第二章(5)压力检测与控制

1、1第五节第五节 压压力检测与控制力检测与控制2 一、压力检测传感器一、压力检测传感器二、蒸汽压力检测与控制二、蒸汽压力检测与控制主要内容三、真空包装机中的蒸汽控制系统三、真空包装机中的蒸汽控制系统四、罐头真空度自动检测四、罐头真空度自动检测3压力的基本概念压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力垂直而均匀地作用在单位面积上的力 式中式中压力（压力（PaPa） 均匀垂直作用力（均匀垂直作用力（N N） 受力面积（受力面积（m2m2）SF1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa单位单位: : 牛顿牛顿/ /米米2 2（N/m2N/m2），简称），简称“帕帕”，用符号，用符号“P

2、aPa” 4 液柱测压法液柱测压法 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量hh12211p1p2h2P0h1h211p200 常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。 测量原理5 压力的几种表示形式压力的几种表示形式被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度） 表压（正压）绝对压力的零线大气压力线绝对压力绝对压力真空度6 当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即 CSF 式中 F轴向外力 S位移 C弹性元件的刚度系数 APF 式中 A弹性元件承受压力的有效面积 P被测压力 PCAS 测量原理S P7弹性变形法弹性变形法 将被

3、测压力转换成弹性元件变形的位移 测量原理P 弹簧管式弹性元件P 膜片式弹性元件8 弹性元件结构和特点9 弹簧管压力表弹簧管压力表 弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉10 弹簧管放大图弹簧管放大图11电测压力法电测压力法 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。来进行测量的。 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表 测量原理1.1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容

4、式、霍尔片式、应变式、振弦式等；的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等； 2.2. 非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。12电测压力法电测压力法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表v电容式测压原理电容式测压原理 采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量容器的电容量，然后通过测量电容量C C便可以知道被测便可以知道被测压力的

5、大小，从而实现压力压力的大小，从而实现压力- -电容转换的。电容转换的。 dC定极板弹性元件动极板被测压力 测量原理 电容器极板间绝缘介质的介电电容器极板间绝缘介质的介电 常数，常数，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，电容器两平行板覆盖的面积，m2 d两平行板之间的距离，两平行板之间的距离，m C电容量，电容量，F13电测压力法电测压力法 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表v压电式测压原理压电式测压原理 根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。（a）单晶体 （b）剖面图 （c）X截割的石英片 xxxAKPQ 受力面积 作用在受力面积上的压力压电常数 电荷数14电测压力法电测压力法 v应变

6、片式测压原理应变片式测压原理 压力检测方法及仪表压力检测方法及仪表l543211敏感栅 2基片 3粘合剂 4引线 5覆盖片 llKRR敏感栅敏感栅 直径为直径为0.025mm0.025mm左右的合金电阻丝左右的合金电阻丝基基 底底 绝缘绝缘覆盖层覆盖层 保护保护位移、力、力矩、位移、力、力矩、加速度、压力加速度、压力应变 弹性敏感元件 外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化 应变片组成15一、常用的压力检测传感器一、常用的压力检测传感器 v（一）电位器式压力传感器（一）电位器式压力传感器v（二）触点式压力电转换器（二）触点式压力电转换器v（三）（三） 电感式

7、压力电转换器电感式压力电转换器v（四）（四）电容式差压变送器电容式差压变送器v（一）（一）电位器式压力传感器电位器式压力传感器v 工作原理：工作原理：压力变化压力变化 弹簧管自由端变形弹簧管自由端变形 指针偏转指针偏转 滑动端在绕线电位器上滑动滑动端在绕线电位器上滑动 压力值转化压力值转化成电压信号成电压信号16 v（二）（二）触点式压力转换器触点式压力转换器v 工作原理：工作原理：气体由入口气体由入口1进入进入 膜片膜片2 2下移下移 带动铜芯带动铜芯6 6下移下移 推动触点推动触点4 4运动运动 电路闭合电路闭合17 膜片膜盒18 v（三）（三）电感式压力转换器电感式压力转换器v 组成：组

8、成：弹性元件及电感传感器组成。弹性元件及电感传感器组成。v 工作原理：工作原理：被测压力变化被测压力变化 弹簧管自由端运动弹簧管自由端运动 衔铁产生位移衔铁产生位移 线圈线圈7 7和线和线圈圈8 8电感变化电感变化 负载电阻上有电压或电流输出。负载电阻上有电压或电流输出。19 v电感式压力转换器：电感式压力转换器：气隙变小，电感变大，电流变小气隙变小，电感变大，电流变小20 v（四）（四）电容式压力转换器电容式压力转换器v 组成：组成：弹性元件及电感传感器组成。弹性元件及电感传感器组成。v 工作原理：工作原理：被测压力变化被测压力变化 可动感压薄膜可动感压薄膜 固定电极间电容变化固定电极间电容

9、变化 放大放大电路电路 输出输出4-20mA4-20mA直流信号。直流信号。I I0 0=K=Kp/dp/d0 0K K常数；常数；p p 输入压差；输入压差；d d0 0 电容间初始间距电容间初始间距。21 二、蒸汽压力检测与控制二、蒸汽压力检测与控制 v（一）（一）蒸汽压力控制仪系统构成蒸汽压力控制仪系统构成22 v（二）罐头（二）罐头真空度自动检测真空度自动检测v检测方法：检测方法：v真空表测量法：破坏性测量，真空表测量法：破坏性测量， 适合抽检；适合抽检；v手工打检法：木器敲击，根手工打检法：木器敲击，根 据声音判别，强度大、速度据声音判别，强度大、速度 慢、准确性差；慢、准确性差；v

10、机械测距法：人工测量罐头盖机械测距法：人工测量罐头盖 弹性变形量，精度低、效率低；弹性变形量，精度低、效率低；v电涡流法：仪器测量罐头盖弹电涡流法：仪器测量罐头盖弹 性变形量，换算成真空度，精性变形量，换算成真空度，精 度高、无损。度高、无损。23 电涡流效应演示电涡流效应演示 当电涡流线圈当电涡流线圈与金属板的距离与金属板的距离x x 减小时，电涡流线减小时，电涡流线圈的等效电感圈的等效电感L L 减减小，等效电阻小，等效电阻R R 增增大。感抗大。感抗X XL L 的变化的变化比比R R 的变化的变化 大大 得得 多，流过电涡流线多，流过电涡流线圈的电流圈的电流i i1 1 增大。增大。 24 v原理：原理： 罐盖受罐内真空或压力产生的变形量罐盖受罐内真空或压力产生的变形量h为：为： h=|h0-h| h=(h1+h2+.+hn)/n Z=K/ h 其中：