第2章23 压力检测课件

1§2.3压力检测压力的表示：绝对压力单位面积所受到的力相对压力（表压p）绝对压力与大气压之差真空度大气压与绝对压力之差差压任意两个压力之差称为差压。绝对压力真空度表压标准大气压p0压力单位及表示方式绝对压力1§2.3压力检测压力的表示：绝对压力真空度表压标准大气压2压力（压强）的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。帕PaN/m2毫米汞柱mm兆帕MPa106N/m2水柱m工程大气压10mmH2O巴bardyn/cm2物理大气压20ºC海平面psilb/in22压力（压强）的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作3压力仪表分类1、液柱式压力计2、弹性式压力计3、电气式压力计4、活塞式压力计3压力仪表分类1、液柱式压力计4一.液柱式压力测量1测量原理：p=ρgh所以h=p/gρ

4一.液柱式压力测量1测量原理：p=ρgh所以5一.液柱式压力测量2.误差分析(1)温度误差(2)安装误差(3)重力加速度误差(4)传压介质误差(5)读数误差5一.液柱式压力测量2.误差分析6一.液柱式压力测量3.特点优点:直观、数据可靠、准确度较高缺点：测低压或差压、易破损、就地指示6一.液柱式压力测量3.特点7二.活塞式压力检测测量原理：

P=G/S

精确度高常用作标准仪表，检验其它压力计7二.活塞式压力检测测量原理：8三.

弹性式压力检测工作原理：采用弹性元件将压力大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。8三.弹性式压力检测工作原理：采用弹性元件将压力大小转换为9根据敏感元件形式的不同可以分为：弹簧管式压力计薄膜式压力计波纹管式压力计弹性元件微小位移指针位移机械传动、放大等压力9根据敏感元件形式的不同可以分为：弹性元件微小位移指针位移机101011特点：结构简单，价格便宜，使用和维修方便电远传霍尔元件位移电信号11特点：结构简单，电远传霍尔元件位移电信号12§2.3电气式压力计与信号转换压力电气式压力计通常两部分组成：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数；二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。电阻/电压等测量线路＋显示等压力微弱电信号标准电信号压力敏感元件12§2.3电气式压力计与信号转换压力13电气式压力计一次探头常见压力敏感元件（压力探头）有：压电材料；应变片；压阻元件；电容式压力传感器；13电气式压力计一次探头常见压力敏感元件（压力探头）有：14压电式传感器压电材料：石英、压电陶瓷等特点：结构简单、紧凑、小巧轻便、线性度好变换原理:压电效应F+q=DF14压电式传感器压电材料：石英、压电陶瓷等变换原理:压电效应15天然形成的石英晶体15天然形成的石英晶体16压电陶瓷外形16压电陶瓷外形17粘贴位置

将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统。1.玻璃打碎报警装置17粘贴位置将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受182．压电式周界报警系统

（用于重要位置出入口、周界安全防护等）

将长的压电电缆埋在泥土的浅表层，可起分布式地下麦克风或听音器的作用，可在几十米范围内探测人的步行,对轮式或履带式车辆也可以通过信号处理系统分辨出来。182．压电式周界报警系统

（用于重要位置出入口、周界安全防193.交通监测将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。

将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。

193.交通监测将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类20电阻应变式压力计电线的电阻为：R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压力变化弹性变形电阻变化20电阻应变式压力计电线的电阻为：R=L/S压力变化弹性变212122应变片测量电路VER1R2R3R422应变片测量电路VER1R2R3R423应变片在悬梁臂上的粘贴23应变片在悬梁臂上的粘贴24应变式荷重传感器的外形

及应变片的粘贴位置FR1R2R424应变式荷重传感器的外形

及应变片的粘贴位置FR1R225应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF25应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF26应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF26应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF27荷重传感器原理演示

荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。

27荷重传感器原理演示荷重传感器上的28汽车衡28汽车衡29汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）29汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）30汽车衡称重系统30汽车衡称重系统31人体称31人体称32压阻式传感器原理：压阻效应材料：单晶硅膜片特点：体积小，结构简单，应用广，易受温度影响。Ri1Ri2Ri3Ri432压阻式传感器原理：压阻效应Ri1Ri2Ri3Ri433Ri1Ri2Ri3Ri4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R受压时：△Ri1＝△Ri4＝r1

△Ri2＝△Ri3＝r2＋US－33Ri1Ri2Ri3Ri4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝R34高压进气口低压进气口34高压进气口低压进气口35投入式液位计

压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：p1的进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力而与液体相通。

35投入式液位计压阻式固态压力传感器用于投入式36投入式液位计外形（续）

压阻式固态压力传感器

光柱显示器

橡胶背压管

36投入式液位计外形（续）压阻式固态压力传感器光柱37

电容式传感器变换原理:将压力的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++dAd、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。37电容式传感器变换原理:将压力的变化转化为电容量变化两38++++++灵敏度38++灵敏度39差动式电容传感器电容器的电容量：C=A/d膜片发生位移，电容量发生变化。膜片固定极板引线p1p239差动式电容传感器电容器的电容量：C=A/d膜片固定极板40差动式电容检测提高了灵敏度，线性特性明显改善。差动式差动式的灵敏度电容总的变化为c1c2c1c240差动式电容检测提高了灵敏度，线性特性明显改善。差动式41各种电容式压力变送器外形法兰41各种电容式压力变送器外形法兰42各种电容式压力变送器外形（续）42各种电容式压力变送器外形（续）43电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出R1R4R2R3Uo43电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，44三、压力检测仪表的选型选型内容：量程的选择；精度等级：根据工艺需要确定。类型选择44三、压力检测仪表的选型选型内容：45功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；介质条件：温度、腐蚀性、粘度、脏污程度等；如：氨气表防腐，氧气表禁油。环境条件：温度、震动、电磁场等。工作压力不小于1/3量程，不大于2/3（1/2）量程。盘面大小应方便安装和观察。类型选择测量范围45功能：显示、报警、记录、传送（数字、模拟）；工作压力不小46例2－4工作压力范围：0.4～0.6MPa测量误差不大于被测压力的4％选用1.5级的仪表选用测量范围为0～1.0MPa46例2－4选用1.5级的仪表选用测量范围为0～1.0MPa47常见压力传感器外形

工业压力变送器数字压力变送器通用压力变送器隔离压力变送器高温压力变送器隔离压差变送器隔离液位变送器微压变送器电容压力变送器隔膜压力变送器绝压变送器双膜压差变送器微型探针压力计暖风空调压力计湿式压力变送器本安压力变送器OEM血压计OEM压力芯片47常见压力传感器外形工业压力变送器数字压力变送器通用压力48三、压力计的安装安装事项：取压位置：由工艺条件确定；尽量避免涡流影响；避免流速影响；避免导压管产生压差。隔离：温度隔离：采用铜管散热；腐蚀性隔离：采用隔离箱（凝液管）；脏污隔离：采用空气包。48三、压力计的安装安装事项：49引压（取压）——在检测对象上开设的引出介质压力的孔堵：固体颗粒（过滤、除尘器）；结晶（隔离罐）腐蚀性介质（防腐性能的压力表、隔离罐）测量高温介质，蒸汽（冷凝器）集液器，测量湿气体时，下方装集液器，收集介质的液体，防止液体进入引压管路集气器，测量液体时，上方装集气器，收集介质的气体，防止气体进入引压管路49引压（取压）——在检测对象上开设的引出介质压力的孔堵：50压力检测小结液柱式压力检测：一般实验室弹簧管压力表：工业应用广，测静态压力电气式压力检测：工业应用广，可测动态压力变化快的场合所有压力检测的方法都是接触式测量50压力检测小结液柱式压力检测：一般实验室所有压力检测的方法演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！52§2.3压力检测压力的表示：绝对压力单位面积所受到的力相对压力（表压p）绝对压力与大气压之差真空度大气压与绝对压力之差差压任意两个压力之差称为差压。绝对压力真空度表压标准大气压p0压力单位及表示方式绝对压力1§2.3压力检测压力的表示：绝对压力真空度表压标准大气压53压力（压强）的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作用力。工程上的“压力”与力学中的“压力”不表示同一个概念。帕PaN/m2毫米汞柱mm兆帕MPa106N/m2水柱m工程大气压10mmH2O巴bardyn/cm2物理大气压20ºC海平面psilb/in22压力（压强）的单位压强（俗称压力）：单位面积所受到的垂直作54压力仪表分类1、液柱式压力计2、弹性式压力计3、电气式压力计4、活塞式压力计3压力仪表分类1、液柱式压力计55一.液柱式压力测量1测量原理：p=ρgh所以h=p/gρ

4一.液柱式压力测量1测量原理：p=ρgh所以56一.液柱式压力测量2.误差分析(1)温度误差(2)安装误差(3)重力加速度误差(4)传压介质误差(5)读数误差5一.液柱式压力测量2.误差分析57一.液柱式压力测量3.特点优点:直观、数据可靠、准确度较高缺点：测低压或差压、易破损、就地指示6一.液柱式压力测量3.特点58二.活塞式压力检测测量原理：

P=G/S

精确度高常用作标准仪表，检验其它压力计7二.活塞式压力检测测量原理：59三.

弹性式压力检测工作原理：采用弹性元件将压力大小转换为位移量，再通过机械传动和放大，推动指针偏移。8三.弹性式压力检测工作原理：采用弹性元件将压力大小转换为60根据敏感元件形式的不同可以分为：弹簧管式压力计薄膜式压力计波纹管式压力计弹性元件微小位移指针位移机械传动、放大等压力9根据敏感元件形式的不同可以分为：弹性元件微小位移指针位移机611062特点：结构简单，价格便宜，使用和维修方便电远传霍尔元件位移电信号11特点：结构简单，电远传霍尔元件位移电信号63§2.3电气式压力计与信号转换压力电气式压力计通常两部分组成：一次仪表（压力探头）：将压力转换为微弱电参数；二次仪表：将微弱电参数转换为标准电信号。电阻/电压等测量线路＋显示等压力微弱电信号标准电信号压力敏感元件12§2.3电气式压力计与信号转换压力64电气式压力计一次探头常见压力敏感元件（压力探头）有：压电材料；应变片；压阻元件；电容式压力传感器；13电气式压力计一次探头常见压力敏感元件（压力探头）有：65压电式传感器压电材料：石英、压电陶瓷等特点：结构简单、紧凑、小巧轻便、线性度好变换原理:压电效应F+q=DF14压电式传感器压电材料：石英、压电陶瓷等变换原理:压电效应66天然形成的石英晶体15天然形成的石英晶体67压电陶瓷外形16压电陶瓷外形68粘贴位置

将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受到玻璃破碎时会发出的振动，并将电压信号传送给集中报警系统。1.玻璃打碎报警装置17粘贴位置将高分子压电测振薄膜粘贴在玻璃上，可以感受692．压电式周界报警系统

（用于重要位置出入口、周界安全防护等）

将长的压电电缆埋在泥土的浅表层，可起分布式地下麦克风或听音器的作用，可在几十米范围内探测人的步行,对轮式或履带式车辆也可以通过信号处理系统分辨出来。182．压电式周界报警系统

（用于重要位置出入口、周界安全防703.交通监测将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类信息（包括轴数、轴距、轮距、单双轮胎）、车速监测、收费站地磅、闯红灯拍照、停车区域监控、交通数据信息采集（道路监控）及机场滑行道等。

将两根高分子压电电缆相距若干米，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。

193.交通监测将高分子压电电缆埋在公路上，可以获取车型分类71电阻应变式压力计电线的电阻为：R=L/S当电线受到拉（应）力作用时，L变大，S变小，R变大。当粘一组串联平行细导线（电阻应变片）的金属（弹性元件）因压力变化而发生微小变形（应变）时，细导线的电阻随之发生变化。从而，将压力参数转化为电阻参数。压力变化弹性变形电阻变化20电阻应变式压力计电线的电阻为：R=L/S压力变化弹性变722173应变片测量电路VER1R2R3R422应变片测量电路VER1R2R3R474应变片在悬梁臂上的粘贴23应变片在悬梁臂上的粘贴75应变式荷重传感器的外形

及应变片的粘贴位置FR1R2R424应变式荷重传感器的外形

及应变片的粘贴位置FR1R276应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF25应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF77应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF26应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FF78荷重传感器原理演示

荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。

27荷重传感器原理演示荷重传感器上的79汽车衡28汽车衡80汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）29汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）81汽车衡称重系统30汽车衡称重系统82人体称31人体称83压阻式传感器原理：压阻效应材料：单晶硅膜片特点：体积小，结构简单，应用广，易受温度影响。Ri1Ri2Ri3Ri432压阻式传感器原理：压阻效应Ri1Ri2Ri3Ri484Ri1Ri2Ri3Ri4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝Ri3＝Ri4＝R受压时：△Ri1＝△Ri4＝r1

△Ri2＝△Ri3＝r2＋US－33Ri1Ri2Ri3Ri4IS不受压时：Ri1＝Ri2＝R85高压进气口低压进气口34高压进气口低压进气口86投入式液位计

压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：p1的进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力而与液体相通。

35投入式液位计压阻式固态压力传感器用于投入式87投入式液位计外形（续）

压阻式固态压力传感器

光柱显示器

橡胶背压管

36投入式液位计外形（续）压阻式固态压力传感器光柱88

电容式传感器变换原理:将压力的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++dAd、A或ε发生变化时，都会引起电容的变化。37电容式传感器变换原理:将压力的变化转化为电容量变化两89++++++灵敏度38++灵敏度90差动式电容传感器电容器的电容量：C=A/d膜片发生位移，电容量发生变化。膜片固定极板引线p1p239差动式电容传感器电容器的电容量：C=A/d膜片固定极板91差动式电容检测提高了灵敏度，线性特性明显改善。差动式差动式的灵敏度电容总的变化为c1c2c1c240差动式电容检测提高了灵敏度，线性特性明显改善。差动式92各种电容式压力变送器外形法兰41各种电容式压力变送器外形法兰93各种电容式压力变送器外形（续）42各种电容式压力变送器外形（续）94电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，不能进行远距离传送，需要进行初步放大。电阻和电容传感器一般采用电桥放大，以电压方式输出R1R4R2R3Uo43电气压力计前置放大器传感元件的参量变化通常是非常微弱的，95三、压力检测仪表的选型选型内容：量程的选择；精度等级：根据工艺需要确定。类型选择44三、压力检测仪表的选型选型内容：96功能：显示、报警、记