建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù) 第4版 課件 Chapter 5 濕度測(cè)量、Chapter 6 壓力測(cè)量

第五章濕度測(cè)量1建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)BuiltEnvironmenttestingtechnology第五章濕度測(cè)量濕度測(cè)量概述干濕球濕度計(jì)露點(diǎn)濕度計(jì)電阻式濕度計(jì)電容式濕度計(jì)濕度傳感器的選擇濕度測(cè)量?jī)x表的檢定校驗(yàn)應(yīng)用實(shí)例2了解濕度的常用表示方法和主要測(cè)量?jī)x表掌握干濕球溫度計(jì)的工作原理掌握氯化鋰電阻濕度計(jì)、露點(diǎn)溫度計(jì)的工作原理及使用方法了解常用濕度傳感器及變送器的選用及特點(diǎn)

本章目標(biāo)3

在通風(fēng)與空調(diào)工程中，空氣的濕度與溫度是兩個(gè)相關(guān)的熱工參數(shù)，它們具有同樣的重要意義。濕度控制有何應(yīng)用呢？背景及意義4

在紡織行業(yè)的應(yīng)用：對(duì)紡織纖維性能的影響

在相對(duì)濕度增大時(shí)，由于纖維吸濕后的分子間距離增大，故纖維的硬度和脆性隨之降低，使纖維的柔軟性大為改善。機(jī)械表面與纖維間的摩擦或纖維間的相互摩擦，不可避免的會(huì)引起纖維帶電。提高空氣的相對(duì)濕度，可以使纖維的比電阻降低，以增加電荷散逸的速度，從而消除靜電。

5在空氣調(diào)節(jié)的應(yīng)用：提高人體舒適感在通信行業(yè)的應(yīng)用：確保設(shè)備可靠性

為避免因空氣干燥引起靜電，燒壞電路板，造成線路癱瘓，從而引發(fā)事故，同時(shí)保持設(shè)備的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，通信行業(yè)動(dòng)力機(jī)房環(huán)境對(duì)濕度和溫度有著嚴(yán)格的要求。

在環(huán)境濕度過低時(shí)，體表汗液蒸發(fā)量增加，皮膚會(huì)感覺過于干燥。而濕度過大時(shí)，體表出的汗不能及時(shí)、充分地蒸發(fā)掉，積于皮膚表面，使人體不舒適感覺加大。因此，為了提高人體熱舒適性，應(yīng)正確控制室內(nèi)相對(duì)濕度值。6

在乘員艙大氣中，航天員呼吸、蒸發(fā)和洗滌都會(huì)造成水蒸氣增加，甚至達(dá)到飽和狀態(tài)。早期的載人飛船，隨處存在的冷凝水成為令人十分頭疼的問題，“雙子星座”飛船曾采用鋪設(shè)吸水材料的辦法簡(jiǎn)單處理?，F(xiàn)代載人航天器使用一種帶有孔板輸出機(jī)構(gòu)的冷凝熱交換器，以5%通風(fēng)氣流把冷凝水引出排水細(xì)孔，再經(jīng)動(dòng)態(tài)水/氣分離器把水和氣體分開。在航天科技中的應(yīng)用：將乘員艙大氣濕度控制于乘員的舒適水平7其他場(chǎng)合的應(yīng)用

受濕度影響較大的場(chǎng)合，還有如計(jì)算機(jī)房、印刷車間、潔凈室、手術(shù)室、實(shí)驗(yàn)室、半導(dǎo)體生產(chǎn)車間、博物館、檔案館等。8

大氣是由干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的，我們稱其為濕空氣。干空氣的成分主要是氮（78％）、氧（21％）、氬（0.93％）、二氧化碳（0.03％）及其它微量氣體。

在濕空氣中水蒸汽的含量雖少，但其變化卻會(huì)對(duì)空氣環(huán)境的干燥和潮濕程度產(chǎn)生重要的影響，且使?jié)窨諝獾奈锢硇再|(zhì)隨之發(fā)生改變?；A(chǔ)知識(shí)9

常溫常壓下干空氣可視為理想氣體，而濕空氣中的水蒸汽一般處于過熱狀態(tài)，且含量很少，也可近似看作理想氣體。

PwV=mwRwT

或Pwvw=RwT

PnV=mnRnT

或Pnvn=RnT

干空氣用下標(biāo)g表示，水蒸汽用下標(biāo)n表示。根據(jù)道爾頓定律，濕空氣的壓力應(yīng)等于干空氣的壓力與水蒸汽的壓力之和。

B=Pg+Pn

海平面的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為101325Pa?；A(chǔ)知識(shí)10

濕度是表示空氣中水蒸氣含量多少的尺度。表示空氣濕度的常用方法有：絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量三種。1．絕對(duì)濕度

絕對(duì)濕度定義為在每立方米濕空氣（或其他氣體），在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0℃，760mmHg）所含水蒸氣的重量，即濕空氣中的水蒸氣的密度，以字符ρ表示，單位為g/m3。

式中Pq，空氣中水蒸氣分壓力，Pa；T，空氣的干球絕對(duì)溫度，K；

θw，空氣的干球攝氏溫度，℃；Rq，水蒸氣的氣體常數(shù)，Rq＝461J/(kg.K)。5.1濕度測(cè)量概述112．相對(duì)濕度

相對(duì)濕度就是空氣中水蒸汽分壓力Pq與同溫度下飽和水蒸汽分壓力Pqb之比值。5.1濕度測(cè)量概述

相對(duì)濕度越小，就表示是空氣離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，尚有吸收更多水蒸氣的能力，即空氣越干燥，吸收水蒸氣能力越強(qiáng)；反之，相對(duì)濕度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空氣越潮濕。相對(duì)濕度反映了濕空氣中水蒸汽含量接近飽和的程度，故又稱飽和度。

122．相對(duì)濕度5.1濕度測(cè)量概述飽和水蒸氣壓力

水蒸氣壓力干球溫度濕球溫度大氣壓力風(fēng)速空氣的相對(duì)濕度是干球溫度、濕球溫度、風(fēng)速和大氣壓力的函數(shù)。絕對(duì)濕度只能說明濕空氣中實(shí)際所含水蒸汽的質(zhì)量;而不能說明濕空氣干燥或潮濕的程度及吸濕能力的大小。

133．含濕量5.1濕度測(cè)量概述當(dāng)大氣壓力B一定時(shí)，相應(yīng)于每一個(gè)Pq有一個(gè)給定的

d值確定，即濕空氣的含濕量與水蒸氣的分壓力互為函數(shù)。所以，和是同一性質(zhì)的參數(shù)，再加上干球溫度或濕球溫度參數(shù)，就可以確定濕空氣的狀態(tài)。含濕量就是濕空氣中，每千克干空氣所含有的水蒸汽的質(zhì)量。144．露點(diǎn)溫度5.1濕度測(cè)量概述

露點(diǎn)溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值，為什么用它來表示濕度呢？這是因?yàn)?，?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí)，氣溫與露點(diǎn)溫度相同；當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí)，氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度，用Td表示。33.522.815.0155.2干濕球濕度計(jì)

目前常用的氣體濕度測(cè)量方法有：干濕球法、露點(diǎn)溫度法和吸濕法。

干濕球法：這是18世紀(jì)就發(fā)明的測(cè)濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡(jiǎn)化了。不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)量精度。干濕球濕度檢測(cè)是根據(jù)干濕球溫度差效應(yīng)原理進(jìn)行濕度測(cè)量。165.2干濕球濕度計(jì)干濕球溫度差效應(yīng)是指在潮濕物體表面的水分蒸發(fā)而冷卻的效應(yīng)，冷卻的程度取決于周圍空氣的相對(duì)濕度φ、大氣壓力B以及風(fēng)速v。當(dāng)大氣壓力B和風(fēng)速v不變時(shí)，利用被測(cè)空氣相應(yīng)于濕球溫度下飽和水蒸氣壓力和干球溫度下的水蒸氣分壓力之差，與干濕球溫度之差之間存在的數(shù)量關(guān)系確定空氣濕度。

測(cè)量空氣的干、濕球溫度，就可以在i-d圖中查出φ;根據(jù)干球溫度和干、濕球溫差從“通風(fēng)干濕表用相對(duì)濕度表”中查出相對(duì)濕度φ。17

其數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

Pq=Pb,s－A(θw－θs)B

式中，Pb,s——濕球溫度下飽和水蒸氣壓力；

Pn——空氣中水蒸氣分壓力；

θw、θs——分別為空氣的干、濕球溫度；

B——大氣壓力。

A——與風(fēng)速有關(guān)的系數(shù)；通風(fēng)速度影響系數(shù)A。

濕球溫度造成系數(shù)A的變化。輻射造成系數(shù)A的誤差5.2干濕球濕度計(jì)18

將上式代入前式，可得相對(duì)濕度計(jì)算公式為：

根據(jù)θw、θs分別對(duì)應(yīng)有確定的Pb、Pb,s值，所以根據(jù)干、濕球溫度計(jì)的讀數(shù)差，即可由上式確定被測(cè)空氣的相對(duì)濕度。

5.2干濕球濕度計(jì)191.普通干濕球溫度計(jì)濕球溫度計(jì)的球部表面潮濕紗布中的水分不斷進(jìn)行蒸發(fā)，而水分的蒸發(fā)強(qiáng)度則僅據(jù)周圍空氣的氣象條件而定。當(dāng)空氣的相對(duì)濕度愈低，濕球溫度計(jì)上的水分蒸發(fā)愈強(qiáng)，濕球溫度就愈低，干、濕球溫差就愈大；反之，周圍空氣的相對(duì)濕度愈高，干、濕球溫度差就愈小。

5.2干濕球濕度計(jì)20干球溫度計(jì)濕球溫度計(jì)刻度盤紗布水槽21特點(diǎn)：

無風(fēng)速控制，無屏蔽輻射水易污染測(cè)量誤差較大注意：①濕球溫度計(jì)安裝時(shí)，要求溫度計(jì)的球部離開水杯上沿至少2～3cm，②應(yīng)使?jié)袂驕囟扔?jì)周圍空氣流速保持在2.5m/s以上，使A為常數(shù)。5.2干濕球濕度計(jì)1.普通干濕球溫度計(jì)225.2干濕球濕度計(jì)2.通風(fēng)干濕球溫度計(jì)構(gòu)造溫度計(jì)置于金屬套管內(nèi)微型風(fēng)機(jī)特點(diǎn)濕球附近風(fēng)速固定在2.5m/s金屬套管屏蔽輻射蒸餾水隨時(shí)滴入TwTs23干濕球溫度/濕度換算表243.電動(dòng)干濕球溫度計(jì)

將濕度參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的儀表,也叫電動(dòng)干濕球溫度計(jì)。它和干濕球溫度計(jì)的作用原理相同。主要差別是干球和濕球用兩支微型套管式鎳電阻所代替。增加一個(gè)微型軸流通風(fēng)機(jī)，以便在鎳電阻周圍造成一恒定風(fēng)速的氣流，此恒定氣流速度一般為2.5m/s以上，提高測(cè)量精度。5.2干濕球濕度計(jì)25通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的滑動(dòng)觸頭，使檢流計(jì)為0，可得UDE=UAB

根據(jù)這一關(guān)系計(jì)算出RDE和相對(duì)濕度的關(guān)系，在可調(diào)電阻上進(jìn)行分度，實(shí)現(xiàn)相對(duì)濕度的測(cè)量。26露點(diǎn)法測(cè)濕度5.3露點(diǎn)式濕度計(jì)

露點(diǎn)法測(cè)量相對(duì)濕度的基本原理為：先測(cè)定露點(diǎn)溫度θl，然后確定對(duì)應(yīng)于θl的飽和蒸氣壓力Pl。顯然，Pl即為被測(cè)空氣的水蒸氣分壓力Pn。因此，可用下式求出空氣的相對(duì)濕度。式中Pl——對(duì)應(yīng)被測(cè)濕度空氣露點(diǎn)溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb——飽和水蒸氣壓力。露點(diǎn)溫度是指被測(cè)濕空氣冷卻到水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)并開始凝結(jié)出水分的對(duì)應(yīng)溫度。275010203040-1001020304050溫度/℃10%RH露點(diǎn)/℃90%RH80%RH70%RH60%RH50%RH40%RH20%RH30%RH28露點(diǎn)濕度計(jì)充滿乙醚溶液主要缺點(diǎn)：當(dāng)冷卻表面上出現(xiàn)露珠的瞬間，需立即測(cè)定表面溫度，但一般不易測(cè)準(zhǔn)，而容易造成較大的測(cè)量誤差。29氯化鋰露點(diǎn)濕度計(jì)

通過測(cè)量氯化鋰飽和溶液的飽和水蒸氣壓力與被測(cè)空氣的水蒸氣壓力相等（即達(dá)到平衡）時(shí)，鹽溶液的溫度，即平衡溫度來確定被測(cè)空氣的露點(diǎn)溫度；再根據(jù)空氣的干球溫度和露點(diǎn)溫度求出空氣的相對(duì)濕度。純水飽和蒸汽曲線氯化鋰飽和蒸汽3031氯化鋰露點(diǎn)濕度計(jì)

光電式露點(diǎn)濕度計(jì)是使用光電原理直接測(cè)量氣體露點(diǎn)溫度的一種電測(cè)法濕度計(jì)。其測(cè)量準(zhǔn)確度高，可靠性強(qiáng)，使用范圍廣，尤其適用于低溫狀態(tài)。影響測(cè)量精度的因素：高度光潔的露點(diǎn)鏡；高精度的光學(xué)與熱電制冷調(diào)節(jié)系統(tǒng)；采樣氣體需潔凈。光電式濕度計(jì)321—顯示器;2-—反射光敏電阻;3—散射光敏電阻;4—光源;5-—光電橋路;6—露點(diǎn)鏡;7—鉑電阻;8—半導(dǎo)體制冷器;9—放大器;10—直流電源;11—被測(cè)氣體HNP-50型冷鏡式露點(diǎn)儀技術(shù)指標(biāo)：露點(diǎn)溫度測(cè)量范圍：-65～20℃最大制冷溫差：Δ105℃露點(diǎn)溫度測(cè)試準(zhǔn)確度：DEW<±0.3PPM/V(換算精度0.1%)RH(換算精度0.1%)顯示靈敏度：±0.1℃樣氣壓力：

0.1MPa/cm2樣氣流量：0.4-1.0L∕min液晶屏顯示器：

16x2額定工作電壓：

220VAC50Hz外形尺寸：

（W）360x（D）350x

（H）135mm重量：

8.64Kg33便攜式溫濕度露點(diǎn)測(cè)量?jī)x

只要計(jì)算機(jī)與測(cè)量?jī)x相連，可隨時(shí)將溫濕度露點(diǎn)值通過串口存入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中。還可以定時(shí)自動(dòng)導(dǎo)入數(shù)據(jù)。34

35工作原理：氯化鋰（LiCl）是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn)定的離子型無機(jī)鹽類。其吸濕量與空氣的相對(duì)濕度成一定函數(shù)關(guān)系，隨著空氣相對(duì)濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。屬于吸濕法測(cè)量，根據(jù)氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性5.4電阻式濕度計(jì)隨著空氣相對(duì)濕度的增加，氯化鋰的吸濕量也隨之增加，從而使氯化鋰中導(dǎo)電的離子數(shù)也隨之增加，導(dǎo)致它的電阻減小。當(dāng)氯化鋰的蒸汽壓高于空氣中的水蒸氣分壓力時(shí),氯化鋰放出水分,導(dǎo)致電阻增大。氯化鋰的蒸汽壓等于空氣中的水蒸氣分壓力時(shí)，處于平衡狀態(tài)。361.氯化鋰電阻濕度傳感器氯化鋰電阻濕度傳感器分梳狀和柱狀兩種形式。5.4電阻式濕度計(jì)37為了避免氯化鋰溶發(fā)生電解，電極兩端應(yīng)接交流電。量程窄，一般為15%～20%，例如，0.05%的濃度對(duì)應(yīng)感濕范圍為80%～100%，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍為60%～80%。環(huán)境溫度對(duì)輸出影響較大，因此要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。最高使用溫度55℃，當(dāng)大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。注意：5.4電阻式濕度計(jì)38在聚碳酸酯基片上制成一對(duì)梳狀金電極，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化鋰膠狀溶液。

氯化鋰是潮解性鹽，這種電解質(zhì)溶液形成的薄膜能隨著空氣中水蒸汽的變化而吸濕或脫濕。

感濕膜的電阻隨空氣相對(duì)濕度變化而變化，當(dāng)空氣中濕度增加時(shí)，感濕膜中鹽的濃度降低。梳狀傳感器使用交流電橋測(cè)量其阻值，不允許用直流電源，以防氯化鋰溶液發(fā)生電解。最高使用溫度55℃，當(dāng)大于55℃時(shí)，氯化鋰溶液將蒸發(fā)。使用環(huán)境應(yīng)保持空氣清潔，無粉塵、纖維等。5.4電阻式濕度計(jì)39

氯化鋰傳感器的測(cè)濕范圍與所涂氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。當(dāng)濕度低于其有效的感濕范圍時(shí)，其阻值迅速增加，趨于無限大；而當(dāng)高于該范圍時(shí)，其阻值變得非常小，乃至趨于零。

傳感器的測(cè)量范圍較窄，故應(yīng)按照測(cè)量范圍的要求，選用相應(yīng)的量程。為擴(kuò)大測(cè)量范圍，可采用多片組合傳感器。R1R2R3R4rrrrABRAB=f(

)75~95%55~75%35~55%15~35%40氯化鋰傳感器測(cè)量電橋合成、放大、檢波電壓電流轉(zhuǎn)換器熱敏電阻放大、檢波電壓電流轉(zhuǎn)換器2.氯化鋰電阻濕度變送器

0～10mA0～10mA溫、濕度變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，便于遠(yuǎn)距離傳送、記錄和調(diào)節(jié)，測(cè)量和調(diào)節(jié)精度高，常用于高精度的溫、濕度測(cè)量和調(diào)節(jié)系統(tǒng)。5.4電阻式濕度計(jì)41新型氯化鋰濕度傳感器優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好，制作濕度測(cè)量?jī)x時(shí)會(huì)有較高的精度，響應(yīng)迅速。缺點(diǎn)：有結(jié)露時(shí)易失效。它特別適合空調(diào)系統(tǒng)使用。5.4電阻式濕度計(jì)423.高分子電阻型濕度傳感器

采用微電子工藝制作的高分子電阻性濕度傳感器具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)時(shí)間快、易小型化以及制作簡(jiǎn)單方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。5.4電阻式濕度計(jì)高分子電阻式濕度傳感器電阻與相對(duì)濕度的關(guān)系434．金屬氧化物膜濕度傳感器原理：將調(diào)制好的金屬氧化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上，采用燒結(jié)或烘干的方法使之固化成膜。這種膜的含濕量隨著外界空氣的含濕量的變化而變化，含濕量的變化又引起電阻阻值的變化，通過測(cè)量電阻之間的阻值即可測(cè)量相對(duì)濕度。特點(diǎn)：傳感器電阻的對(duì)數(shù)值與濕度成線性關(guān)系，測(cè)濕范圍、工作溫度范圍寬。5.4電阻式濕度計(jì)44金屬氧化物膜濕度傳感器結(jié)構(gòu)圖1—陶瓷基片;2一梳狀電極;3—金屬氧化物感濕膜;4—引線

由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結(jié)而成。燒結(jié)體上有微孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變?/p>

主要有：MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器、NiO陶瓷濕度傳感器。特點(diǎn)：工作范圍寬、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、耐環(huán)境能力強(qiáng)5.4電阻式濕度計(jì)455．金屬氧化物陶瓷濕度傳感器主要特性與性能

（1）電阻一濕度特性

MgCr2O4-TiO2系陶瓷濕度傳感器的電阻—濕度特性，隨著相對(duì)濕度的增加，電阻值急驟下降，基本按指數(shù)規(guī)律下降。在單對(duì)數(shù)的坐標(biāo)中，電阻—濕度特性近似呈線性關(guān)系。當(dāng)相對(duì)濕度由0變?yōu)?00％RH時(shí)，阻值從107Ω下降到104Ω，即變化了三個(gè)數(shù)量級(jí)。5．金屬氧化物陶瓷濕度傳感器5.4電阻式濕度計(jì)46

（2）響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間特性如圖。根據(jù)響應(yīng)時(shí)間的規(guī)定，從圖中可知，響應(yīng)時(shí)間小于10s。5．金屬氧化物陶瓷濕度傳感器5.4電阻式濕度計(jì)47（3）穩(wěn)定性

制成的MgCr2O4-TiO2系陶瓷類濕度傳感器，需要實(shí)驗(yàn)：高溫負(fù)荷實(shí)驗(yàn)(大氣中，溫度150℃，交流電壓5V，時(shí)間104h)；高溫高濕負(fù)荷試驗(yàn)(濕度大于95％RH，溫度60℃，交流電壓5V，時(shí)間104h)；常溫常濕試驗(yàn)[濕度(10～90)％RH，溫度(–10℃～＋40℃)]；油氣循環(huán)試驗(yàn)(油蒸氣?加熱清洗循環(huán)25萬次，交流電壓5V)。經(jīng)過以上各種試驗(yàn)，大多數(shù)陶瓷濕度傳感器仍能可靠地工作，說明穩(wěn)定性比較好。5．金屬氧化物陶瓷濕度傳感器5.4電阻式濕度計(jì)485.5電容式濕度計(jì)

電容原理制成的濕度計(jì)開始使用于20世紀(jì)70年代，其變送器將相對(duì)濕度轉(zhuǎn)換為0~10V直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，傳送距離可達(dá)1000m，性能穩(wěn)定，幾乎不需要維護(hù)，安裝方便。495.5電容式濕度計(jì)電容濕度傳感器是通過化學(xué)方法在金屬鋁表面形成一層氧化膜，進(jìn)而在膜上沉積一薄層金屬。鋁基體和金屬構(gòu)成一個(gè)電容器。氧化鋁吸濕和放濕程度隨著被測(cè)空氣的相對(duì)濕度的變化而變化，因而其電容量是空氣相對(duì)濕度的函數(shù)。高分子濕度傳感器原理與之類似505.5電容式濕度計(jì)高分子電容式根據(jù)電容公式可知，在電容兩個(gè)極板的面積和間距不變的情況下，當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生變化時(shí)將引起電容值的變化。介電常數(shù)水分子可通過兩端的電極被高分子薄膜吸附或釋放。隨著這種水分子吸附或釋放，高分子薄膜的介電系數(shù)將發(fā)生相應(yīng)的變化。因?yàn)榻殡娤禂?shù)隨空氣中的相對(duì)濕度變化而變化，所以只要測(cè)定電容就可測(cè)得相對(duì)濕度。

515.5電容式濕度計(jì)

特點(diǎn)：迅速吸濕、脫濕，滯后小，響應(yīng)快，不受氣流速度影響，測(cè)量范圍寬，抗污染能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。525.6濕度傳感器的選擇1）一致性判定，把不同類型，不同廠家的濕度傳感器放在一起通電比較檢測(cè)輸出值，觀察測(cè)試的一致性。若進(jìn)一步檢測(cè)，可在24h內(nèi)間隔一段時(shí)間記錄，一天內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況，可以較全面地觀察傳感器的一致性和穩(wěn)定性，包括溫度補(bǔ)償特性。2）用嘴呵氣或利用其它加濕手段對(duì)傳感器加濕，觀察其靈敏度、重復(fù)性、加濕脫濕性能，以及分辨率和最高量程等。3）對(duì)傳感器作開盒和關(guān)盒兩種情況的測(cè)試。比較是否一致，觀察其熱效應(yīng)情況。4）對(duì)產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測(cè)試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)前的記錄作比較，考查它們的溫度適應(yīng)性和一致性等等。1.不同場(chǎng)合的選用原則53種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測(cè)

量

范

圍氯化鋰電阻濕度傳感器及變送器1.能連續(xù)指示，遠(yuǎn)距離測(cè)量與調(diào)節(jié)；2.精度高，反應(yīng)快1.受環(huán)境氣體的影響；2.互換性差；3.使用時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)老化5％～95％RH氯化鋰露點(diǎn)濕度傳感器及變送器1.能直接指示露點(diǎn)溫度；2.能連續(xù)指示，遠(yuǎn)距離測(cè)量與調(diào)節(jié)；3.不受環(huán)境氣體溫度影響；4.使用范圍廣；5.元件可再生1.受環(huán)境氣體流建的影響和加熱電源電壓波動(dòng)的影響；2.有害的工業(yè)氣體影響露點(diǎn)溫度－45～70℃DP電容式濕度傳感器與變送器1.能連續(xù)指示遠(yuǎn)距離測(cè)量與調(diào)節(jié)；2.精度高，反應(yīng)快；3.不受環(huán)境條件影響，維護(hù)簡(jiǎn)單；4.使用范圍廣1.價(jià)格貴；2.對(duì)油質(zhì)的污染比較敏感10%～95%RH電動(dòng)干、球濕度計(jì)1.使用電阻測(cè)溫能得到穩(wěn)定特性；2.不受環(huán)境氣體成分的影響1.需經(jīng)常維護(hù)紗布上水井防止污染；2.微型軸流風(fēng)機(jī)有噪聲10%～100%RH10～（空調(diào)應(yīng)用）毛發(fā)濕度計(jì)1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；2.價(jià)廉1.有滯后，有變差；2.靈敏度低10%～90%RH主要濕度傳感器及變送器特點(diǎn)545.6濕度傳感器的選擇（1）國(guó)家級(jí)濕度基準(zhǔn)（2）企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析（3）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)（4）連續(xù)在線監(jiān)測(cè)2.濕度傳感器的選擇555.7濕度測(cè)量?jī)x表的檢定校驗(yàn)濕度計(jì)的標(biāo)定與校正需要一個(gè)維持恒定相對(duì)濕度的校正裝置，并且用一種可作為基準(zhǔn)的方法去測(cè)定其中的相對(duì)濕度，再將被校正儀表放入此裝置進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)。雙溫法校正裝置飽和鹽溶液濕度校正裝置565.7濕度測(cè)量?jī)x表的檢定校驗(yàn)1.雙溫法校正裝置

雙溫法的工作原理示意圖下圖所示，Ts、Tc分別為設(shè)定的飽和溫度和試驗(yàn)腔溫度，且Tc<Ts，通過氣泵使氣流在飽和腔與試驗(yàn)腔之間不斷循環(huán)，經(jīng)過一定時(shí)間之后，氣流中的水汽達(dá)到飽和狀態(tài)。假設(shè)氣體為理想氣體，并且飽和腔總壓力Ps等于試驗(yàn)腔內(nèi)氣體總壓力Pc，則在溫度為Tc的試驗(yàn)腔內(nèi)氣體的相對(duì)濕度可用下式計(jì)算雙溫法濕度計(jì)標(biāo)定工作原理572.飽和鹽溶液法校正裝置關(guān)鍵：①實(shí)現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對(duì)濕度空間，②可作基準(zhǔn)的高精度標(biāo)定儀器，水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高，飽和蒸氣壓也愈高。當(dāng)向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限制，使其飽和蒸氣壓降低，降低的程度與鹽類的種類有關(guān)。根據(jù)不同的鹽類對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓不同，即對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度不同實(shí)現(xiàn)濕度傳感器的標(biāo)定。5.7濕度測(cè)量?jī)x表的檢定校驗(yàn)58標(biāo)定室鹽液室小室595.7濕度測(cè)量?jī)x表的檢定校驗(yàn)溫度范圍濕度范圍精度響應(yīng)時(shí)間(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很長(zhǎng)氯化鋰電阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子電容式5~5015~95%2~5%<10金屬陶瓷電阻式0~605~90%2~5%<=3露點(diǎn)計(jì)-40~1000~100%1較短幾種濕度測(cè)量?jī)x器的對(duì)比605.8應(yīng)用實(shí)例實(shí)例1：某高溫空氣的濕度測(cè)量被測(cè)空氣的干球溫度為tg=140℃，冷空氣及混風(fēng)的干濕球溫度分別為：tn=20℃，tns=15.76℃；tm=62℃，tms=43.31℃；各溫度測(cè)試儀表的測(cè)量精度為±0.1℃。確定被測(cè)空氣的含濕量。測(cè)量原理：61結(jié)果：由濕空氣h-d圖可得：冷空氣及混風(fēng)的含濕量與比焓分別為：dn=9.471g/kg，hn=44.2355kJ/kg；dm=51.107g/kg，hm=196.2689kJ/kg；因?yàn)?，高溫空氣的焓可表示為?/p>

其中，參數(shù)a，b與溫度的關(guān)系是：則在本例中：a=141.4kJ/kg；b=2.7586kJ/kg。冷、熱空氣的混風(fēng)比：高溫空氣的含濕量：則dg=147.552g/kg則r=2.3164熱量、濕量平衡關(guān)系式5.8應(yīng)用實(shí)例62實(shí)例2：常見測(cè)試方法的比較實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：

常見的濕度測(cè)量大體有3種方法（1）通風(fēng)干、濕球溫度計(jì)接到數(shù)字表上，直接顯示濕度值；（2）由濕度傳感器與數(shù)字表組成的濕度測(cè)量?jī)x；（3）由兩支特性一致的鉑電阻溫度計(jì)組成的干、濕球溫度計(jì)，然后接到數(shù)字表上測(cè)量干球和濕球之間的溫差，查相對(duì)濕度表而得到濕度值。5.8應(yīng)用實(shí)例63實(shí)例2：常見測(cè)試方法的比較實(shí)驗(yàn)方法：

將3種不同的測(cè)濕傳感器，盡可能的放在同一測(cè)試點(diǎn)上。實(shí)驗(yàn)溫度由高到低，濕度是由低到高；再由低到高的實(shí)驗(yàn)過程。每個(gè)測(cè)試點(diǎn)穩(wěn)定20分鐘以上開始讀數(shù)，共讀10遍，求取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)用設(shè)備：（1）恒溫恒濕箱：制造廠：Binder（德國(guó)）；濕度均勻度：2%RH；（2）精密數(shù)字溫濕儀：型號(hào)：T&H99-2；經(jīng)國(guó)家標(biāo)物中心檢定，其相對(duì)濕度不確定度優(yōu)于1%RH；（3）濕度測(cè)量?jī)x：型號(hào)：XSLV/A；相對(duì)濕度不確定度：2%RH；（4）Ptl00型A級(jí)鉑電阻溫度計(jì)組成的干濕球溫度計(jì)（無通風(fēng)），具有溫度修正值。5.8應(yīng)用實(shí)例64實(shí)例2：常見測(cè)試方法的比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

溫度為22℃時(shí)，濕度測(cè)試結(jié)果（實(shí)驗(yàn)過程由低濕到高濕）見表4-3；溫度為30℃時(shí)，濕度測(cè)試結(jié)果（實(shí)驗(yàn)過程由高濕到低濕）見表4-4；溫度為40℃時(shí)，濕度測(cè)試結(jié)果（實(shí)驗(yàn)過程由低濕到高濕）見表4-5。5.8應(yīng)用實(shí)例65實(shí)例2：常見測(cè)試方法的比較5.8應(yīng)用實(shí)例66綜上所述，可得如下結(jié)論：在濕度測(cè)量中，最好用通風(fēng)干濕球測(cè)濕儀，且風(fēng)速在2.5m/s以上，測(cè)量準(zhǔn)確度較高。帶有濕度傳感器的測(cè)濕儀最好用在穩(wěn)定的濕度場(chǎng)測(cè)量，即溫濕度不經(jīng)常發(fā)生交變的情況下，且測(cè)量準(zhǔn)確度較低。當(dāng)濕度在90%RH以上時(shí)，鉑電阻組成的干、濕球溫度計(jì)，測(cè)量誤差較小。當(dāng)被測(cè)設(shè)備箱體內(nèi)風(fēng)速較均勻時(shí)，可用來測(cè)量濕度均勻度，因?yàn)樗褂梅奖悖瑑r(jià)格低廉。5.8應(yīng)用實(shí)例67第五章重點(diǎn)內(nèi)容：濕度測(cè)量的基本原理、多種濕度計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)，濕度傳感器的選擇及檢定校驗(yàn)難點(diǎn)：電阻式及電容式濕度計(jì)的工作原理要求：了解濕度測(cè)量的主要方法及儀器，掌握干球濕度計(jì)、露點(diǎn)濕度計(jì)、電阻式濕度計(jì)、電容式濕度計(jì)的工作原理及使用方法，掌握濕度傳感器的選擇標(biāo)準(zhǔn)及檢定校驗(yàn)的主要方法總結(jié)第六章壓力測(cè)量69建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)BuiltEnvironmenttestingtechnology70第六章壓力測(cè)量概述液柱式壓力計(jì)彈性壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)壓力檢測(cè)儀表選用和校驗(yàn)應(yīng)用實(shí)例了解壓力的主要測(cè)量方法及常用儀表掌握液柱式壓力計(jì)、彈性壓力計(jì)的原理掌握霍爾式壓力變送器的工作原理了解壓力檢測(cè)儀表的選用、安裝和校驗(yàn)

本章目標(biāo)71

工程技術(shù)上，壓力對(duì)應(yīng)于物理概念中的壓強(qiáng)，即指均勻而垂直作用于單位面積上的力，符號(hào)P表示，單位Pa。壓力測(cè)量：穩(wěn)定壓力測(cè)量、瞬態(tài)壓力測(cè)量。測(cè)量范圍：低壓、中壓、高壓及負(fù)壓或真空度。單位：帕（Pa）;巴（bar）;1Pa＝1N/m2＝10-5bar。工程大氣壓(kgf/m2)；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)；毫米水柱高(mmH2O)；毫米汞柱高(mmHg)；726.1壓力測(cè)量概述一、壓力的單位72常用壓力單位換算表73÷帕(Pa)巴(bar)工程大氣壓(kgf/cm2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)毫米水柱(mmH20)毫米汞柱(mmHg)磅力/平方英寸(1bf/in2)帕(Pa)11×10—51.019716×10—50.9869236x10—51.019716×10－10.75006x10—21.450442×10—4巴(bar)1x10511.0197160.98692361.019716×1040.75006×1031.450442×10工程大氣壓(kgf/cm2)0.980665×1050.98066510.967841×1040.73556×1031.4224×10標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)1.01325×1051.013251.0332311.03323×1040.76×1031.4696×10毫米水柱(mmH20)0.980665×100.980665×10-41×10-40.96784×10-410.73556×10-11.4224×10-3毫米汞柱(mmHg)1.333224×1021.333224×10-31.35951×10-31.3158×10-31.35951×1011.9338×10-2磅力/平方英寸(1bfAn2)0.68949×1040.68949×10-10.70307×10-10.6805×10-10.70307×1030.51715×102173絕對(duì)壓力PJ：介質(zhì)承受的實(shí)際壓力。大氣壓力PD

：由地球表面空氣柱重量形成的壓力，稱為大氣壓力。與海拔、地理位置、氣象等因素有關(guān)。表壓力PB：高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力PD

之差。真空度或負(fù)壓PZ：低于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力PD之差。74二、壓力的表示方法746.1壓力測(cè)量概述一般情況均以大氣壓的絕對(duì)壓力為參考點(diǎn)較高真空度時(shí)，常使用絕對(duì)壓力表示介質(zhì)壓力。二、壓力的表示方法756.1壓力測(cè)量概述液柱式壓力檢測(cè)法 利用液體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度差進(jìn)行測(cè)量。彈性法壓力測(cè)量 利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)的壓力作用下產(chǎn)生的彈性變型（位移）來測(cè)壓。電氣式壓力檢測(cè) 利用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷等電量的變化。活塞式壓力檢測(cè)（平衡法） 利用某標(biāo)準(zhǔn)重力或砝碼的重量與被測(cè)壓力相平衡的原理測(cè)量。三、壓力的檢測(cè)方法766.1壓力測(cè)量概述（1）液柱式壓力計(jì)：根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度。利用這種方法測(cè)量壓力的儀表有U形管壓力計(jì)，單管壓力計(jì)和斜管壓力計(jì)等。（2）彈性式壓力計(jì)：根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移。四、壓力測(cè)量?jī)x表的分類776.1壓力測(cè)量概述（3）電氣式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量。如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測(cè)量。（4）活塞式壓力計(jì)：將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。它普遍地被作為標(biāo)準(zhǔn)儀器用來對(duì)彈性式壓力計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)和刻度。四、壓力測(cè)量?jī)x表的分類786.1壓力測(cè)量概述分類方式類

別按作用原理和準(zhǔn)確度等級(jí)分作用原理液柱式壓力計(jì)活塞式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)電氣式壓力計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)一等標(biāo)準(zhǔn)二等標(biāo)準(zhǔn)三等標(biāo)準(zhǔn)0.5級(jí)1.0級(jí)1.5級(jí)2.5級(jí)國(guó)家基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)一等標(biāo)準(zhǔn)二等標(biāo)準(zhǔn)三等標(biāo)準(zhǔn)精密壓力計(jì)一般壓力計(jì)0.01,0.02,0.05,0.10.2,0.5,1.0,1.52.5,4.0級(jí)0.25,0.4,0.6級(jí)1.0,1.5,2.5,4.0級(jí)按測(cè)量范圍分微壓：<10kPa；低壓：10～250kPa；中壓：0.5～100MPa高壓：l0～1000MPa；超高壓：>1000MPa按被測(cè)壓力的特點(diǎn)和種類分氣壓計(jì)：檢測(cè)大氣壓力的壓力計(jì)；壓力計(jì)：檢測(cè)表壓力的壓力計(jì)真空計(jì)：檢測(cè)負(fù)壓力的壓力計(jì)；壓差計(jì)：檢測(cè)兩處壓力差的壓力計(jì)微壓計(jì)：用于檢測(cè)10kPa以下的壓力計(jì)按顯示方法和功能分現(xiàn)場(chǎng)顯示型：如指針式壓力計(jì)和記錄式壓力計(jì)遠(yuǎn)距離顯示型：如遠(yuǎn)傳壓力計(jì)、電氣式壓力計(jì)報(bào)警或調(diào)節(jié)型：如電接點(diǎn)式壓力計(jì)數(shù)字顯示型：如數(shù)字式壓力計(jì)按用途分普通型；耐熱型；耐振型；密封型；禁油型；蒸汽型壓力測(cè)量?jī)x表的分類79原理： 利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力相平衡的原理，通過液柱高度來反映被測(cè)壓力大小的儀表。特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專業(yè)中應(yīng)用很廣泛。其缺點(diǎn)是量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管易損及讀數(shù)不方便等。應(yīng)用： 常用于低壓、負(fù)壓或壓力差的檢測(cè)。6.2液柱式壓力計(jì)80結(jié)構(gòu)：由U形玻璃管、工作液及刻度尺組成。測(cè)量：兩個(gè)管口分別接壓力P1和P2。當(dāng)P1＝P2時(shí)，左右兩管的液體的高度相等。當(dāng)P2≠P1時(shí)，U形管的兩管內(nèi)的液面便會(huì)產(chǎn)生高度差。式中：ρ－U形管內(nèi)所充工作液的密度；

g－U形管所在地的重力加速度；

h1，h2－U形管左右兩管的液面相對(duì)于0刻度的高度差。特點(diǎn)：測(cè)量差值；高度與

ρ有關(guān)81一、U管測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)816.2液柱式壓力計(jì)82表5-3液柱式壓力常用封液的性質(zhì)封液名稱化學(xué)符號(hào)有無毒性在20℃時(shí)的密度／(kg／m3)體膨脹系數(shù)／℃一1水銀水酒精四氯化碳HgH2oC2H5OHCCL4有無無有13545.7998.2789.2159418.2×10-520.7×10-5112×10-5124×10-582一、U管測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)6.2液柱式壓力計(jì)二、杯形（單管）測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)原理：式中：ｈ1，ｈ2－分別為寬口容器內(nèi)液面的下降高度及測(cè)量管內(nèi)液面的上升高度；

Ａ1，Ａ2－分別為寬口容器及測(cè)量管的橫截面積。

當(dāng)Ａ2／Ａ1<<0.01時(shí)：且誤差小于１％。

結(jié)構(gòu)：U形管，兩側(cè)管子的直徑相差很大，

只進(jìn)行一次讀數(shù)。836.2液柱式壓力計(jì)結(jié)構(gòu)：變形單管壓力計(jì)，為了減小讀數(shù)相對(duì)誤差，拉長(zhǎng)液柱，把測(cè)量管斜放一個(gè)角度測(cè)量范圍：用于測(cè)量微壓、負(fù)壓和壓差原理：帶入上式：常數(shù)項(xiàng)液柱長(zhǎng)度三、斜管微壓計(jì)測(cè)壓原理及結(jié)構(gòu)846.2液柱式壓力計(jì)特點(diǎn)：α角越小，L則越長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度就越高；但α角不能太?。ㄒ话悴恍∮?5°），否則讀數(shù)困難，反而增加讀數(shù)誤差。856.2液柱式壓力計(jì)U形管液柱式壓力計(jì)杯形液柱式壓力計(jì)傾斜式液柱壓力計(jì)液柱式壓力計(jì)的種類866.2液柱式壓力計(jì)常用液柱式壓力計(jì)的種類與比較871、環(huán)境溫度變化的影響及修正 環(huán)境溫度偏離規(guī)定溫度t0后，工作液密度改變對(duì)壓力計(jì)讀數(shù)影響的修正公式為 一般情況下可不考慮標(biāo)尺長(zhǎng)度變化的影響。四、液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差及其修正工作液體膨脹系數(shù)，1/℃886.2液柱式壓力計(jì)2、重力加速度變化的修正 儀表使用地點(diǎn)的重力加速度由下式計(jì)算：式中：H，φ－使用地點(diǎn)的海拔（m）和緯度（°）；

gn——標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，9.80665m/s2；

R——地球的公稱半徑，6356766m。四、液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差及其修正壓力讀數(shù)的修正公式為

hn——標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下的工作液液柱高度；hφ——使用地點(diǎn)（重力加速度為gφ）的液柱高度896.2液柱式壓力計(jì)3、毛細(xì)管現(xiàn)象的影響

毛細(xì)管吸附性液體產(chǎn)生正誤差；通常要求液柱式壓力計(jì)測(cè)量管的內(nèi)徑不小于10mm。四、液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差及其修正當(dāng)管內(nèi)工作液為吸附性液體時(shí)，液面呈凹面【水、酒精】當(dāng)管內(nèi)工作液為非吸附性液體時(shí)，液面呈凸面【汞】906.2液柱式壓力計(jì)4、讀數(shù)誤差

液柱式壓力計(jì)還存在刻度、讀數(shù)、安裝等方面的誤差。四、液柱式壓力計(jì)的測(cè)量誤差及其修正916.2液柱式壓力計(jì)用彈性元件作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成位移，位移的大小與被測(cè)壓力成正比關(guān)系。目前，作壓力檢測(cè)的彈性元件主要有膜片、波紋管和彈簧管。6.3彈性壓力計(jì)一、彈性壓力計(jì)的原理92彈性元件受外部壓力后其作用力的大小為：F＝AP式中：A—彈性元件承受壓力的有效面積 根據(jù)虎克定律，彈性元件在一定范圍內(nèi)變形與所受外力成正比關(guān)系，即F＝CS

式中：C—彈性元件的剛度系數(shù)；

S—彈性元件在受到外力F作用下所產(chǎn)生的位移。 彈性元件受壓力為P時(shí)。其位移量為：

S＝F/C＝P?A/C

比值A(chǔ)/C的大小決定了彈性元件的壓力測(cè)量范圍，一般地，A/C越小，可測(cè)壓力越大.936.3彈性壓力計(jì)彈性元件的結(jié)構(gòu)和特性94(1)彈簧管。單圈彈簧管是彎成圓弧形的金屬管子。當(dāng)通入壓力P后，它的自由端就會(huì)產(chǎn)生位移。單圈彈簧管位移量較小，為了增大自由端的位移量，以提高靈敏度，可以采用多圈彈簧管。(2)彈性膜片。它是由金屬或非金屬彈性材料做成的膜片，在壓力作用下，膜片將彎向壓力低的一側(cè)，使其中心產(chǎn)生一定的位移。為了增加膜片的中心位移，提高靈敏度，可把兩片膜片焊接在一起，成為一個(gè)薄盒子，稱為膜盒。(3)波紋管。它是一個(gè)周圍為波紋狀的薄壁金屬筒體，這種彈性元件易于變形，且位移可以很大。膜片、膜盒、波紋管多用于微壓、低壓或負(fù)壓的測(cè)量；單圈彈簧管和多圈彈簧管可以作高、中、低壓及負(fù)壓的測(cè)量。二、彈性壓力計(jì)的種類及性能956.3彈性壓力計(jì)96序號(hào)分類方法類別名稱1按用途分一般壓力計(jì)、精密壓力計(jì)、特殊壓力計(jì)2按測(cè)壓種類分壓力計(jì)、真空計(jì)、壓力真空計(jì)、絕壓計(jì)、專用壓力計(jì)3按彈性元件種類分彈簧管式、螺旋彈簧管式、膜片式、膜盒式、薄膜式4按耐抗振性能分普通型、抗振動(dòng)型、耐振動(dòng)型、抗顛震型、耐顛振型、抗沖擊型5按防護(hù)性能分普通型、防水型、密封型、充油型、防塵型6按表殼公稱直徑分表殼公稱直徑／mm4060100200250接頭螺紋M10×1M14×1.5M20x1.5M20×1.5M20～120×1.57按精度等級(jí)分名

稱

精度等級(jí)表殼公稱直徑／mm精密壓力計(jì)0.25級(jí)；0.4級(jí)；0.6級(jí)150；

200；

250普通壓力計(jì)1.0級(jí)；1.5級(jí)；2.5級(jí)；4.0級(jí)40；

60；

100；

150；

200；

250。8按檢測(cè)范圍分

種類

微壓

低壓

中壓

高壓

超高壓

范圍<10kPalO～250kPaO．25～100MPa10～1000MPa>1000MPa彈性式壓力計(jì)的種類96三、彈性壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)1、普通型壓力計(jì)工作原理:被測(cè)壓力介質(zhì)從開口端進(jìn)入并充滿彈簧管的整個(gè)內(nèi)腔，并使彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，同時(shí)改變指針偏轉(zhuǎn)。976.3彈性壓力計(jì)三、彈性壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)1、普通型壓力計(jì)結(jié)構(gòu)（彈簧管）：截面是非圓形（橢圓形或扁圓形），彎成圓弧狀，管子一端封閉，另一端為開口。閉口端作為自由端，開口端作為固定端。特點(diǎn)：彈簧管壓力表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉，它使用范圍廣，測(cè)量范圍寬。測(cè)量范圍：負(fù)壓、微壓、低壓、中壓和高壓，因此應(yīng)用十分廣泛。精度等級(jí)：

0.5、1.0、1.5、2.5級(jí)。986.3彈性壓力計(jì)2、真空計(jì)和壓力真空計(jì)彈簧管式真空計(jì)和壓力真空計(jì)也屬于一般壓力計(jì)，它的結(jié)構(gòu)原理基本上與上述普通的壓力計(jì)相同，所不同的只是儀表的指針指示的移動(dòng)方向和表盤的刻度方向與普通型壓力計(jì)不同。壓力真空表：以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測(cè)量大于和小于大氣壓力的儀表。真空壓力表：以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測(cè)量小于大氣壓力的儀表996.3彈性壓力計(jì)3、膜片式和膜盒式壓力計(jì)形狀：膜片是一種沿外緣固定的片狀形測(cè)壓彈性元件，按剖面形狀分為平膜片和波紋膜片；特性：一般用中心的位移和被測(cè)壓力的關(guān)系來表征。當(dāng)膜片的位移很小時(shí)，它們之間有良好的線性關(guān)系；波紋膜片：壓有環(huán)狀同心波紋的圓形薄膜，其波紋的數(shù)目、形狀、尺寸和分布情況與壓力測(cè)量范圍有關(guān)；膜盒：將兩塊膜片沿周邊對(duì)焊起來，成一盒子，將膜盒內(nèi)部抽成真空、密封，則當(dāng)膜盒外壓力變化時(shí)，膜盒中心將產(chǎn)生位移。常用來測(cè)量大氣的絕對(duì)壓力。1006.3彈性壓力計(jì)1013、膜片式和膜盒式壓力計(jì)PxPxPxPx平薄片波紋片膜盒Px波紋管1016.3彈性壓力計(jì)常用材料：

錫鋅青銅、磷青銅、鈹青銅、高彈性合金、恒彈性合金、碳素銅、不銹鋼等。膜片的厚度一般在0.05～0.3mm。直接應(yīng)用：

膜片受壓力作用產(chǎn)生位移，可直接帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)指示。但是，由于膜片的位移較小，靈敏度低，指示精度也不高，一般為2.5級(jí)。結(jié)合應(yīng)用： 膜片更多的是和其他轉(zhuǎn)換元件合起來使用，通過膜片和轉(zhuǎn)換元件把壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。常用的有電容式壓力傳感器、光纖式壓力傳感器及力矩平衡式壓力變送器等。1026.3彈性壓力計(jì)6.4電氣式壓力計(jì)1、電氣壓力計(jì)的種類(1)壓阻式：金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料受到被測(cè)壓力作用時(shí)，根據(jù)壓阻效應(yīng)，將壓力變換成電阻的變化，通過對(duì)電阻變化的測(cè)量，而實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。

(2)壓磁式：某些鐵磁材料的導(dǎo)磁系數(shù)隨所受壓力而變化，用它作為線圈的鐵芯，壓力變化時(shí)線圈的電感或互感就發(fā)生變化，通過對(duì)電感或互感的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。

(3)壓電式：某些電介質(zhì)受到壓力后，其表面產(chǎn)生束縛電荷，通過對(duì)此電荷變化的測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。1031、電氣壓力計(jì)的種類

(4)光纖式：通過壓力對(duì)光或光纖的調(diào)制作用，使光的強(qiáng)度、相位或偏振態(tài)發(fā)生變化，通過對(duì)它們的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。

(5)振動(dòng)式：被測(cè)壓力作用到弦絲或振筒上，使其產(chǎn)生應(yīng)變，它的振動(dòng)頻率隨之發(fā)生變化，通過測(cè)量此頻率變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。1046.4電氣式壓力計(jì)6.4電氣式壓力計(jì)2、電氣式壓力傳感器電阻式壓力傳感器電阻絲長(zhǎng)電阻絲截面電阻率由于，所以令導(dǎo)線變形應(yīng)變電阻相對(duì)變化率105應(yīng)變式傳感器的靈敏度系數(shù)，它表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化；主要由幾何尺寸變化所引起的電阻變化和材料電阻率變化引起的電阻變化兩部分組成。，對(duì)于金屬材料的應(yīng)變式傳感器，前一部分是主要的；而對(duì)于半導(dǎo)體材料，后一部分是主要的。1066.4電氣式壓力計(jì)，①靈敏度系數(shù)值要大，并且在較大應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)；②電阻溫度系數(shù)小；③電阻率大；④機(jī)械強(qiáng)度高且易于拉絲或輾??；⑤與銅絲的焊接性好，與其他金屬的接觸電勢(shì)小。

目前常用的材料有康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鉑、鉑鎢合金等。基本要求：1076.4電氣式壓力計(jì)，金屬電阻應(yīng)變片組成：金屬絲式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)1-粘合層;2—基底;3一蓋片;4一敏感柵;5—引線1086.4電氣式壓力計(jì)6.4電氣式壓力計(jì)霍爾效應(yīng)：將矩形半導(dǎo)體薄片（鍺、銻化銦、砷化銦等）置于磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與薄片的Z軸相同。沿著薄片的Y軸方向通入恒定的控制電流，在逆Y軸方向就會(huì)產(chǎn)生電子流運(yùn)動(dòng)，這些帶電粒子在洛倫茲力的作用下會(huì)偏離運(yùn)動(dòng)軌跡。使得薄片的左側(cè)經(jīng)過電子的累計(jì)帶正電荷，薄片的右側(cè)帶負(fù)電荷。這時(shí)沿著薄片X軸的兩側(cè)就會(huì)產(chǎn)生電位差，這電位差就是霍爾電勢(shì)。這一物理效應(yīng)叫做霍爾效應(yīng)。這個(gè)矩形半導(dǎo)體薄片就叫做霍爾元件或霍爾片。②霍爾式壓力傳感器109霍爾電勢(shì)可表示為：

其中，式中，—霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)；

—霍爾系數(shù)，霍爾元件的靈敏度；

L—霍爾片電勢(shì)導(dǎo)出端長(zhǎng)度；

b—霍爾片的電流輸入端寬度；

d—霍爾片厚度?；魻栯妱?shì)：UH與L成正比，與b成反比1106.4電氣式壓力計(jì)結(jié)構(gòu)：霍爾片與彈簧管的自由端相連，處于兩對(duì)磁極所形成的非均勻磁場(chǎng)之中?；魻柶乃膫€(gè)端面引出四根導(dǎo)線，其中與磁鋼2平行的兩根導(dǎo)線和直流穩(wěn)壓電源相連接，另兩根導(dǎo)線用來輸出信號(hào)?；魻枆毫鞲衅鳎狠敵鲂盘?hào)連接電源1116.4電氣式壓力計(jì)原理：在被測(cè)壓力作用下，彈簧管的自由端產(chǎn)生位移，改變了霍爾片處于非均勻磁場(chǎng)之中的位置，從而將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)VH進(jìn)行遠(yuǎn)傳。特點(diǎn)：霍爾片對(duì)溫度變化非常敏感，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償；霍爾片連接的外部直流電源應(yīng)具有恒流特性；以保證流過霍爾片的電流恒定。應(yīng)用：目前霍爾壓力變送器是應(yīng)用較多的一種壓力遠(yuǎn)傳儀表?；魻枆毫鞲衅鳎?126.4電氣式壓力計(jì)原理：基于壓電效應(yīng)原理，即壓電材料受壓時(shí)會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，其電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料分類：?jiǎn)尉w，如石英、酒石酸鉀鈉、鈮酸鋰等多晶體，如壓電陶瓷，包括鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等多晶體的壓電陶瓷，經(jīng)極化處理后壓電陶瓷具有非常高的壓電系數(shù)，為石英晶體的幾百倍壓電式壓力傳感器1136.4電氣式壓力計(jì)壓電式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖壓電元件被夾在