壓力檢測與儀表

第二節(jié)壓力檢測與儀表壓力檢測方法及儀表壓力檢測方法液柱測壓法彈性變形法電測壓力法壓力檢測儀表彈簧管壓力表霍爾式壓力表差壓（壓力）變送器力平衡式壓力變送器微位移式變送器智能差壓（壓力）變送器主要內容壓力檢測及儀表一、壓力的單位垂直而均勻地作用在單位面積上的力

式中Ｐ——壓力（Pa）

Ｆ——均勻垂直作用力（N）

Ｓ——受力面積（m2）1Pa=1*10-3KPa

=1*10-6MPa單位:牛頓/米2（N/m2），簡稱“帕”，用符號“Pa”

壓力檢測及儀表壓力的幾種表示形式被測壓力通常可表示為絕對壓力、表壓、負壓（或真空度）

表壓（正壓）絕對壓力的零線大氣壓力線絕對壓力絕對壓力真空度二、彈性式壓力計

壓力檢測及儀表

將被測壓力轉換成彈性元件變形的位移。

測量原理P

彈簧管式彈性元件P

膜片式彈性元件壓力檢測及儀表當彈性元件在軸向受到外力作用時，就會產(chǎn)生拉伸或壓縮位移，即

式中F——軸向外力

S——位移

C——彈性元件的剛度系數(shù)

式中A——彈性元件承受壓力的有效面積

P——被測壓力

測量原理S

~P壓力檢測及儀表彈性元件結構和特點壓力檢測及儀表彈簧管和彈簧管壓力表橫截面呈非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀（中心角常為270°）的空心管子。管子的一端為封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。位移量（中心角改變量）和所加壓力有如下的函數(shù)關系：式中θ0為彈簧管中心角的初始角；Δθ為受壓后中心角的改變量。

彈簧管壓力表

壓力檢測及儀表彈簧管拉桿指針中心齒輪扇形齒輪接頭游絲刻度盤調整螺釘三、電氣式壓力計

壓力檢測及儀表

是一種能將壓力轉換成電信號進行傳輸及顯示的儀表。組成：壓力傳感器測量電路信號處理裝置壓力檢測及儀表壓電式測壓原理根據(jù)“壓電效應”把被測壓力變換為電信號的。（a）單晶體

（b）剖面圖

（c）X截割的石英片

受力面積

作用在受力面積上的壓力壓電常數(shù)

電荷數(shù)壓力檢測及儀表利用金屬或半導體材料制成的電阻體的阻值可表示為：

當電阻體受外力作用時，電阻體的長度、截面積或電阻率會發(fā)生變化，即其阻值也會發(fā)生變化。這種因尺寸變化引起阻值變化稱為應變效應。應變片多以金屬材料為主，一般和彈性元件一起使用。應變筒的上端與外殼固定在一起，下端與不銹鋼密封膜片3緊密接觸，應變片r1和r2用膠合劑貼緊在應變筒的外壁，與筒體之間不發(fā)生相對滑動。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。

圖中應變片r1、r2的靜態(tài)性能完全相同。當膜片受到外力作用時，彈性筒軸向受壓，使應變片r1產(chǎn)生軸向應變，阻值變??；而應變片r2受到軸向壓縮，引起徑向拉伸，阻值變大。實際上，r2的變化量比r1的變化量要小，r2的主要作用是溫度補償。

(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片r1r2123P(a)傳感器1－外殼2－彈性筒3－膜片應變片式壓力傳感器

壓力檢測及儀表測量部分——惠斯頓電橋不受壓時r1＝r2＝r3＝r4

電橋平衡，輸出電壓為0伏。當被測壓力P作用于膜片時，r1和r2的阻值發(fā)生變化使電橋失去平衡，從而獲得輸出電壓。即將被測壓力轉換成電壓信號。壓力檢測及儀表電容式壓力變送器采用變電容原理，利用彈性元件受壓變形來改變可變電容器的電容量，然后通過測量電容量C便可以知道被測壓力的大小，從而實現(xiàn)壓力-電容轉換的。定極板彈性元件動極板被測壓力

測量原理

ε——電容器極板間絕緣介質的介電常數(shù)，F(xiàn)/mA——電容器兩平行板覆蓋的面積，m2

d——兩平行板之間的距離，mC——電容量，F(xiàn)填充液（硅油）固定電極可動電極P1轉換放大單元

P2電容式壓力傳感器隔離膜片

測量部分：包括電容膜盒、高低壓室及法蘭組件等。

測量原理：將被測壓力的變化轉換成電容量的變化。壓力檢測及儀表

電容式壓力變送器，目前在工業(yè)生產(chǎn)中應用非常廣泛，其輸出信號是標準4～20mADC電流信號。電容式壓力變送器是先將壓力的變化轉換為電容量的變化，然后進行測量的。差壓電容膜盒電容-電流轉換電路調零、零遷電路電流放大器反饋電路ΔpΔCIiIf＋＋Iz－Io測量部分轉換放大部分壓力檢測儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測方法及儀表霍爾式壓力表屬于電氣式壓力表。測壓原理：利用霍爾片式傳感器（根據(jù)半導體材料的霍爾效應的原理）實現(xiàn)壓力-位移-霍爾電勢的轉換?；魻柶菏且环N半導體或化合物半導體轉換元件?；魻栃喊岩粔K霍爾元件置于均勻磁場中，并使霍爾片與磁感應強度B的方向垂直，在沿著霍爾片的左右兩個縱向端面上通入恒定的控制電流I，則會在霍爾片的兩個橫向端面之間形成電位差VH，此電位差稱為霍爾電勢。線性非均勻磁場

壓力檢測儀表

霍爾式壓力表

壓力檢測方法及儀表

彈簧管霍爾片

K——霍爾式壓力傳感器輸出系數(shù)

χ——自由端霍爾元件的位移量磁鋼霍爾片+彈簧管壓力檢測方法及儀表電動單元組合儀表（簡稱為DDZ儀表）差壓（壓力）變送器作用：將各種物理量轉換成統(tǒng)一的標準信號差壓變送器力平衡式變送器

位移平衡式變送器氣動單元組合儀表（簡稱為QDZ儀表）

DDZ-Ⅱ型儀表為0～10mADC

DDZ-Ⅲ型儀表為4～20mADC20～100KPa或0.02～0.1Mpa壓力檢測儀表

壓力檢測方法及儀表力平衡式壓力變送器

1—低壓室2—高壓室3—測量元件（膜盒、膜片）

4—軸封膜片5—主杠桿6—過載保護片7—靜壓調整螺釘

8—矢量機構9—零點遷移彈簧10—平衡錘11—量程調整螺釘12—檢測片（銜鐵）13—差動變壓器14—副杠桿15—放大器16—反饋動圈

17—永久磁鋼18—電源19—負載20—調零彈簧

測量機構杠桿機構檢測放大機構反饋機構壓力檢測儀表

壓力檢測方法及儀表主杠桿矢量機構將F1分解成F2和F3，副杠桿平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ四、智能型差壓（壓力）變送器壓力檢測方法及儀表

在普通壓力傳感器上增加微處理器特點：具有遠程通訊的功能；依靠手操通信器，用戶可在現(xiàn)場或控制室設定變送器各種參數(shù)；使用維護方便；長期穩(wěn)定工作，每5年才需校檢一次。以3051C為例：組成：傳感膜頭：被測壓力---A/D轉換----數(shù)字信號電子線路板：對信號進行修正，線性化處理---D/A轉換--4～20mA信號壓力檢測方法及儀表A/D轉換器

溫度傳感器

電容傳感器傳感膜頭內存修正系數(shù)膜頭信號微處理器傳感器線性化重設量程診斷工程單位通信電子板內存量程值變送器組態(tài)信息D/A轉換數(shù)字通信本機量程和零點調整手操器傳感膜頭電子線路板4～20mA3051C型智能變送器原理圖五、壓力測量儀表的選用

壓力檢測方法及儀表儀表種類和型號的選擇

工藝要求現(xiàn)場指示、遠傳指示、自動記錄、自動調節(jié)或信號報警；介質性質溫度、粘度、臟污程度、腐蝕性、易燃性；現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度、有無振動、有無腐蝕性。儀表量程的確定

化工自控設計技術規(guī)定被測壓力較穩(wěn)定的情況，最大壓力值應不超過滿量程的2/3；被測壓力波動較大的情況，最大壓力值應不超過滿量程的1/2；

被測壓力的最小值也不應低于全量程的1/3

儀表精度等級的選擇

壓力檢測方法及儀表有一臺往復式壓縮機的出口壓力變化范圍為25～28MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝要求就地觀察及高低限報警，試選一臺合適的