静压传感器课件.ppt

1、1课前小问答 工程中，经常听人家说“多少公斤压力”，是啥意思？所谓表压力，是啥？测氨气介质，弹性式检测仪表用铜质的材料，可以吗？2压力检测与控制的重要性 保证化学反应过程的正常进行保证化学反应过程的正常进行 压力影响物料平衡 压力影响化学反应速度 保证安全生产保证安全生产 防止生产设备因过压而引起破坏或爆炸化学反应化学反应安全生产安全生产343.1 概述（1）压力的定义（2）压力的表示方法（3）压力检测的主要方法及压力检测仪表的分类5（1）压力的定义 压力的定义（物理学中的压强）p 压力单位压力单位 帕斯卡（Pa）-1Pa=1N/m3（国际单位和我国法定单位）工程大气压1工程大气压=1kgf/

2、cm2=“1公斤压力”0.1MPa 100kPa 物理大气压1atm=1.01325105Pa=1.033104mmH2O 巴1bar=105Pa=1kgf/cm2 毫米汞柱 毫米水柱 均匀而垂直均匀而垂直作用于单位作用于单位面积上的力面积上的力1N1m2atmosphere压力单位换算表详见课本压力单位换算表详见课本P48表表3-161巴（巴（bar）=1标准大气压（标准大气压（atm）=1公斤公斤/平方厘米平方厘米=100千帕（千帕（kPa)=0.1兆帕（兆帕（MPa）压力单位近似换算公式国家统一规定的仪表准确度等级：国家统一规定的仪表准确度等级：，0.05，0.1，0.25，0.35，0

3、.5，1.0，1.5，2.5，4.0，（P3）仪表的最大允许误差仪表的最大允许误差=（测量范围的上限值（测量范围的上限值-下限值）下限值）准确度等级准确度等级 100）目前我国出厂的压力（包括差压）检测仪表的统一量程系列目前我国出厂的压力（包括差压）检测仪表的统一量程系列1kPa、1.6kPa、2.5kPa、4.0kPa、6.0kPa以及它们的以及它们的10n倍数倍数（n为整数）。为整数）。（2）压力的表示方法）压力的表示方法u被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）压力表示方法 绝对压力pa 表压力p=pa-p0 真空度或负压ph=p0-pa 差压p=p2-p1 大气压p0 P真

4、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8（3）压力检测方法及仪表的分类9液体压力计液体压力计弹性式压力计弹性式压力计电气式压力传感器电气式压力传感器其他压力传感器其他压力传感器压力检测压力检测敏感元件和转换原理敏感元件和转换原理U U形形管管单单管管式式弹弹簧簧管管波波纹纹管管差差压压膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍尔尔式式电电容容式式差差压压应应变变式式压压阻阻式式压压电电式式电电感感式式力力平平衡衡式式谐谐振振式式压力检测方法及仪表分压力检测方法及仪表分类

5、类绝压表、真空表、气压表、差压计绝压表、真空表、气压表、差压计统一称为：统一称为：压力表压力表等术语等术语103.2 液体压力计液体压力计（1 1）工作原理）工作原理（2 2）误差分析）误差分析 温度：标尺长度、工作液密度 安装：安装不垂直 重力加速度 传压介质：密度（引压管高度差、温度、溶解和化学反应）读数：毛细现象 （3 3）使用注意事项）使用注意事项 重力加速度 垂直安装：否则修正 工作液选择：相溶或发生化学反应；P密度大的 瞬时工作压力不可超过量程11p1 p2p1 p2h(a)(b)21pppgh 液体压力计液体压力计p2=p1+gh12U形管形管液体压力计液体压力计弹性式压力计弹性

6、式压力计电气式压力传感器电气式压力传感器其他压力传感器其他压力传感器压力检测压力检测敏感元件和转换原理敏感元件和转换原理U形形管管单单管管式式弹弹簧簧管管波波纹纹管管差差压压膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍尔尔式式电电容容式式差差压压应应变变式式压压电电式式压压阻阻式式电电感感式式谐谐振振式式力力平平衡衡式式12210hpophpopPoLa(a)U(a)U形管压力计形管压力计 （b b）单管压力计单管压力计 （c c）倾斜式压力计倾斜式压力计phU形管压力计14弹簧管压力表弹簧管压力表螺旋弹簧管、盘簧管螺旋弹簧管、盘簧管波纹管波纹管双波纹管压力表双波纹管压力表膜片式膜片式膜盒式膜盒式金属膜片金属

7、膜片液体压力计液体压力计弹性式压力计弹性式压力计电气式压力传感器电气式压力传感器其他压力传感器其他压力传感器压力检测压力检测敏感元件和转换原理敏感元件和转换原理U形形管管单单管管式式弹弹簧簧管管波波纹纹管管差差压压膜膜盒盒式式膜膜片片式式霍霍尔尔式式电电容容式式差差压压应应变变式式压压电电式式压压阻阻式式电电感感式式谐谐振振式式力力平平衡衡式式3.3 弹性式压力检测仪表 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3.3 弹性式压力检测仪表（1）弹簧管压力表（2）波纹管差压计（3）其它弹性式压力表 膜片式 膜盒式16弹性式压力检测弹性式压力检测xpxpxpxp

8、xpxxxxx 平薄膜平薄膜 波纹膜波纹膜 波纹管波纹管 单圈弹簧管单圈弹簧管 多圈弹簧管多圈弹簧管17弹簧管压力计螺旋弹簧管、螺旋弹簧管、盘簧管盘簧管膜片压力表膜片压力表膜盒压力表膜盒压力表金属膜片金属膜片19弹簧管和弹簧管压力表弹簧管和弹簧管压力表222220)1(1aabbhREP0P201弹簧管 2拉杆 3扇形齿轮4中心齿轮 5指针 6面板7游丝 8调节螺钉 9接头 例题例题1 1：有一压力容器在正常工作使得压力范围为：有一压力容器在正常工作使得压力范围为0.40.40.6Mpa0.6Mpa，要求使用弹簧管压力计进行检测，并使测量，要求使用弹簧管压力计进行检测，并使测量误差不大于被测压

9、力的误差不大于被测压力的4%,4%,试确定该表的量程和精度等级。试确定该表的量程和精度等级。（2）由题意，被测压力的允许绝对误差为：）由题意，被测压力的允许绝对误差为：则压力表允许的相对误差：则压力表允许的相对误差：按照仪表准确度等级，可选取按照仪表准确度等级，可选取1.5级压力表级压力表。MPa016.0%44.0p%6.1%10000.1016.0p例题例题2 2：被测压力被测压力P=6.0Mpa,P=6.0Mpa,仪表环境温度为仪表环境温度为+40+40，弹簧管温度系，弹簧管温度系数为数为1010-4-4，要求测量值准确到，要求测量值准确到1%1%，试选择一个压力表（量程和精确，试选择一

10、个压力表（量程和精确度）度）。解：解：（I）求被侧值允许的绝对误差）求被侧值允许的绝对误差：（II）由于被侧压力性质未知，为安全起见，被侧压力应不大于）由于被侧压力性质未知，为安全起见，被侧压力应不大于量程量程A的的2/3。选择量程范围选择量程范围010MPa的压力表的压力表（III）温度附加误差大小，）温度附加误差大小，=10-4（IV）压力表允许基本误差）压力表允许基本误差 max(V)压力表允许引用相对误差所以选取0.35级仪表。MPa06.0%10.6%1PMPa0.9320.6AMPa012.02040100.6204tPPtMPa048.0012.006.0maxtP%48.001

11、0048.0%100maxmaxA3.3.4 4 电气式电气式压力压力（差压）（差压）传感器传感器是能够检测压力并提供远传信号的装置。是能够检测压力并提供远传信号的装置。能够满能够满足自动化系统集中检测显示和控制的要求。足自动化系统集中检测显示和控制的要求。当压力传当压力传感器输出的电信号进一步变换成标准统一信号时，又感器输出的电信号进一步变换成标准统一信号时，又将它称为将它称为压力变送器压力变送器。3.4.1霍尔式压力传感 3.4.2电容式压力传感器 3.4.3应变式压力传感器 3.4.4压阻式压力传感器 3.4.5压电式压力传感器 3.4.1 霍尔霍尔式式传感器传感器 基本原理：利用霍尔效

12、应实现压力基本原理：利用霍尔效应实现压力-位移位移-霍尔电势的转换。霍尔电势的转换。霍尔效应：把半导体单晶薄片置于磁场霍尔效应：把半导体单晶薄片置于磁场B中，当在晶片的中，当在晶片的y轴轴方向上通以方向上通以定大小的电流定大小的电流I时，在晶片的时，在晶片的x轴方向的两个端轴方向的两个端面上将出现电势，这种现象称霍尔效应，所产生的电势称为面上将出现电势，这种现象称霍尔效应，所产生的电势称为霍尔电势。霍尔电势。EH=KHIBcos 霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件（如硅、锗、霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件（如硅、锗、碲、锑化铟等）碲、锑化铟等）。线性型三端霍尔集成电路线性型

13、三端霍尔集成电路霍尔元件是一种四端元件霍尔元件是一种四端元件c cd da ab b1)1)霍尔元件的结构及工作原理霍尔元件的结构及工作原理 半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。产生的电势称霍，这种现象称为霍尔效应。产生的电势称霍尔电势尔电势EH。霍尔效应演示霍尔效应演示 当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，向内侧偏移，在半导

14、体薄片的作用，向内侧偏移，在半导体薄片c c、d d方方向的端面之间建立起霍尔电势。当磁场力向的端面之间建立起霍尔电势。当磁场力=电场力相平衡，电子的积累达到了动态平衡，电场力相平衡，电子的积累达到了动态平衡，形成稳定的霍尔电势。形成稳定的霍尔电势。c cd da ab b2)霍尔式压力传感器霍尔式压力传感器 图图 霍尔片式压力传感器结构原理霍尔片式压力传感器结构原理 1弹簧管；弹簧管；2磁钢；磁钢；3霍尔片霍尔片压力压力-位移转换部分：位移转换部分：位移位移-电势转换部分：电势转换部分：稳压电源。稳压电源。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采用变电容原理，利用弹性元件受压

15、变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量电容量，然后通过测量电容量C C便可以知道被测压力的大小，便可以知道被测压力的大小，从而实现压力从而实现压力-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 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，F3.4.23.4.2电容式压力传感器电容式压力传感器1)工作原理 改变改变A A、d d、三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量三个参量中的任意一个量，均可使平板电容的电容量C

16、 C 改变。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。改变。固定三个参量中的两个，可以做成三种类型的电容传感器。n电容式传感器用于压力、差压、液位、物位或成份含量等以电容式传感器用于压力、差压、液位、物位或成份含量等以及位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量。及位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量。3.4.23.4.2电容式压力传感器电容式压力传感器29电容压力传感器电容压力传感器原理图原理图电容差压传感器电容差压传感器原理图原理图电容式压力（差压）传感器采用差动电容作为检测元件主要包括测量部件和转换放大电路两部分：差压电容膜盒电容-电流转换电路调零电路电流放大器反馈电路p

17、CIiIfIzIoP=0 Ci1 =Ci2 (15pF)P0 Ci1 Ci2定极板动极板S0 A Ci1S0定极板Ci2P+P-p2121iiiiCCCCIo 420mA线性线性3)特点压差压差PP与与CC成比例，将电容的变化经过适当的转换电路，可使差动电容成比例，将电容的变化经过适当的转换电路，可使差动电容的变化量转换成标准的的变化量转换成标准的420mADC420mADC输出信号。输出信号。这种传感器结构坚实，稳定可靠，灵敏度高；精度高，其精确度可达这种传感器结构坚实，稳定可靠，灵敏度高；精度高，其精确度可达0.250.250.050.05。量程可调，量程范围宽，由量程可调，量程范围宽，由

18、0 01270Pa1270Pa到到0 042MPa42MPa；过载能力强，应用广；过载能力强，应用广泛，尤其适用测高静压下的微小压差变化。泛，尤其适用测高静压下的微小压差变化。电容式压力（差压）变送器在工业现场应用非常广泛。电容式压力（差压）变送器在工业现场应用非常广泛。单法兰变送器双法兰远传变送器应用：利用电容差压变应用：利用电容差压变送器测量液体的液位送器测量液体的液位 差压变送器差压变送器p=g h 电容式接近开关在物位测电容式接近开关在物位测量控制中的使用演示量控制中的使用演示353.4.3 应变式应变式压力压力(差压差压)检测检测SlR 1)概述概述组成组成：URR 测量电路应变电阻

19、片应变量力弹性元件弹性元件应变电阻片2)2)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，贴附在基板上成为电阻栅；金属丝两端将一根电阻丝弯曲且并行地排列成栅形，贴附在基板上成为电阻栅；金属丝两端有引出线；线栅上盖绝缘的保护片。有引出线；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B=330mm，电阻值，电阻值R0为为60，120，200，300(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3)3)工作原理工作原

20、理上述任何一个参数变上述任何一个参数变换均会引起电阻变化换均会引起电阻变化,求导数求导数金属应变片的电阻金属应变片的电阻R R为为AlR/dAldAAldlAdR2代入代入AlR/dRAdARldlRdRdAdAldlRdR有：有：金属丝：金属丝：2rAdrdrldlRdR2有：有：dRdR2对金属材料，对金属材料，导电率不变：导电率不变：)21(RdR金属丝应变片：金属丝应变片：金属丝体积不变：金属丝体积不变：ldlrdr半导体应变片半导体应变片drdrldlRdR2简化为：简化为：dRdRE 优点：灵敏度大优点：灵敏度大;体积小体积小;缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。缺点：温度稳

21、定性和可重复性不如金属应变片。全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。臂半桥灵敏度最低。全桥的温度补偿原理：当环境温度升高时，桥臂上的应变片全桥的温度补偿原理：当环境温度升高时，桥臂上的应变片温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数值一致，可以相互温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数值一致，可以相互抵消，所以全桥的温漂较小；半桥也同样能克服温漂。抵消，所以全桥的温漂较小；半桥也同样能克服温漂。四臂电桥四臂电桥双臂电桥双臂电桥单臂电桥单臂电桥4）应变）应变压力压力/差压差压传感传感器器测量电路测量电路电阻应变式传感器的应用：测力电

22、阻应变式传感器的应用：测力五）应变效应的应用五）应变效应的应用 案例：案例：桥梁固有频率测量桥梁固有频率测量案例：案例：电子称电子称荷重传感器原理演示荷重传感器原理演示 荷重传感器荷重传感器上的应变片在重上的应变片在重力作用下产生变力作用下产生变形。轴向变短，形。轴向变短，径向变长。径向变长。p2p1硅杯正压侧隔离膜片引出线负压侧隔离膜片硅油1.负压室 2.正压室 3.硅杯4.引线 5.硅片扩散硅和应变片的区别？扩散硅和应变片的区别？3.4.4 压阻式（扩散硅）压力压阻式（扩散硅）压力/差压差压传感传感器器 因电阻率变化引起阻值变化称为因电阻率变化引起阻值变化称为压阻效应压阻效应，半导体材料的

23、压阻效应比较明，半导体材料的压阻效应比较明显。传感器基片材料主要为显。传感器基片材料主要为 硅片硅片 和和 锗片，扩散硅压力检测仪表应用广泛锗片，扩散硅压力检测仪表应用广泛。Ri1Ri2Ri3Ri4Ri1Ri2Ri3Ri445结 论：1.体积小，结构简单，精度一般比应变片式变送器高2.灵敏系数是金属应变片的几十倍，能测量微小的压力变化3.动态响应好，迟滞小，可用来测量几千Hz乃至更高的脉动压力4.也存在温度效应，易受环境温度的影响，但比应变片式仪表好5.4.5 压电式压力传感器压电式压力传感器一、压电效应一、压电效应u压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷量与所受的压压电材料受压时会在其表面

24、产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。力成正比。而且在去掉外力后，它们又重新回到原来的不带而且在去掉外力后，它们又重新回到原来的不带电状态，这种现象就称为压电效应。电状态，这种现象就称为压电效应。u 在弹性范围内其产生的电荷量与作用力之间呈线性在弹性范围内其产生的电荷量与作用力之间呈线性关系。关系。压电式传感器及等效电压电式传感器及等效电路路天然石英晶体外形天然石英晶体外形xxxAKPQ 受力面积受力面积 作用在受力面积上的压力作用在受力面积上的压力压电常数压电常数 电荷数电荷数47二、石英晶体二、石英晶体。（a）单晶体）单晶体（b）剖面图）剖面图（c）X截割的石英片截割的石英片 石英晶体具有

25、工作温度稳定性好，石英晶体具有工作温度稳定性好，体电阻高，绝缘性能很好，机械强体电阻高，绝缘性能很好，机械强度和刚度都很高的特点，被广泛地度和刚度都很高的特点，被广泛地用来制作压电传感器的压电材料。用来制作压电传感器的压电材料。ZZ称为光轴不产生压电效应。称为光轴不产生压电效应。XX称为电轴纵向压电效应称为电轴纵向压电效应YY称为机械轴横向压电效应称为机械轴横向压电效应石英晶体的切片石英晶体的切片石英晶体片及封装石英晶体片及封装石英晶体薄片石英晶体薄片双面镀银并封装双面镀银并封装u压电材料压电材料：单晶体、多晶体：单晶体、多晶体u特点特点：结构简单、紧凑，小：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠

26、，线性度巧轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围好，频率响应高，量程范围广广 聚偏氟乙烯（PVDF）压电膜及其传感换能器（应用？）压电式传感器的特点：压电式传感器的特点：是一种自发电式传感器。它以某些电介质是一种自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质表面产生电荷，从而实现电量电测的目的。表面产生电荷，从而实现电量电测的目的。压电传感元件是力敏感元件，它可以测量压电传感元件是力敏感元件，它可以测量最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态最终能变换为力的那些非电物理量，例如动态力、动态压力、振动加速度等，但不能用于静力

27、、动态压力、振动加速度等，但不能用于静态参数的测量。态参数的测量。交通、医疗（听诊器、心跳、呼吸）51三、三、逆压电效应逆压电效应逆压电效应逆压电效应（电致伸缩效应电致伸缩效应）：）：当在电介质的当在电介质的极化方向极化方向施加电场，施加电场，这些电介质就在这些电介质就在一定方向一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。（应用？）场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。（应用？）极化方向正压电效应示意图（实线代表形变前的情况，虚线代表形变后的情况）F 极 化方向电场方向压电陶瓷的扬声器，比如音乐贺压电陶瓷的扬声器，比

28、如音乐贺卡、某些小电子钟的音乐报时卡、某些小电子钟的音乐报时 用逆压电效应制造的变送用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。器可用于电声和超声工程。523.4.6 3.4.6 数数字式字式压力压力/差压变送器差压变送器 1151系列压力系列压力/差压变送器差压变送器 数字式数字式(智能式智能式)变送器种类较多，结构各异，但总体结构基本相似。变送器种类较多，结构各异，但总体结构基本相似。ST3000系列压力系列压力/差压变送器差压变送器 各种数字式变送器都采用各种数字式变送器都采用HART协议或如协议或如FF等现场总线标准进行通信的等现场总线标准进行通信的EJA系列压力系列压力/差压差压变

29、送器变送器 差压差压传感器传感器温度温度传感器传感器静压静压传感器传感器多多路路转转换换A/DCPUD/A数字数字IOROM、RAM、EPROMHart信号信号531.传感器三组件传感器三组件：差压、温度和静压差压、温度和静压差压传感器差压传感器：扩散硅压阻传感器扩散硅压阻传感器，主传感器，测量差压主传感器，测量差压温度、静压传感器温度、静压传感器辅助传感器，用于补偿，以提高测量精度辅助传感器，用于补偿，以提高测量精度2.RAM存储变送器的各种参数存储变送器的各种参数3.EPROM存储着与存储着与RAM同样的数据。当仪表掉电时，数据被保存，同样的数据。当仪表掉电时，数据被保存，当仪表来电时，当

30、仪表来电时，EPROM中的数据自动传递到中的数据自动传递到RAM中，不须后备电池中，不须后备电池4.变送器设置变送器设置通过数字设定器设置，如：仪表的量程、编号、零点通过数字设定器设置，如：仪表的量程、编号、零点调整、量程调整、阻尼时间调整、量程调整、阻尼时间差压差压传感器传感器温度温度传感器传感器静压静压传感器传感器多多路路转转换换A/DCPUD/A数字数字IOROM、RAM、EPROMHart信号信号54传感器传感器AD7715CPUWDTAD421HT2012PI055测控程序包括测控程序包括A/D采样程序、非线性补偿程序、采样程序、非线性补偿程序、量程转换程序、线性或开方输出程序、阻尼

31、程序量程转换程序、线性或开方输出程序、阻尼程序以及以及D/A输出程序等输出程序等通信程序采用串行口中断接收通信程序采用串行口中断接收/发送发送 分为两部分：测控程序和通信程序分为两部分：测控程序和通信程序 563.5 压力检测仪表的使用与校正 两个注意事项 压力仪表的选用压力仪表的选用 取压点及引压管路的设计取压点及引压管路的设计 取压口取压口 引压管路引压管路 常用附件常用附件 特殊介质的取压方式特殊介质的取压方式量程量程准确度等级准确度等级类型类型生产工艺对压力检测的要求生产工艺对压力检测的要求被测介质的特性被测介质的特性现场使用环境现场使用环境573.5.1 压力仪表的选用仪表量程的选择

32、仪表量程的选择u被测压力较稳定：被测压力较稳定：P工作工作maxP量程量程max 3/4u被测压力波动大：被测压力波动大：P工作工作maxP量程量程max 2/3uP工作工作min P量程量程max 1/3u若若P工作工作max和和P工作工作min难同时满足，先难同时满足，先P工作工作max条件条件仪表准确度等级的选择仪表准确度等级的选择u仪表的基本误差实际被测压力允许的最大绝对误差仪表的基本误差实际被测压力允许的最大绝对误差MAXu节约原则，满足要求即可节约原则，满足要求即可u所选仪表的相对百分误差：所选仪表的相对百分误差：MAX MAX/1100%仪表类型的选择仪表类型的选择量程系列：量程

33、系列：1kPa，1.6kPa，2.5kPa，4.0kPa，6.0kPa，以及它们，以及它们10n倍数倍数准确度等级准确度等级：,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5,3/42/31/358 仪表类型的选择仪表类型的选择u 被测介质的性质被测介质的性质u 对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求u 使用的环境使用的环境u 静压大小静压大小 腐蚀性较强的介质腐蚀性较强的介质 不锈钢之类的弹性元件或敏感元件不锈钢之类的弹性元件或敏感元件 氧气、乙炔氧气、乙炔 专用压力仪表专用压力仪表 氨氨 不能用铜质仪表不能用铜质仪表 观察压力变化观察压力变化直接指示型直接指示型 远传到控制

34、室或其他电动仪表远传到控制室或其他电动仪表 电远传或具有电信号输出型电远传或具有电信号输出型 快速变化的压力快速变化的压力 电气式，电气式，如压阻式如压阻式 爆炸性强爆炸性强防爆型防爆型T特高或低特高或低温度系温度系数小的数小的差压差压高、低压侧实高、低压侧实际工作压力际工作压力（静压）（静压）压力仪表额定静压压力仪表额定静压=（1.52.0）P实际静实际静59常用压力检测仪表的简单比较：常用压力检测仪表的简单比较：弹簧管压力表：弹性式多为就地指示大量使用精度低、价格低廉弹簧管压力表：弹性式多为就地指示大量使用精度低、价格低廉应变片式压变：电气式常规在线仪表低端产品精度较低、温漂较大、价格便宜

35、应变片式压变：电气式常规在线仪表低端产品精度较低、温漂较大、价格便宜扩散硅式压变：电气式常规在线仪表中端产品精度、稳定性较前者好、价格较前者高扩散硅式压变：电气式常规在线仪表中端产品精度、稳定性较前者好、价格较前者高电容式压变：电容式压变：弹性式常规在线仪表中高端精度优于弹性式常规在线仪表中高端精度优于0.2%、稳定性好、价格较前两者高、稳定性好、价格较前两者高压阻式智能压变：电气式智能仪表高端产品精度高压阻式智能压变：电气式智能仪表高端产品精度高(达达0.1FS)、稳定性好、价格较高、稳定性好、价格较高电容式智能压变：弹性式智能仪表高端产品精度高电容式智能压变：弹性式智能仪表高端产品精度高(

36、达达0.1FS)、稳定性好、价格较高、稳定性好、价格较高6030.60.84AMPa10.41.23AMPa3/42/31/3设满量程设满量程=A Pmin1/3*A Pmax3/4*A Pmin*4%求出满刻度相对误差求出满刻度相对误差 再选精度等级再选精度等级613.5.2 取压点及引压管路的设计 压力检测系统 取压口 代表性代表性 方便安装与维护方便安装与维护 原则原则 被测介质直线流动处，避开阻力件和死角被测介质直线流动处，避开阻力件和死角 垂直、与内壁平齐，保证测取的是流体的静压信号垂直、与内壁平齐，保证测取的是流体的静压信号 水平管道和水平安装的设备：水平管道和水平安装的设备：液体

37、液体中下；气体中下；气体上部上部 设备设备取压口取压口压力仪表压力仪表引压管路引压管路45454545(a)液体介质液体介质(b)气体介质气体介质管道横截面管道横截面62取压点及引压管路的设计 引压管路 应应保证压力传递的实时、可靠和准确保证压力传递的实时、可靠和准确 引压管路敷设原则引压管路敷设原则 内径一般为内径一般为610mm，长度不得超过，长度不得超过50m。粘度、长度。粘度、长度，内径，内径 若水平敷设若水平敷设1：101：20的倾斜度的倾斜度。液：下倾斜；气：上倾斜。液：下倾斜；气：上倾斜。当被测介质为易冷凝易结晶易凝固流体时，引压管路需有保温伴热当被测介质为易冷凝易结晶易凝固流体

38、时，引压管路需有保温伴热措施。措施。压力传压力传递速度递速度防杂质防杂质防堵塞防堵塞介质特介质特性稳定性稳定 63 引压管路中常用的一些附件 截止阀：工作和检修截止阀：工作和检修 隔离罐：被测介质腐蚀性较强隔离罐：被测介质腐蚀性较强 集气器：被测介质为液体集气器：被测介质为液体 集液器：被测介质为湿气体集液器：被测介质为湿气体 冷凝器：被测介质为蒸汽冷凝器：被测介质为蒸汽 腐蚀性介质腐蚀性介质1压力表压力表2切断阀切断阀3隔离罐隔离罐4生产设备生产设备64 一些特殊介质的取压方式一些特殊介质的取压方式 气固两相流介质：过滤网和反吹气固两相流介质：过滤网和反吹 气液两相流介质：在引压管路中需增加

39、分离罐气液两相流介质：在引压管路中需增加分离罐 高粘度、易结晶介质：高粘度、易结晶介质：隔离罐隔离罐 采用夹套方式用蒸汽加热或保温采用夹套方式用蒸汽加热或保温 法兰式压力法兰式压力(差压差压)变送器变送器 反吹热液反吹热液 123 针阀针阀 4堵头堵头5限流孔板限流孔板1被测管路被测管路2分离罐分离罐3连接管连接管4压压力表力表5排气阀排气阀653.5.3 压力压力计计的校验的校验u校验校验就是将被校验压力表和标准压力表通以相同就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比较它们的指示数值，如果被校表对于标压力，比较它们的指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定的最大准许准表

40、的读数误差，不大于被校表规定的最大准许绝对误差时，则认为被校表合格。绝对误差时，则认为被校表合格。u常用的校验仪器常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发生是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有部分和测量部分组成，它的精度等级有0.02、0.05和和0.2级，可用来校准级，可用来校准0.25级精密压力表，也级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为60MPa。压力发压力发生部分生部分测量测量部分部分69压力检测仪表的安装 70(a)(b)(c)(d)11223371(e)4(f)蒸汽(g)5724545(a)液体

41、4545(b)气体4545(c)蒸汽73问题与思考 压力检测仪表的选用，主要需考虑哪些方面？量程量程 精度等级精度等级 类型类型 压力检测仪表的安装，需要考虑哪些方面？一般原则一般原则 测量特殊介质时测量特殊介质时 差压变送器的安装差压变送器的安装 听说过“非破坏性压力检测方法及仪表”吗？例例4 4：有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为：有一台空压机的缓冲罐，其工作压力变化范围为13.513.516 16 MPa MPa，工艺要求最大测量误差为，工艺要求最大测量误差为0.8 MPa0.8 MPa，并可就地观察及高低，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）。

42、限报警。试选一合适的压力表（包括测量范围、精度等级）。解解空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力空压机的缓冲罐的压力视为脉动压力PaPP322162max根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用根据就地观察及能进行高低报警的要求，可选用YX-150YX-150型电接型电接点压力表，测量范围为点压力表，测量范围为0 0 40MPa40MPa。31405.13PaPa检验量程下限检验量程下限被测压力的最小值不低于满量程的被测压力的最小值不低于满量程的1/31/3，符合要求。，符合要求。仪表量程选择仪表量程选择最大引用误差最大引用误差%2%100408.0所以选择测量范围为所以选择测量范围为0 0 40

43、 Mpa40 Mpa，精度等级为，精度等级为1.51.5级的级的YX-150YX-150型电接点压力表。型电接点压力表。弹性式压力计测压力时注意温度修正弹性式压力计测压力时注意温度修正 在实际测量过程中，应注意（仪表）现场的环境温度不能超过35，如超过35，则需要按下式进行温度修正:时的测量误差仪表环境为。数，其值为弹簧管压力计的温度系被测压力实际值时的仪表示值仪表环境为CtPPCtPtPPPPtPPttttt341010202012、如图所示，某塔气相压力为、如图所示，某塔气相压力为2MPa，液相高度为液相高度为20m，液体的相对密度为，液体的相对密度为1.1，一隔膜片式压力表，一隔膜片式压

44、力表p1装在塔底，装在塔底，另一充有相对密度为另一充有相对密度为0.9的隔离液的压的隔离液的压力表力表p2装在距塔底装在距塔底10m高的位置上。问高的位置上。问p1、p2两只压力表的指示值各是多少？两只压力表的指示值各是多少？气相气相液相液相p120m10mp2P61：第：第3章章：5、6、10、12、13 作业作业1、有一被测压力、有一被测压力p=6.5MPa，用弹簧管压力计进行测量，仪，用弹簧管压力计进行测量，仪表所处的环境温度表所处的环境温度40，要求测量值准确到，要求测量值准确到1%，试选择一，试选择一仪表的测量范围和精度等级。仪表的测量范围和精度等级。(取取0.0001)休休 息息 一一 下下