压力表基础知识(1)

一、压力表基础知识

1. 压力表的原理与构造

1.1原理：压力表通过表内的敏感元件（波登管、膜盒、波纹管）的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压

力。 1.2 构

造：溢流

孔：若发生波登管爆裂的紧急情况的时候，内部压力将通过溢流孔向外界释放，防止玻璃面板的爆裂。注：为了保持溢流孔的正常性能，请在表后面留出至少10mm的空间，不要改造或塞住溢流孔。指针：除标准指针外，其他指针也是可选的。（零调指针最大值指针或设定指针）请在选型表中列出。玻璃面

板：除标准玻璃外，其他特殊材质玻璃，如强化玻璃，无反射玻璃也是可选

的。性能分类：普通型（标准）、蒸汽用普通型（M）、耐热型（H）、耐振型（V）、蒸汽用耐振型（MV）耐热耐振型（HV）。用途区分参考JIS7505波登管压力表标准。处理方式：禁油/禁水处理…在制造时除去残留在接液部的水或油。外装指定：壳体颜色…除标准色以外，清特别注明。节流阀：（可选）为了减小脉动压力，节流阀安装在压力入口处。脉动压力：由于压力发生器中泵的脉动特性，使压力表的特诊曲线振幅较大。这对压力表是非常有害的。连接方

式：本产品连接部有三种连接方式：钎焊…用于铜类材质的连接银铜钎焊…用于铜类材质和不锈钢材质之间连

接 TIG焊接…用于不锈钢材质之间连接 2. 压力表术语 2.1 正压与负压 2.2 相对压力与绝对压

力 2.3 真空度（如

图）

2.4 压力的表示方法压力有两种表示方法：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。当绝对压力小于大气压力时，可用容器内的绝对压力不足一个大气压的数值来表示。称为”真空度”。它们的关系如下：绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力—绝对压力我国法定的压力单位为Pa（N/㎡），称为帕斯卡，简称帕。由于此单位太小，因此常采用它的106倍单位MPa（兆帕）。 2.5 弹性敏感元件：波登管、波纹管、隔膜波登管压力表波登管敏感元件是弯成圆形，截面积显椭圆形的弹性C形管。测量介质的压力作用在波动管的内侧，这样波登管椭圆截面会趋于圆形截面。由于波登管微小变形，形成一定的环应力。此环应力会使波登管向外延伸。由于弹性波登管头部没有固定，其就会产生小小变形，其变形的大小取决于测量介质的压力大小。波登管的变形通过机芯间接地由指针显示测量介质的压

力。膜盒压力表膜盒敏感元件由两块连接在一起的显圆形波浪的膜片组成。测量介质的压力作用在膜盒腔内侧，由此所产生的变形可用来间接测量介质的压力。压力值的大小由指针显示。膜盒压力表一般用来测量气体的压力，并能测量微压、过压保护在一定程度上也是可以的。当几个膜盒敏感元件叠在一起后会产生较大的传递力来测量极微小的压

力。

2.6 径向

型、轴向型径向型：指压力表的连接口径与表盘成I型轴向型：指压力表的连接口径与表盘T型 2.7 IP防护等级 IP （INTERNATIONALPROTECTION）防护登记系统是由IEC（INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草的。将灯具依起防尘防湿之特性加以分级。这里所指的外物含工具，人的手指等均不可接触到灯具内之带电部分，以免触电。IP 樊护等级是由两个数字所组成，第一个数字表示灯具离尘、防止外物侵入的等级，第二个数字表示灯具防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高，两个标示数字所表示的防

第一个标示数

字

防护等级定义

0没有防护对外界的人或无特殊防护。

1防止大于50mm的固体物侵入防止人体（如手掌）因意外而接触到灯具内部的零件。防止较大尺寸（直径大于50mm）的外物侵入。

2防止大于12mm的固体物侵入防止人的手指接触到灯具内部的零件防止中等尺寸（直径大于12mm）外物侵入。

3防止大于2.5mm的固体物侵入防止直径或厚度大于2.5mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。

4防止大于1.0mm的固体物侵入防止直径或厚度大于1.0mm的工具、电线或类似的细节小外物侵入而接触到灯具内部的零件。

5防尘完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘进入，但侵入的灰尘量并不会影响灯具的正常工作。

6防尘完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘进入。

第二个标示数字防护等级定义

DG□□ 3.5 双指针压力表：GD1□ 3.6 耐震型

类，再根据压力表的安装场合选择型号 4.1 室内A□□□ 4.2 室外B□□□ 4.3 振动的场合GV□□ 4.4 耐压防爆CD□□ 4.5 压力表的安装径向、径向壁挂（带面板）轴向、轴向安装夹具、轴向面板 4.6 压力表表盘刻度的选择 4.7 带法兰隔膜、毛细管的压力表法兰：直接型、远传型。用于：电厂、石油、化工厂等 4.8 附件：虹吸管、节流阀、阻尼器、过压保护器、接头 4.9 禁油禁水测量氧气时请标明“禁油处理”测量乙炔时请标明“禁油处理”及耐腐蚀；测量氢气时请标明“禁油禁水处理”

二、压力开关基础知识

1. 概述

压力开关是与电器开关相结合的装置，当到达预先设定的流体压力时，开关接点动作。主要应用于电厂、石化、冶金行业等工业设备上输出报警或控制信号，在工业领域中有着重要的用途，能预防生产工程中重要装置的损坏，避免了重大生产事故地发

生。 2. 压力开关主要敏感元件 2.1 波登

管特点：普通型压力开关均采用此类敏感元件，主要材质由不锈钢、磷青铜等，测量范围广泛，长野的压力开关测量范围从10Pa（CL12）~100MPa（JM11） 2.2 波纹

管特点：耐久性及耐振性较波登管好，接断差可调范围大，主要材质有不锈钢、磷青铜等，价格相对较高，但可测压力范围较小，最大为15MPa（CB33） 2.3 膜

片特点：具有出色的耐腐蚀性，主要材质有NBR、氟橡胶等，如CS、CL系列等均采用此类敏感元件。 NBR：汽

油、矿物油、苯氟橡胶：热油、蒸汽、空气、无机酸、卤素等 3. 压力开关的相关术语 3.1 精度：表示设备精准程度的值，包括线性度、公差、迟滞、重复性等。目前长野的压力开关最高精度可达到±0.5%F.S，型号为

CB33。 3.2 最大压力（Max.P）：压力范围的最大

值。 3.3 满量程（F.S）：压力范围最大值和最小值的差

值。 3.4 接断差（死区）：是指开关设定动作值和复位值的差值，例如当设定、值为1MPa，实际复位值为0.9MPa时，接断差为0.1MPa。 3.5 作温度：是指仪器的内部机构、敏感元件等工作时不会发生持续变形的温度范围。一般压力开关推荐工作温度范围为-5~400C，若介质温度过高时，可考虑加附件虹吸管（灌状），达到降温的目

的。 3.6 S.P.D.T（单刀双掷）：由一个常开、一个常闭触点和一个公共端构成。 3.7 D.P.D.T（双刀双掷）：由一个对称的左、右公共端，两组常开、常闭端子构成。 3.8 上限一接点（常开）：压力上升到设定值时，接点动作，回路导通。 3.9 下限一接点（常闭）：亚力下降到设定值时，接点动作，回路导通。 3.10 上下限两接点HL：是上限式和下限式的组合，分为两接点独立动作（双设定、双回路）和两接点同时动作（单设定、双回路）两种类型。 3.11 上限2接点：合并了两个上限形式，分为分为两接点独立动作（双设定、双回路）和两接点同时动作（单设定、双回路）两种类

型。 3.12 下限2接点：合并了两个下限形式，分为两接点独立动作（双设定、双回路）和两接点同时动作（单设定，双回路）两种类型。 3.13 耐压：压力开关保持其正常性能所能承受的最大压力。但是当压力开关用于过压场合时，敏感元件将会产生持续形变，这时压力设定值将变化，压力开关将不能发挥其正常性能甚至可能损

坏。 3.14 IP（防护等级）：是由国际电工协会（IEC）所起草，关于灯具防尘防潮特性的标准。具体含义参考综合样本P4。 4. 长野压力开

普通

d2G4） 耐压防爆结构：

d 爆发等级：2（间隙深度大于25mm ，间隙应大于0.4mm 小于0.6mm ）

发火度：G4（燃点在1350C 到2000C 之间，容器外面温度上升限度应为

700C ） 适用危险场所：第一种场所或第二种场所（如表中所示） 适用对象：石油化学、化学纤维、合成树脂、液化气、电气炉、医药品、涂料、硫安、乙烯、甲醇、

防爆的必要性：防爆形式分为隔爆型和本安型，长野产品多数为隔爆型，如CD 系列 。 4.3.2 是否需要带指示：根据客户指示。 4.3.3 接点数量：一接点（一个输出）或两接点（两个输出）。 4.3.4 设定值和压力范围的确定：推荐设定范

围在压力范围的30%—65%之间，可设定范围为压力范围的15%—90%之间。 4.3.5 接断差的形式：可调式或固定式。 4.3.6 是否有脉动：如果压力有脉动或振动，需要带节流阀用以抑制脉动压力队以表的损伤。 4.3.7 带隔膜的场合：测定腐蚀性、高黏度或温度过高时，需要选用带隔膜，隔膜的基本型号为SC系列，其中SC10为螺纹式安装，SC2□为工字法兰安装，SC3□为单法兰安装。以上几点作为选型时的参考，具体选型根据客户需求指定。

三、压力传感器基础知识

敏感元件是能够灵敏地感受被测变量并作出响应的元件。如：弹性膜盒能感受压力的高低而引起形变，形变的程度就是对压力高低的响应，因此，弹性膜盒是一种压力敏感元件。

传感器不但应该对被测量敏感，而且具有把它对被测量的响应传送出去的功能。也就是说，传感器不只是一般的敏感元件，它的输出响应还必须是易于传送的物理量。例如：上诉的弹性膜盒的输出响应是形变，是微小的几何量，不便于向远方传送。如果把膜盒中心的位移转变为电容极板的间隙变化，就成为输出响应是电容量的压力传感器。由于电信号最便于传送，所以绝大多数传感器的输出是电量的形式，如电压、电流、电阻、电感、电容、频率等。变送器是从传感器发展而来的，凡能输出标准信号的传感器就称为变送器。（标准信号是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如直流4～20mA）有了统一的信号形式和数值范围，就便于把各种变送器和其他仪表组成检测系统或调节系统。输出为非标准信号的传感器，必须和特定的仪表或装置配套，才能实现检测或调节功能。为了加强通用性和灵活性，某些传感器的输出可以靠转换器把非标准信号转换成标准信号，使之与带有标准信号的输入电路或接口的仪表配套。不同的标准信号也可借助于转换器互相转换。例如利用气/电转换器，能把20～100 kPa的空气压力转换成0～10mA的直流电流。位式作用和连续作用：

位式作用，也称为开关作用，即传感器在输入变量整个变化范围内其输出相应只有两种状态，例如空气状态的“高”和“低”。

位式作用的传感器多用于被测变量的超限报警、连锁保护、顺序控制。例如我们的压力开关。

需要连续检测或调节某些变量时，就必须用连续作用的传感器或变送器。

长野的变送器中所使用的传感器SS—蒸发型半导体应变片的特点：

（1）相对于粘贴式和扩散式，蒸发式为新技术

（2）其可测压力范围 -0.1～0.3MPa；0～200MPa

（3）具有很好耐用性和稳定性

半导体应变片的制作方法：粘贴方式、蒸发方式、扩散方式

长野的变送器，如KM31、KM10 等，其半导体应变片部分、感应元件（不锈钢隔膜）以及压力接口部分通过焊接连接成一体，具有很高的稳定性和可靠性，抗震性和抗冲击性良好。蒸发式半导体应变片的具体制作方式如下：

（1）在不锈钢隔膜上使用CVD等离子沉淀一层SiO2绝缘膜

（2）在SiO2绝缘膜上再沉淀一层多晶硅

（3）在多晶硅上使用激光蚀刻，应变片成型

（4）用电子束照射蒸镀，配上金制电极

（5）再使用CVD等离子沉淀一层SiNx保护膜。

根据传感器或变送器的安装场所有无易燃易爆气体及危险程度，选择隔爆型及本安型。

（1）隔爆型在内部电路和周围易燃气体之间采取了隔离措施，允许使用在有一定危险性的环境里

（2）本安型即本质安全型的简称，依靠特殊设计的电路保证在正常工作及故障（意外短路或断路）状态下都不会引起燃爆事故，可用在十分易燃易爆的场所。

四、温度计基础知识

1. 温度计的制作原理、构造

1.1 制作原理从制作原理上讲，温度计分三类： 1.1.1 填充液体式—当温度变化时，液体会相应的膨胀或收缩。 1.1.2 填充气体式—当温度变化时，气体会相应的膨胀或收缩。 1.1.3 双金属式—双金属式温度计的感应元件是由两种热膨胀系数不同的金属组成的，呈螺旋状，它们会根据温度的变化产生形变，指示温度。特征：与液体填充式温度计相比较，这种温度计几乎不存在环境温度误差；由于没有填充液体，它的使用是非常安全的（没有环境污染）；这种温度计结构简单，价格合

理。 1.2 温度计结

构

1.3 温度计的术语 1.3.1 表直径Φ60Φ75Φ100Φ150 1.3.2 蛇管、连接口径、毛细管、感温部

2. 温度计分类 2.1 波

温度计类型普通温度计：TL□□、RL□□、RV□□、TV□□

带接点温度计：TE□□、TF□□、TK□□、TD10、TD21、TD25（耐压防爆）温度开关：TS40、TS50、TD50（耐压防爆）

TS40 IP等级低，室内

TS50 IP等级高，室外

TD50 耐压防爆开关

温度变送器：TH□□ TH61

定温度计的种类，再根据使用场所确定型号；种类：普通温度计、带接点温度计、温度开关、温度变送器；使用场所有以下三种情况：

室外用，要求防护等级高、耐腐蚀的场合

对应型号：RB□□、RL□□

具有强烈振动的场合（不锈钢、充液式）

对应型号：RB□□、RL□□

易燃易爆的场合

对应型号：TD□□

范围应位于温度表盘刻度的30%～60%。当温度超出了这个范围，可能会造成表计的破裂。例如：温度计在运输过程中，经过赤道或寒带或者储存在寒带，都要特别注意！应用：如果实际测量液体温度是40℃～60℃，那么表盘刻度应选择0～100℃。※确认接液部件材质是否适合待测液体或气体。 3.2.3 感温部最小插入尺寸

不同型号，温度范围和感温部直径共同决定了它的最短插入深度。不能低于1/3（插入/长度）订货时，选定了规格，就需要选择一个合适的长度，它要大于最短插入深度，才能确保性能的发挥。

3.2.4 环境温度的补偿方法当温度计周围的环境温度变化时，指使器和毛细管内的液体会相应的膨胀或收缩，这时指示误差就产生了。下面两种补偿方法就可以补偿这个误差。 a. 双金属补偿：①测量实际温度②测量环境温度适合于指示器和导线周围的环境温度变化一致的情况 b. 导管补偿适合于指示器和导线周围的环境温度各自独立变化的情况

?指示器周围的温度变化很小，而导线周围的温度变化很大，反之亦然

?导线的各个部分处于不同的环境温度之下

?导线的一部分被加热

3.2.5 保护管如果出现下列情况，应使用保护管以保护感温部

?对于具有防腐蚀性的流体，有必要使用适当材质制成的保护管。

?如果出现高压，有必要使用适应工作压力的保护管。

?如果流体流动起来，有必要使用适宜的流速和流量的保护管。

?如果拔出温度计时流体泄漏，有必要使用保护管。

?如果温度计内的填充液体从传感器中泄漏，有必要使用保护管。