化工仪表及自动化答案--7---压力检测及仪表.pdf

Chap3Chap3Chap3Chap3检测仪表与传感器检测仪表与传感器 2 2 压力检测及仪表压力检测及仪表 一、概述 二、弹性式压力计 三、电气式压力计三、电气式压力计 四、压力计的选用四、压力计的选用 三、电气式压力计三、电气式压力计 1.霍尔片式压力传感器 2.应变片式压力传感器 3.压阻式压力传感器 4.4.4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 5.5.5.5.电容式压力变送器电容式压力变送器 6.6.6.6.智能型压力变送器智能型压力变送器 4.4.4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 （1 1 1 1）结构）结构 （2 2 2 2）差动变压器）差动变压器 （3 3 3 3）原理）原理 4.4.4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 （1 1 1 1）结构：结构：具有杠杆传动 机构，尺寸较大。 0.5级，输出 420mADC，两线制 右图是DDZ-型电动力 矩平衡压力变送器示意图。 4.4.4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 （1 1 1 1）结构：结构： 1测量膜片 2-轴封膜片 3-主杠杆 4-矢量机构 5-量程调整螺钉 6-连杆 7-副杠杆 8-检测片（衔铁） 9-差动变压器 10-反馈动圈 11-放大器 12-调零弹簧 13-永久磁钢 4.4.4.4.力矩平衡式压力变送器力矩平衡式压力变送器 （2 2 2 2）差动变压器：差动变压器：把衔铁位移量x的大小和方向转换成差动变 压器输出电动势u的大小和相位。 120 120 120 uee uee uee u = = = = = = = + = + Pa Pa 被测压力的最小值不低于满量程的1/3，符合要求。 工艺允许误差： %2%100 40 8 . 0 = 所以选择测量范围为0 40 Mpa，精度等级为1.5级的 YX-150型电接点压力表。 回顾回顾 1.液柱式压力计的原理 2.弹性式压力计、电接点信号压力表的原理 3.霍尔片式压力传感器的原理 4.应变片式压力传感器的原理 5.压阻式压力传感器的原理 6.6.力矩平衡式压力变送器的原理力矩平衡式压力变送器的原理 7.7.电容式压力变送器的原理电容式压力变送器的原理 8.8.压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等 级）级） 作业作业 Ex.23 Ex.23 Ex.23 Ex.23 Ex.24Ex.24Ex.24Ex.24 Ex.26Ex.26Ex.26Ex.26 习题习题 Ex.7Ex.7Ex.7Ex.7 压力指垂直均匀地作用于单位面积上的力。 关系： p表压=p绝对压力p大气压力 p真空度= p大气压力 p绝对压力 Ex.Ex.Ex.Ex.8 8 8 8 通常，由于各种工艺设备和检测仪表本身就处于大气压 力之下，因此工程上常采用表压和真空度来表示压力的 大小，一般仪表所指的压力也是表压或真空度。 习题习题 Ex.9Ex.9Ex.9Ex.9 测压仪表按其转换原理不同，主要分为四大类： 液柱式压力计：它是将被测压力转换成液柱高度来进行 测量的； 弹性式压力计：它是将被测压力转换成弹性元件的位移 来进行测量的； 电气式压力计：它是通过机械和电气元件将被测压力转 换成电量来进行测量的； 活塞式压力计：它是根据液压原理，将被测压力转换成 活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.10101010 主要的弹性元件有： 弹簧管：可分为单圈弹簧管与多圈弹簧管，它们的测压 范围较宽，最高可测量高达1000MPa的压力； 膜片：可分为平薄膜、波纹膜、膜盒等，它的测压范围 较弹簧管式的为低，通常可与其他转换环节结合起来， 组成相应的变送器； 波纹管：这种弹性元件易变形，常用于微压与低压的测 量。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.11111111 测压原理：将被测压力转换成弹簧管自由端的位移来 进行测量的。 主要组成：弹簧管、放大机构、指针、面板及压力接 头。 测压过程：当被测压力通入弹簧管后，由于弹簧管在 压力作用下产生变形，使其自由端产生位移，经放大 后就可以由指针在面板上指示出相应的压力值。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.12121212 控制线路图： p下 限 p上 限 2 2 0V 绿 灯 红 灯 警 笛 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.13131313 将霍尔元件与弹簧管配合，可组成霍尔片式弹簧管压 力传感器。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位 移，因而改变了霍尔片在磁场中的位置，使所产生的 霍尔电势与被测压力成比例，利用这一电势就可实现 压力的测量。 Ex.Ex.Ex.Ex.14141414 应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。利用 金属导体的电阻应变效应制成的。 压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。利用半导 体的压阻效应制成的。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.15151515 基本原理：按力矩平衡原理工作。 I0=42 0 m A 主 杠 杆 Fi 矢 量 机 构 反 馈 动 圈 U 差 动 变 压 器 p （显 示）测 量 膜 片 Fi=f p F1 Fil1=F1l2 F2 副 杠 杆 F2=F1ta n 位 移x 检 测 放 大 器 Ff=K2I0 F2l3=Ffl4?相 等 则副杠杆平衡 0 0 tantan p I IKpKp = 确定后， （ 与 ） 成正比。 当电流I0流过反馈线圈时，产生电磁反馈力施加于副杠杆 上，使副杠杆以支点O2顺时针转动，直到与驱动力矩相 平衡为止。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.16161616 工作原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。 将测压膜片作为电容器的可动极板，它与固定极板组 成可变电容器。当被测压力变化时，由于测压膜片的 弹性变形产生位移改变了两块极板之间的距离，造成 电容量发生变化。 特点：结构紧凑、灵敏度高、过载能力大、测量精度 可达0.2级、可以测量压力和差压。 习题习题 Ex.Ex.Ex.Ex.21212121 max max 1100%1% 1%1 01%0.01 0.01 20.50.5080.008 A AMPa MPa xxMPa = = = = 允 允 允 测标 ） （）（） 允许的最大绝对误差为。 ）（） -0.01 0.01 在这一点符合1级精度。 习题习题 Ex24.Ex24.Ex24.Ex24. 某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为1.11.6MPa1.11.6MPa1.11.6MPa1.11.6MPa， 工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不大工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不大 于罐内压力的于罐内压力的 5%5%5%5%，试选择一台合适的压力计（类型，测，试选择一台合适的压力计（类型，测 量范围，精度等级），并说明其理由。量范围，精度等级），并说明其理由。 习题习题 解解: : : : 空气压缩机的缓冲器中的压力类型为平缓压力；且只需要 就地观察，不需要远传变送，所以选择普通单圈弹簧管压 力计（类型）； 测量范围选择： 查表，压力计的测量范围可选02.5MPa，此时 maxmax 233 322 ,1.62.4)ppppMPa= 测测上限上限 即：（ min 1 3 1.1()2.50.83()pMPaMPa= 测 所选测量范围是合适的。 习题习题 续续: : :