第3章 压力测量.ppt

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测控技术与系统
第三章压力测量
——物性测量仪表
一、压力的基本概念
一、压力的基本概念
工程压力概念
压力是生产过程的重要参数之一,工程中所指的压力是垂直而均匀的作用于单位面积上的力。
※和物理学上的压力的区别?
※动压力是流速的函数
流体的压力:
生产过程中通常测量的是测定流体压力。
二、压力的分类
通常按所取的基准点不同,压力可分为:
绝对压力——以绝对真空为基准点
表压力——以当地大气压为基准点
差压——两压力的差值
三、压力的单位
2
2
2
2
5
帕斯卡(Pa)——“牛顿/米”
工程大气压——“Kg/cm ”
标准大气压——温度为0℃,纬度45度海平面处大气压
毫米水柱(mmH2O),毫米***柱(mmHg)
巴(bar)—— 1bar = 1×105 帕斯卡
磅/英寸——Psi,英制单位
1、液体压力平衡法——通过液体产生和传递压力来平衡所测压力的方法,通常采用水或水银作为介质制成液柱式压力计。结构简单,精度也较高,但是测量范围有限。
2、机械力平衡法——将被测压力转换为一个集中力,并用一个外力来平衡这个集中力,并通过测量所用外力的方法来测量压力。精度高,但结构复杂。
3、弹性力平衡法——利用弹性元件受到压力作用后产生变形,当平衡时通过测量弹性元件的变形或者应变来测量压力的方法。由于容易转换为电信号,并且通过有效的电路处理,也可以达到较高精度,是当前应用最广泛的方法。弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管。
4、电子式压力检测——利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量,如电阻、电荷量等。
5、活塞式压力检测——根据液压机液体传送压力的原理,将被测压力转换成活塞面积上所加平衡法码的质量。被用作标准仪器对压力仪表进行校准和检定。(第1章part2)
四、压力的基本测量方法
(一)液柱式压力计
U型管压力计
关于误差的考虑:
1、高度的测量误差
2、密度的误差
3、重力加速度的误差
4、温度影响
5、安装误差
U型管压力计
单管式压力计
斜管式压力计
例:U型管压力计
被测压力作用于弹性元件波纹管的外部,使波纹管产生
一个集中力,用电磁力平衡该压力,通过控制系统的平
衡,并测量所用的电磁力来测量所测压力。
其中:
IC为放大器输出电流
K为比例常数
F0为被测压力产生的集中力
IC= K F0
(二)力平衡式压力计
弹性式压力计是压力测量中应用最广泛的一种。
弹性元件的形式有:单圈弹簧管、多圈弹簧管、波纹管、平膜片、波纹膜片、扰性膜等
其中,弹簧管式由于精度高、测量范围宽等优点,
应用最广泛。
典型弹性元件示意图
(三)弹性式压力计
平薄膜
波纹膜
波纹管
单圈弹簧管
多圈弹簧管
1、基本测量原理:
受力:
其中:A为有效面积,C 为刚度系数
当位移量较小时,二者均可视为常数,压力与位移成线性关系。但是在比较大的范围内,一般都不是常数,需要进行非线性校正。
F=Ap
位移: