壓力測量儀表

1、主講教師：張玉成主講教師：張玉成材料與冶金學院一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表1熱輻射測溫基本原理熱輻射測溫基本原理利用被測溫物體的熱輻射能量與其溫度有一定關系，通過測量熱輻射能量來顯示被測物體溫度。普朗克定律：黑體的單色輻射強度M0與波長和溫度T之間的關系：M0C1-5（eC2/T-1）-1 kcal/m2.h.mC1=3.1710-16kcal.m2/h （普朗克第一輻射常數(shù)） C2=1.438810-2m.k（普朗克第二輻射常數(shù)）維恩公式：M0=C1-5e-C2/T （用于3000k以下的溫度）是光學高溫計的理論依據(jù)。一、熱工測量儀表一、熱工測量

2、儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表1熱輻射測溫基本原理熱輻射測溫基本原理普朗克定律和維恩公式是黑體的理論公式，實際存在的物體并非黑體,其輻射強度M0對波長的分布與普朗克定律不同，上兩式不適用，必須加以修正：M（）M0其中（）為物體的光譜發(fā)射率（單色輻射黑度）。其值在0與1之間，它與溫度，物體的性質(zhì)和表面情況有關，其數(shù)值由實驗方法測定。 一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表2光學高溫計光學高溫計物體在高溫狀態(tài)會發(fā)光，具有一定亮度，其亮度和輻射強度成正比，即LCMC為比例常數(shù)。由于M與T有關，所以受熱物體的亮度大小也反映了物體溫度的高低，但因為各種物體的黑度是不同的

3、，因此即使它們的亮度相同，其溫度也是不相同的，這就使得按某一物體的溫度刻度的光學高溫計不可以用來測量黑度不同的另一物體的溫度。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表2光學高溫計光學高溫計為解決此問題，儀表按黑體的溫度刻度，當測量實際物體的溫度時，所測量出的結果，不是物體的真實溫度，而是相當黑體的溫度，即物體的亮度溫度，然后通過修正求得被測物體的真實溫度。 一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀輻射測溫儀2光學高溫計光學高溫計亮度溫度：當物體在輻射波長為，溫度為T時的亮度L，和黑體在輻射波長為，溫度為Ts時的亮度L0相等，則將TS稱為該物

4、體在波長為時的亮度溫度。sTCTCeCCLeCCL2251)(051)(令其亮度相等，則：)(21ln11CTTs其中，為單色輻射波長，通常用0.65m的紅光；C2為普朗克第二輻射常數(shù)；()為黑度系數(shù)。 一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（1）測溫工作原理普朗克定律只給出了絕對黑體單色輻射強度隨溫度變化的規(guī)律，若要得到波長從0之間的全部輻射能量的總和，可將M0對進行積分即全輻射能量為：40150100) 1(2TdeCdMTcKcal/m2 h其中：為：斯蒂芬玻爾茲曼常數(shù)（4.9610-8kcal/h m2 k4）0此式稱為絕對

5、黑體全輻射定律（斯玻定律）。它說明絕對黑體全輻射能量和絕對溫度的四次方成正比。對于實際物體必須進行修正為全輻射黑度（物體的發(fā)射率），其值在01之間。40TM一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計WFT-202型全輻射感溫器1-對物透鏡；2-外殼；3-補償光欄；4-座架；5-熱電堆；6-接線柱；7-穿線套；8-蓋；9-目鏡一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計熱電堆熱電堆由云母環(huán)、靶心、引出

6、線和熱電偶組成。按輻射高溫計的起點不同，熱電堆分別由16對或8對直徑為0.05 0.07mm的鎳鉻-考銅熱電偶串聯(lián)而成，每對熱電偶的熱端焊在瓣形鎳箔上，其冷端由考銅箔串聯(lián)起來，最后一端由考銅箔代作引出線，整個熱電堆固定在環(huán)形云母架上。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計全輻射高溫計是將被測物體的全輻射能量通過熱電堆轉換為熱電勢，然后送入顯示儀表。物體的全輻射能量由物鏡聚焦后經(jīng)光欄使焦點落在熱電堆上。熱電堆測量端感受熱量，輸出熱電勢送到二次儀表，由二次儀表指示或記錄被測物體的溫度。一、熱工測

7、量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計光欄是用來攔除外界雜散光，并對熱電堆的冷端溫度實現(xiàn)自動補償，它是采用控制孔徑的裝置，它由四個補償片和四個雙金屬片組成。當環(huán)境溫度升高時，雙金屬片的自由端因升溫向四周伸展，帶動四片補償片各自向外移動，于是光欄孔擴大，輻射到熱電堆上的能量增加，使輸出熱電勢不致因冷端溫度升高而減小，起到了補償作用。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計全輻射高溫計是按黑體被測對象進行

8、刻度的，需要對測量結果進行換算，獲得實際物體的溫度。輻射溫度：當被測物體的真實溫度為T時，其輻射強度（全輻射能量）M等于黑體在溫度Tp時的輻射強度度M0，溫度Tp稱為被測物體的輻射溫度。41pTT 式中：全輻射黑度（發(fā)射率），其值隨物體的化學成分，表面狀態(tài)，溫度和輻射條件不同而不同，且難準確測定，測量誤差較大。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計使用注意事項：使用時應盡可能準確地確定被測物體的黑度，或人為地創(chuàng)造黑體輻射的條件。安裝時正對著砌在爐膛側壁內(nèi)封底陶瓷管的底部，以提高測量準確度。測量時要使高溫計的鉑箔片正好被整個被測對象的

9、像覆蓋，否則測量值是不準確的。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計使用注意事項：全輻射高溫計和被測物體之間的中間介質(zhì)如水蒸汽、CO2等會吸收輻射能量，使高溫計接收到的輻射能減少而引起誤差。由于中間介質(zhì)對不同波段輻射能的吸收程度不同，中間介質(zhì)吸收全輻射能比吸收單色輻射能要多，所以全輻射高溫計受中間介質(zhì)的影響更大些。為了減小誤差，高溫計與被測物體之間的距離不可太大。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計使用注意事項：全輻射高溫計與被測物體間的距離往往較小，

10、高溫計在物體熱輻射的影響下溫度逐漸升高，會使其中熱電偶冷端溫度升高，增加測量誤差。故，當環(huán)境溫度過高時（100），則需在高溫計外裝設冷卻水套，以降低儀表工作溫度。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-2溫度測量儀表輻射測溫儀表輻射測溫儀表3全輻射高溫計全輻射高溫計（2）全輻射高溫計使用注意事項：對不同型號的全輻射高溫計，要求被測物體的直徑D和被測物體與高溫計之間的距離L之比有一定限制。當D/L太小時，被測物體在熱電堆平面上成像太小，全輻射能不能完全充滿熱電堆十字平面，指示值偏低。而且距離太遠，中間介質(zhì)的影響增大，溫度的指示值也偏低。本章小結本章小結常用測溫方法常用測溫方法熱膨脹：固體、液體、氣體

11、的膨脹位移。電阻變化：導體或半導體受熱后電阻值發(fā)生變化。熱電效應：兩種不同性質(zhì)的導體（或半導體）構成閉合回路，兩接點溫度不同時，回路中就產(chǎn)生電勢。（帕爾貼效應）熱輻射：物體的熱輻射能隨溫度的變化而變化。熱電偶熱電偶熱電現(xiàn)象（熱電效應或帕爾貼效應）：由兩種不同的導體或半導體A、B組成的閉合回路中，如果使兩個接點1、2處于不同的溫度，回路就會出現(xiàn)電動勢，這一現(xiàn)象即為熱電現(xiàn)象。該電勢即為熱電勢。Et = eAB(t) - eAB(t0) 熱電勢由溫差電勢和接觸電勢組成。冷端補償電位差計電阻溫度計電阻溫度計利用某些金屬導體或半導體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的性質(zhì)來進行工作的。Rt=Rt0 (1+t

12、) 其中:為電阻溫度系數(shù)，即溫度每升高一度時，材料電阻相對變化的數(shù)值。大多數(shù)金屬，溫度每升高一度，其阻值增加0.40.6%，而半導體則降低0.30.6%。光學高溫計光學高溫計普朗克定律：M0C1-5（eC2/T-1）-1 黑體的單色輻射強度M0與波長和溫度T之間的關系：維恩公式：M0=C1-5e-C2/T （用于3000k以下的溫度）是光學高溫計的理論依據(jù)。 實際物體：M（）M0其中（）為物體的光譜發(fā)射率（單色輻射黑度），其值在0與1之間。 物體在高溫狀態(tài)會發(fā)光，具有一定亮度，其亮度和輻射強度成正比，即 LCM， C為比例常數(shù)。 亮度溫度：當物體在輻射波長為，溫度為T時的亮度L，和黑體在輻射波

13、長為，溫度為Ts時的亮度L0相等，則將TS稱為該物體在波長為時的亮度溫度。 )(21ln11CTTs全輻射高溫計全輻射高溫計黑體全輻射能量：40150100) 1(2TdeCdMTc40TM41pTT 實際物體： 為全輻射黑度（物體的發(fā)射率）輻射溫度：當被測物體的真實溫度為T時，其輻射強度（全輻射能量）M等于黑體在溫度Tp時的輻射強度M0，溫度Tp稱為被測物體的輻射溫度。課下總結 熱電偶：基本原理、冷端補償 電位差計：工作流程、信號干擾 光學高溫計與全輻射高溫計的設計思路一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表為什么要測量壓力？在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力是重要的操

14、作參數(shù)之一。特別是在化工、煉油等生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到壓力和真空度的測量：如高壓聚乙烯，要在150MPa或更高的壓力下進行聚合；煉油廠減壓蒸餾，則要在比大氣壓低很多的真空下進行。如果壓力不符合要求，不僅會影響生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品質(zhì)量，有時還會造成嚴重的生產(chǎn)事故。壓力測量的意義不僅局限于其自身，有些其他參數(shù)的測量，如物位、流量等，往往是通過測量壓力或壓差來進行的。1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表壓力單位壓力，是指均勻垂直地作用在單位面積上的力，可表示為：p = F / S單位：帕斯卡，簡稱帕（Pa）：1Pa = 1N/m2帕所表示的壓力較小，工程上經(jīng)常使用兆帕（MPa）。1MPa = 1*

15、106 Pa一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表絕對壓力、表壓、負壓（真空度）表壓：是絕對壓力和大氣壓力的差值：即p表 = p絕 p大氣負壓：是大氣壓力和絕對壓力的差值：即p真 = p大氣 p絕壓力設備和測壓儀表通常是處于大氣之中，本身就承受著大氣壓力，所以，工程上常使用表壓或真空度來表示壓力的大小。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表 分類分類液柱式壓力計：液柱式壓力計：是根據(jù)流體靜力學原理，把被測壓力轉換成液柱（汞柱、水柱）高度，主要有：U形管，單管，斜管等。結構簡單、使用方便。但精

16、度受工作液的毛細管作用、密度以及視差等因素的影響，測量范圍較窄。一般用來測量較低的壓力、真空度或壓力差。彈性式壓力計：彈性式壓力計：是根據(jù)彈性件受力變形的原理，將被測壓力轉換成彈性元件的位移進行測量。有彈簧管壓力計、波紋管壓力計及膜式壓力計等。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表 分類分類電氣式壓力計：電氣式壓力計：是通過機械或電氣元件，將被測壓力轉換成各種電量（如電壓、電流、頻率等），依據(jù)電量的大小而實現(xiàn)壓力的間接測量。例如各種壓力傳感器和壓力變送器等?；钊綁毫τ嫞夯钊綁毫τ嫞菏歉鶕?jù)水壓機液體傳送壓力的原理，將被測壓力轉換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來

17、進行測量的。測量精度高，允許誤差可小到0.05%0.02%。但結構復雜，價格較貴。一般作為標準型壓力測量儀器，來檢驗其他類型的壓力計。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈性式壓力計彈性式壓力計彈性式壓力計是利用各種形式的彈性元件，在被測介質(zhì)的壓力作用下產(chǎn)生彈性變形的程度（一般用位移的大小表示）來度量被測壓力的大小。 其結構簡單、測壓范圍寬、計數(shù)清晰、有足夠的精度、價格便宜、現(xiàn)場使用和維修方便。常用的彈性元件有：彈簧管（a-單圈，b-多圈）、c-膜片、d-膜盒、e-波紋管等。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈性式壓

18、力計彈性式壓力計 彈性元件彈性元件1彈簧管式彈性元件：其測壓范圍較寬，可測量高達1000MPa的壓力。有單圈和多圈之分。單圈彈簧管是彎成圓弧形的金屬管子，其截面做成扁圓形或橢圓形，當通入壓力P后，其自由端會產(chǎn)生位移。其位移量較小，能測量較高的壓力。為增加自由端的位移，可制成多圈彈管。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈性式壓力計彈性式壓力計 彈性元件彈性元件2 薄膜式式彈性元件：彈性膜片是由金屬或非金屬做成的具有彈性的一張膜片，在壓力作用下能產(chǎn)生變形。有時也可由兩塊金屬膜片沿周口對焊起來成一薄壁盒子，內(nèi)充液體（例如硅油），稱為膜盒。3 波紋管是一個周圍為

19、波紋狀的薄壁金屬筒體。這種彈性元件易于變形，而且位移可以很大，常用于測量微壓與低壓（一般不超過1MPa）。測量原理：一根彎成圓弧形（2700）的金屬空心管子。其自由端B封閉，管子的另一端固定在接頭9上。當通入被測壓力p后，截面漲成圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形，使其自由端B會產(chǎn)生位移。輸入的壓力p與自由度B的位移成正比，只要測得B點的位移量，就能反映壓力p的大小。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈簧管壓力計彈簧管壓力計 單圈彈簧管1-彈簧管；2-拉桿；3-扇形齒輪；4-中心齒輪；5-指針；6-面板；7-游絲；8-調(diào)整螺絲；9-接

20、頭位移放大：自由端B的位移一般很小，難以直接顯示。B點的位移通過拉桿2使齒輪3作逆時針偏轉，于是指針5通過同軸的中心齒輪4的帶動而作順時針偏轉，在面板6的刻度標尺上顯示出被測壓力p的數(shù)值。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈簧管壓力計彈簧管壓力計 單圈彈簧管1-彈簧管；2-拉桿；3-扇形齒輪；4-中心齒輪；5-指針；6-面板；7-游絲；8-調(diào)整螺絲；9-接頭游絲7：用來克服因扇形齒輪3和中心齒輪4間的傳動間隙而產(chǎn)生的儀表變差。調(diào)整螺絲8：通過改變8的位置（即改變機械傳動的放大系數(shù)），來調(diào)整壓力表的量程。由于自由端B的位移與被測壓力之間具有正比關系，因此面

21、板6上的刻度標尺是線性的。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈簧管壓力計彈簧管壓力計 單圈彈簧管1-彈簧管；2-拉桿；3-扇形齒輪；4-中心齒輪；5-指針；6-面板；7-游絲；8-調(diào)整螺絲；9-接頭彈簧管的材料：根據(jù)被測介質(zhì)的性質(zhì)、被測壓力的大小而定。p 20MPa時，選用不銹鋼或合金鋼。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表彈簧管壓力計彈簧管壓力計 單圈彈簧管一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表下一頁下一頁章目錄章目錄1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電接點信號壓力表彈簧管壓力表的改進它是在彈簧管壓力表上增加電接

22、點形成的。 在壓力高于或低于規(guī)定范圍時，壓力表能發(fā)出燈光或音響信號，作報警或自動控制用。工作原理：采用凹凸形的金屬膜片作為彈性元件，金屬膜片6被固定在上下兩塊金屬蓋中。當被測介質(zhì)從接頭傳入膜室后，膜片6下部承受被測壓力，上部為大氣壓，因此產(chǎn)生向上位移。此位移借助球鉸鏈5和頂桿4傳至齒形齒輪3，從而使中心齒輪2和指針1轉動，在刻度盤上顯示出相應的壓力值。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表膜片式壓力計膜片式壓力計1-指針；2-中心齒輪；3-扇形齒輪；4-頂桿；5-球鉸鏈；6-膜片優(yōu)點：可以測量黏度較大的介質(zhì)的壓力。如果膜片和下蓋用不銹鋼制作或涂以適當?shù)谋Ｗo層

23、，還可以測量某些腐蝕介質(zhì)的壓力。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表膜片式壓力計膜片式壓力計一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計電氣式壓力計是一種能將壓力轉換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。其測量范圍較廣，誤差較小，可遠距離傳輸，便于集中控制。它一般由壓力傳感器、測量線路、信號處理裝置等組成。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計1霍爾片式壓力傳感器是利用霍爾元件將由壓力引起的位移轉換成電勢，從而實現(xiàn)壓力的間接測量?；魻栐且粔K半導體（

24、如鍺）薄片。將其置于磁場中，并在垂直磁場的方向通以電流，可以發(fā)現(xiàn)垂直于磁場和電流方向?qū)w的兩側會產(chǎn)生一個相應的電勢，這一電勢稱為霍爾電勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計1霍爾片式壓力傳感器霍爾電勢的大小，與半導體、所通過的電流（一般稱為控制電流）、磁感應強度以及霍爾片的幾何尺寸等因素有關，可表示為：UH = RHBIRH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關。霍爾電勢與磁感應強度和控制電流成正比。B和I都有一定的限度，一般B約為幾千高斯，I為320mA，所得的霍爾電勢約為幾十毫伏數(shù)量級。一、熱工測量儀表一

25、、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計1霍爾片式壓力傳感器導體也具有霍爾效應，但是導體的霍爾電勢遠比半導體的霍爾電勢小得多。選定了霍爾元件，并保持控制電流恒定，則在非均勻的磁場中，霍爾元件所處的位置不同，所受的磁感應強度也將不同，這樣就可以得到與位移成比例的霍爾電勢，實現(xiàn)位移與電勢的線性轉換。任何非電量只要能轉換成位移量的變化，均可以利用霍爾式位移傳感器的原理轉化成霍爾電動勢。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計霍爾片式彈簧管壓力傳感器是將霍爾元件與彈簧管彈性元件組合在一起構成的。從彈簧管的

26、固定端引入被測壓力p，其自由端與霍爾片相連，霍爾片上、下方垂直安裝兩對磁極，形成非勻強磁場，霍爾片的四端引出四根導線，其中與磁鋼2相平行的兩根導線和直流穩(wěn)壓電源相連接，另兩根導線用來輸出信號。1-彈簧管；2-磁鋼；3-霍爾片一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表電氣式壓力計電氣式壓力計當被測壓力引入后，在被測壓力的作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置，從而輸出霍爾電勢。1-彈簧管；2-磁鋼；3-霍爾片一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表2應變片式壓力傳感器電阻應變效應： 被測壓力使應變片發(fā)生機械

27、形變（產(chǎn)生應變）時， 若應變片產(chǎn)生壓縮應變，其阻值減小； 若應變片產(chǎn)生拉伸應變，其阻值增加。 其阻值的變化，再通過橋式電路獲得相應的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其它記錄儀表顯示被測壓力值。 電阻應變片有金屬應變片和半導體應變片兩類。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表2應變片式壓力傳感器 結構：應變筒1的上端與外殼2固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，兩片康銅絲應變片r1和r2用特殊膠合劑（縮醛膠等）貼緊在應變筒的外壁。1-應變筒；2-外殼；3-密封膜片r1沿應變筒軸向貼放，作為測量片；r2沿徑向貼放，作為溫度補償片。應變片與筒體之間不發(fā)生相對滑動

28、，并保持電氣絕緣。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表2應變片式壓力傳感器作用過程： 當被測壓力p作用于膜片而使應變筒作軸向受壓變形時， 沿軸向貼放的應變片r1也將產(chǎn)生軸向壓縮應變1，于是r1的阻值變??； 而沿徑向貼放的應力片r2，由于本身受到橫向壓縮將引起縱向拉伸應變2 ，于是r2阻值變大。1-應變筒；2-外殼；3-密封膜片但是由于2比1要小，故實際上r1的減少量將比r2的增大量為大。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表2應變片式壓力傳感器輸出橋路： 應力片r1和r2與兩個固定電阻r3和r4組成橋式電路。 由于r1和

29、r2的阻值變化，導致橋路失去平衡，從而獲得不平衡電壓U作為傳感器的輸出信號。1-應變筒；2-外殼；3-密封膜片 當供給直流穩(wěn)壓電壓為10V時，可得到最大U為5mV的輸出，被測壓力可達到25MPa。由于傳感器固有頻率在25000Hz以上，故具有較好的動態(tài)性能，適用于快速變化的壓力測量。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表3壓阻式壓力傳感器 根據(jù)單晶硅的壓阻效應制成： 半導體材料（如單晶硅和鍺），摻雜形成P型和N型半導體。在外力作用下，原子點陣排列發(fā)生變化，導致載流子遷移率及濃度發(fā)生變化，進而電阻發(fā)生變化。 利用半導體材料做成壓阻式傳感器有兩種類型：一種是利用

30、半導體材料的體電阻做成的粘貼式應變片傳感器；另一種是在半導體材料的基片上用集成電路工藝制成擴散電阻，稱為擴散型壓阻傳感器。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表3壓阻式壓力傳感器作用過程： 采用單晶硅片為彈性元件。 利用集成電路工藝，在單晶硅的特定方向上擴散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。 當壓力發(fā)生變化時，單晶硅膜片產(chǎn)生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的點輸出信號。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表3壓阻式壓力傳感器擴散硅壓力傳感器： 彈性元件與

31、轉換元件一體化， 尺寸小， 固有頻率很高， 可以測量頻率范圍很寬的脈動壓力。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表壓力表的選用壓力表的選用1 儀表類型的選用 儀表類型滿足工藝生產(chǎn)的要求： 例如：是否需要遠傳、自動記錄或報警； 被測介質(zhì)的物理化學性質(zhì)（如腐蝕性、溫度高低、黏度大小、臟污程度、易燃易爆性等）； 現(xiàn)場環(huán)境（如高溫、電磁場、震動及現(xiàn)場安裝條件等。 普通壓力計的彈簧管多采用銅合金； 高壓的也有采用碳鋼的； 氨用壓力計的彈簧管則都采用碳鋼，而不允許采用銅合金，因為氨氣對銅的腐蝕極強； 氧氣壓力計與普通壓力計在結構和材質(zhì)上完全相同，只是氧用壓力計禁油，因為

32、油進入氧氣系統(tǒng)易引起爆炸。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表壓力表的選用壓力表的選用2 儀表測量范圍的確定 根據(jù)操作中需要測量的參數(shù)的大小來確定。 為避免彈性元件因受力過大而損壞，壓力表的上限值應高于工藝生產(chǎn)中可能的最大壓力值； “化工自控設計技術規(guī)定”： 測量穩(wěn)定壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限的2/3； 測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限的1/2； 測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過測量上限的3/5。 被測壓力最小值不低于儀表量程的1/3為宜。一、熱工測量儀表一、熱工測量儀表1-3壓力測量儀表壓力測量儀表壓力測量儀表壓力表的選用壓力表的選用3 儀表精度級的選取 根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來確定的。 一般而言