第三章 压力与真空度检测仪表

1、第三章第三章 压力检测与仪表压力检测与仪表3.1 概述概述3.2 弹性式压力计弹性式压力计3.3 压力压力(差压差压)传感器传感器3.5 压力检测仪表选用压力检测仪表选用3.4 真空计真空计FpS 3.1.1 压力的概念及单位压力的概念及单位1.压力压力:指均匀垂直地作用在单位面积上的力。指均匀垂直地作用在单位面积上的力。2. 单位单位(SI):帕斯卡帕斯卡,简称帕简称帕(Pa)。 3.1 概述概述1Pa=1N/m2 1MPa=1X106Pa第三章第三章 压力检测与仪表压力检测与仪表单位单位PaatmmmHgmmH2Okgf/cm2(at)barPsi帕斯卡帕斯卡（Pa）19.86910-67

2、.510-30.1021.0210-510-51.4510-4标准大气压标准大气压（atm）1.0132510517601.0331041.0331.03314.706毫米汞柱毫米汞柱（mmHg）1.333221021.31610-3113.601.3610-31.33310-31.93310-2毫米水柱毫米水柱（mmH2O）9.8963750.96810-47.3610-210.999710-49.8010-51.42210-3千克力千克力/厘米厘米2(工程大气压工程大气压)（kgf/cm2）9.806651040.96873610410.98066514.217巴巴（bar）1050.98

3、6657501.021041.02114.5磅磅/寸寸2（Psi）6.8951026.810-251.7157.041027.0310-26.89510-21表表3-1 常用压力换算表常用压力换算表注意注意:表中除单位表中除单位Pa和和bar之外均为非许用单位之外均为非许用单位,只在旧仪器及某些国家尚沿用。只在旧仪器及某些国家尚沿用。 P真空度真空度P绝对压力绝对压力P表压表压P绝对压力绝对压力大气压力线大气压力线绝对压力的零线绝对压力的零线绝对压力、表压、负压（真空度）的关系绝对压力、表压、负压（真空度）的关系3.1.2 压力的压力的表示方法表示方法在压力测量中在压力测量中,常有绝对压力常有

4、绝对压力.表压表压.负压或真空度。负压或真空度。真空度真空度(负压负压):当被测压当被测压力低于大气压力时力低于大气压力时,大气大气压力和绝对压力之差压力和绝对压力之差,即即 p真空度真空度 = p大气压力大气压力 - p绝对压力绝对压力表压表压:是绝对压力和大气压力之差是绝对压力和大气压力之差,即即: p表压表压 = p绝对压力绝对压力- p大气压力大气压力 第三章第三章 压力与真空度检测仪表压力与真空度检测仪表3.1 概述概述绝对压力绝对压力:以以绝对零压绝对零压为零点的压力。为零点的压力。压力仪表测量的为表压或真空度。压力仪表测量的为表压或真空度。3.1.3 压力检测的基本方法压力检测的

5、基本方法利用弹性元件受压力后发生弹性形变而产生的利用弹性元件受压力后发生弹性形变而产生的弹性力与弹性力与被测压力相平衡被测压力相平衡的原理。的原理。1) 弹性力平衡法弹性力平衡法利用一定高度的液体产生的利用一定高度的液体产生的重力或砝码的重量与被测重力或砝码的重量与被测压力相平衡压力相平衡的原理。的原理。2) 重力平衡方法重力平衡方法3.1 概述概述将压力转换成位移将压力转换成位移,测出弹性元件变形的位移就可测出压测出弹性元件变形的位移就可测出压力。例如力。例如弹簧管压力计弹簧管压力计、波纹管压力计及膜式压力计等。、波纹管压力计及膜式压力计等。 例如例如液柱式压力计液柱式压力计、活塞式压力计。

6、、活塞式压力计。将被测压力经变换元件转移成一个集中力将被测压力经变换元件转移成一个集中力,用用外力与之外力与之平衡平衡, 测得平衡时的外力就是被测压力。测得平衡时的外力就是被测压力。3) 机械力平衡方法机械力平衡方法敏感元件在压力的作用下某些敏感元件在压力的作用下某些物理特性发生与压力成物理特性发生与压力成确定关系确定关系变化的原理。变化的原理。4) 物性测量方法物性测量方法3.1.3 压力检测的基本方法压力检测的基本方法3.1 概述概述主要用在压力或差压变送器主要用在压力或差压变送器,精度较高精度较高,但结构复杂。但结构复杂。 将被测压力直接转换成电量进行测量。将被测压力直接转换成电量进行测

7、量。 如如压电式压电式. 应变片式应变片式.电容式电容式.压阻式压力传感器压阻式压力传感器等。等。 液柱式压力计液柱式压力计原理原理:基于流体静力学原理基于流体静力学原理,把被测把被测压力转换成液柱高度进行测量。压力转换成液柱高度进行测量。221hpop0ppgh (a) U形管压力计形管压力计 （b） 单管压力计单管压力计 （c） 倾斜式压力计倾斜式压力计图图3-2 液柱式压力计液柱式压力计221hpophpopPoLaph弹性元件是一种简单可靠的测压敏感元件弹性元件是一种简单可靠的测压敏感元件。3.2 弹性式压力计弹性式压力计3.2.1 弹性元件弹性元件特点特点:测量范围宽测量范围宽,结构

8、简单结构简单,价格便宜价格便宜,使用方便等。使用方便等。将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测压的仪表。将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测压的仪表。测量范围测量范围:几百帕到数千兆帕。几百帕到数千兆帕。是截面呈是截面呈椭圆形椭圆形或或扁圆形扁圆形的中空金属管的中空金属管,当通入压力当通入压力p后后,它的自由端就会产生位移。它的自由端就会产生位移。(1).弹簧管弹簧管 (单圈和多圈的单圈和多圈的)适合测高、中、低压。适合测高、中、低压。(2). 弹性膜片弹性膜片适合测中、低压。适合测中、低压。由具有弹性的金属或非金属片构成由具有弹性的金属或非金属片构成,在压力作用下能产生在压力作用下能产

9、生变形。变形。膜片膜片膜膜盒盒硅油硅油3.2.1 弹性元件弹性元件(3).波纹管波纹管外部存在波纹的弹性金属片构成金属筒体。外部存在波纹的弹性金属片构成金属筒体。弹性元件易于变形弹性元件易于变形,且位移很大。且位移很大。适合测微压和低压适合测微压和低压(不超过不超过1MPa)。3.2.1 弹性元件弹性元件p压力压力,Pa；A承受压力的有效面积承受压力的有效面积,m2；C弹性元件的刚度系数。弹性元件的刚度系数。3.2.2 测量原理测量原理根据虎克定律根据虎克定律,弹性元件在一定范围内变形与所受外力弹性元件在一定范围内变形与所受外力成正比成正比,即即: x= pA/C测量原理测量原理:弹性元件材料

10、、尺寸等确定后弹性元件材料、尺寸等确定后,则弹性元件产生则弹性元件产生拉伸或压缩位移拉伸或压缩位移x与被测压力与被测压力p成正比。成正比。3.2.3 弹簧管压力计弹簧管压力计(1).结构结构1弹簧管弹簧管; 2拉杆拉杆; 3扇形齿轮扇形齿轮; 5-指针指针; 4中心齿轮中心齿轮; 6面板面板; 7游丝游丝; 8调节螺钉调节螺钉; 9接头。接头。分单圈和多圈分单圈和多圈;按用途分普通压力表按用途分普通压力表.耐腐蚀氨用压力表耐腐蚀氨用压力表.禁油氧气压力表。它们外形和结构相同禁油氧气压力表。它们外形和结构相同,只是材料不同。只是材料不同。弹簧管弹簧管1是测量元件是测量元件,是一根弯成是一根弯成2

11、70的椭圆截面的空心金属管。的椭圆截面的空心金属管。管子的自由端管子的自由端B封闭封闭,另一端固定另一端固定在接头在接头9上。上。(2).工作原理工作原理(单圈弹簧管单圈弹簧管)通入压力通入压力p后后,椭圆形椭圆形截面在截面在p作用下将趋于作用下将趋于圆形圆形,使自由使自由端端B产生位移产生位移,且与且与p的大小成正比的大小成正比(具有线性刻度具有线性刻度)。所以。所以只要测得只要测得B点的位移量点的位移量,就能反映压力就能反映压力p的大小。的大小。p3.2.3 弹簧管压力计弹簧管压力计放大过程放大过程: 自由端自由端B的位移通过拉杆的位移通过拉杆2使扇形齿轮使扇形齿轮3作逆时作逆时针偏转针偏

12、转,指针指针5通过同轴的中心齿轮通过同轴的中心齿轮4的带动作顺时针偏转的带动作顺时针偏转,在面板在面板6的刻度标尺上显示出被测压的刻度标尺上显示出被测压力力p的数值。由于的数值。由于B的位移与的位移与p的大的大小成正比小成正比,则刻度标尺是线性的。则刻度标尺是线性的。p游丝游丝7用来克服因扇形齿轮与用来克服因扇形齿轮与中心齿轮间的传动间隙而产生中心齿轮间的传动间隙而产生的仪表变差。的仪表变差。改变调节螺钉改变调节螺钉8的位置的位置,可调整可调整仪表的量程。仪表的量程。(2).工作原理工作原理(单圈弹簧管单圈弹簧管)3.2.3 弹簧管压力计弹簧管压力计(3).弹簧管材料的选择弹簧管材料的选择当当

13、P19.6MPa时时,选用磷青铜或黄铜的材料。选用磷青铜或黄铜的材料。当当P19.6MPa时时,选用合金钢或不锈钢的材料。选用合金钢或不锈钢的材料。所测流体种类不同所测流体种类不同,所用弹簧管材料不同。所用弹簧管材料不同。弹簧管压力表弹簧管压力表的型号命名：的型号命名：3.2.3 弹簧管压力计弹簧管压力计普通弹簧管压力表上带有普通弹簧管压力表上带有报警报警或或控制控制触点的压力表。触点的压力表。当压力偏离给定范围时当压力偏离给定范围时,及时发出信号及时发出信号,提醒操作提醒操作人员注意或通过中间继人员注意或通过中间继电器实现压力自动控制。电器实现压力自动控制。(4). 电接点信号压力表电接点信

14、号压力表3.2.2.2 弹簧管压力计弹簧管压力计 Y3.3.1 霍尔压力传感器霍尔压力传感器依据依据:根据霍尔效应根据霍尔效应,即利用霍尔元件将由压力所引起的弹即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势性元件的位移转换成霍尔电势,从而实现压力的测量。从而实现压力的测量。霍尔电势霍尔电势:UH=RHBI RH-霍尔常数霍尔常数,与霍尔片材料、与霍尔片材料、几何形状有关。几何形状有关。霍尔片由半导体材料制成的薄片。霍尔片由半导体材料制成的薄片。恒定磁场恒定磁场B外电场外电场(直流稳压电源直流稳压电源)1 霍尔效应霍尔效应:电子逆电子逆Y轴运动时轴运动时,受电磁力的受电磁力的作用作用

15、,使其运动发生偏移使其运动发生偏移,在在X轴上轴上出现电位差出现电位差(霍尔电势霍尔电势)。这物理现象称为霍尔效应。这物理现象称为霍尔效应。3.3 压力压力(差压差压)传感器传感器定义定义:能检测压力信号能检测压力信号,并转换成电信号进行输出的器件。并转换成电信号进行输出的器件。分类分类:压电式压电式.压阻式压阻式.应变式应变式.电感式电感式.电容式电容式.霍尔式霍尔式等。等。应用应用:所测压力不高、所测压力不高、压力波动小、信号需要远压力波动小、信号需要远传的场合。传的场合。2 霍尔式压力传感器霍尔式压力传感器霍尔电势与位移关系霍尔电势与位移关系: UH=RHBII为定值为定值,B为非均匀为

16、非均匀霍尔片位置不同霍尔片位置不同,B就不同就不同位移与霍尔电势成正比例。位移与霍尔电势成正比例。实现位移电势的线性转换。实现位移电势的线性转换。结构结构:霍尔元件霍尔元件.磁钢与弹簧管。磁钢与弹簧管。工作原理工作原理:压力压力弹性位移弹性位移霍尔片移动霍尔片移动霍尔电势。霍尔电势。3.3.1 霍尔压力传感器霍尔压力传感器结构结构:1.隔离膜片隔离膜片;2,7固定电极固定电极;3.硅油硅油;4.测量膜片测量膜片;5.玻璃层玻璃层;6.底座底座;8.引线。引线。P1P2工作原理工作原理:在压力作用下在压力作用下,通过膜片的位移引起电容量变化通过膜片的位移引起电容量变化来测出压力来测出压力(或差压

17、或差压)的。的。P=P1-P23.3.2 电容电容式式压力传感器压力传感器SCd 平行极板电容器的电容量为平行极板电容器的电容量为:电容变换器有电容变换器有变间隙式变间隙式、变面积式、变面积式和变介电常数式三种。和变介电常数式三种。在在P=0时时,i1i2=15pF,=0CCC P0时时,110()iCS dS dd 220()iCS dS dd 3.3.2 电容电容式式压力传感器压力传感器设在压差设在压差P的作用下移动距离的作用下移动距离d,可近似认为可近似认为: d=K1P21002220011()22iiCCCSddddS dS dK pddd CK p 0AC 平面线位移型平面线位移型

18、3.3.2 电容电容式式压力传感器压力传感器A 压电效应压电效应:压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形时发生变形,并在其表面上产生电荷并在其表面上产生电荷;而在去掉外力后而在去掉外力后, 又又回到原来的不带电状态回到原来的不带电状态,这种现象就称为这种现象就称为压电效应压电效应。压电元件压电元件:石英晶体、压电陶瓷、半导体材料。石英晶体、压电陶瓷、半导体材料。3.3.3 压电式压电式压力传感器压力传感器利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。压电元件压电元件在弹性范围内其产生的电荷量与作用

19、力之间在弹性范围内其产生的电荷量与作用力之间呈线性关系。即呈线性关系。即: q=kSp q为电荷量为电荷量; k为压电常数为压电常数; S为作用面积为作用面积; p为被测压力。为被测压力。石英晶体的压电效应石英晶体的压电效应 XYZ天然结构：六角棱柱体天然结构：六角棱柱体晶体学常用三根相晶体学常用三根相互垂直的轴来表示互垂直的轴来表示3.3.3 压电式压电式压力传感器压力传感器B 压电式压力传感器的结构压电式压力传感器的结构更换压电元件可改变压力的测量范围更换压电元件可改变压力的测量范围,还可用多个压电元还可用多个压电元件叠加的方式提高仪表的灵敏度。件叠加的方式提高仪表的灵敏度。 特点特点:体

20、积小体积小,结构简单紧凑结构简单紧凑,全密封全密封,工作可靠工作可靠;固有频率高固有频率高,不需外加电源不需外加电源;适于工作频率高的压力测量。适于工作频率高的压力测量。3.3.3 压电式压电式压力传感器压力传感器1绝缘体绝缘体; 2压电元件压电元件; 3壳体壳体; 4 -膜片膜片; C 工作原理工作原理:被测压力均匀作用在膜被测压力均匀作用在膜片上片上,使压电元件受力而产生电荷。使压电元件受力而产生电荷。电荷量经放大转换为电压或电流输出电荷量经放大转换为电压或电流输出,其大小与输入压力成正比。其大小与输入压力成正比。测量范围测量范围:070MPa,测量精确度为测量精确度为1, 0.2, 0.

21、06。 引线引线3.3.4 应变式应变式压力传感器压力传感器材料的电阻变化取决于材料的电阻变化取决于“应变效应应变效应”和和“压阻效应压阻效应” 。应变片是基于应变片是基于应变效应应变效应工作的一种压力敏感元件。工作的一种压力敏感元件。金属导体或半导体金属导体或半导体的电阻值为：的电阻值为：lRA 12dldAddRdRlA 为应变材料的泊松比为应变材料的泊松比;=dl/l为应变。为应变。2-llRRRdRdldAddldAdAAlAA -drdlrl-,dRdldAdRlA 22()2,dAdrdrArr A 理论基础理论基础 由由几何尺寸变化引起的。几何尺寸变化引起的。电阻丝在外电阻丝在外

22、力作用时力作用时发生机械变形发生机械变形,其电阻随之发生变化的现象其电阻随之发生变化的现象,叫叫应变效应。应变效应。3.3.4 应变式应变式压力传感器压力传感器 12 d 由由电阻率电阻率变化引起的。受变化引起的。受压压力后力后,其晶格间距发生其晶格间距发生 变化变化,电阻率电阻率随随压压力变化的现象力变化的现象,叫叫压阻效应。压阻效应。 12dRdldAddRlA A 理论基础理论基础导体阻值的变化导体阻值的变化只取决于只取决于电阻率和电阻率和材料材料几何尺寸的变化。几何尺寸的变化。金属金属材料材料,以以应变效应应变效应为主为主,称为金属称为金属电阻电阻应变片应变片,制成制成应变式压力传感器

23、应变式压力传感器。半导体半导体材料材料,以以压阻效应压阻效应为主为主,称为半导体应变片称为半导体应变片,制成制成压阻式压力传感器压阻式压力传感器。电阻率的变化与电阻丝体积的变化成正比电阻率的变化与电阻丝体积的变化成正比,即：即：3.3.4 应变式应变式压力传感器压力传感器dddd()(12 )VAlmmmVAl dd121212RmKR K为为电阻电阻应变灵敏系数。应变灵敏系数。A 理论基础理论基础组成组成:弹性元件、应变片以及相应测量电路。弹性元件、应变片以及相应测量电路。 3.3.4 应变式应变式压力传感器压力传感器B 应变式应变式压力传感器压力传感器压力压力p应变片产生应变应变片产生应变

24、电阻发生变化电阻发生变化毫伏电势。毫伏电势。测量片测量片R1沿应变筒轴向贴放沿应变筒轴向贴放;温度补偿片温度补偿片R5沿径向贴放。沿径向贴放。圆筒形应变压力传感器及应变检测桥路圆筒形应变压力传感器及应变检测桥路R1R5R1R5应变片测量电路应变片测量电路VER1R2R3R424131423-()()R RR RVERRRR 1234,RRRRRRdR 4EdRVR dRKR 金属应变片：金属应变片：V与应变成线形关系与应变成线形关系,可以用电桥测量电压测量应变。可以用电桥测量电压测量应变。4EVK 应变电阻片应变电阻片将一根电阻丝弯曲且并行地排列成栅形将一根电阻丝弯曲且并行地排列成栅形,贴附在

25、基板上成为电贴附在基板上成为电阻栅阻栅;金属丝两端有引出线金属丝两端有引出线;线栅上盖绝缘的保护片。线栅上盖绝缘的保护片。电阻丝一般为高阻金属细丝如康铜丝。直径电阻丝一般为高阻金属细丝如康铜丝。直径=0.020.04mm,长长L=25150mm,宽宽D=330mm,电阻值电阻值R0为为60,120 200 300,500,1000。(a) (a) 丝式应变片丝式应变片 (b) (b) 箔式应变片箔式应变片图图6 62 2 应变电阻片的结构应变电阻片的结构应变计金属应变片金属应变片案例：案例：桥梁固有频率测量桥梁固有频率测量案例：冲床生产记数和生产过程监测案例：冲床生产记数和生产过程监测压阻效应

26、压阻效应:单晶半导体单晶半导体受到外力作用时受到外力作用时,其载流子的迁移率其载流子的迁移率发生变化发生变化,而改变其电阻率而改变其电阻率,从而引起电阻值的相对变化从而引起电阻值的相对变化, 这种现象称为这种现象称为半导体的压阻效应半导体的压阻效应。Ke为压阻系数为压阻系数, 为应力。为应力。 ed RKR 3.3.5 压阻式压阻式压力传感器压力传感器工作原理工作原理:利用单晶硅的压阻效应而构成。利用单晶硅的压阻效应而构成。用集成电路工艺用集成电路工艺,在单晶硅的在单晶硅的特定方向上扩散一组等值电阻特定方向上扩散一组等值电阻,并接成桥路。并接成桥路。3.3.5 压阻式压阻式压力传感器压力传感器

27、当当p变化时变化时,使使膜片变形膜片变形,膜片上膜片上的电阻的电阻值发生变化值发生变化,使电桥输出使电桥输出相应压力变化的相应压力变化的电信号电信号。结构结构:特点特点:精度高精度高.工作可靠工作可靠.频率响应高频率响应高.迟滞小迟滞小.尺寸小尺寸小.重量轻重量轻.结构简单。结构简单。适于恶劣环境下使用适于恶劣环境下使用,便于实现显示数字化。便于实现显示数字化。可测差压可测差压.速度速度.高度高度.加速度等参数。加速度等参数。MPM280OEM装配型压阻式压力传感器装配型压阻式压力传感器通用型通用型MPM380型压阻式压力传感器型压阻式压力传感器3.4 真空计真空计 真空计真空计是检测真空度的

28、仪表。是检测真空度的仪表。按按真空计刻度方法分类真空计刻度方法分类:绝对真空计和相对真空计。绝对真空计和相对真空计。分类分类:绝对真空计绝对真空计:U形管压力计、形管压力计、压缩式真空计压缩式真空计等；等；相对真空计相对真空计:热传导真空计热传导真空计和和电离式真空计电离式真空计等。等。按按真空计测量原理分类真空计测量原理分类:直接测量和间接测量真空计。直接测量和间接测量真空计。真空度较小时真空度较小时,采用直接测量真空计采用直接测量真空计;真空度较大时真空度较大时,采用采用间间接测量真空计接测量真空计。比较管比较管3.4.1 压缩式真空计压缩式真空计(麦氏真空计麦氏真空计) 结构结构:工作原

29、理工作原理:根据波义耳定律根据波义耳定律,即在温度不变的条件下即在温度不变的条件下, 气体压力与体积成反比的气体压力与体积成反比的关系来测量真空度。关系来测量真空度。压缩前、后压强与体积变化关系为：压缩前、后压强与体积变化关系为： 2224dHVpKH p被测空间的真空度被测空间的真空度;V测量管的容积测量管的容积;H水银柱的高度差水银柱的高度差;VC=d2H/4 测量管内气体容积。测量管内气体容积。()cpVpH V,CVV3.4.1 压缩式真空计压缩式真空计 特点：特点： (1)刻度与气体种类无关刻度与气体种类无关,这是对永久性气体而言。这是对永久性气体而言。 (2)测量范围较宽、精度较高

30、。测量范围较宽、精度较高。 (3)不能连续测量。由于每测量一次需升降水银一次，不能连续测量。由于每测量一次需升降水银一次， 不能连续读数不能连续读数,操作费时。操作费时。 (4)水银蒸气对人体有害。水银蒸气对人体有害。 (5) 不能测量蒸汽的压强。不能测量蒸汽的压强。可测量可测量1Pa133.3Pa的真空度。的真空度。3.4.2 热电偶式真空计热电偶式真空计工作原理工作原理:利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程度度(真空度真空度)间的关系。间的关系。 结构结构:玻璃管内封装两组金属丝。玻璃管内封装两组金属丝。一组一组:加热丝加热丝,是是铂丝铂丝或或钨

31、丝钨丝,通入恒通入恒定的加热电流；定的加热电流；一组一组:热电偶热电偶热电极热电极,工作端焊在加工作端焊在加热丝上热丝上, 测测加热丝表面温度加热丝表面温度,一般用一般用镍铬镍铬康铜康铜热电偶。热电偶。工作过程工作过程:通被测真空度通被测真空度p(真空度真空度升高升高)加热丝附近气体逐渐稀薄加热丝附近气体逐渐稀薄,导热率导热率散失的热量散失的热量(I恒定恒定 加热丝产生的热量不变加热丝产生的热量不变) 热丝的温度热丝的温度 热电偶输出热电偶输出热电势热电势,在显示仪表上显示真空度。在显示仪表上显示真空度。3.4.2 热电偶式真空计热电偶式真空计测量上限通常为测量上限通常为13.33mPa(即即

32、10-4mmHg )。特点特点:可测量气体和蒸汽的压力可测量气体和蒸汽的压力,把真空度变换为电信号把真空度变换为电信号,可实现自动检测和控制可实现自动检测和控制;但能够检测的真空度不太高但能够检测的真空度不太高,而且怕振动。而且怕振动。3.4.3 电离式真空计电离式真空计工作原理工作原理:带电粒子带电粒子(电子电子)通过稀薄气体时通过稀薄气体时,使气体分子电使气体分子电离离;其它条件不变时其它条件不变时,气体分子电离的离子数气体分子电离的离子数,正比于气体正比于气体压强压强,测出离子数测出离子数(即离子电流即离子电流),就可知被测空间的真空度。就可知被测空间的真空度。按按电离方式电离方式分类分

33、类:热阴极热阴极电离电离真空计真空计; 冷阴极冷阴极电离电离真空计真空计; 放射性放射性电离电离真空计真空计。热阴极电离真空计结构热阴极电离真空计结构:由密封于玻璃管内的三个电极组成。由密封于玻璃管内的三个电极组成。即阴极即阴极.加速极加速极.收集极。收集极。1-灯丝灯丝; 2-阴极阴极;3-加速极加速极; 4-收集极收集极加速极电位为加速极电位为100300V,阴极电位为阴极电位为0V, 收集极电位为收集极电位为-10V-40V。3.4.3 电离式真空计电离式真空计灯丝加热阴极灯丝加热阴极,发射电子使气体分子电离。发射电子使气体分子电离。过程过程:加速极加速空间的电子加速极加速空间的电子,到

34、达加速极上到达加速极上,形成发射电流形成发射电流ie。1-灯丝灯丝; 2-阴极阴极;3-加速极加速极; 4-收集极收集极0V+-收集极收集内部空间形成的正离子而收集极收集内部空间形成的正离子而形成的离子电流形成的离子电流i+。被测真空度与离子电流被测真空度与离子电流i+和发射电流和发射电流ie关系如下关系如下:1eipSi S真空计管常数。真空计管常数。pKi 3.4.3 电离式真空计电离式真空计特点特点:可测高真空可测高真空, 测量范围宽测量范围宽;不受振动影响不受振动影响;反应快反应快, 滞后小。但与气体的种类有关滞后小。但与气体的种类有关; 在高气压时测量精度不高在高气压时测量精度不高;

35、特别是系统漏气时特别是系统漏气时,灯丝立即烧毁。灯丝立即烧毁。测量范围测量范围:0.1333Pa1.333Pa。根据工艺生产过程的要求根据工艺生产过程的要求,结合各方面的情况结合各方面的情况,加以全面加以全面考虑和具体的分析。考虑和具体的分析。3.5 压力检测仪表选用压力检测仪表选用3.5.1 压力压力检测仪检测仪表的选择表的选择(1). 仪表量程的选择仪表量程的选择测测稳定压力稳定压力时时,P上限上限 4/3 Pmax;测测脉动压力脉动压力时时,P上限上限 3/2 Pmax;测测高压高压时时,P上限上限 5/3 Pmax; 最小值最小值,PminN/3 。(2). 仪表精度的选择仪表精度的选

36、择在满足生产要求的情况下尽可能选用精度较低、价廉耐在满足生产要求的情况下尽可能选用精度较低、价廉耐用的压力表。用的压力表。K% |允允|现现 (3). 仪表类型的选择仪表类型的选择必须满足工艺生产必须满足工艺生产,考虑被测介质、现场条件和工艺要求。考虑被测介质、现场条件和工艺要求。实际量程符合国家标准规定值。我国出厂的压力实际量程符合国家标准规定值。我国出厂的压力(差压差压)仪表的量程系列仪表的量程系列:(1.0,1.6,2.5,4.0,6.0)10nPa。解：由于是往复式压缩机解：由于是往复式压缩机,则仪表的上限值为：则仪表的上限值为：P上限上限3/2Pmax 3/22842MPa, 根据就

37、地观察及能高低报警根据就地观察及能高低报警,查表选电接点压力表查表选电接点压力表,测测量范围为量范围为060MPa。max1100%100%1.67%600N 允允例例:某台往复式压缩机的出口压力范围为某台往复式压缩机的出口压力范围为2528MPa,测量测量误差不得大于误差不得大于1MPa。工艺上要求就地观察。工艺上要求就地观察,能高低报警能高低报警, 试正确选用一台压力表试正确选用一台压力表,指出型号、精度与测量范围。指出型号、精度与测量范围。 下限值下限值:因因PminN/3=60/3=20 ,则则Pmin=2520MPa,满足满足要求。要求。 精度等级精度等级:选选1.5级级, 060M

38、Pa,YX-150A型电接点压力表。型电接点压力表。压力计的安装正确与否压力计的安装正确与否,直接影响到测量的准确性和压力直接影响到测量的准确性和压力计的使用寿命。计的使用寿命。(1).取压点的选择：能反映被测压力的真实大小。取压点的选择：能反映被测压力的真实大小。(a).要选在被测介质要选在被测介质直线流动的管道部分直线流动的管道部分,不要选在管路不要选在管路拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。拐弯、分叉、死角或其他易形成漩涡的地方。(b).测量流动介质的压力时测量流动介质的压力时,应使取压点与流动方向垂直应使取压点与流动方向垂直,取压管内端面与生产设备连接处的内壁应保持齐平取压管内端面

39、与生产设备连接处的内壁应保持齐平.不应不应有凸出物或毛刺。有凸出物或毛刺。(c).测量液体压力时测量液体压力时,取压点应在管道下部、使导压管内取压点应在管道下部、使导压管内不积存气体不积存气体;测量气体压力时测量气体压力时,取压点应在管道上方取压点应在管道上方,使管道内不积存使管道内不积存液体。液体。3.5.2 压力计的安装压力计的安装(2).导压管的铺设导压管的铺设(a).导压管的粗细要合适导压管的粗细要合适,一般内径为一般内径为68mm,长度尽可能长度尽可能短短,一般为一般为350m,超过超过50m选用电远传压力表。选用电远传压力表。(b).导压管水平安装时导压管水平安装时,应保证有倾斜度

40、应保证有倾斜度(1:101:20),以利以利于积存于其中的液体或气体排出。于积存于其中的液体或气体排出。(c).当被测介质易冷凝或冻结时当被测介质易冷凝或冻结时,必须加保温装置。必须加保温装置。(d).取压口到压力表之间应有切断阀取压口到压力表之间应有切断阀,以备检修压力计。以备检修压力计。应装设在靠近取压口的地方。应装设在靠近取压口的地方。(3).压力表的安装压力表的安装(a).安装在易观察和检修的地方安装在易观察和检修的地方,避免振动和高温。避免振动和高温。(b).仪表应垂直于水平面安装仪表应垂直于水平面安装,并与取压口在同一高度并与取压口在同一高度,否则需考虑附加高度误差否则需考虑附加高度误差(p=Hg)的修正。的修正。(c).仪表安装处与测量点的距离应尽量短仪表安装处与测量点的距离应尽量短,以免指示迟缓。以免指示迟缓。3.5.2 压力计的安装压力计的安装压力表位于生产设备下安装示意图 312p1 压 力 表 ； 2 切 断阀 ； 3 生 产 设 备压力传感器安装高度应与取压点相同或相近压力传感器安装高度应与取压点相同或相近注意修正注意修正(d).保证密封性保证密封性,不应有泄漏现象出现不应有泄漏现象出现,特别是易燃易