第二节压力检测及仪表
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第二节压力检测及仪表
由于 r3= r4
当压力p=0时，电桥平衡
(r1 rt1)r4 (r2 rt2 )r3
rt1 rt2
可以相互抵消，使之与 环境温度变化无关。
——压阻式（扩散硅）压力传感器
压阻式压力传感器是利用半导体的应变效应，采用单晶 硅片为弹性元件，在单晶硅片上采用集成电路的工艺在单晶 面的特定方向扩散一组等值电阻。并将电阻接成桥路。
三、电气式压力表
把压力信号转换成电信号输出，然后测量电信号的压 力表叫电气式压力表。
测量范围 7 10-5 Pa ~ 5102 MPa 允许误差0.2%
主要是介绍
压力传感器：霍尔式、应变片式、压阻式、 压力变送器：力平衡式、电容式、扩散 硅式
1、霍尔片式压力传感器
（1）霍尔效应
将通有电流的半导
体片放入磁场中，当磁 力线穿过半导体片时， 在半导体片的两端会产 生电动势。称此电动势 为霍尔电势，半导体片 叫霍尔片，此物理现象 叫霍尔效应。
R＝ L S
当受压时 L ↓→S↑→R↓ 当拉伸时 L↑→S↓→R ↑
这样就把力的变化转换成电阻的变化了。
R L r 2
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
（2）、应变式压力计的组成
P 传感筒 r1r2 电桥 Uab 毫伏计 P
应变式压力传感器
（3）、应变片式压力传感器的工作原理
1、应变筒 2、外壳 3、 密封膜片（不锈钢） r1、r2 用康铜丝绕成的应变 片阻值 r10＝r20 ＝320Ω r1 用缩醛胶沿应变筒轴向贴放。 (Φ＝0.015-0.05mm)
X0
B
-1/2X0
0 1/2X0
KX 0<X<1/2X0
B=
0 X=0
压力检测及仪表培训讲义
2.4 压力计的选用及安装
1．测压点的选择
➢要选在被测介质直线流动的管段部分，不要选在 管路拐弯、分又、死角或其他易形成旋涡的地方
➢取压点与流动方向垂直，取压管内端面与生产设 备连接处的内壁保持平齐，不应有凸出物或毛刺
➢测量液体压力时，取压点应在管道的下部，使导 压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点应 在管道上方，使导压管内不积存液体
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
根据国家标准取相邻大一级的系列值
2.4 压力计的选用及安装
3．仪表精度级的选取
仪表的精度主要是根据生产允许的最大测量误差来 确定，选择过高精度等级会造成不必要的浪费
在满足工艺要求的前提下，应尽可能选用精度较低 、价廉耐用的仪表 就地指示用弹性压力表，选用1.0、1.5或2.5级 压力变送器精度为0.2级～0.5级
第2章 压力检测及仪表
2.1 概述 2.2 弹性式压力计 2.3 电气式压力计
➢霍尔片式压力传感器 ➢压变片式压力传感器 ➢压阻式压力传感器 ➢力矩平衡式压力变送器 ➢电容式压力变送器
2.4 压力计的选用及安装
2.1 概述
压力是化工生产过程中重要的操作参数之一
➢高压聚乙烯
150MPa
➢合成氨
15Mpa或32Mpa
2.3 电气式压力计
2．工作过程
2.3 电气式压力计
压力检测及仪表
3.2.5 压力检测仪表的选用和安装
选用＋安装
其它仪表也基本适用
——压力检测仪表的选用
三个方面——选用时应根据生产工艺 对压力检测的要求、被测介质 的特性、现场使用的环境等条 件本着节约的原则合理地考虑 仪表的量程、精度、类型（材 质）等。
⑴量程
仪表的量程是指该仪表可按规定的精确度对被测量进行测量的范围
1
2
P
3
(a)传感器 1－外壳 2－弹性筒 3－膜片
压阻式（扩散硅）压力差压变送器
因电阻率变化引起阻值变化称为压阻效应。半导体
材料的压阻效应比较明显。 用作压阻式传感器的基片材料主要为硅片和锗片， 由于单晶硅材料纯、功耗小、滞后和蠕变极小、机 械稳定性好，而且传感器的制造工艺和硅集成电路 工艺有很好的兼容性，以扩散硅压阻传感器作为检 测元件的压力检测仪表得到了广泛的使用。
上通常采用表压或者真空度来表示压力的大小，一般的压力检测仪表所指示的压力也是
表压或者真空度。
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
3.2.2 压力检测方法的分类
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： (1)液柱式压力检测 (2)弹性式压力检测 一般采用充有水或水银等液体的玻璃U形管或单管进行测量。 它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。 (3)电气式压力检测 它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。 (4)活塞式压力检测 它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％，它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
化工仪表及教材自动化答案--7---压力检测及仪表
工艺允许误差：
0.8 ×100% = 2% 40
所以选择测量范围为0 ～ 40 Mpa，精度等级为1.5级的
YX-150型电接点压力表。
回顾
1.液柱式压力计的原理 2.弹性式压力计、电接点信号压力表的原理★ 3.霍尔片式压力传感器的原理 4.应变片式压力传感器的原理★ 5.压阻式压力传感器的原理★ 6.力矩平衡式压力变送器的原理★ 7.电容式压力变送器的原理 8.压力计的选择（类型、测量范围上下限、精度等 级） ★
（1）结构 （2）差动变压器 （3）原理
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：具有杠杆传动 机构，尺寸较大。
• 0.5级，输出 4~20mADC，两线制
• 右图是DDZ-Ⅲ型电动力 矩平衡压力变送器示意图。
4.力矩平衡式压力变送器
（1）结构：
• 1—测量膜片 • 2-轴封膜片 • 3-主杠杆 • 4-矢量机构 • 5-量程调整螺钉 • 6-连杆 • 7-副杠杆 • 8-检测片（衔铁） • 9-差动变压器 • 10-反馈动圈 • 11-放大器 • 12-调零弹簧 • 13-永久磁钢
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工 作。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。
4.力矩平衡式压力变送器
（3）工作原理：按力矩平衡原理工作。
p
Fi
F1
F2 位 移 Δx
U
I0=4~2 0 m A
测 量 膜 片 主 杠 杆 矢 量 机 构 副 杠 杆 差 动 变 压 器 检 测 放 大 器 （显 示 ）
位 移 动静极板
Δd
差动电容
大电路
4~2 0 m A D C
5.电容式压力变送器
《压力测量及仪表》课件
六、常见故障及应对措施
压力测量与仪表的常见故障
常见故障包括零点漂移、量程溢出、传感器失效等， 需要及时识别问题并采取相应的应对措施。
应对措施
故障排除的应对措施包括重新校准、更换故障元件 或设备，以及进行仪表检修和维护。
七、结语
1 压力测量及仪表的重要性
压力测量及仪表在工业领域中起着至关重要 的作用，为工艺控制和设备运行提供了关键 数据。
压力测量技术根据原理和应用领域的不同，可以分 为直接测量和间接测量两大类。
推荐的压力测量技术
电阻应变式传感器和压电传感器是常用的推荐压力 测量技术，具有高精度和可靠性。
三、压力仪表
1 压力仪表分类
压力仪表可以分为指示仪表和控制仪表，用 于显示和控制压力参数。
2 压力变送器
压力变送器是一种常用的压力测量仪表，将 被测压力转换为电信号输出。
3 压力开关
压力开关是一种自动控制仪表，用于根据压 力变化实现设定值的开关动作。
4 压力表
压力表是一种指示仪表，用于直接显示被测 压力数值，通常以刻度盘形式出现。
四、压力传感器
压力传感器的工作பைடு நூலகம் 理
压力传感器利用压力对传感器 内部敏感元件（如应变片或压 电元件）产生的变形进行测量。
压力传感器的种类
常见的压力传感器包括电阻应 变式传感器、压电传感器和压 力微振式传感器等。
压力传感器的应用
压力传感器广泛应用于工业自 动化、汽车制造、医疗仪器等 领域，实现对压力的精准测量。
五、压力控制及保护
1 压力控制
压力控制通过对压力信号进行反馈控制，实 现对被控对象压力的准确控制。
2 压力保护
压力保护是为了防止压力超出安全范围，采 取的预警和保护措施，保护设备和人员的安 全。
压力检测方法及仪表
①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
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
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。
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
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：
弹簧管压力表
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。
压力检测及仪表PPT课件
压力检测及仪表
一、概述 在工业生产过程中，经常要对压力进行检测，如熔炼炉、
加热炉就要适当的控制炉膛压力及烟道压力，来获得良好的 热工效果。又如许多冶金物化反应，对反应空间的压力有一 定的要求，某些在常压下不能发生反应，需要高压或一定的 真空度下才能反应等等。另外，要测量某些流体的流量，也 是通过压力来测量的，如孔板流量计。因次，对压力的检测 是常见而非常重要的。
差动电容的活动极板
感压元件：弹性膜片（弹性稳定性好特殊合金制成，如合氏合金、蒙耐尔 合金等）可左右移动约0.1 mm的距离。
固定电极供极板
在弹性膜片左右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面，采用真空渡膜法 在该表面镀上一层金属薄膜，作为差动电容的固定极板。
弹性膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个测压室，压室填
UH RHIB
式中：RH—霍尔常数（视霍尔片材料、结构而定）
3
2）霍尔压力传感器 基本结构（如图）
a）压力—位移转换部分 霍尔片、弹簧管组成
b）位移—电势转换部分 霍尔片、磁钢及引出线
c）稳压电源
4
5
二．压电式压力传感器
利用压电材料（功能材料）的压电效应做成的传感器
1）压电效应
压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变性，并在其表面上产生 电荷，去掉力时，又回到原不带电的状态。在蛋形范围内，电荷为：
10
2、压阻式压力传感器的结构
单晶硅平膜片的扩散电阻通常做成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对 称布量，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。
平膜片在圆形硅杯的底部，硅杯内外两侧分别感受被测压力与参考压 力，压差使膜片变形，膜片上的两对电阻的阻值发生变化。
温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个 电阻，这个电阻只感受温度 变化，可接人桥路作为温度补偿电阻．以提 高测量精度。
一、概述 在工业生产过程中，经常要对压力进行检测，如熔炼炉、
加热炉就要适当的控制炉膛压力及烟道压力，来获得良好的 热工效果。又如许多冶金物化反应，对反应空间的压力有一 定的要求，某些在常压下不能发生反应，需要高压或一定的 真空度下才能反应等等。另外，要测量某些流体的流量，也 是通过压力来测量的，如孔板流量计。因次，对压力的检测 是常见而非常重要的。
差动电容的活动极板
感压元件：弹性膜片（弹性稳定性好特殊合金制成，如合氏合金、蒙耐尔 合金等）可左右移动约0.1 mm的距离。
固定电极供极板
在弹性膜片左右有两个用玻璃绝缘体磨成的球形凹面，采用真空渡膜法 在该表面镀上一层金属薄膜，作为差动电容的固定极板。
弹性膜片位于两固定极板的中央，它与固定极板构成两个测压室，压室填
UH RHIB
式中：RH—霍尔常数（视霍尔片材料、结构而定）
3
2）霍尔压力传感器 基本结构（如图）
a）压力—位移转换部分 霍尔片、弹簧管组成
b）位移—电势转换部分 霍尔片、磁钢及引出线
c）稳压电源
4
5
二．压电式压力传感器
利用压电材料（功能材料）的压电效应做成的传感器
1）压电效应
压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变性，并在其表面上产生 电荷，去掉力时，又回到原不带电的状态。在蛋形范围内，电荷为：
10
2、压阻式压力传感器的结构
单晶硅平膜片的扩散电阻通常做成桥式测量电路，相对的桥臂电阻对 称布量，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成对应关系。
平膜片在圆形硅杯的底部，硅杯内外两侧分别感受被测压力与参考压 力，压差使膜片变形，膜片上的两对电阻的阻值发生变化。
温度效应的影响，一般还可在膜片上沿对压力不敏感的晶向生成一个 电阻，这个电阻只感受温度 变化，可接人桥路作为温度补偿电阻．以提 高测量精度。
化工仪表检测技术第2章压力检测
第二节
弹性式压力计
定义
弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件， 在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后 产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。 具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢 固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的 精度等优点。 可用来测量几百帕到数千兆帕范围内的压力。
优点
11
第二节 弹性式压力计
2
概述
在化工生产中, 压力是指由气体或液体均匀垂直地 作用于单位面积上的力。
在工业生产过程中,压力往往是重要的操作参数之一。 压力的检测与控制,对保证生产过程正常进行,达到 高产、优质、低消耗和安全是十分重要的。
3
第一节
压力单位及测压仪表
一. 压力的单位及压力的表示方法
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
23
第四节 智能式变送器
③具有温度、静压的自动补偿功能,在检测温度时,可 对非线性进行自动校正。
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。 ⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有 自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功 能,简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都 十分方便。
8
第一节 压力单位及测压仪表
2.弹性式压力计 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。
弹簧管压力计
x x 波纹管压力计 x
膜式压力计
p
x
3.电气式压力计
p 平薄膜 p p 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管 p x
电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 电容式 电阻式 电感式
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•把压力信号转换成电信号输出，然后测量电信号的 压力表叫电气式压力表。
•测量范围
•允许误差0.2% •主要是介绍
•压力传感器：霍尔式、应变片式、压阻式、 •压力变送器：力平衡式、电容式、扩散 硅式
第二节压力检测及仪表
•1、霍尔片式压力传感器
•（1）霍尔效应
• 将通有电流的半导 体片放入磁场中，当磁 力线穿过半导体片时， 在半导体片的两端会产 生电动势。称此电动势 为霍尔电势，半导体片 叫霍尔片，此物理现象 叫霍尔效应。
第二节压力检测及仪表
应变片的粘贴：
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈 斑等，并用细纱布交 叉打磨出细纹以增加 粘贴力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或脱 脂棉球擦洗。
第二节压力检测及仪表
• 2.贴片：在应 变片的表面和处理 过的粘贴表面上， 各涂一层均匀的粘 贴胶 ，用镊子将 应变片放上去，并 调好位置，然后盖 上塑料薄膜，用手 指揉和滚压，排出 下面的气泡 。
•当测量范围不同所用的测量元件也不一样。
•常见的弹性元件有；弹簧管、膜片、膜合和 波纹管。
第二节压力检测及仪表
•2、弹簧管式压力计
•（1）弹簧管压力表的组成
•P
•弹簧管 •ΔX •二次放大系统
•Δα
•指针、面板
•P
•（2）弹簧管压力表的工作原理
•弹簧管的作用：将压力信号P转换 成位移信号ΔX •扇形齿轮、中心齿轮组成二次放大 系统，其作用是：将位移信号ΔX放 大成角位移Δα •指针、面板是指示部分，其作用是 指示压力P
•粘结时注意： •（1）应变片与应变筒无相对滑动现象。 •（2）应变片与应变筒保证电气绝缘。
•当压力P↑时
•r1受拉伸阻值增大 •r1= r10+△r1 •r2受压缩阻值减小 •r2= r20－△r2
•这样通过压力传感器将压力的变化，转换 成r1、r2电阻的变化。
第二节压力检测及仪表
•应变片的粘贴
•Y方向加电场
•Z方向加磁 场
•X方向产生电动势
第二节压力检测及仪表
•UH 霍尔电势 •RH 霍尔常数 •B 磁感应强度 •I 电流强度 •若 RH、I 均为常数 则 UH＝f (B) •当确定了霍尔片的材料、几何形状后，RH 就是常数 •当采用恒流源供电 I 也为常数。
• 那么霍尔式压力传感器如何将压力的变 化转换成磁感强度B的变化呢？
第二节压力检测及仪表
•（1）弹簧 管
•截面为扁圆或椭圆的空心 管子，将其弯成2700，
•一端为密封端（自由端）， 另一端为敞开端（固定端）
。当压力作用于弹簧管内部
时由于弹簧管的特殊结构，
在自由端就会产生位移，且
位移量与压力成比例，如能
测出位移量，就能测出压力 的大小。
第二节压力检测及仪表
•弹簧管产生位移的条件：
•rt1 环境温度为t时的 电阻值
•铜电阻的温度系数
第二节压力检测及仪表
•因为r10、t0、α 均为常数，所以应变片电阻r1是 环境温度t的函数。
•根据应变效应，r1还是被测压力P的函数。
•因而 • 这样不管是被测压力变化还是环境温度变化，均 可以使r1变化，必然要产生测量误差。要想保持应变 片电阻与被测压力的单值对应关系，必须要消除环境 温度对应变片电阻的影响，因此要对r1进行温度补偿。
第二节压力检测及仪表
•压力检测仪表的内 容 •一、压力单位及测压仪表
•二、弹性式压力表 •三、电气式压力表 •四、压力变送器 •五、压力表的选择与安装
第二节压力检测及仪表
•一、压力单位及测压仪表
•压力是指垂直作用在单位面积上的力
•P 表示压力 •F 表示垂直作用力 •S 表示受力面积
•1MPa= 103 KPa •1KPa= 103 Pa
•平衡介质 是工作液
•2、用弹性元件的弹性力与被测介质的作用力相平衡的
测
•
量方法 （平衡法） •弹簧管式
•单圈式
•弹性式压力计 •膜盒式 •多圈式
•波纹管式
第二节压力检测及仪表
•3、用通过机械和电气元件把压力信号转换成电量的测量 • 方法 （偏差法）
•霍尔式 •力平衡式 •电气式压力计 •应变片式 •电容式
•毫伏计 •P
•应变式压力传感器
•（3）、应变片式压力传感器的工作原理
•1、应变筒 2、外壳 3、 密封膜片（不锈钢） •r1、r2 用康铜丝绕成的应变 片阻值 r10＝r20 ＝320Ω
•r1 用缩醛胶沿应变筒轴向贴放。 (Φ＝0.015-0.05mm)
第二节压力检测及仪表
第二节压力检测及仪表
•r2 用缩醛胶沿应变筒经向贴放。
第二节压力检测及仪表
•ii 角放大 •角放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
•显然：
α 为中心齿轮产生的角位移 •β 为扇形齿轮的圆心角
•c 为中心齿轮的半径
•
•α= β
• 将 β= Δ X 代入α= β
•调整a 即可调 整放大系统的 放大倍数。
•则
第二节压力检测及仪表
•三、电接点压力表
• 电接点压力表就是在普通弹簧管压力表的基础 上，增加了一个动触点，两个静触点。常用于压力 测量、压力报警和压力控制。
器
•P
•UH 传感器
•P
I 变送器
•P
P 压力表
第二节压力检测及仪表
•（3）磁靴系统
•X
0
•B
•-1/2X0
•0 •1/2X0
•KX
0<X<1/2X0
•B=
•0 X=0
•-KX -1/2X0 <X<0
•当B大于1/2X0和小 于
•X
•-1•在/2XX00范时围均为常数 内
•B＝f (x)
第二节压力检测及仪表
•应用电接点压力表，可以将 压力控制在一定范围内。
•可以调整压力下限和压 力上限两个静触点。指 针连接动触点。
第二节压力检测及仪表
•例如 压力测量与报警系统
•当压力
时，上限报警电路接通，上限报警灯亮
•当压力
时，下限报警电路接通，下限报警灯亮
•这样就实现了压力的测量与报警。
第二节压力检测及仪表
•三、电气式压力表
第二节压力检测及仪表
•（1）U型管式压力计 • U型管式压力计是由带有刻度的 •U型玻璃管和工作液组成。
•当 •为常数时 •PA＝0（大气压）
•因此可以用工作液的液位高度H 表示压力P的大小。
第二节压力检测及仪表
•U型管压力计可以用来侧压力P •也可以用来测差压 ΔP＝P－PA •由于U型管压力计存在二次读数问题，我们可以用单管 式压力计。 •（2）单管式压力计
•当受压时 L ↓→S↑→R↓ •当拉伸时 L↑→S↓→R ↑
•这样就把力的变化转换成电阻的变化了。
第二节压力检测及仪表
•金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
第二节压力检测及仪表
第二节压力检测及仪表
第二节压力检测及仪表
•（2）、应变式压力计的组成
•P
•传感筒
•r1r
2
•电桥
•Ua b
• 压阻式压力传感器是利用半导体的应变效应，采用单 晶硅片为弹性元件，在单晶硅片上采用集成电路的工艺在单 晶面的特定方向扩散一组等值电阻。并将电阻接成桥路。
毫伏 ，若用霍尔片式压力变送器测量
•（4～20mA)电流表的指示值为
毫安。
•解：根据公式
•当P＝ 160KPa时 UH＝ 20mV K＝0.125 •当P=83时 UH＝KP＝10.375（mV ）
第二节压力检测及仪表
•2、应变片式压力传感器 •（1）、应变效应
• 导体或半导体材料受外力的作用压缩或拉伸 后，会影响其电阻值的变化。这种物理现象叫应 变效应。
•PA＝0
第二节压力检测及仪表
•（3）斜管式压力计
•因为L>h •因此提高了仪 表的灵敏度。 •一般我们可以用斜管式压力计测微压。
第二节压力检测及仪表
•液柱式压力计在读数时应当注意：
•对于侵润型工作液（水、酒精等）应在最低 点读数（切线） •对于非侵润型工作液（水银）应在最高点读 数（切线）
第二节压力检测及仪表
•扩散硅
•智能式
式
•另外还可用测量范围分类 压力表、微压计、真空表。
•用精度等级分类 精密表、标准表、工业用表
•用安装及指示特点分类 基地式（现场）压力表、远传
•
压力表、 指示型压力表、记录
•
型压力表等。
第二节压力检测及仪表
•1、液柱式压力计
• 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱 高度进行测量。 •结构形式：U型管压力计、单管压力计、斜管压 力计等。 • 特点：结构简单、使用方便。 • 缺点：精度受工作液的毛细管作用、密度及视 差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量 校低压力、真空度或压力差。
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2020/12/11
第二节压力检测及仪表
• 在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等 生产过程中，压力是重要的操作参数之一。经常 会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压 力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的 真空度的测量。
• 如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率， 降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。 • 此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有 些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测 量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便 可确定物位或流量。
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•1、大气压力、表压力和绝对压力
•大气压力是大气作用在地球表面的压力。
•大气压力线 •绝对压力的零线
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•测量范围
•允许误差0.2% •主要是介绍
•压力传感器：霍尔式、应变片式、压阻式、 •压力变送器：力平衡式、电容式、扩散 硅式
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•1、霍尔片式压力传感器
•（1）霍尔效应
• 将通有电流的半导 体片放入磁场中，当磁 力线穿过半导体片时， 在半导体片的两端会产 生电动势。称此电动势 为霍尔电势，半导体片 叫霍尔片，此物理现象 叫霍尔效应。
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应变片的粘贴：
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈 斑等，并用细纱布交 叉打磨出细纹以增加 粘贴力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或脱 脂棉球擦洗。
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• 2.贴片：在应 变片的表面和处理 过的粘贴表面上， 各涂一层均匀的粘 贴胶 ，用镊子将 应变片放上去，并 调好位置，然后盖 上塑料薄膜，用手 指揉和滚压，排出 下面的气泡 。
•当测量范围不同所用的测量元件也不一样。
•常见的弹性元件有；弹簧管、膜片、膜合和 波纹管。
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•2、弹簧管式压力计
•（1）弹簧管压力表的组成
•P
•弹簧管 •ΔX •二次放大系统
•Δα
•指针、面板
•P
•（2）弹簧管压力表的工作原理
•弹簧管的作用：将压力信号P转换 成位移信号ΔX •扇形齿轮、中心齿轮组成二次放大 系统，其作用是：将位移信号ΔX放 大成角位移Δα •指针、面板是指示部分，其作用是 指示压力P
•粘结时注意： •（1）应变片与应变筒无相对滑动现象。 •（2）应变片与应变筒保证电气绝缘。
•当压力P↑时
•r1受拉伸阻值增大 •r1= r10+△r1 •r2受压缩阻值减小 •r2= r20－△r2
•这样通过压力传感器将压力的变化，转换 成r1、r2电阻的变化。
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•应变片的粘贴
•Y方向加电场
•Z方向加磁 场
•X方向产生电动势
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•UH 霍尔电势 •RH 霍尔常数 •B 磁感应强度 •I 电流强度 •若 RH、I 均为常数 则 UH＝f (B) •当确定了霍尔片的材料、几何形状后，RH 就是常数 •当采用恒流源供电 I 也为常数。
• 那么霍尔式压力传感器如何将压力的变 化转换成磁感强度B的变化呢？
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•（1）弹簧 管
•截面为扁圆或椭圆的空心 管子，将其弯成2700，
•一端为密封端（自由端）， 另一端为敞开端（固定端）
。当压力作用于弹簧管内部
时由于弹簧管的特殊结构，
在自由端就会产生位移，且
位移量与压力成比例，如能
测出位移量，就能测出压力 的大小。
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•弹簧管产生位移的条件：
•rt1 环境温度为t时的 电阻值
•铜电阻的温度系数
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•因为r10、t0、α 均为常数，所以应变片电阻r1是 环境温度t的函数。
•根据应变效应，r1还是被测压力P的函数。
•因而 • 这样不管是被测压力变化还是环境温度变化，均 可以使r1变化，必然要产生测量误差。要想保持应变 片电阻与被测压力的单值对应关系，必须要消除环境 温度对应变片电阻的影响，因此要对r1进行温度补偿。
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•压力检测仪表的内 容 •一、压力单位及测压仪表
•二、弹性式压力表 •三、电气式压力表 •四、压力变送器 •五、压力表的选择与安装
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•一、压力单位及测压仪表
•压力是指垂直作用在单位面积上的力
•P 表示压力 •F 表示垂直作用力 •S 表示受力面积
•1MPa= 103 KPa •1KPa= 103 Pa
•平衡介质 是工作液
•2、用弹性元件的弹性力与被测介质的作用力相平衡的
测
•
量方法 （平衡法） •弹簧管式
•单圈式
•弹性式压力计 •膜盒式 •多圈式
•波纹管式
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•3、用通过机械和电气元件把压力信号转换成电量的测量 • 方法 （偏差法）
•霍尔式 •力平衡式 •电气式压力计 •应变片式 •电容式
•毫伏计 •P
•应变式压力传感器
•（3）、应变片式压力传感器的工作原理
•1、应变筒 2、外壳 3、 密封膜片（不锈钢） •r1、r2 用康铜丝绕成的应变 片阻值 r10＝r20 ＝320Ω
•r1 用缩醛胶沿应变筒轴向贴放。 (Φ＝0.015-0.05mm)
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•r2 用缩醛胶沿应变筒经向贴放。
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•ii 角放大 •角放大是通过扇形齿轮和中心齿轮实现的。
•显然：
α 为中心齿轮产生的角位移 •β 为扇形齿轮的圆心角
•c 为中心齿轮的半径
•
•α= β
• 将 β= Δ X 代入α= β
•调整a 即可调 整放大系统的 放大倍数。
•则
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•三、电接点压力表
• 电接点压力表就是在普通弹簧管压力表的基础 上，增加了一个动触点，两个静触点。常用于压力 测量、压力报警和压力控制。
器
•P
•UH 传感器
•P
I 变送器
•P
P 压力表
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•（3）磁靴系统
•X
0
•B
•-1/2X0
•0 •1/2X0
•KX
0<X<1/2X0
•B=
•0 X=0
•-KX -1/2X0 <X<0
•当B大于1/2X0和小 于
•X
•-1•在/2XX00范时围均为常数 内
•B＝f (x)
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•应用电接点压力表，可以将 压力控制在一定范围内。
•可以调整压力下限和压 力上限两个静触点。指 针连接动触点。
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•例如 压力测量与报警系统
•当压力
时，上限报警电路接通，上限报警灯亮
•当压力
时，下限报警电路接通，下限报警灯亮
•这样就实现了压力的测量与报警。
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•三、电气式压力表
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•（1）U型管式压力计 • U型管式压力计是由带有刻度的 •U型玻璃管和工作液组成。
•当 •为常数时 •PA＝0（大气压）
•因此可以用工作液的液位高度H 表示压力P的大小。
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•U型管压力计可以用来侧压力P •也可以用来测差压 ΔP＝P－PA •由于U型管压力计存在二次读数问题，我们可以用单管 式压力计。 •（2）单管式压力计
•当受压时 L ↓→S↑→R↓ •当拉伸时 L↑→S↓→R ↑
•这样就把力的变化转换成电阻的变化了。
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•金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
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•（2）、应变式压力计的组成
•P
•传感筒
•r1r
2
•电桥
•Ua b
• 压阻式压力传感器是利用半导体的应变效应，采用单 晶硅片为弹性元件，在单晶硅片上采用集成电路的工艺在单 晶面的特定方向扩散一组等值电阻。并将电阻接成桥路。
毫伏 ，若用霍尔片式压力变送器测量
•（4～20mA)电流表的指示值为
毫安。
•解：根据公式
•当P＝ 160KPa时 UH＝ 20mV K＝0.125 •当P=83时 UH＝KP＝10.375（mV ）
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•2、应变片式压力传感器 •（1）、应变效应
• 导体或半导体材料受外力的作用压缩或拉伸 后，会影响其电阻值的变化。这种物理现象叫应 变效应。
•PA＝0
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•（3）斜管式压力计
•因为L>h •因此提高了仪 表的灵敏度。 •一般我们可以用斜管式压力计测微压。
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•液柱式压力计在读数时应当注意：
•对于侵润型工作液（水、酒精等）应在最低 点读数（切线） •对于非侵润型工作液（水银）应在最高点读 数（切线）
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•扩散硅
•智能式
式
•另外还可用测量范围分类 压力表、微压计、真空表。
•用精度等级分类 精密表、标准表、工业用表
•用安装及指示特点分类 基地式（现场）压力表、远传
•
压力表、 指示型压力表、记录
•
型压力表等。
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•1、液柱式压力计
• 根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱 高度进行测量。 •结构形式：U型管压力计、单管压力计、斜管压 力计等。 • 特点：结构简单、使用方便。 • 缺点：精度受工作液的毛细管作用、密度及视 差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测量 校低压力、真空度或压力差。
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• 在工业生产过程中，特别是在化工、炼油等 生产过程中，压力是重要的操作参数之一。经常 会遇到压力和真空度的测量，其中包括比大气压 力高很多的高压、超高压和比大气压力低很多的 真空度的测量。
• 如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率， 降低产品质量，有时还会造成严重的生产事故。 • 此外，压力测量的意义还不局限于它自身，有 些其他参数的测量，如物位、流量等往往是通过测 量压力或差压来进行的，即测出了压力或差压，便 可确定物位或流量。
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•1、大气压力、表压力和绝对压力
•大气压力是大气作用在地球表面的压力。
•大气压力线 •绝对压力的零线
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