壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護

1、LOGO現(xiàn)場儀表的安裝與維護現(xiàn)場儀表的安裝與維護壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護任務四任務四 ：壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護：壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護 壓力的概念與壓力單位壓力的概念與壓力單位12彈性式壓力計彈性式壓力計3電測式壓力計電測式壓力計4壓力儀表的分類壓力儀表的分類 壓力計的選擇、校驗與安裝壓力計的選擇、校驗與安裝5任務四任務四 ：壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維：壓力測量儀表及變送器的安裝、校驗與維護護v 工業(yè)生產(chǎn)中許多工藝過程只有在一定的壓力條件下進行，才能取得預期的效果。如高壓聚乙烯要在150MPa或更高的

2、壓力下才能完成聚合；煉油廠減壓蒸餾，則要在比大氣壓力低很多的負壓條件下才能進行。但所有工藝設備的承壓能力都是有限的，超過設備的額定壓力容易造成設備的損壞，甚至造成爆炸事故。在工業(yè)生產(chǎn)中使用較多有彈性式壓力計，電感式、應變式、壓電式、電容式等壓力、差壓變送器等。v4.1壓力的概念與壓力單位壓力的概念與壓力單位v（一）壓力的概念（一）壓力的概念v工程上統(tǒng)稱介質(zhì)垂直作用在單位面積上的力為壓工程上統(tǒng)稱介質(zhì)垂直作用在單位面積上的力為壓力。壓力是由分子的重量和分子運動對器壁撞擊力。壓力是由分子的重量和分子運動對器壁撞擊而產(chǎn)生的，它由受力面積和垂直作用力的大小決而產(chǎn)生的，它由受力面積和垂直作用力的大小決定，

3、方向則指向受壓物體，其數(shù)學表達式為定，方向則指向受壓物體，其數(shù)學表達式為vP=F/S (4.1) v式中式中 P壓力；壓力；F一垂直作用力；一垂直作用力；S一受力面積。一受力面積。v（二）壓力的單位（二）壓力的單位v在國際單位制中，定義在國際單位制中，定義1牛頓力垂直均勻地作用牛頓力垂直均勻地作用在在1平方米面積上所形成的壓力為平方米面積上所形成的壓力為1“帕斯卡帕斯卡”，簡稱簡稱“帕帕”，符號為，符號為Pa。我國規(guī)定帕斯卡為壓力。我國規(guī)定帕斯卡為壓力的法定單位。因帕斯卡的單位太小，工程上常用的法定單位。因帕斯卡的單位太小，工程上常用千帕（千帕（kPa）、兆帕（）、兆帕（MPa）等單位。）等單

4、位。v根據(jù)流體靜力學原理，對于密度為根據(jù)流體靜力學原理，對于密度為、高度為、高度為H的的流體由于其自身重力在底部所產(chǎn)生的壓力為流體由于其自身重力在底部所產(chǎn)生的壓力為v P=Hg (4.2)v式中，式中，g為重力加速度。所以，對于密度一定的為重力加速度。所以，對于密度一定的流體，可以用液柱高度表示壓力的大小。實行國流體，可以用液柱高度表示壓力的大小。實行國際單位制以前常用際單位制以前常用mmH2O、mmHg表示壓力，表示壓力，以前使用的壓力單位還有工程大氣壓、物理大氣以前使用的壓力單位還有工程大氣壓、物理大氣壓、巴等。為了便于換算，下表給出了各壓力單壓、巴等。為了便于換算，下表給出了各壓力單位之

5、間的換算關系。位之間的換算關系。注：mmH2O(毫米水柱)單位為溫度為4時的值，重力加速度規(guī)定為9.80665m/s2；mmHg（毫米汞柱）單位為溫度為0時的值，重力加速度規(guī)定為9.80665 m/s2； 磅力英寸2 (lbf/in2）單位可縮寫為psi。v（三）壓力的表示方法（三）壓力的表示方法v壓力測量中常有大氣壓力、表壓力、絕對壓力和壓力測量中常有大氣壓力、表壓力、絕對壓力和負壓力（或真空度）之分，如圖所示。負壓力（或真空度）之分，如圖所示。v 絕對壓力絕對壓力P以絕對真空為零點計算的壓力，為以絕對真空為零點計算的壓力，為介質(zhì)的真實壓力。介質(zhì)的真實壓力。v 表壓力表壓力p表壓力為絕對壓力

6、與當?shù)卮髿鈮毫χ韷毫榻^對壓力與當?shù)卮髿鈮毫χ?，即超出大氣壓力的那部分壓力。表壓力、絕差，即超出大氣壓力的那部分壓力。表壓力、絕對壓力和大氣壓力之間的關系也可用數(shù)學式表示對壓力和大氣壓力之間的關系也可用數(shù)學式表示如下如下vp =P- Pa (4.3)v 負壓力。由上式可見，當絕對壓力低于當?shù)卮髿鈮毫ω搲毫?。由上式可見，當絕對壓力低于當?shù)卮髿鈮毫r，表壓將出現(xiàn)負值，此時，表壓將出現(xiàn)負值，此v 時表壓力稱為負壓力。負壓力又稱為真空，在數(shù)值上等于時表壓力稱為負壓力。負壓力又稱為真空，在數(shù)值上等于表壓力的絕對值，表示如下表壓力的絕對值，表示如下v (4.4)v 因為各種工藝設備和測量儀表都處于大氣

7、之中，為便于調(diào)因為各種工藝設備和測量儀表都處于大氣之中，為便于調(diào)零，壓力儀表指示的壓力均為表壓力或真空，所以工程上零，壓力儀表指示的壓力均為表壓力或真空，所以工程上都用表壓力或真空表示壓力的大小。如不特別說明，一般都用表壓力或真空表示壓力的大小。如不特別說明，一般提到的壓力均為表壓力。需測量絕對壓力時，可以將壓力提到的壓力均為表壓力。需測量絕對壓力時，可以將壓力計表殼或差壓變送器的低壓室抽成真空來實現(xiàn)。計表殼或差壓變送器的低壓室抽成真空來實現(xiàn)。v 差壓。兩個壓力之差，用表示。差壓計和差壓變送器差壓。兩個壓力之差，用表示。差壓計和差壓變送器廣泛應用于節(jié)流式流量計和靜壓式液位計中。廣泛應用于節(jié)流式

8、流量計和靜壓式液位計中。 v4.2 壓力儀表的分類壓力儀表的分類v為了測量方便，習慣上會根據(jù)所測壓力的高低不為了測量方便，習慣上會根據(jù)所測壓力的高低不同，把壓力劃分成不同的區(qū)間。在不同的壓力區(qū)同，把壓力劃分成不同的區(qū)間。在不同的壓力區(qū)間壓力的測量方法有所不同，下面所列壓力范圍間壓力的測量方法有所不同，下面所列壓力范圍的劃分不是絕對的。的劃分不是絕對的。v（一）壓力范圍的劃分（一）壓力范圍的劃分v 微壓微壓 00.1MPa。v 低壓低壓 0.11.6MPa。v 中壓中壓 1.610MPa。v 高壓高壓 1032MPa。v 超高壓超高壓32MPa。v（二）壓力儀表的分類（二）壓力儀表的分類v按測量

9、原理的不同，可以將壓力儀表分為以下四按測量原理的不同，可以將壓力儀表分為以下四類。類。v 液柱式壓力計。根據(jù)流體靜力學原理，將被測液柱式壓力計。根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。液柱式壓力計有壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進行測量。液柱式壓力計有U型管壓力計、單管壓力計和斜管壓力計三種。型管壓力計、單管壓力計和斜管壓力計三種。這類壓力計結構簡單，使用方便，測量范圍較窄，這類壓力計結構簡單，使用方便，測量范圍較窄，一般用來測量較低壓力、真空或壓力差。一般用來測量較低壓力、真空或壓力差。v 彈性式壓力計。利用彈性元件受到壓力作用時彈性式壓力計。利用彈性元件受到壓力作用時產(chǎn)生的彈性變形的大小

10、間接測量被測壓力。彈性產(chǎn)生的彈性變形的大小間接測量被測壓力。彈性元件有多種類型，覆蓋了很寬的壓力范圍，所以元件有多種類型，覆蓋了很寬的壓力范圍，所以此類壓力計在壓力測量中的應用非常普遍。此類壓力計在壓力測量中的應用非常普遍。 v 活塞式壓力計。根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上活塞式壓力計。根據(jù)流體靜力學原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量進行測量。活塞式壓力計的測量精度很高，可以所加平衡祛碼的質(zhì)量進行測量?；钊綁毫τ嫷臏y量精度很高，可以達到達到0.050.02級。其結構復雜，價格較貴，一般作為標準儀表，級。其結構復雜，價格較貴，一般作為標準儀表，校驗其他壓力計。校驗其他壓

11、力計。v 電測式壓力計。通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電壓、電電測式壓力計。通過機械和電氣元件將被測壓力轉(zhuǎn)換成電壓、電流、頻率等電量進行測量，實現(xiàn)壓力信號的遠傳。電測式壓力計一般流、頻率等電量進行測量，實現(xiàn)壓力信號的遠傳。電測式壓力計一般由壓力敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路等組成。壓力敏感元件一般是由壓力敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路等組成。壓力敏感元件一般是彈性元件，被測壓力通過壓力敏感元件轉(zhuǎn)換成一個與壓力有確定關系彈性元件，被測壓力通過壓力敏感元件轉(zhuǎn)換成一個與壓力有確定關系的非電量（如彈性變形、應變力或機械位移），通過轉(zhuǎn)換元件的某種的非電量（如彈性變形、應變力或機械位移），通過轉(zhuǎn)換元件的某

12、種物理效應將這一非電量轉(zhuǎn)換成電阻、電感、電容、電勢等電量。測量物理效應將這一非電量轉(zhuǎn)換成電阻、電感、電容、電勢等電量。測量電路則將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量進行放大與轉(zhuǎn)換，變成易于傳送的電壓、電路則將轉(zhuǎn)換元件輸出的電量進行放大與轉(zhuǎn)換，變成易于傳送的電壓、電流或頻率信號輸出。電流或頻率信號輸出。v 根據(jù)轉(zhuǎn)換元件所基于的物理效應不同，電測式壓力計有電阻式、電感根據(jù)轉(zhuǎn)換元件所基于的物理效應不同，電測式壓力計有電阻式、電感式、電容式、霍爾式、應變式、壓阻式、壓磁式壓力計等多種。式、電容式、霍爾式、應變式、壓阻式、壓磁式壓力計等多種。v 應當指出，有的電測式壓力計的壓力敏感元件和轉(zhuǎn)換元件是同一個元應當指出，有的

13、電測式壓力計的壓力敏感元件和轉(zhuǎn)換元件是同一個元件；有的則僅包含壓力敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，而測量電路置于顯示、件；有的則僅包含壓力敏感元件和轉(zhuǎn)換元件，而測量電路置于顯示、控制儀表中?？刂苾x表中。v4.3 彈性式壓力計彈性式壓力計v彈性式壓力計結構簡單、價格低廉、使用方便、彈性式壓力計結構簡單、價格低廉、使用方便、測量范圍寬，若增加附加裝置，如記錄機構、電測量范圍寬，若增加附加裝置，如記錄機構、電氣變換裝置、控制元件等，可以實現(xiàn)壓力的記錄、氣變換裝置、控制元件等，可以實現(xiàn)壓力的記錄、遠傳、信號報警、自動控制等。彈性式壓力計可遠傳、信號報警、自動控制等。彈性式壓力計可以用來測量幾百帕到數(shù)百兆帕范圍內(nèi)的

14、壓力，是以用來測量幾百帕到數(shù)百兆帕范圍內(nèi)的壓力，是應用最為廣泛的一種測壓儀表。應用最為廣泛的一種測壓儀表。v一、彈性元件一、彈性元件v彈性元件是彈性式壓力計的測壓敏感元件，壓力彈性元件是彈性式壓力計的測壓敏感元件，壓力計的性能主要取決于彈性元件的彈性特性，與彈計的性能主要取決于彈性元件的彈性特性，與彈性元件的材料、形狀、加工和熱處理質(zhì)量有關，性元件的材料、形狀、加工和熱處理質(zhì)量有關，而且對溫度敏感性較強。而且對溫度敏感性較強。v不同形狀的彈性元件所適用的測壓范圍不同。常不同形狀的彈性元件所適用的測壓范圍不同。常用彈性壓力計所使用的彈性元件有以下幾種，如用彈性壓力計所使用的彈性元件有以下幾種，如

15、下圖下圖4-2所示。所示。v 彈簧管。由法國工程師波登發(fā)明，所以又稱為波登管。它是一根彈簧管。由法國工程師波登發(fā)明，所以又稱為波登管。它是一根彎曲成圓弧形的、扁圓截面的金屬管子，固定端開口，自由端封閉。彎曲成圓弧形的、扁圓截面的金屬管子，固定端開口，自由端封閉。當被測壓力從固定端輸入后，它的自由端會產(chǎn)生位移，通過位移大小當被測壓力從固定端輸入后，它的自由端會產(chǎn)生位移，通過位移大小測量壓力。彈簧管式壓力計結構簡單，測量范圍很廣，最高可達測量壓力。彈簧管式壓力計結構簡單，測量范圍很廣，最高可達 109Pa。彈簧管有單圈和多圈之分，多圈彈簧管自由端位移量較大，。彈簧管有單圈和多圈之分，多圈彈簧管自由

16、端位移量較大，靈敏度高。靈敏度高。v 波紋管。形狀為周圍有褶皺的圓柱形薄壁桶，用金屬材料滾壓或波紋管。形狀為周圍有褶皺的圓柱形薄壁桶，用金屬材料滾壓或疊焊制成。自由端封閉，另一端通入壓力。在壓力作用下，其自由端疊焊制成。自由端封閉，另一端通入壓力。在壓力作用下，其自由端受力產(chǎn)生伸縮變形。波紋管的變形主要是各層波紋的彎曲產(chǎn)生，其特受力產(chǎn)生伸縮變形。波紋管的變形主要是各層波紋的彎曲產(chǎn)生，其特點是剛度小，位移量大，壓力靈敏度高，可以用來測量較低的壓力。點是剛度小，位移量大，壓力靈敏度高，可以用來測量較低的壓力。v 膜片膜盒。膜片用金屬薄片或橡膠膜制成，在現(xiàn)代固態(tài)傳感器中，膜片膜盒。膜片用金屬薄片或橡

17、膠膜制成，在現(xiàn)代固態(tài)傳感器中，一般用硅材料制作膜片，其形式分為平膜片、波紋膜片和撓性膜片幾一般用硅材料制作膜片，其形式分為平膜片、波紋膜片和撓性膜片幾種。其中，平膜片可以承受較大的被測壓力，變形量較小，靈敏度不種。其中，平膜片可以承受較大的被測壓力，變形量較小，靈敏度不高，一般在測量較大的壓力而且要求變形較小時使用；波紋膜片剛度高，一般在測量較大的壓力而且要求變形較小時使用；波紋膜片剛度小，位移量大，靈敏度較高，常用在低壓測量中；撓性膜片一般不單小，位移量大，靈敏度較高，常用在低壓測量中；撓性膜片一般不單獨作為彈性元件使用，而是與線性較好的彈簧相連，在測量較低壓力獨作為彈性元件使用，而是與線性

18、較好的彈簧相連，在測量較低壓力時使用。時使用。v在差壓計和差壓變送器中，為提高彈性元件的穩(wěn)在差壓計和差壓變送器中，為提高彈性元件的穩(wěn)定性，提高抗過載能力，通常把兩張相同的金屬定性，提高抗過載能力，通常把兩張相同的金屬波紋膜片面對面焊接在圓形基座上，做成膜盒，波紋膜片面對面焊接在圓形基座上，做成膜盒，如圖如圖(g) 所示。膜盒內(nèi)充液體（如硅油），用以所示。膜盒內(nèi)充液體（如硅油），用以傳遞壓力。當被測壓力（差壓）超過測量上限、傳遞壓力。當被測壓力（差壓）超過測量上限、膜片位移過大時，膜片會貼緊在基座上，避免過膜片位移過大時，膜片會貼緊在基座上，避免過載而損壞。載而損壞。v為了保證儀表的精度、可靠性

19、及良好的線性特性，為了保證儀表的精度、可靠性及良好的線性特性，彈性元件必須工作在彈性限度范圍內(nèi)，且彈性元彈性元件必須工作在彈性限度范圍內(nèi)，且彈性元件的彈性后效和彈性滯后要小，溫度系數(shù)也要低。件的彈性后效和彈性滯后要小，溫度系數(shù)也要低。v 二、彈簧管壓力表二、彈簧管壓力表v 彈簧管式壓力表是工業(yè)生產(chǎn)上應用非常廣泛的一種測壓彈簧管式壓力表是工業(yè)生產(chǎn)上應用非常廣泛的一種測壓儀表，其中應用最多的是單圈彈簧管壓力表。儀表，其中應用最多的是單圈彈簧管壓力表。v （一）基本測量原理（一）基本測量原理v 單圈彈簧管是一根彎成單圈彈簧管是一根彎成270圓弧的橢圓截面的空心金屬圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的

20、自由端管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭上。當封閉，另一端固定在接頭上。當通入被測的壓力通入被測的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴張變形。將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴張變形。同時，使彈簧管的自由端同時，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位的位移成正比，所以只要測得移成正比，所以只要測得B點的位移量，就能反映壓力點的位移量，就能反映壓力p的大小。的大小。 v 注

21、意：彈簧管自由端注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過放大機構才能指示出來。難，所以必須通過放大機構才能指示出來。 v （二）彈簧管壓力表的組成原理（二）彈簧管壓力表的組成原理v 單圈彈簧管壓力表主要由彈簧管、傳動放大機構（包單圈彈簧管壓力表主要由彈簧管、傳動放大機構（包括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪等）、指示裝置（指針括拉桿、扇形齒輪、中心齒輪等）、指示裝置（指針和表盤），以及外殼等幾部分組成，如下圖和表盤），以及外殼等幾部分組成，如下圖4-4所示。所示。 v被測壓力由引壓接頭被測壓力由引壓接頭9通入彈簧管內(nèi)腔，使彈簧通入彈簧管內(nèi)腔，使彈

22、簧管管1產(chǎn)生彈性變形，自由端向右上方位移。通過產(chǎn)生彈性變形，自由端向右上方位移。通過連桿連桿2使扇形齒輪使扇形齒輪3做逆時針偏轉(zhuǎn)，進而帶動中心做逆時針偏轉(zhuǎn)，進而帶動中心齒輪齒輪4做順時針偏轉(zhuǎn)，于是固定在中心齒輪上的做順時針偏轉(zhuǎn)，于是固定在中心齒輪上的指針指針5也做順時針偏轉(zhuǎn)，從而指出被測壓力的數(shù)也做順時針偏轉(zhuǎn)，從而指出被測壓力的數(shù)值。由于自由端的位移量與被測壓力之間成正比值。由于自由端的位移量與被測壓力之間成正比關系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均勻的。關系，因此彈簧管壓力表的刻度標尺是均勻的。v調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘8將連桿將連桿2的軸固定在扇形齒輪的長槽孔的軸固定在扇形齒輪的長槽孔中，其位置可變

23、，以改變傳動放大機構的放大倍中，其位置可變，以改變傳動放大機構的放大倍數(shù)，實現(xiàn)壓力表量程的調(diào)整。向扇形齒輪軸數(shù)，實現(xiàn)壓力表量程的調(diào)整。向扇形齒輪軸10處處移動調(diào)整螺釘，傳動放大倍數(shù)增大，指針偏轉(zhuǎn)角移動調(diào)整螺釘，傳動放大倍數(shù)增大，指針偏轉(zhuǎn)角越大，壓力表量程范圍減小。越大，壓力表量程范圍減小。v游絲游絲7是一種微型螺旋盤簧，一端固定在表殼支是一種微型螺旋盤簧，一端固定在表殼支架上，另一端固定在中心齒輪軸上，始終給中心架上，另一端固定在中心齒輪軸上，始終給中心齒輪施加一個微小的力矩，使中心齒輪和扇形齒齒輪施加一個微小的力矩，使中心齒輪和扇形齒輪不管向哪個方向轉(zhuǎn)動，始終只有一側(cè)齒面相嚙輪不管向哪個方向

24、轉(zhuǎn)動，始終只有一側(cè)齒面相嚙合，可以克服齒輪傳動嚙合間隙而產(chǎn)生的儀表變合，可以克服齒輪傳動嚙合間隙而產(chǎn)生的儀表變差。差。v （三）彈簧管壓力表的形式（三）彈簧管壓力表的形式v 彈簧管壓力表的測壓范圍很廣，品種規(guī)格繁多。按彈簧管彈簧管壓力表的測壓范圍很廣，品種規(guī)格繁多。按彈簧管結構，有單圈彈簧管壓力表、多圈彈簧管壓力表；按其測結構，有單圈彈簧管壓力表、多圈彈簧管壓力表；按其測量精度不同，有工業(yè)用普通壓力表（量精度不同，有工業(yè)用普通壓力表（0.5級以下）、校驗級以下）、校驗用精密壓力表；按其用途不同，有耐腐蝕壓力表、耐震壓用精密壓力表；按其用途不同，有耐腐蝕壓力表、耐震壓力表、隔膜壓力表，氧氣壓力表

25、、氨用壓力力表、隔膜壓力表，氧氣壓力表、氨用壓力v 表等專用壓力表。它們的外形與結構基本相同，只是所用表等專用壓力表。它們的外形與結構基本相同，只是所用的材料有所不同。的材料有所不同。v 例如，測量氨氣壓力時必須采用能耐腐蝕的不銹鋼彈簧管；例如，測量氨氣壓力時必須采用能耐腐蝕的不銹鋼彈簧管；測量乙炔壓力時不得用銅制彈簧管；測量氧氣壓力時則嚴測量乙炔壓力時不得用銅制彈簧管；測量氧氣壓力時則嚴禁沾有油脂，否則將有爆炸危險；測量危險氣體的壓力表，禁沾有油脂，否則將有爆炸危險；測量危險氣體的壓力表，一般用規(guī)定顏色涂刷外殼，并注明特殊介質(zhì)名稱，如測量一般用規(guī)定顏色涂刷外殼，并注明特殊介質(zhì)名稱，如測量氧氣

26、（天藍）、氫氣（深綠）、氨（黃）、氯氣（褐）、氧氣（天藍）、氫氣（深綠）、氨（黃）、氯氣（褐）、乙炔（白）、可燃氣體（紅）、惰性氣體（黑）等。乙炔（白）、可燃氣體（紅）、惰性氣體（黑）等。v （三）彈簧管壓力表的形式（三）彈簧管壓力表的形式v 彈簧管壓力表的測壓范圍很廣，品種規(guī)格繁多。按彈簧管彈簧管壓力表的測壓范圍很廣，品種規(guī)格繁多。按彈簧管結構，有單圈彈簧管壓力表、多圈彈簧管壓力表；按其測結構，有單圈彈簧管壓力表、多圈彈簧管壓力表；按其測量精度不同，有工業(yè)用普通壓力表（量精度不同，有工業(yè)用普通壓力表（0.5級以下）、校驗級以下）、校驗用精密壓力表；按其用途不同，有耐腐蝕壓力表、耐震壓用精密壓

27、力表；按其用途不同，有耐腐蝕壓力表、耐震壓力表、隔膜壓力表，氧氣壓力表、氨用壓力力表、隔膜壓力表，氧氣壓力表、氨用壓力v 表等專用壓力表。它們的外形與結構基本相同，只是所用表等專用壓力表。它們的外形與結構基本相同，只是所用的材料有所不同。的材料有所不同。v 例如，測量氨氣壓力時必須采用能耐腐蝕的不銹鋼彈簧管；例如，測量氨氣壓力時必須采用能耐腐蝕的不銹鋼彈簧管；測量乙炔壓力時不得用銅制彈簧管；測量氧氣壓力時則嚴測量乙炔壓力時不得用銅制彈簧管；測量氧氣壓力時則嚴禁沾有油脂，否則將有爆炸危險；測量危險氣體的壓力表，禁沾有油脂，否則將有爆炸危險；測量危險氣體的壓力表，一般用規(guī)定顏色涂刷外殼，并注明特殊

28、介質(zhì)名稱，如測量一般用規(guī)定顏色涂刷外殼，并注明特殊介質(zhì)名稱，如測量氧氣（天藍）、氫氣（深綠）、氨（黃）、氯氣（褐）、氧氣（天藍）、氫氣（深綠）、氨（黃）、氯氣（褐）、乙炔（白）、可燃氣體（紅）、惰性氣體（黑）等。乙炔（白）、可燃氣體（紅）、惰性氣體（黑）等。v耐震壓力表常用于各類壓縮機、柱塞泵等劇烈波耐震壓力表常用于各類壓縮機、柱塞泵等劇烈波動壓力的測量，以利于提高壓力表壽命，方便讀動壓力的測量，以利于提高壓力表壽命，方便讀數(shù)。耐震壓力表一般采用密封表殼，表殼內(nèi)灌充數(shù)。耐震壓力表一般采用密封表殼，表殼內(nèi)灌充液壓油等阻尼液。彈簧管及齒輪機構浸沒在阻尼液壓油等阻尼液。彈簧管及齒輪機構浸沒在阻尼液中

29、，除了傳動機構得到潤滑外，設備振動和壓液中，除了傳動機構得到潤滑外，設備振動和壓力波動造成的機件震動能量被阻尼液吸收。有的力波動造成的機件震動能量被阻尼液吸收。有的耐震壓力表接頭上裝有阻尼器，被測介質(zhì)通過阻耐震壓力表接頭上裝有阻尼器，被測介質(zhì)通過阻尼器細長通道時，流動阻力減緩了壓力的急劇變尼器細長通道時，流動阻力減緩了壓力的急劇變化，有效改善指針抖動現(xiàn)象。化，有效改善指針抖動現(xiàn)象。v耐腐蝕壓力表，除了采用耐腐蝕彈性材料外，一耐腐蝕壓力表，除了采用耐腐蝕彈性材料外，一般用耐腐蝕波紋膜片將彈簧管用隔離油密封，與般用耐腐蝕波紋膜片將彈簧管用隔離油密封，與腐蝕性被測介質(zhì)隔開，結構如圖腐蝕性被測介質(zhì)隔開

30、，結構如圖4-5(f）所示。）所示。v彈簧管壓力表的外形依壓力接頭的方向與安裝環(huán)彈簧管壓力表的外形依壓力接頭的方向與安裝環(huán)邊不同，分為徑向（壓力表接頭在表盤徑向）、邊不同，分為徑向（壓力表接頭在表盤徑向）、軸向（壓力表接頭在指針軸向）、直接安裝式軸向（壓力表接頭在指針軸向）、直接安裝式（沒有安裝環(huán)）、凸裝式（指后部帶有安袋環(huán)，（沒有安裝環(huán)）、凸裝式（指后部帶有安袋環(huán)，俗稱帶后邊）、嵌裝式（指前部帶有安裝環(huán)，俗俗稱帶后邊）、嵌裝式（指前部帶有安裝環(huán)，俗稱帶前邊）等幾種，如下圖所示。圖中型號首字稱帶前邊）等幾種，如下圖所示。圖中型號首字母母Y表示壓力表（真空表為表示壓力表（真空表為Z、壓力真空表為

31、、壓力真空表為YZ、標準表為標準表為YB、隔膜壓力表為、隔膜壓力表為YP、遠傳信號壓力、遠傳信號壓力表為表為YX等），后綴字母等），后綴字母T、Q、Z分別表示有后分別表示有后邊、有前邊、軸向接頭，中間數(shù)字表示壓力表公邊、有前邊、軸向接頭，中間數(shù)字表示壓力表公稱直徑（稱直徑（40、60、100、50、250）。）。 壓力計的測量范圍，常用的有 01.0、1.6、2.5、4.0、6.010n五個系列。精度等級一般有4.0、2.5、3 2、1.5、1.0、0.5、0.4、0.25、0.2、0.1級等。 v三、電接點壓力表三、電接點壓力表v在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中，當壓力低于或高于規(guī)定在許多工業(yè)生產(chǎn)過程中

32、，當壓力低于或高于規(guī)定范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生范圍時，就會破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險，因此常常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)。危險，因此常常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)。利用電接點壓力表能簡便地在壓力超出設定范圍利用電接點壓力表能簡便地在壓力超出設定范圍時發(fā)出報警信號，以便提醒操作人員注意，或通時發(fā)出報警信號，以便提醒操作人員注意，或通過中間繼電器實現(xiàn)某種連鎖控制，以防止發(fā)生嚴過中間繼電器實現(xiàn)某種連鎖控制，以防止發(fā)生嚴重的事故。重的事故。v如下圖如下圖4-6所示，電接點信號壓力表是在普通彈所示，電接點信號壓力表是在普通彈簧管壓力表上附加觸點機構而成的。壓力表指針簧管壓力表上

33、附加觸點機構而成的。壓力表指針2上有動觸點上有動觸點B，表盤上另有兩個可調(diào)節(jié)的上、下，表盤上另有兩個可調(diào)節(jié)的上、下限設定指針限設定指針1、3，上面分別有上限靜觸點，上面分別有上限靜觸點A和下和下限靜觸點限靜觸點C。當壓力超過上限設定值時，動觸點。當壓力超過上限設定值時，動觸點B和靜觸點和靜觸點A接觸，紅色信號燈接觸，紅色信號燈LH的電路被接通，的電路被接通，使紅燈點亮；若壓力低到下限設定值時，動觸點使紅燈點亮；若壓力低到下限設定值時，動觸點B與靜觸點與靜觸點C接觸，綠色信號燈接觸，綠色信號燈LL的電路接通，的電路接通，綠燈亮，依次警示壓力超限。綠燈亮，依次警示壓力超限。v為了防止壓力超限時靜觸

34、點擋死指針為了防止壓力超限時靜觸點擋死指針2，出現(xiàn)較，出現(xiàn)較大的指示誤差。上、下限指針大的指示誤差。上、下限指針1、3上的靜觸點上的靜觸點A、C是用游絲彈簧與轉(zhuǎn)軸連接的。當壓力超限時，是用游絲彈簧與轉(zhuǎn)軸連接的。當壓力超限時，指針指針2會推動靜觸點會推動靜觸點A、C一起偏轉(zhuǎn)，并保持接觸。一起偏轉(zhuǎn)，并保持接觸。而當壓力回到上（下）限以內(nèi)時，靜觸點被上而當壓力回到上（下）限以內(nèi)時，靜觸點被上（下）限指針（下）限指針1(3）擋住，動、靜觸點脫離接觸。）擋住，動、靜觸點脫離接觸。信號燈均不亮。上、下限指針的位置可根據(jù)需要信號燈均不亮。上、下限指針的位置可根據(jù)需要從表外調(diào)節(jié)。從表外調(diào)節(jié)。v實際應用時，可以

35、在指示燈上并聯(lián)電鈴、繼電器，實際應用時，可以在指示燈上并聯(lián)電鈴、繼電器，以便在壓力超限時，實現(xiàn)聲光報警或連鎖控制。以便在壓力超限時，實現(xiàn)聲光報警或連鎖控制。 v4.4電測式壓力計電測式壓力計v一、一、 霍爾式壓力計霍爾式壓力計v霍爾式壓力計由霍爾式壓力傳感器和顯示儀組成，霍爾式壓力計由霍爾式壓力傳感器和顯示儀組成，根據(jù)霍爾效應，利用霍爾元件將彈性元件產(chǎn)生的根據(jù)霍爾效應，利用霍爾元件將彈性元件產(chǎn)生的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢，從而實現(xiàn)壓力的測量。v（一）霍爾效應（一）霍爾效應v如圖如圖4-7所示，霍爾元件是置于磁場中的一個半所示，霍爾元件是置于磁場中的一個半導體材

36、料片。在磁場中，磁力線沿導體材料片。在磁場中，磁力線沿z方向垂直穿方向垂直穿過霍爾元件。在過霍爾元件。在y方向通入恒定電流方向通入恒定電流I以后，自由以后，自由電子要作與電流電子要作與電流I方向相反的運動。由于受洛倫磁方向相反的運動。由于受洛倫磁力力F的作用，自由電子的運動方向會發(fā)生偏移，的作用，自由電子的運動方向會發(fā)生偏移，從而造成霍爾片的從而造成霍爾片的-x方向端面上有電子積累，方向端面上有電子積累，+x方向端面上正電荷過剩，于是在霍爾片的方向端面上正電荷過剩，于是在霍爾片的x方方向出現(xiàn)電位差向出現(xiàn)電位差e，此電位差就是，此電位差就是“霍爾電勢霍爾電勢”。 v這種現(xiàn)象叫做霍爾效應，其霍爾電

37、勢為這種現(xiàn)象叫做霍爾效應，其霍爾電勢為v (4.5)v式中式中 霍爾系數(shù)，與半導體材料、尺寸和溫霍爾系數(shù)，與半導體材料、尺寸和溫度有關；度有關；v B磁感應強度；磁感應強度；v I電流；電流；v H霍爾片厚度；霍爾片厚度；v l霍爾片電勢導出端寬度；霍爾片電勢導出端寬度；v b霍爾片電流輸入端寬度；霍爾片電流輸入端寬度；v 靈敏度系數(shù)；靈敏度系數(shù)； v 霍爾片尺寸系數(shù)?；魻柶叽缦禂?shù)。當霍爾片確定以后，霍爾電勢僅與磁感應強度B和電流I有關。在電流I恒定的情況下，若壓力的變化改變了B的大小，霍爾電勢隨之改變，據(jù)此可以測出壓力的大小。利用霍爾效應還可以制成測量電流、磁場、位移、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等物理量的

38、傳感器。目前常用的霍爾材料有鍺（Ge）、硅（Si）、銻化銦（Insb）、砷化銦（InAs）等，半導體片由陶瓷或環(huán)氧樹脂封裝。 v（二）霍爾片式壓力傳感器（二）霍爾片式壓力傳感器v將霍爾元件與彈簧管或其他彈性元件配合，就可將霍爾元件與彈簧管或其他彈性元件配合，就可以構成霍爾片式壓力傳感器，其結構及原理如下以構成霍爾片式壓力傳感器，其結構及原理如下圖圖4-8(a)所示。所示。v在霍爾元件的四個端面引出四條導線，其中與磁在霍爾元件的四個端面引出四條導線，其中與磁鋼相平行的兩條導線與直流恒流電源相連，另兩鋼相平行的兩條導線與直流恒流電源相連，另兩條導線用來輸出信號。將彈簧管的自由端與霍爾條導線用來輸出

39、信號。將彈簧管的自由端與霍爾元件相連，在霍爾元件的上、下端垂直安放兩對元件相連，在霍爾元件的上、下端垂直安放兩對磁極，使霍爾元件處于兩對磁極形成的非均勻磁磁極，使霍爾元件處于兩對磁極形成的非均勻磁場中。場中。v 兩個完全相同的磁鐵相對安裝，磁鋼兩對極靴形狀特殊，兩個完全相同的磁鐵相對安裝，磁鋼兩對極靴形狀特殊，使磁極間形成的磁場成線性分布，兩側(cè)方向相反，磁感應使磁極間形成的磁場成線性分布，兩側(cè)方向相反，磁感應強度分布如圖強度分布如圖4-8 (b）所示。）所示。v 引入被測壓力后，在被測壓力的作用下，彈簧管的自由端引入被測壓力后，在被測壓力的作用下，彈簧管的自由端帶動霍爾片位移，從而改變了霍爾元

40、件在非均勻磁場中的帶動霍爾片位移，從而改變了霍爾元件在非均勻磁場中的位置。當被測壓力為零時，霍爾片處于極靴中央位置，左位置。當被測壓力為零時，霍爾片處于極靴中央位置，左右兩半磁場方向相反、互相對稱，霍爾片總電勢之和為零。右兩半磁場方向相反、互相對稱，霍爾片總電勢之和為零。當被測壓力大于零時，彈簧管帶動霍爾片左移，兩邊產(chǎn)生當被測壓力大于零時，彈簧管帶動霍爾片左移，兩邊產(chǎn)生極性相反的電勢大小不等，霍爾片總電勢大于零。當輸入極性相反的電勢大小不等，霍爾片總電勢大于零。當輸入壓力是負壓時，霍爾元件向右移動，霍爾電勢為負，并且壓力是負壓時，霍爾元件向右移動，霍爾電勢為負，并且壓力越大，霍爾片偏移越大，輸

41、出電勢也越大。此霍爾電壓力越大，霍爾片偏移越大，輸出電勢也越大。此霍爾電勢與被測壓力成比例，利用該電勢即可實現(xiàn)壓力信號的遠勢與被測壓力成比例，利用該電勢即可實現(xiàn)壓力信號的遠傳。傳。v霍爾式壓力傳感器采用非接觸方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)換作用，霍爾式壓力傳感器采用非接觸方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)換作用，輸出輸出m級電壓信號，便于遠傳。測量精度受彈性級電壓信號，便于遠傳。測量精度受彈性元件和霍爾元件的限制，一般不高于元件和霍爾元件的限制，一般不高于1.0級。級。v國產(chǎn)國產(chǎn)YSH型霍爾式壓力傳感器采用彈簧管作壓力型霍爾式壓力傳感器采用彈簧管作壓力敏感元件，所測壓力范圍較寬。敏感元件，所測壓力范圍較寬。HWY型霍爾式型霍爾式壓力傳感

42、器以膜盒作為壓力敏感元件，用于測量壓力傳感器以膜盒作為壓力敏感元件，用于測量-0.02 0.02MPa的壓力。的壓力。v 二、電感式壓力傳感器二、電感式壓力傳感器v 電感式壓力傳感器，將壓力彈性元件的變形位移，通過電感式壓力傳感器，將壓力彈性元件的變形位移，通過電感器件轉(zhuǎn)換為電感量的變化，進而轉(zhuǎn)換為輸出電壓來進電感器件轉(zhuǎn)換為電感量的變化，進而轉(zhuǎn)換為輸出電壓來進行測量。行測量。v 如下圖如下圖4-9所示為由膜盒所示為由膜盒2與差動變壓器與差動變壓器5結合組成的電結合組成的電感式遠傳微壓力計的結構圖，被測壓力感式遠傳微壓力計的結構圖，被測壓力p由接頭由接頭l送入膜盒送入膜盒2。在無壓力時，膜盒處于

43、初始狀態(tài)，與膜盒中心處連接。在無壓力時，膜盒處于初始狀態(tài)，與膜盒中心處連接的鐵芯的鐵芯6位于差動變壓器的電氣零點處，因而輸出電壓為位于差動變壓器的電氣零點處，因而輸出電壓為零。當被測壓力零。當被測壓力p增加時，膜盒產(chǎn)生變形，產(chǎn)生軸向位移，增加時，膜盒產(chǎn)生變形，產(chǎn)生軸向位移，帶動鐵芯在差動變壓器線圈中移動，從而使差動變壓器產(chǎn)帶動鐵芯在差動變壓器線圈中移動，從而使差動變壓器產(chǎn)生正比于被測壓力的電壓輸出。如圖所示測量電路框圖。生正比于被測壓力的電壓輸出。如圖所示測量電路框圖。由于差動變壓器輸出信號較大，所以線路中可不用放大器。由于差動變壓器輸出信號較大，所以線路中可不用放大器。這種微壓力計的測量范圍

44、為這種微壓力計的測量范圍為06104Pa，可測正負壓力。，可測正負壓力。輸出電壓滿量程為輸出電壓滿量程為050mV。 v如圖如圖4-10所示是一種差動變壓器式差壓傳感器。所示是一種差動變壓器式差壓傳感器。它的彈性敏感元件是膜片它的彈性敏感元件是膜片11。當。當pl、p2經(jīng)高、經(jīng)高、低壓導管低壓導管1、2分別進入高、低壓室分別進入高、低壓室12、17時，時，推動膜片向低壓側(cè)移動（最大行程推動膜片向低壓側(cè)移動（最大行程1mm）。膜）。膜片通過連桿片通過連桿19帶動鐵芯帶動鐵芯20在差動變壓器繞組在差動變壓器繞組6內(nèi)內(nèi)右移，差動變壓器有電壓信號輸出，此輸出電壓右移，差動變壓器有電壓信號輸出，此輸出電

45、壓的大小與所測的差壓成比例關系。的大小與所測的差壓成比例關系。v當差壓太大或操作失誤時，膜片有可能承受過大當差壓太大或操作失誤時，膜片有可能承受過大的單向壓力，所以必須有保護裝置。為此，在高、的單向壓力，所以必須有保護裝置。為此，在高、低壓室的兩側(cè)分別裝保護環(huán)低壓室的兩側(cè)分別裝保護環(huán)13和保護擋板和保護擋板14、15，當膜片單向受壓時，保護擋，當膜片單向受壓時，保護擋v板壓緊在保護環(huán)上，封閉高、低壓室，利用工作板壓緊在保護環(huán)上，封閉高、低壓室，利用工作液的不可壓縮性，防止膜片繼續(xù)變形損壞。液的不可壓縮性，防止膜片繼續(xù)變形損壞。v三、應變式壓力計三、應變式壓力計v應變式壓力計利用導體或半導體的應

46、變式壓力計利用導體或半導體的“應變效應應變效應”，由由“應變片應變片”將被測壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，將被測壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，通過橋式測量電路，獲得相應的毫伏級電壓信號通過橋式測量電路，獲得相應的毫伏級電壓信號輸出，如果配上相應的顯示儀表就可顯示被測介輸出，如果配上相應的顯示儀表就可顯示被測介質(zhì)的壓力。應變式壓力傳感器適用于測量快速變質(zhì)的壓力。應變式壓力傳感器適用于測量快速變化的壓力和高壓力?；膲毫透邏毫Α?v（一）應變效應（一）應變效應v應變式壓力傳感器的檢測元件是應變片，它是由應變式壓力傳感器的檢測元件是應變片，它是由金屬導體或半導體材料制成的電阻體。金屬導體或半導體材料制成的電阻

47、體。v應變是一個物體在壓力的作用下產(chǎn)生的相對變形。應變是一個物體在壓力的作用下產(chǎn)生的相對變形。導體在產(chǎn)生機械變形時，電阻要發(fā)生變化，如當導體在產(chǎn)生機械變形時，電阻要發(fā)生變化，如當金屬材料拉伸時，電阻值增大；金屬材料受到壓金屬材料拉伸時，電阻值增大；金屬材料受到壓縮時，電阻減小。這種現(xiàn)象就是所謂的應變效應?？s時，電阻減小。這種現(xiàn)象就是所謂的應變效應。v設應變片電阻絲為圓形截面導體，長度為設應變片電阻絲為圓形截面導體，長度為L，截，截面積為面積為A，材料電阻率為。在未受力時，原始電，材料電阻率為。在未受力時，原始電阻為阻為v （4.6）LR=A v當電阻絲受到軸向拉力作用時，尺寸發(fā)生變化：當電阻絲

48、受到軸向拉力作用時，尺寸發(fā)生變化：長度增加，橫截面積減小，并且也會變化，因而長度增加，橫截面積減小，并且也會變化，因而引起電阻值的變化。對上式兩邊取對數(shù)，得引起電阻值的變化。對上式兩邊取對數(shù)，得v （4.7）v再取微分得再取微分得 v （4.8）lnR=ln +lnL-lnA dRddLdARLA v而而(r為金屬絲半徑），則為金屬絲半徑），則 v （4.9）v式中，式中， 為電阻絲的軸向應變，為電阻絲的軸向應變， 為電阻絲的徑為電阻絲的徑向應變。根據(jù)材料力學原理，在彈性變形時，電向應變。根據(jù)材料力學原理，在彈性變形時，電阻絲的徑向應變等于軸向應變與泊松系數(shù)的乘積，阻絲的徑向應變等于軸向應變與

49、泊松系數(shù)的乘積，即即 （4.10） 2dAdrAr r2rdRddLdRL dL=L dr=r =- v式中，負號表示徑向應變與軸向應變方向相反。式中，負號表示徑向應變與軸向應變方向相反。泊松系數(shù)小于泊松系數(shù)小于1，一般為，一般為00.5。v根據(jù)式（根據(jù)式（4.9）、式（）、式（4.10）得到）得到v （4.11）v式中，式中， 項是由于材料變形，其尺寸項是由于材料變形，其尺寸L、r變變化，產(chǎn)生的電阻變化，為電阻的幾何效應。化，產(chǎn)生的電阻變化，為電阻的幾何效應。v 項是由于材料內(nèi)部晶格結構改變，使電阻率項是由于材料內(nèi)部晶格結構改變，使電阻率改變引起的電阻變化，稱為壓阻效應。改變引起的電阻變化，

50、稱為壓阻效應。 dRd= 1+2+R 1+2 d v對于金屬材料，電阻率的相對變化很小，即對于金屬材料，電阻率的相對變化很小，即 v 1，可略去不計。，可略去不計。v v （4.12）vK為其靈敏度系數(shù)。說明金屬電阻相對變化率與為其靈敏度系數(shù)。說明金屬電阻相對變化率與應變成正比，它們之間呈線性關系。用于制造電應變成正比，它們之間呈線性關系。用于制造電阻應變片金屬絲的靈敏度阻應變片金屬絲的靈敏度K多在多在1.73.6之間。之間。 d dR1+2=KR v對于半導體材料，對于半導體材料， 。根據(jù)理論分析，半。根據(jù)理論分析，半導體材料電阻率相對變化正比于其應變，即導體材料電阻率相對變化正比于其應變，

51、即v （4.13）v式中，為縱向壓阻系數(shù)，式中，為縱向壓阻系數(shù)，E為材料彈性模量，為材料彈性模量，K為為靈敏度系數(shù)。常用硅、鍺半導體材料靈敏度靈敏度系數(shù)。常用硅、鍺半導體材料靈敏度K多多在在100170之間，但依半導體變形的晶向不同，之間，但依半導體變形的晶向不同，K有正有負。有正有負。 d1+2 1dRd=E=KR v（二）（二） 應變片應變片 v1、金屬應變片、金屬應變片v金屬電阻應變片主要有絲式應變片和箔式應變片金屬電阻應變片主要有絲式應變片和箔式應變片兩種結構，如圖兩種結構，如圖4-11所示。所示。v絲式應變片由往復回繞成柵狀的金屬絲（稱為敏絲式應變片由往復回繞成柵狀的金屬絲（稱為敏感

52、柵）、基底、引線、保護膜等組成。敏感柵一感柵）、基底、引線、保護膜等組成。敏感柵一般采用直徑為般采用直徑為0.0150.05mm的金屬絲，用的金屬絲，用黏合劑固定在厚黏合劑固定在厚0.020.04mm的紙或膠膜基的紙或膠膜基底上。敏感柵電阻絲常用材料有康銅底上。敏感柵電阻絲常用材料有康銅（Ni45Cu55）、鎳鉻合金（）、鎳鉻合金（Ni80Cr20）、）、鐵鉻鋁合金（鐵鉻鋁合金（Fe70Cr25Ai5）等。引線是由直）等。引線是由直徑為徑為0.10.2mm的低阻鍍錫銅線或銀線制成，的低阻鍍錫銅線或銀線制成，用于與測量電路相連。用于與測量電路相連。 v箔式應變片的敏感柵是用預先粘貼在絕緣基片上箔

53、式應變片的敏感柵是用預先粘貼在絕緣基片上的厚度為的厚度為0.0030.01mm的金屬箔經(jīng)光刻、的金屬箔經(jīng)光刻、腐蝕等工藝制成。其優(yōu)點是表面積與截面積之比腐蝕等工藝制成。其優(yōu)點是表面積與截面積之比大，散熱條件好，能承受較大電流和較高電壓，大，散熱條件好，能承受較大電流和較高電壓，因而輸出靈敏度高，并可制成各種需要的形狀，因而輸出靈敏度高，并可制成各種需要的形狀，便于大批量生產(chǎn)。由于上述優(yōu)點，它已逐漸取代便于大批量生產(chǎn)。由于上述優(yōu)點，它已逐漸取代絲式應變片。絲式應變片。 v2、半導體應變片、半導體應變片v半導體應變片由硅或鍺等半導體材料制成，有體半導體應變片由硅或鍺等半導體材料制成，有體型半導體應

54、變片、薄膜型半導體應變片、擴散型型半導體應變片、薄膜型半導體應變片、擴散型半導體應變片三種，半導體應變片靈敏系數(shù)大、半導體應變片三種，半導體應變片靈敏系數(shù)大、頻率響應快、機械滯后小、阻值范圍寬，體積小。頻率響應快、機械滯后小、阻值范圍寬，體積小。但此類應變片的熱穩(wěn)定性能較差，需要進行溫度但此類應變片的熱穩(wěn)定性能較差，需要進行溫度補償。補償。 v應變片與彈性元件的裝配可以采用粘貼或壓貼方應變片與彈性元件的裝配可以采用粘貼或壓貼方式。在彈性元件受壓變形的同時應變片也發(fā)生應式。在彈性元件受壓變形的同時應變片也發(fā)生應變，其電阻值隨之改變。變，其電阻值隨之改變。 v （三）（三） 應變電阻測量橋路應變電

55、阻測量橋路v 電阻應變片工作時，其電阻變化微小，需要用電橋電路將電阻應變片工作時，其電阻變化微小，需要用電橋電路將應變應變v 片電阻轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。如圖片電阻轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。如圖4-12所示，電橋由所示，電橋由四個電阻相四個電阻相v 互連接而成，電源和輸出電壓分別從電橋的相對節(jié)點引出?；ミB接而成，電源和輸出電壓分別從電橋的相對節(jié)點引出。根據(jù)電根據(jù)電v 源性質(zhì)，電橋有直流、交流之分。源性質(zhì)，電橋有直流、交流之分。v 一般情況下，電橋負載為放大器，具有較高的輸入阻抗。一般情況下，電橋負載為放大器，具有較高的輸入阻抗。為分為分v 析方便，設電橋輸出開路。負載為無窮大時，電橋輸出電析方便，

56、設電橋輸出開路。負載為無窮大時，電橋輸出電壓為壓為v （4.14） v 當電橋滿足條件時，電橋平衡，輸出電壓為零。當電橋滿足條件時，電橋平衡，輸出電壓為零。)(42413142RRRRRRRREVSv如果電橋中僅有一個橋臂為應變片電阻如果電橋中僅有一個橋臂為應變片電阻R4，其余，其余三個橋臂電阻為固定電阻，且滿足。當應變電阻三個橋臂電阻為固定電阻，且滿足。當應變電阻R4產(chǎn)生電阻變化時，電橋失去平衡，輸出電壓產(chǎn)生電阻變化時，電橋失去平衡，輸出電壓v （4.15）v對于等臂電橋，對于等臂電橋，Rl=R3=R2=R4=R，并考慮，并考慮時，橋路輸出電壓時，橋路輸出電壓v （4.16）v根據(jù)應變效應根

57、據(jù)應變效應 v （4.17） 2S1423RRV=ER +R + RR +R SSEERRV=2 2R+ R4R SEV=K4 v 同理可以推出，當?shù)缺垭姌虻乃膫€橋臂均為應變電阻時，同理可以推出，當?shù)缺垭姌虻乃膫€橋臂均為應變電阻時，輸出電壓輸出電壓v v （4.18）v 由上式可以看出，當各橋臂應變片電阻應變極性一致（同由上式可以看出，當各橋臂應變片電阻應變極性一致（同為拉應變或同為壓應變）時，為拉應變或同為壓應變）時，v 電橋輸出電壓為相鄰橋臂應變電壓之差，相對橋臂應變電電橋輸出電壓為相鄰橋臂應變電壓之差，相對橋臂應變電壓之和。利用此原理，就可以將相鄰橋臂應變片分別置于壓之和。利用此原理，就

58、可以將相鄰橋臂應變片分別置于彈性元件的拉、壓應變區(qū)，以成倍提高電橋靈敏度。另外彈性元件的拉、壓應變區(qū)，以成倍提高電橋靈敏度。另外將相同的應變片置于相鄰的橋臂上，當測量環(huán)境溫度變化將相同的應變片置于相鄰的橋臂上，當測量環(huán)境溫度變化使應變電阻產(chǎn)生電阻變化時，對輸出電壓的影響相互抵消，使應變電阻產(chǎn)生電阻變化時，對輸出電壓的影響相互抵消，可以實現(xiàn)溫度補償作用?？梢詫崿F(xiàn)溫度補償作用。 S31241234S1234ERRRRV=-+-+4RRRRE =K -+-+4 v （四）（四） 應變片式壓力傳感器應變片式壓力傳感器v 應變片式壓力傳感器由彈性元件、應變片、外殼和引線接應變片式壓力傳感器由彈性元件、應

59、變片、外殼和引線接頭組成，結構形式多樣，其常用形式有膜片式和應變筒式頭組成，結構形式多樣，其常用形式有膜片式和應變筒式兩種。以應變筒式壓力傳感器為例介紹。兩種。以應變筒式壓力傳感器為例介紹。v 國產(chǎn)國產(chǎn)BPR型應變式壓力傳感器是典型的應變筒式壓力傳型應變式壓力傳感器是典型的應變筒式壓力傳感器，如下圖所示，有多種型號，測量范圍有感器，如下圖所示，有多種型號，測量范圍有 01MPa、010MPa直到直到0500MPa多種。應變筒式壓力傳感多種。應變筒式壓力傳感器有較好的動態(tài)特性，適用于快速變化的壓力測量。傳感器有較好的動態(tài)特性，適用于快速變化的壓力測量。傳感器的非線性及滯后誤差較小，測量精度優(yōu)于器

60、的非線性及滯后誤差較小，測量精度優(yōu)于1。v 如圖如圖 4-13(a）所示為）所示為BPR-3型壓力傳感器，彈性應變型壓力傳感器，彈性應變筒筒3的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片1緊密地接觸。兩片緊密地接觸。兩片PJ-320型康銅絲應變片型康銅絲應變片Rl、R4用膠用膠合劑粘貼在應變筒的外壁上。合劑粘貼在應變筒的外壁上。 v 測量應變片測量應變片Rl沿應變筒軸向粘貼，補償應變片沿應變筒軸向粘貼，補償應變片R2沿應變筒圓周方向沿應變筒圓周方向粘貼。采用特殊膠合劑，保證應變片與筒體之間不發(fā)生相對滑動現(xiàn)象，粘貼。采用特殊膠合劑，保證應變片與筒體之間