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 第三章 检测仪表与传感器 第二节 压力检测仪表 小结及作业：小结及作业：v 压力的表示方法及分类压力的表示方法及分类v 弹簧管压力表的原理及结构弹簧管压力表的原理及结构v 电容式压力（差压）变送器的原理及结构电容式压力（差压）变送器的原理及结构v 弹簧管压力表的选用及安装弹簧管压力表的选用及安装作业：作业：1、P93 24题思考：为什么弹簧管的横截面是椭圆？能否用圆形为什么弹簧管的横截面是椭圆？能否用圆形？2、说明电容式差压变送器的测量部分的原理？ 如何保证输入输出成线性关系？
