压力检测方法及仪表

压力检测方法及仪表压力的概念压力的概念z在工业生产中所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直并且均匀作用在单位面积上的力。SFP=其中：P是指压力，单位Pa；F是指作用力，单位N；S是指面积，单位m3；压力的单位压力的单位z压力的单位:Pa(帕斯卡，简称帕)，即1牛顿的力作用在1平方米平面上造成的压力等于是1Pa。z帕(Pa)这个单位在实际应用中太小，不方便，目前我国生产的各种压力表都统一用kPa或MPa为压力或差压的基本单位。z但在过去常用一些非标准的单位来称呼压力，我国在试行法定计量单位以前还常用工程大气压(kg/cm2)、毫米水柱(mmH2O)和毫米汞柱(mmHg)等单位。另外在英美等西方国家的一些变送器中还常用bar(巴)作压力的单位。压力的单位压力的单位114.510.197750.10.98691.01970.11×105巴0.0689510.703151.710.068050.070316.895×10-36.895×103磅/英寸20.098061.422173.550.096780.19.806×10-39.806×103水柱1.3332×10-31.934×10-20.013611.3158×10-31.3595×10-31.3332×10-41.3332×102汞柱1.013314.710.3376011.03320.101331.0133×105标准大气压0.980714.2210735.60.967819.807×10-29.807×104工程大气压101.450×1021.0197×1027.501×1039.86910.19711×106兆帕1×10-51.450×10-41.0197×10-47.501×10-39.869×10-61.0197×10-51×10-61帕巴bar磅/英寸21b/in2水柱mH2O汞柱mmHg工程大气压kgf/cm2标准大气压atm兆帕MPa帕Pa压力单位压力的表示方法压力的表示方法z压力有三种表示方式：绝对压力，表压力，负压力或真空度。绝对零压标准大气压0P1P21绝对压力表压真空度负压绝压压力的表示方法压力的表示方法z绝对真空下的压力称为绝对零压,以绝对零压为基准来表示的压力叫绝对压力，是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力。z表压是以大气压为基准来表示的压力,所以它和绝对压力正好相差一个大气压。P表压=P绝对压力－P大气压力z当绝对压力值小于大气压力值时，表压为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度。P真空度=P大气压力－P绝对压力压力的测量方法压力的测量方法z目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换原理的不同，一般分为四类：z1)液柱式压力检测液柱测压法是以流体静力学理论为基础的压力测量方法，一般采用充有水或汞等液体的玻璃U形管或单管进行测量。以此原理构造的液柱压力计结构简单，使用方便，测量精度高，但不便于读数和远传，测量量程也受到一定的限制，一般在实验室或工程实验上使用。z2)弹性式压力检测弹性式压力检测是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进行测量的。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。z3)电气式压力检测电气式压力检测是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪表，如电阻、电荷量等。z4)负荷式压力检测负荷式压力检测是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砝码的质量来进行测量。活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05%～0.02%，普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。这里主要介绍弹性式压力仪表和电气式压力仪表。压力的测量方法压力的测量方法灵敏度高，易受干扰电压0.5～1.50～104霍尔式性能稳定、准确度高频率0.05～0.50～104振频式冲击、温度、湿度影响小，电路复杂电压0.1～0.5-100～104应变式响应速度快，多用于测量脉动压力电压0.1～1.0——压电式性能稳定可靠，结构简单电压、电流0.02～0.20～105压阻式动态相应快，灵敏度高，易受干扰电压、电流0.05～0.50～104电容式环境要求低，信号处理灵活电压、电流0.2～0.50～105电感式结构简单，耐震差电压、电流1.0，1.5-100～104电阻式利用敏感元件将被测压力转换成各种电阻、电容、电感等信号电气0.02，0.050～104浮球式结构简单，坚实、准确度高，广泛作为压力的基准仪表砝码负荷0.01～0.10～106活塞式基于静力平衡的原理进行压力测量负荷用于生产过程中低压测控1.5，2.50～100波纹管用于微压测量或校准1.0～2.5-100～100膜盒用于腐蚀性、高粘度介质测量1.5，2.5-100～1000膜片直接安装，就地安装或校准位移或转角0.1～4.0-100～106弹簧管基于弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换微位移来实现测量弹性用光电信号自动跟踪液面，用于压力的基准仪器自动技数0.005，0.01-100～100自动液柱式微压基准仪器旋转刻度0.02，0.1-2.5～2.5补偿式实验室低压、微压、负压水柱高度0.2，0.5-10～10U型管根据流体静力学原理，将测量压力还原为液柱高度液柱性能特点输出信号精确度测压范围kpa测量形式测量原理类别种类繁多弹性式压力仪表弹性式压力仪表z弹性式压力仪表是利用弹性元件在外力的作用下产生形变来测量压力的，其种类繁多，在工业上的应用也相当广泛。z弹性元件在弹性限度内，其输出位移和待测压力之间成线性关系，所以它的刻度是均匀的，弹性元件不同，压力测量范围也不同，常用的弹性式压力表有弹簧管式、膜片式和波纹管式。z膜片式和波纹管式元件，一般常用在微压和低压的测量场合，弹簧管式则用于高、中压或真空度的测量。由于弹簧管式的测压范围比较广，因而在化工生产中应用最广泛。弹簧管压力表压力表当被测压力从弹簧管的固定端输入时，弹簧管的自由端产生位移。在一定的范围内，该位移与被测的压力成线性关系。传动机构又称机心，是把弹簧管受到压力作用时自由端所产生的位移传递给刻度指示部分的。隔膜式压力表z化学密封隔膜压力表，是由外焊膜片式化学密封隔离体与不同类型的压力表配接而成的。隔离膜片在被测介质压力P的作用下产生变形，压缩内部充填的工作液形成一个相当于P的压力P'。经工作液的传导，使压力仪表中的弹性元件自由端产生相应的变形，并按与之相配接的类别压力仪表工作原理显示出被测的压力值。z外焊结构隔膜压力表适用于对强腐蚀、高温、高粘度、易结晶、易凝固以及以及防止沉淀物积聚且易清洗场合的介质压力进行测量。隔膜式压力表隔膜式压力表的外观和内部结构图压力变送器z目前在化工厂中广泛使用了电动压力变送器，它们是一种连续测量被测压力并将其变换成标准电流信号的仪表。它们可以远距离传输，并在中央控制室进行压力指示、记录或调节。压力变送器z常用压力变送器的种类z①电容式变送器：利用检测电容的方法测量压力的一种仪表。z②电感式变送器：基于压力改变线圈的电感量来测量压力。z③压阻式变送器：利用固体的压阻效应做成的。常用硅材料。z④压电式变送器：利用某些特殊压电材料的压电效应制作的。常用天然单晶体石英和压电陶瓷多晶体如钛酸钡等。z⑤振谐式变送器：根据谐波远见在外力作用下，改变其固有的谐振频率，力与频率成一定的比例关系。①电容式压力变送器①电容式压力变送器电容式压力变送器电容式压力变送器是一种开环检测仪表，具有结构简单、过载能力强、可靠性好、测量精度高等优点，其输出信号是标准的4～20mA（DC）电流信号。工作原理工作原理先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。①电容式压力变送器①电容式压力变送器z电容式变送器有一个可变电容的传感组件，传感器是一个完全密封的组件。被检测介质压力进入高低压力室，通过隔离膜片、硅油或其它惰性液传递给位于“δ”室中心的测量膜片，测量膜片与两侧绝缘体上的电极各组成一个电容器，在无压力进入或两侧压力相等时，测量膜片处于中间位置。当两侧压力不一致时，就致使测量膜片产生位移，测量膜片的位移与差压成正比，由它两侧的电容极板检测，再用电子线路把测量膜片和电容极板之间的差动电容转换成为4～20mADC的二线制输出的电流信号。①电容式压力变送器①电容式压力变送器初始间距可动电极固定电极d初始间距d固定电极可动电极固定电极δ固定电极CLCH位移其中：ε为介电常数；A为电极板的面积；δ为位移量；d为初始间距；①电容式压力变送器①电容式压力变送器zz①灵敏度高：利于微压测量；①灵敏度高：利于微压测量；zzΔΔＣＣ//Ｃ相对变化量大Ｃ相对变化量大:30:30～～5050％％ÎÎ输出信号大、输出信号大、抗干扰能力强抗干扰能力强zz②环境适应性强②环境适应性强zz③工作稳定性优良：③工作稳定性优良：z④存在分布电容的影响z⑤测量膜片工作特性存在非线性z⑥制造难度大：(微位移：0.1mm)，加工精求高。z开环Î误差按1：1传递。膜片微小蠕变、测量电路误差Î影响整机性能。②单晶硅谐振式压力变送器压力变送器2个Si谐振传感器H型Si谐振器•传感器由两个“Ｈ”型谐振梁组成外部无压力的情况下，两个谐振梁的基振频繁是90kHz.②单晶硅谐振式压力变送器压力变送器压缩低压侧高压侧拉伸z当差压信号施加后{边缘传感器被拉伸(频率){中心传感器受压缩(频率)z差压与频率差成线性正比关系③特殊压力变送器图片特殊压力变送器图片