压力检测方法与仪表

压力检测方法与仪表1压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表压力检测方法

(转化原理差异)液柱测压法弹性变形法电测压力法压力检测仪表弹簧管压力表霍尔式压力表差压（压力）变送器力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差压（压力）变送器主要内容2压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力

式中Ｐ——压力（Pa）

Ｆ——均匀垂直作用力（N）

Ｓ——受力面积（m2）1Pa=1×10-3kPa

=1×10-6MPa单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”

3压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表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4压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表液柱测压法

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压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表活塞式压力表6压力检测方法与仪表5/8/2024弹性变形法

压力检测方法及仪表

将被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

膜片式弹性元件膜片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示压力。但更多的是和其他转换元件合起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信号；波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读数。其特点是灵敏度高（特别是在低压区），常用于检测较低的压力（1.0～106Pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5级；弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，测量范围宽。因此应用十分广泛。7压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表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

式中F——轴向外力

S——位移

C——弹性元件的刚度系数

式中A——弹性元件承受压力的有效面积

P——被测压力

测量原理S

~P8压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表弹性元件结构和特点9压力检测方法与仪表5/8/2024

弹簧管压力表

压力检测方法及仪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压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表

图3-7电接点信号压力表1,4-静触点;2-动触点;3-绿灯;5红灯11压力检测方法与仪表5/8/2024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来进行测量的。

压力检测方法及仪表

测量原理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.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。12压力检测方法与仪表5/8/2024电测压力法

压力检测方法及仪表电容式测压原理

采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的。定极板弹性元件动极板被测压力

测量原理

ε——电容器极板间绝缘介质的介电常数，F/mA——电容器两平行板覆盖的面积，m2

d——两平行板之间的距离，mC——电容量，F13压力检测方法与仪表5/8/2024电测压力法

压力检测方法及仪表压电式测压原理

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

受力面积

作用在受力面积上的压力压电常数

电荷数14压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表3.压阻式压力传感器结构：采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器内。压阻式压力传感器是利用单晶硅的压阻效应而构成

图3-12压阻式压力传感器1-基座;2-单晶硅片;3-导环;4-螺母;5-密封垫圈;6-等效电阻15压力检测方法与仪表5/8/2024电测压力法

应变片式测压原理

压力检测方法及仪表由金属或半导体材料制成的电阻体的阻值可表示为：

当电阻体受外力作用时，电阻体的长度、截面积会发生变化，即其阻值也会发生变化。这种因尺寸变化引起阻值变化称为应变效应。应变片多以金属材料为主，一般和弹性元件一起使用。16压力检测方法与仪表5/8/2024电测压力法

应变片式测压原理

压力检测方法及仪表r1为测量片，r2为温度补偿片，r3，r4为固定电阻。图3-11应变片压力传感器示意图

1-应变筒;2-外壳;3-密封膜片17压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

霍尔式压力表

压力检测方法及仪表霍尔式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH，此电位差称为霍尔电势。线性非均匀磁场

18压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

霍尔式压力表

压力检测方法及仪表

弹簧管霍尔片

K——霍尔式压力传感器输出系数

χ——自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片+弹簧管19压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表）差压（压力）变送器

作用：将各种物理量转换成统一的标准信号差压变送器力平衡式变送器

位移平衡式变送器气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表）

DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC

DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC20～100kPa20压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

压力检测方法及仪表力平衡式压力变送器

1—低压室2—高压室3—测量元件（膜盒、膜片）

4—轴封膜片5—主杠杆6—过载保护片7—静压调整螺钉

8—矢量机构9—零点迁移弹簧10—平衡锤11—量程调整螺钉12—检测片（衔铁）13—差动变压器14—副杠杆15—放大器16—反馈动圈

17—永久磁钢18—电源19—负载20—调零弹簧

测量机构杠杆机构检测放大机构反馈机构21压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表检测部分:ΔP→输入力Fi

杠杆系统:力的传递和力矩比较，生成位移信号

位移检测放大器:位移→输出Io电磁反馈装置:输出→反馈力Ff△P膜盒Fi杠杆系统△M位移检测放大器电磁反馈机构FfIo工作原理：力矩平衡

检测元件—膜盒或膜片

杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构

22压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

压力检测方法及仪表主杠杆矢量机构将F1分解成F2和F3，副杠杆平衡：l1l4l3l0lfl2F1F3F2FfF0HMFi5481214θθ变送器的输出电流I0和输入信号p之间呈线性关系

调整调零弹簧可以使变送器输出电流I0在输入信号范围下限时为4mA。

改变tgθ或K可以调整变送器的量程零点和量程要反复调整

23压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

微位移式变送器

压力检测方法及仪表（1）测量部分

测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等.

测量原理:将被测压力的变化转换成电容量的变化。。I0填充液（硅油）固定电极可动电极P1转换放大单元

P2电容式压力传感器隔离膜片24压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏;与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级。电容式压力变送器，目前在工业生产中应用非常广泛，其输出信号是标准4～20mADC电流信号。25压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测仪表

智能差压（压力）变送器压力检测方法及仪表

在普通压力传感器上增加微处理器特点：具有远程通讯的功能依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数使用维护方便长期稳定工作，每5年才需校检一次。以3051C为例：组成：传感膜头：被测压力---A/D转换----数字信号电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换--4～20mA信号26压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表A/D转换器

温度传感器

电容传感器传感膜头内存修正系数膜头信号微处理器传感器线性化重设量程诊断工程单位通信电子板内存量程值变送器组态信息D/A转换数字通信本机量程和零点调整手操器传感膜头电子线路板4～20mA3051C型智能变送器原理图27压力检测方法与仪表5/8/2024压力测量仪表的选用

压力检测方法及仪表仪表种类和型号的选择

工艺要求现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警介质性质温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性现场环境温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性仪表量程的确定

化工自控设计技术规定被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3；被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2

被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3

仪表精度等级的选择

28压力检测方法与仪表5/8/2024压力检测方法及仪表有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为13.5～16MPa，工艺要求最大测量误差为0.8MPa，并可就地观察及高低限报警。试选一合适的压力表（包括测量范围、精度等级）。例题解空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用YX-150型电接点压力表，测量范围为0～40MPa。检验量程下限被测压力的最小值不低于满量程的1/3，符合要求。仪表量程选择最大引用误差所以选择测量范围为0～40Mpa，精度等级为1.5级的YX-150型电接点压力表。29压力检测方法与仪表5/8/2024压力计的安装

压力检测方法及仪表测压点的选择选择的测压点能反