1、 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块任务一任务一 常用测量仪表常用测量仪表情景五情景五密度密度计计情景三情景三转速表转速表情景一情景一 温度表温度表情景二情景二压力表压力表情景四情景四流量计流量计项目六项目六 仪表与量具仪表与量具 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 【学习情境二学习情境二】识别并正确使用常用压力表识别并正确使用常用压力表能力目标：能力目标：1.掌握液柱式压力计的原理及应用；掌握液柱式压力计的原理及应用；2.掌握弹簧管式压力计的原理及应用；掌握弹簧管式压力计的原理及应用；3.掌握掌握电电触点式压力计的原理及应用。触
2、点式压力计的原理及应用。学习任务学习任务：实验室观察各种压力计，并掌握其：实验室观察各种压力计，并掌握其 原理及应用原理及应用课内实践课内实践：讨论：讨论各种各种压力计使用范围压力计使用范围教学方法教学方法：引导文引导文教学法教学法 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块学习领域：常用测量仪表学习领域：常用测量仪表学习情境：各种学习情境：各种压力压力计的原理及使用计的原理及使用工作任务：掌握各种工作任务：掌握各种压力压力计的原理及应用计的原理及应用具体任务：实验室观察各种具体任务：实验室观察各种压力压力计计 引导文2.常用斜管微压计特点及应用？3.常用弹簧管式压力计
3、的特点及应用？4.电触点式压力计原理及应用？5.最高压力计原理？6.各种压力计的使用条件？1.常用的U型管压力计特点及应用？项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块压力表种类多，不同的压力表应用范围不同，实验室观压力表种类多，不同的压力表应用范围不同，实验室观察，认识不同的压力表，说出名称，并解释基本测压原察，认识不同的压力表，说出名称，并解释基本测压原理，讨论分析使用注意事项。理，讨论分析使用注意事项。【任务描述任务描述】项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块一、压力的基本概念一、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
4、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“PaPa”【背景知识背景知识】项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块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）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 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工
5、程基础模块轮机工程基础模块二、液柱测压法二、液柱测压法 根据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 常用的压力表有常用的压力表有U U形管压力表、单管压力表、斜管压形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力表等。力表和活塞式压力表等。测量原理 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块1U型管压力计型管压力计 假设被测的介质为气体，可忽略被测介假设被测的介质为气体，可忽略被测介质的高度形成的静压值。根据流体静力质的高度形成的静压值。根据流体静力学原理可得：
6、学原理可得：U型管内径一般为型管内径一般为5-20mm，为了减少，为了减少毛细现象管子内径一般不少于毛细现象管子内径一般不少于10mm，)(2121hhgPPPP2P1U型管h1h20 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块2单管式压力计单管式压力计 因为因为A1、A2为常数，这样可通过一次读数为常数，这样可通过一次读数进行压差测量。当进行压差测量。当A2/A1很小时，很小时，h1可忽可忽略，公式简化为：略，公式简化为：12212211AAhhAhAh212212221)1()()(hAAghAAhghhgPPd212212221)1()()(hAAghAAhghh
7、gPPx直管h1h22hgP 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块3、斜管式微压计、斜管式微压计lAAhlAAh121211alhsin2laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221P1P2斜管h1h2LlaAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221laAAgallAAghhgP)sin()sin()(121221主要用于测量微小的压力、负压和压差。为了减少主要用于测量微小的压力、负压和压差。为了减少读数的相对误差，拉长液柱，将测量管倾斜放置。读数的相对误差，拉长液柱，将测量管倾斜放置。项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮
8、机工程基础模块轮机工程基础模块毛细现象的影响毛细现象的影响为了减少该误差，通常要求测量管的内径一般不小于为了减少该误差，通常要求测量管的内径一般不小于10mm10mm。项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块三、弹性变形法三、弹性变形法 将被测压力转换成弹性元件变形的将被测压力转换成弹性元件变形的位移位移 测量原理P 弹簧管式弹性元件P 膜片式弹性元件 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块1弹性元件及其特性弹性元件及其特性(1)膜片膜片：使用时周边夹紧，测低压、微压。将两块膜片：使用时周边夹紧，测低压、微压。将两块膜片沿周边对焊起来，形成
9、一膜盒，膜盒式微压计通常用沿周边对焊起来，形成一膜盒，膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾部负压。精度等级为于测量炉膛和烟道尾部负压。精度等级为2.5，最高可，最高可达达1.5级。级。PxPxPxPx平薄片波纹片膜盒 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块(2)波纹管波纹管：开口端固定，封闭端的位移：开口端固定，封闭端的位移作为输出，由于波纹管的位移相对较作为输出，由于波纹管的位移相对较大，故灵敏度高，常用于测量较低的大，故灵敏度高，常用于测量较低的压力（压力（1.0-106Pa）精度等级）精度等级1.5级。级。Px(3)弹簧管弹簧管：单圈弹簧管单圈弹簧管 多圈弹簧
10、管多圈弹簧管 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 弹簧管在量程范围内弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为自由端的位移一般为7-8o，弹簧管作成多，弹簧管作成多圈时，自由端的位移圈时，自由端的位移可达可达45o。弹簧管的。弹簧管的自由端的位移可通过自由端的位移可通过杠杆机构杠杆机构带动指针转带动指针转动，这种机构的指针动，这种机构的指针最大转角为最大转角为180o，通，通常作成常作成90度的回转角度的回转角。最常用的传动机构。最常用的传动机构为为杠杆杠杆扇形齿轮机扇形齿轮机构构，可使指针转动，可使指针转动270o。2.弹簧管压力计弹簧管压力计弹簧管拉杆指针中心齿轮
11、扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 弹簧管压力表弹簧管压力表 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 不仅可实现压力的测量，而且可实现压力的报警和控制。不仅可实现压力的测量，而且可实现压力的报警和控制。3.电接点压力表电接点压力表 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块4.膜片式压力表膜片式压力表膜片的变形位移量很小，因此这种压力表的测量范围也较小，通常用于低压和微压的测量。项目六项目六 仪表与量具仪表与量具
12、轮机工程基础模块轮机工程基础模块四、其它压力测量法四、其它压力测量法1.最高压力计最高压力计 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块气电式最高压力计原理图气电式最高压力计原理图 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力利用转换元件（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。变换为电信号来进行测量的。测量原理测量原理.弹性元件附加一些变换
13、装置，使弹性元件自由端的位移量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、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；应变式、振弦式等；.非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的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、压磁式等某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。2.测测压传感器压传感器 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块v（1）电容式）电容式测压原理测压原理 采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改
14、变可变电容器采用变电容原理，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的电容量，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，F 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块差动电容式差压传感器原理图差动电容式差压传感器原理图 项目六项目六 仪
15、表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块单电容式差压传感器单电容式差压传感器 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块结构简单，所输入的能量小，没有摩擦，灵敏度高，动态响应好，过载能力强，自然影响极小，能在恶劣的环境下工作等。影响其测量精度的主要因素是线路寄生电容、电缆电容和外界温度、湿度等的干扰，若没有良好的绝缘和屏蔽，将无法正常工作。电容式压力传感器的特点电容式压力传感器的特点 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块v（2）压电式）压电式测压原理测压原理 根据根据“压电效应压电效应”把被测压力变换为电信号的。把被测压力变换为电
16、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 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块v特点特点：结构简单、：结构简单、紧凑，小巧轻便，紧凑，小巧轻便，工作可靠，具有线工作可靠，具有线性度高量程范围大性度高量程范围大等优点。等优点。v缺点缺点：但是由于产：但是由于产生的电荷量少，因生的电荷量少，因此后续需加高阻抗此后续需加高阻抗的直流放大器。由的直流放大器。由于晶体边缘上存在于晶体边缘上存在漏电现象，因此不漏电现象，因此不能用于稳态测量。能用于稳态测量。项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程
17、基础模块轮机工程基础模块v（3 3）应变）应变片式测压原理片式测压原理 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、加速位移、力、力矩、加速度、压力度、压力应变 弹性敏感元件 组成电阻值发生相应变化 被测对象表面产生微小机械变形被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形应变片敏感栅随同变形应变片外力作用外力作用 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块v（4 4）霍尔）霍尔式压力表式压力表 霍尔式
18、压力表属于电气式压力表。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）实现压力的霍尔效应的原理）实现压力-位移位移-霍尔电势的转霍尔电势的转换。换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。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霍尔片与磁感应强度B B的方向垂直，在沿着霍尔片的的方向垂直，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左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I I，则会在，则会
19、在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差霍尔片的两个横向端面之间形成电位差V VH H，此电位差，此电位差称为霍尔电势。称为霍尔电势。线性非均匀磁场 IBKVHH 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块v霍尔式压力表霍尔式压力表 弹簧管霍尔片KxVH K霍尔式压力传感器输出系数 自由端霍尔元件的位移量磁钢霍尔片+弹簧管 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块五、压力测量仪表五、压力测量仪表的选用的选用 仪表种类和型号的选择仪表种类和型号的选择 工艺要求工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警 介质性质介质性质 温度、粘度、脏
20、污程度、腐蚀性、易燃性 现场环境现场环境 温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性 仪表量程仪表量程的确定的确定 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 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块【拓展知识拓展知识】测量仪表的主要性能测量仪表的主要性能测量上、下限代数差的模1.量程仪表精度的表示方法常用满量程时仪表所允许的最大相对误差的百分数来表示2.精度灵敏度表示测量系统在作静态测量时，输出变化量与输入变化量的比值3.灵敏度 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮
21、机工程基础模块轮机工程基础模块输出特性随温度变化而不同，当环境温度偏离仪表的定标温度（20），其输出值的变化称温度误差。7.温度误差测量系统能够检测出的最小输入变化量4.分辨率指在规定的工作环境条件和时间内，仪表性能的稳定程度，它用观测时间内的误差来表示。5.稳定性在相同测量条件下，对同一被测量进行多次重复测量，测量结果的一致程度。6.重复性 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块在测量某些随时间变化而变化的物理量时，仪表在动态下的读数，和它在同一瞬间相应量值的静态读数之间的差值。9.动态误差和频响特性在一定环境和工作条件下，测量系统的输入量固定不变时，其输出量发生
22、变化，这种变化称为漂移8.零点漂移 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块决策阶段决策阶段？【分组讨论分组讨论】：各种压力计的特点，应用比较：各种压力计的特点，应用比较 液位式压力计液位式压力计 弹簧管式压力计弹簧管式压力计 电触点式压力计电触点式压力计 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块评价阶段 相关知识理解自评自评 互评互评 教师点评教师点评 项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块评价阶段 组间交流组与组交流对相关概念认识过程及遇到困难，如何解决并对整个过程详细自评，各组交流后组与组之间互评。教师评价思路规范、表达要点是否清楚。态度、协作能力。教师对本次核心难点细评，并引导学生拓展思考各种压力计的原理及实际应用，通过引申培养学生由点到面，处理综合任务的能力。学生反思资讯决策计划实施中哪个环节有待改进，如何改进。明确下一次工作中需要改进什么。项目六项目六 仪表与量具仪表与量具轮机工程基础模块轮机工程基础模块部分素材来自于网络部分素材来自于网络
