第五章參數(shù)檢測技術中

第五章參數(shù)檢測技術中第一頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/301、液柱式壓力計是根據(jù)流體靜力學原理制成的，將被測壓力轉換成液柱的高度反映出來。按其結構形式的不同，分為U型管壓力計、單管壓力計和斜管壓力計。這類壓力計結構簡單、使用方便，一般適用于測量低溫、負壓或壓力差。在生產過程中測壓儀表很多，常用的有彈性式壓力計、電氣式壓力計、液柱式壓力計。2、電氣式壓力計是用某些機械或電氣元件將壓力轉換成電信號，如頻率、電壓、電流信號等來進行測量的儀表，如霍爾片式壓力變送器、應變片式壓力變送器、電阻式壓力表等。這類壓力計因其檢測元件動態(tài)性能好、耐高溫，因而適用于測快速變化，脈動壓力和超高壓等場合。上頁下頁第二頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30電阻應變傳感器也適合于對壓力的測量，配以合適的彈性元件，可實現(xiàn)幾十Pa（帕斯卡）至1011Pa大范圍測量，測量精度可達0.1%F·S。應變式壓力傳感器（StraintypePressuresensor）有多種彈性元件，但主要用于氣體和液體壓力的測量，應變式壓力傳感器上頁下頁第三頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30顯然應變值與壁厚成反比。圓筒上端實心部位處貼的應變片R2是溫度補償片，以減小溫度變化引入的誤差。這種傳感器可用于較大壓力的測量，測量范圍約106～108Pa。1）圓筒式壓力傳感器圖2－18圓筒式壓力傳感器

這種傳感器的彈性元件是一個薄壁圓筒，如圖2－18所示。當氣體或液體進入圓筒內對薄壁產生壓力時，薄壁產生變形，粘貼在薄壁上的應變片產生相應的應變，應變片R1所承受的沿圓周線方向的切向應變值為d=D0－D，圓筒的壁厚，上頁下頁第四頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/302）膜片式壓力傳感器圖2－19膜片式壓力傳感器膜片式壓力傳感器如圖所示，當流體進入膜盒后，對膜片產生一定的壓力，此壓力使膜片上的應變片承受相應的應變。圖中R1和R3承受拉應變，即徑向應變；R2和R4承受壓應變，即切向應變，四個應變片可接成差動全橋測量電路，從而獲得較高的靈敏度。當壓力P均勻地作用于膜片上時，膜片上各點的徑向應變和切向應變可由下式確定

上頁下頁第五頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30式中P——流體壓力（N/m2）；

μ——泊松比；

E——彈性模量（N/m2）；

h——膜片（薄板）厚度（m）；

——膜片（薄板）有效圓半徑（m）；

X——應變片離圓心的徑向距離（m）。當壓力P均勻地作用于膜片上時，膜片上各點的徑向應變和切向應變可由下式確定

上頁下頁第六頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30壓電式壓力傳感器根據(jù)使用要求不同，有多種結構型式，上圖是常見的膜片式壓電壓力傳感器，壓電元件為兩片縱向電效應石英晶片，具有良好的線性度和長時間穩(wěn)定性；作用到受壓膜片上的壓力，通過傳力塊作用到壓電元件上，使晶片產生厚度變形；傳力塊和電極片一般采用不銹鋼制作，以確保壓力能均勻、快速、無損耗地傳遞到壓電元件上；外殼和機座應有足夠機械剛度，機座和傳力塊與晶片的接觸面要有良好的平行度和光潔度。3)壓電式壓力傳感器這種結構的壓力傳感器主要優(yōu)點是有較高的靈敏度和分辨率，測壓范圍寬。上頁下頁第七頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/303、彈性式壓力表是利用彈性元件在被測介質的壓力作用下，產生彈性形變的原理而制成的。這類儀表結構簡單、牢固可靠、使用方便、價格低廉、精度尚好和測量范圍寬，可以用來測量幾百帕到上千兆帕范圍內的壓力。若增加附加裝置，如記錄機構、電氣變換裝置、控制元件等，則能實現(xiàn)壓力的記錄、遠傳、報警、自動控制等。它是工業(yè)上應用最廣泛的一類測壓儀表。上頁下頁第八頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30彈性元件是彈性式壓力表的傳感元件，測壓范圍不同，所用的彈性元件亦不同。1）彈性元件彈簧管式彈性元件有單圈和多圈彈簧管之分，后者靈敏度較高。一般用來測中壓和高壓，高壓可達數(shù)百兆帕。但也有時應用于低壓甚至真空度的測量中。

薄膜式彈性元件和波紋管式彈性元件多用于測量微壓和低壓。尤其是波紋管在壓力作用下易于變形，位移大，它測量的壓力一般不超過1MPa。常用的彈性元件有彈簧管式、薄膜式和波紋管上頁下頁第九頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30主要由彈簧管，傳動機構，指示機構和表殼部分組成。彈簧管是一根彎曲成圓弧形、橫截面呈橢圓形或乎橢圓形的空心管子。它的一端焊接在壓力表的管座上固定不動，并與被測壓力的介質相連通。管子的另一端是封閉的，稱自由端，在壓力的作用下，管子的自由端產生位移。在一定范圍內，位移量與所測壓力呈線性關系。2）彈簧管壓力表上頁下頁第十頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30此外，彈簧管自由端的位移是直線移動，而壓力表的指針進行的是圓弧形旋轉位移。所以必須使用傳動機構將彈簧管的微量位移加以放大，并把彈簧管的自由端的直線位移轉變?yōu)閮x表指針的圓弧形旋轉位移。指示機構包括指針、刻度盤等，它的主要作用是將彈簧管的變形通過指針轉動指示出來，從而在刻度盤上讀取直接指示的壓力值。表殼又稱機座，它的主要作用是固定和保護儀表的零部件。傳動機構又稱機芯，是把彈簧管受到壓力作用時自由端所產生的位移傳遞給刻度指示部分的。它由扇形齒輪，中心齒輪，游絲等組成，彈簧管自由端位移很小，如果不預先放大很難看出位移的大小。上頁下頁第十一頁，共十二頁，2022年，8月28日2023/3/30在生產中，常需要把壓力控制在一定范圍內，以保證生產正常進行。這就需采用帶有報警或控制觸點的壓力表。將普通彈簧壓力表增加一些附加裝置，即成為此類壓力表，如電接點信號壓力表。3）電接點信號壓力表壓力表指針上有動觸點2，表盤上另有兩根可調節(jié)的指針，即靜觸點1和4。當壓力超過上限值時，此數(shù)值由靜觸點4給出，動觸點2和靜觸點4接觸，紅色信號燈5的電路被接通，紅燈亮。若壓力低到下限時，動觸點2和靜觸點1接