热工测量及仪表-第5章-压力仪表ppt课件.ppt

第五章压力测试技术格里克(Guericke)马德堡半球试验概述:几种通用的非法定的压力计量单位4约定毫米水柱（单位符号为：mmH2O）在标准重力加速度下，4℃时1mm高的水柱在1cm2的底面上所产生的压力。过去采用的压力单位“工程大气压力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“物理大气压”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”等均应改成法定计量单位帕。1kgf/cm2=0.9807×105Pa1mmH2O=0.9807×10Pa1mmHg=1.332×102Pa1atm=1.01325×105Pa1bar=105Pa1PSI=6.89×103Pa表压、绝对压力和负压（真空度）的关系压力测量方法重力平衡方法：利用一定高度的工作液体产生的重力或砝码的重量与被测压力相平衡。弹性力平衡方法：利用弹性元件受压力作用发生弹性变形而产生的弹性力与被测压力相平衡。机械力平衡方法：将被测压力经变换元件转换成一个集中力，用外力与之平衡。物性测量方法：利用敏感元件将被测压力直接转换为各种电量。5.1.1液体压力平衡利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，在本专业中应用很广泛缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便基本原理：流体静力学原理一般是采用充有水或水银等液体的玻璃U形管、单管或斜管进行压力测量的。一、U形管压力计静止液体的压力流量孔板的压降测速管压力测量在气固两相流中的应用完整的压力测量系统二、单管压力计三、斜管微压计由于L>h，所以斜管压力计比单管压力计更灵敏，可以提高测量精度5.1.2弹性力平衡方法基本原理：当被测压力作用于弹性元件时，弹性元件便产生相应的弹性变形(即机械位移)。根据变形量的大小，可以测得被测压力的数值。弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。（1）波纹管是一种表面有许多同心环状波纹的薄壁圆筒。开口端焊接于固定基座上,并将流体通入管内，在流体压力作用下，密封的自由端会产生一定的位移。在弹性范围内，自由端的位移与作用压力成线性关系。（2）波登管是横截面为空心椭圆形或扁圆形的金属管。当管的固定端通入有一定压力的流体时，管内外的压力差(管外一般为大气压力)迫使管截面趋于圆形，这种变形导致波登管封闭的自由端产生线位移或角位移。（3）弹簧管截面为非圆形（椭圆形或扁圆形），并弯成圆弧状的空心管子一端为封闭（自由端），一端为开口（固定端）弹簧管压力计弹簧管式压力计是工业生产上应用很广泛的一种直读式测压仪表，以单圈弹簧管结构应用最多。其一般结构如右图所示。被测压力弹簧管位移通过拉杆使扇形齿轮偏转啮合的中心齿轮转动指针同时偏转指示出被测压力。弹簧管压力表结构简单，使用方便，价格低廉，使用范围广，测量范围宽可测负压、微压、低压、中压和高压精度有0.5、1.0、1.5、2.5等（4）弹性压力计信号远传方式弹性压力计结构上增加转换部件实现信号的远传。多采用电远传方式，常见的转换方式有电位计式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式等。（5）力平衡式压力计采用反馈力平衡的原理，反馈力的平衡方式可以是弹性力平衡或电磁力平衡等。弹性力平衡式压力测量系统的原理示意图弹性式压力计的误差弹性式压力计误差的改善途径压力仪表的校验1-油杯；2-针阀；3-进油阀；4-油缸；5-活塞；6-砝码；7-托盘；8-联接螺母；9-导管；10-手摇油泵；11-水平调节螺钉；12-底盘5.2压力的电学测量方法5.3电阻应变式压力传感器应变式压力传感器工作原理一根金属电阻丝,在其未受力时,原始电阻值为R=式中:ρ——电阻丝的电阻率;L——电阻丝的长度;S—电阻丝的截面积。当电阻丝受到拉力F作用时,将伸长ΔL,横截面积相应减小ΔS,电阻率将因晶格发生变形等因素而改变Δρ,故引起电阻值相对变化量为ΔS/S为圆形电阻丝的截面积相对变化量,即通常把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝的灵敏度系数。用应变片测量应变或应力时,根据上述特点,在外力作用下,被测对象产生微小机械变形,应变片随着发生相同的变化,同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量ΔR时,便可得到被测对象的应变值。根据应力与应变的关系,得到应力值σ为σ=E·ε式中:σ——试件的应力;ε——试件的应变;E——试件材料的弹性模量。由此可知,应力值σ正比于应变ε,而试件应变ε正比于电阻值的变化,所以应力σ正比于电阻值的变化,这就是利用应变片测量应变的基本原理。电阻应变计测量特点应变式压力变换的类形(1)．直接粘贴式变换应变片直接粘贴在弹性元件上，反映弹性元件的变形。(2)．组合式变换电阻应变片不直接贴在弹性元件上