3压力差压测量.doc

3压力差压测量3.1压力差压的概念及单位3.1.1概念1）压力、差压、绝对压力和表压压力介质垂直作用在单位面积上的力即物理学的压强。差压两个压力之差。绝对压力介质垂直作用在单位面积上的全部压力。表压力绝对压力与当时当地的大气压之差。工程上需要测量的往往是物体超出大气压以外的压力大小因此压力计的指示值都是表压力（即通入仪表的压力是绝对压力显示的是表压力）。绝对压力=表压力+大气压力表压力=绝对压力–大气压力2）正压、负压、真空度正压（压力）：表压力为正时。负压（真空）：表压力为负时。真空度：负压的绝对值。3）压力单位国际单位：帕斯卡（帕、Pa）1Pa=1牛顿/米（N／m2）工程上常用kPaMPa。习惯常用：工程大气压kgf／cm2、mmHO、mmHg等见P87表3.13.1.2压力传感器的种类机械式：液柱式、活塞式、弹性元件式；（结构简单使用方便价格低廉）电气式：压电式、压阻式、压磁式。（动态性能好灵敏度高易于小型化便于远传目前正在发展）3.2液柱式压力计原理：流体静力学原理流体内某一点的静压力由这一点的高度流体的密度和外加压力决定。应用：0.1Pa以下的压力、差压和负压也常作为校验低压和微压仪表的标准仪器。特点：简单使用方便精度较高；体积大读数不便不能远方测量易损坏。3.2.1U形管压力计1）数学模型：设P—被测压力；P—参比压力（多为大气压）当PP时液柱的高度差（h+h）：由流体静力学知：在连续同一均质液体中同一高度上的静压力相等。以A—A面为基准高度由压力平衡知：展开整理得：这是普遍公式给出了P与hh的关系。一般情况ρ=ρ则P=P+g(ρ-ρ)(h+h)如果ρ<<ρ则P=P+gρ(h+h)2）结论：只要已知HρρρP则只需测出hh即可求出被测压力P。差压测量△P=P-P=g(ρ-ρ)(H-h)+g(ρ-ρ)(h+h)如果ρ=ρ则：△P=g(ρ-ρ)(h+h)如果ρ<<ρ则：△P=gρ(h+h)表压数值：如P=P（大气压）则△P=P-P即为表压3）几个问题：（口头）（h+h）不可能太大否则读数制造都不方便可以改变的是封液密度以改变测压量程。密度越小则测压范围越大但是读数灵敏度越低。如使ρ=ρ与ρ相差不大时（ρ-ρ）越小则同样(h+h)越大所以灵敏度越高可测量微压。U形管压力计只读一侧数据时若U形管两侧的截面积不等时2h代替（h+h）就会产生误差。对封液的要求：不与被测介质发生物理和化学反应流动性好液面清晰。3.2.2液柱式压力计的几种变形仪表（简介）单管压力计［这是用h代替（h+h）与上边的2h代替（h+h）不相同］解决了两次读数的不便。∵F>>F∴A/A≈0P≈P+g(ρ-ρ)h当A/A≤0.01时δ≤1%斜管压力计（倾斜微压计）当α、ρ一定时α越小l越大l>h读数的相对误差越小。(α不能小于15度否则会引起读数困难。)3.2.3液柱式压力计的误差从公式可以看出P一定时Pgρρρ引起误差；毛细现象（表面张力）影响：管中封液的分界面也不是水平的呈弯月面（上凸或者下凹）从而使得液面升高或是降低引起附加误差。此误差与封液的种类、管内径有关内径细则误差高一般要求管内径大于6～8mm。对于一定的结构的封液的压力计毛细现象引起的读数误差是一定的。（水<2mmHg<1mm）不随液面的高低变化属于系统误差很易修正。温度变化的影响：温度变化可导致毛细现象的变化标尺的变化以及封液密度的变化（其中封液密度变化是主要的误差源）。重力加速度修正：使用实际重力加速度读数误差：正确读数方式：眼与液面的顶底平。位置倾斜的误差（安装误差）3.3弹性元件及弹性压力表应用：测压范围广从几mmHO到上万个大气压。应用最广实际应用的压力表大多是弹性压力表。组成：压力传感器：弹性元件。位移转换器：位移放大就地指示；位移—电量远方显示。显示部分：机械式（就地）；电气式（远传）。3.3.1弹性元件1）作用：压力→变形位移；面积2）原理：（P）被测压力――→力（F）弹性变形（位移△l）→输出↑↓↓弹性恢复力3）种类：弹簧管（波登管）结构：弯曲成圆弧形螺旋形或S形的非圆截面的管子封闭一端（自由端）另一端通入被测压力。截面短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。原理（简述）：短轴方向受力面积比长轴方向受力面积大受力也大使管子有变圆的趋势（短轴要伸长长轴要缩短）产生弹性形变。有经验公式。提高灵敏度的措施：增大中心角γ（可做成多圈、S形）降低管壁厚增大长短轴比a/b值（越扁越灵敏）减小材料的刚度（单位变形所对应的弹性力）应用：大小压力、负压均可但是一般不用它测量差压。膜片结构