压力和差压测量
压力差压测量
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、绝对压力与表压●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2（N／m2），工程上常用kPa，MPa。
●习惯常用：工程大气压kgf／cm2、mmH2O、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，目前正在进展）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，流体的密度与外加压力决定。
应用：0.1Pa下列的压力、差压与负压，也常作为校验低压与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。
3.2.1 U形管压力计1）数学模型：设P1—被测压力；P2—参比压力（多为大气压），当P1P2时，液柱的高度差（h1+h2）：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：)h g(h )h -g(H P )h g(H P 21222111+++=++ρρρ展开整理得：)h )(h g()h -)(H g(P P 21121221+-+-+=ρρρρ这是普遍公式，给出了P 1与h 1，h 2的关系。
● 通常情况ρ1=ρ2则 P 1= P 2+ g(ρ-ρ1)(h 1+h 2)● 假如ρ1<<ρ则P 1= P 2+ g ρ (h 1+h 2)2）结论：● 只要已知H ，ρ1，ρ2，ρ，P 2，则只需测出h 1，h 2即可求出被测压力P 1。
差压计工作原理
差压计工作原理
差压计是一种测量流体压力差的设备。
它基于以下原理进行工作：
1. 流体静压力原理：根据劳厄定律（P=F/A），压力是由单位
面积上的力所引起的。
在流体静压力下，流体在不同位置上的压力是不同的。
2. 差压原理：差压计是基于流体静压力的差异来测量压力差的。
它由两个相连的管道或腔室组成，称为测量腔和参考腔。
在工作过程中，流体进入测量腔和参考腔，产生不同的压力。
差压计通过测量两个腔室内压力的差异来计算压力差。
3. 引力作用原理：差压计还可以利用引力作用来测量压力差。
通过将一段弯曲的管道或导管放置在流体流动的路径上，流体的压力差会弯曲导管。
测量导管弯曲的程度，可以得出流体的压力差。
综上所述，差压计通过测量流体静压力差异或通过利用引力作用来测量压力差。
这个原理在众多应用场景中被广泛使用，例如测量流体流速、液位、气体浓度等。
压力及差压测量
表中mmH2O值是按水温4摄氏度和重力加速度9.80665m/s^2为计算，mmHg值 是按水银温度0摄氏度为和重力加速度为9.80665m/s^2计算
压力测量中的常用概念
计示压力（表压力）：工程上压力计的指示值， 是被测绝对压力与当地大气压力之差。
绝对压力：真实压力 相对压力（压差） 正压：压力测量与差压测量 负压：压力测量与差压测量 真空：表压低于大气压力的表压力的绝对值。
2.3 金属膜片、膜盒压力计
膜片是将两种压力不等的流体隔开而具有挠性的圆形薄板或薄 膜。它的周边与壳体或基座相固接（夹紧、焊接等），如下图 所示。当膜片两边的流体压力不等时，膜片产生位移、力或者 频率信号；由此得到被测流体的压力。所以膜片是一种简单可 靠的压力测量（或传感）元件。
图8 膜片 (a) 平膜片; (b) 波纹膜片 1-平膜片; 2-夹紧环; 3-壳体
2.4 波纹管压力计
波纹管是一种轴对称的管状波纹薄壳，当它受 轴向力作用时，或者在其内腔与周围介质的压 力差的作用下在其线性特性不变的情况下，能 产生较大的位移；当它受横向力作用时，将在 轴向平面内弯曲。利用上述特性，波纹管可作 为把压力或力转换成位移的感压元件。也可作 为特殊的联接或密封隔离元件。
2.2 弹性元件的材料
1、高弹性合金——受温度变化影响大 2、恒弹性合金——受温度变化影响小 上述的各种金属弹性材料，总存在一定
数值的弹性滞后和弹性后效，它们妨碍 了传感器测量准确度的进一步提高。用 石英材料制作弹性敏感元件最理想，它 的弹性滞后只有最好弹性合金的最小滞 后的1/100，线膨胀系数则为它的1/30。 因而可以制造高准确度的弹性元件
P P1 P2 (h1 h2)(1 2)g
由于微压计一般用于测量气体，故 2 可略去，另外 考虑到封液在倾斜肘管中的长度l和h1的关系，以及表中 封液体积一定，即
压力(差压)检测仪表的安装
压力（差压）检测仪表的正确安装及有关事项进行压力检测，实际上需要一个测量系统来实现。
要做到准确测量，除对仪表进行正确选择和检定（校准）外，还必须注意整个系统的正确安装。
如果只是仪表本身准确，其示值并不能完全代表被测介质的实际参数，因为测量系统的误差并不等于仪表的误差。
系统的正确安装包括取压口位置选择、连接导管的合理铺设、仪表正确安装等。
1.测压点的选择：1.1要选在被测介质直线流动的管段部分,不要选在管路拐弯、分叉、死角或其它易形成漩涡的地方;1.2测量流动介质的压力时,应使取压点与流动方向垂直,清除钻孔毛刺;1.3测量液体压力时,取压点应在管道下部,使导压管内不积存气体;1.4测量气体时,取压点应在管道上方,使导压管内不积存液体，并且变送器也应安装在流程管道上部，以便积累的液体容易注入流程管道中；1.5当管路中有突出物体（如测温元件）时，取压口应取在其前1.6当必须在调节阀门附近取压时，若取压口在其前，则与阀门距离应不小于2倍管径；若取压口在其后，则与阀门距离应不小于3倍管径。
1.7对于宽广容器，取压口应处于流体流动平稳和无涡流的区域。
2.导压管辅设2.1导压管粗细合适,一般内径6～10mm,长度3～50m;2.2当被测介质易冷凝或冻结时,必须加保温伴热管线;2.3取压口到压力表之间应装切断阀,应靠近取压口。
2.4导压管应安装在温度波动小的地方；2.5连接导管的水平段应有一定的斜度，以利于排除冷凝液体或气体。
当被测介质为气体时，导管应向取压口方向低倾；2.6当被测介质为液体时，导管则应向测压仪表方向倾斜；当被测参数为较小的差压值时，倾斜度可再稍大一点。
2.7如导管在上下拐弯处，则应根据导管中的介质情况，在最低点安置排泄冷凝液体装置或在最高处安置排气装置，以保证在相当长的时间内不致因在导管中积存冷凝液体或气体而影响测量的准确度。
3．测压仪表的安装及使用注意事项3.1仪表安装（1）仪表应垂直于水平面安装；（2）仪表测定点与仪表安装处在同一水平位置，否则考虑附加高度误差的修正；（3）仪表安装处与测定点之间的距离应尽量短，以免指示迟缓；（4）压力表的连接处应加装密封垫片,保证密封性，不应有泄漏现象出现，尤其是易燃易爆气体介质和有毒有害介质。
压差测试方法
压差测试方法压差测试是一种常用的实验方法，用于测量流体在管道或装置中的压力差。
它可以帮助我们了解流体在运动过程中的压力变化情况，并评估相关设备的性能。
本文将介绍压差测试的原理、步骤和应用。
一、原理压差测试是通过测量两个位置之间的压力差来评估流体运动状态的方法。
它基于流体力学定律，根据波动方程和连续方程来计算压力差。
在压差测试中，我们通常将一个位置的压力定义为基准点，另一个位置的压力与之相比较，得到压力差。
二、步骤压差测试通常包括以下步骤：1.确定测试对象：选择需要进行压差测试的管道或装置，并确保其符合测试要求。
2.安装压差计：在测试对象的两个位置上安装压差计，以测量两个位置之间的压力差。
压差计可以是差压变送器、压力传感器等。
3.连接管路：使用合适的管路连接压差计与测试对象，确保流体能够顺利地流经压差计。
4.校准压差计：对安装好的压差计进行校准，确保其测量结果的准确性和可靠性。
5.进行测试：打开流体源，使流体通过测试对象。
记录测试期间的压力差，并根据需要进行时间序列分析。
6.数据处理：根据测试结果进行数据处理和分析，得到所需的压差信息。
7.结果评估：根据压差测试的结果，评估测试对象的性能是否符合要求。
三、应用压差测试在工程领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.管道流量测量：通过测量管道两端的压差，可以计算出流体在管道中的流量。
这在液体输送、气体输送等领域中非常重要。
2.过滤器性能评估：对于液体或气体中的杂质，我们通常使用过滤器进行过滤。
通过测量过滤器两端的压差，我们可以评估过滤器的性能和寿命。
3.设备故障诊断：在工业生产中，一些设备的压力变化会影响其正常运行。
通过压差测试，我们可以快速发现设备故障，并采取相应措施。
4.流体输送系统优化：通过对流体输送系统进行压差测试，我们可以了解管道、阀门、泵等设备的性能，并对系统进行优化，以提高效率和节约能源。
总结压差测试是一种简单而有效的实验方法，可以帮助我们了解流体在管道或装置中的压力变化情况。
差压测试原理
差压测试原理
差压测试是一种测量流体流动中压力差的方法，其原理基于流体力学中的差压原理。
差压原理指的是，在流体中，当流经狭窄通道或管道的速度增加时，压力会下降。
差压测试利用这个原理测量流体流动中的压力差。
差压测试通常使用差压传感器来测量流体中的压力差。
差压传感器包含两个相互连接的孔洞，其中一个孔洞暴露在管道中的高压侧，另一个孔洞暴露在低压侧。
当流体流经管道时，由于速度增加，高压侧的压力会下降，低压侧的压力会上升。
差压传感器会测量这两个孔洞之间的压力差，从而间接测量流体流动中的压力差。
为了准确测量差压，需要对差压传感器进行校准。
校准通常涉及在不同的流体流速和压力条件下，测量压力差和传感器输出之间的关系。
校准数据可以用于后续差压测试的精确计算。
差压测试可以用于各种流体系统中，包括液体管道、气体管道、空调系统等。
它可以帮助工程师监测和控制流体流动中的压力差，检测管道中的堵塞或损坏，并评估系统的性能和效率。
总之，差压测试利用差压原理来测量流体流动中的压力差，通过差压传感器来实现。
该方法广泛应用于各种流体系统中，能够提供重要的数据用于管道监测和系统性能评估。
第三章压力测量（ＰＤＦ）
二、单管压力计
单管压力计是U形管压力计的变形仪表，又称杯形压力计， 可测量小压力、真空及差压等。
1.结构与工作原理
单管压力计是由一个宽容器(杯形容器)、 一支肘管、标尺、封液等构成的。
其工作原理与U形管压力计是相同的。根据流体静力学： 读数是在肘管上读数，宽容器上不能读数，由于
所以 可得到：
由于肘管内径远小于宽容器的内径，所以
三、斜管微压计
斜管微压计是一种测量微小压力的测量仪表。
1.结构与工作原理
其工作原理与U形管压力计相同。当被测压力与封液 液柱产生的压力平衡时，有
式中 由于
h2 l sin
所以
得到：
p1
p2
g( d 2
D2
sin )l
肘管的倾斜角是可调节的，弧形支架板上设计了
一些固定肘管的孔。在每个孔处刻有一数字，使用时 读出液柱长度(mm)，则
二、压力的单位
压力的单位是一个导出单位。由压力的定义可知压力的单位 会有多种。
1.Pa: 1Pa=1N/m2 ,常用KPa,MPa. 2.工程大气压:1工程大气压=1千克力/厘米2 3. mmH2O 4. mmHg 5. bar 1毫巴=100Pa 6. 磅力/英寸2
三、压力测量仪表的分类
在生产过程中和实验室里使用的压力仪表种类很多。 对压力仪表可以从不同的角度进行分类。
膜片结构示意
（a）平面膜片；（b）波纹膜片； （c）挠性膜片
膜盒结构示意图
弹簧管结构示意图 (a)单圈弹簧管；(b)盘旋形弹簧 (c)螺旋形弹簧管；(d)组合弹簧管
波纹管(筒)结构示意图 (a)波纹筒结构示意； (b)与弹簧组合使用的波纹筒
膜盒
波纹管
弹簧管截面形状
差压、压力的检测及变送试题
差压、压力的检测和变送试题仪表工试题集1．压力的概念及单位之间的换算。
P9 2-1 2-32．绝对压力、大气压、表压及真空度的含义及相互关系。
P9 2-53．1151差压变送器测量范围的选取及迁移量的范围。
P11 2-13 2-144．如何校验一台测量范围为0-200KPa的绝对压力变送器？请画出校验设备及接线图。
P16 2-315．举例说明反向变送器的应用场合。
P19 2-426．什么是变送器的量程比，它有什么意义？P22 2-54 7．变送器小信号切除的原因。
P30 2-91 2-928．各型号智能变送器传感器的感压敏感元件。
P30 2-96 9．1151模拟变送器与1151S、3051C智能变送器之间的区别。
P31 2-97 2-9810．什么是法兰变送器，它和普通变送器有什么区别？P35 2-11411．法兰变送器的使用场合。
P35 2-11512．法兰变送器安装时为什么一定要选择周围环境温度比较恒定的地方？P37 2-12213．变送器膜盒内的填充液应具有那些特性？硅油氟油有什么区别？P38 2-12614．变送器的零点调整和零点正负迁移是否一回事？P39 2-13415．压力表中的弹簧管为什么要做成扁圆形的？P40 2-140 16．一些测量特殊介质的压力表，采用那些不同的颜色加以区别？P-40 2-14117．有的压力表表壳背面有个小圆孔，这是起什么作用的？P41 2-14718．如何检查氧气压力表内有无油脂？P41 2-14819．有人在校验压力表时常用手轻敲表壳，这时允许的吗？P42 2-15220．简述电接点压力表的工作原理。
P42 2-15421．安装压力表时，什么情况下要加装冷凝弯（圈）？什么情况下要采用介质隔离装置？P47 2-18022．安装压力表时，如何选用密封垫片？P47 2-182 23．仪表引压管路的长度有无规定，以多长为好？P49 2-190 24．什么情况下差压式流量计要加装冷凝器、集气器、沉降器和隔离器？P49 2-192测量仪表1.压力仪表的分类。
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检测技术及仪表
二、压力检测的常用方法 1.重力平衡法
原理： 基于重力平衡原理。将被测压力转换为液柱高 度或平衡重物的重量来测量。
特点：
如液柱式压力计、活塞式压力计。
当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮 转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。
弹簧管放大图
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检测技术及仪表
弹性膜片 弹性特性是中心位移与压力的关系。
平膜片
波纹膜片
压力p1后，如果p1大于p0，则U型 管两边管内的液面就会产生高度
差，这个液柱的高度差就反映了
U型管两端所受压力的差值。
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被测压力用表压p=p1-pd表达，则有：
h
1
g
( p1
pd )
1
g
p
检测技术及仪表
由于一旦U型管内的充入介质确定，则 、g均为
常数。所以h可以直接反映被测压力p的大小，此 即为U型管测压的基本原理。
4.机械力平衡法
原理：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，通过测量外力得到被测压力。
特点：
(1) 多用于电动和气动组合仪表中； (2) 可达较高的精度； (3) 结构复杂，成本较高。
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检测技术及仪表
3.2 液柱式压力计
根据流体静力学原理，流体内的某一点的静压力， 由这一点的高度、流体的密度和外加压力决定。
理纬度、海拔高度及气象条件而变化 (3)表压力(pb): pb= pi-pd，压力测量仪表的指示值 (4)真空度(负压，pz)：绝对压力小于大气压力时，表压力为负
值，其绝对值为真空度。即：pz=pd–pi (5)差压(压差)：任意两处压力之差
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检测技术及仪表
各种压力表示法之间的关系：
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检测技术及仪表
一、测压弹性元件
原理：被测压力作用于弹性元件时，弹性元件产生 变形，即弹性元件将压力转换成位移。
1. 常用弹性元件：弹簧管、弹性膜片、波纹管 弹簧管 弹性特性是自由端的位移量与所加压力的关系。
单圈弹簧管
多圈弹簧管
可测量正、 负压，但一 般不测差压
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检测技术及仪表
(1) 适用于测量正压、负压和绝对压力，测压上限高，用作校
验仪表；
(2) 测量范围宽，如单活塞压力计测量范围达0.04～2500MPa、
精度高(± 0.01%)、性能稳定可靠;
(3) 结构复杂，成本较高。
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检测技术及仪表
2.弹性力平衡法
原理：利用弹性元件弹性变形的特性，变形产生的弹 性力与被测压力相平衡，测变形即可知压力。 如弹簧管式压力计、波纹管差压计等。
应用范围: 适用于低压、负压和压力差，读数误差可达1mm， 测低压相对误差较大。
二、单管压力计
1. 原理：同U型管压力计 2. 结构：杯径较管径大得多 3. 特点：由于杯径>>管径，所以 h1>>h2 , 则hh1,即：杯内的液位变化 可忽略不计。一次性读数，使用方便。 而U型管压力计要两次读数。 4. 应用范围：测量低压、负压和差压 5. 读数误差：0.5mm，较U型管好，
pb= pi-pd
绝对压力1
表压力
差压
pz=pd–pi
大气压力 负压力(真空度)
绝对压力3 绝对压力2绝对零ຫໍສະໝຸດ 力2020/2/103
3. 压力的计量单位
压力是力和面积的导出量。
检测技术及仪表
pF S
国际单位制中，
力F的单位——牛顿(N)， 面积S的单位——米2 (m2) ，
温常标用单的压位传力：递p单位——牛顿/米2(N/m2)
特点：
(1) 可测压力、负压、绝对压力和压差； (2) 类型多，应用广。
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检测技术及仪表
3.物性测量法
原理: 在压力作用下，测压元件的某些物理特性会发 生与压力成确定关系的变化。被测压力直接转 换为各种电参量测量。
分类:
应变式、压电式、电容式压力传感器等
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检测技术及仪表
p = gh+pd
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，其结构形式如图所示。
检测技术及仪表
一、U型管压力计
一般常由一支U型玻璃管构成。 充液介质：水银、水、酒精等
a）在U型管两端同时通大气，
p1 p0
pp00
而未接被测压力时，U型管两边
管内的液面高度相等。
b）当将U型管的一端接入被测
作液体的胀、缩而致使h变化），必要时应作修正。 ⑤应垂直安装，否则引入附加误差。
2、正确选择充液介质
①测低压充低密度介质（可使h大） ②测高压充高密度介质（否则冒顶） ③要避免充液与被测介质有化学反应
3、常用的标尺材料：
玻璃、钢、铜
4、读数的位置（见右图）
1）眼与液柱面水平 2）水银柱读凸部 3）水读凹部
检测技术及仪表
3.1 压力和差压的基本概念
一、基本概念 1.压力的定义
垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中 常称的压强。
pF S
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检测技术及仪表
2. 压力的表示方法
由于参照点不同，在工程上有几种不同表示方法：
(1)绝对压力(pi) :被测介质作用在容器表面积上的全部压力 (2)大气压力(pd):由于地球表面空气柱重量形成的压力，随地
检测技术及仪表
三、斜管压力计
1. 结构：将单管压力计的玻璃管制成斜管
2. 表压： p=Lgsin
3. 特点：灵敏度高，误差较单管压力计小
检测技术及仪表
检测技术及仪表
四、液柱测压中应考虑的问题
1、误差
a）主要的测量误差是读数误差。 直接读：1mm左右，光学放大镜辅助读： 0.05mm左右 b）其它影响测量结果的因素： ①充液密度（如充液不纯，实际密度与理论密度不符） ②标尺刻度误差 ③毛细管的吸附作用（对微压有影响） ④使用的地点及环境温度影响等（地点影响g，温度易影响工
检测技术及仪表
读数 水银
读数 水
检测技术及仪表
3.3 弹性元件及弹性压力表
利用弹性元件受压变形的原理。
弹性压力表组成：
被测 压力
弹性元件
变换放大 机构
指示机构
感受压力，产生 变形(核心部分)
将弹性元件 的变形进行 变换和放大
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调整机构
调整仪表的 零点和量程
用指针或刻 度尺给出压
力示值