压力检测仪表及变送器
合集下载
第二节压力检测及仪表
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。
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
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
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈
勇于开始，才能找到成功的路
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。
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
勇于开始，才能找到成功的路
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。
电气式压力计
霍尔式 应变片式 扩散硅式
力平衡式 电容式 智能式
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。
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。
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
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
1. 去污：采用手 持砂轮工具除去构件 表面的油污、漆、锈
勇于开始，才能找到成功的路
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。
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
勇于开始，才能找到成功的路
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。
电气式压力计
霍尔式 应变片式 扩散硅式
力平衡式 电容式 智能式
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。
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。
压力测量仪表
压力变送器和差压变送器测量的参数不同， 但它们的结构和原理基本相同，只是测量敏感元 件和受力方式不同。压力变送器的敏感元件是弹 簧管和波纹管，而且是单侧受压。差压变送器的 敏感元件是膜盒或膜片等，且为双侧受压(在壳体 上标有“十”、 “一”符号)。
在DDZ型变送器系列中，DBY是压力变送器， DBC是差压变送器，DBL是流量变送器。
几种压力之间的关系
绝对压力
。
。 真空度
。 表压力
完 全 真 空
负压力
︵
☉
环大
境气
0 Pa
压压
力力
︶
。 表示标准压力
☉ 表示任意压力值
二、弹性压力计 弹簧管压力表
1、弹簧管压力表结构及工作原理
弹簧管在压力的作用下，其自由端产生 位移，并通过拉杆带动放大传动机构，使指 针偏转并在刻度盘上指示出被测压力值。
比例发生了变化，只要移动调整螺钉的位置，改变传动比，
就可将误差调整到允许的范围内。当被检表的误差为正值，
并随压力的增加而增大时，将调整螺钉向右移，降低传动
比。当被检表的误差为负值，并随压力的增加而增大时，
将调整螺钉向左移，增大传动比。弹簧管压力表的调校与
检修.doc
习题讲解：
检定一只测量范围为0~10MPa，准确度为1.5级 的弹簧管式压力表，所用的精密压力表的量程和准确 度等级为多少？
式中 p---压力，Pa； F---垂直作用力，N； S---受力面积，m2。
压力的单位也取法定计量单位，名 称是“帕斯卡”，简称“帕”，用符号
“Pa”表示。实际应用中，“Pa”的单 位太小，工程上习惯以“帕”的 1×106倍为单位，即“M Pa。
几种压力单位之间的换算：
第三章 压力检测仪表
mm m dyn/cm2 lb/in2
常见压力传感器外形
工业压力变送器 数字压力变送器 通用压力变送器 隔离压力变送器 高温压力变送器 隔离压差变送器 隔离液位变送器 微压变送器 电容压力变送器 隔膜压力变送器 绝压变送器 双膜压差变送器
微型探针压力计 暖风空调压力计 湿式压力变送器 本安压力变送器
§3.1 概 述 一、测量过程与测量误差
1.测量过程：不论检测方法和仪表结构多么不同， 测量的实质都是将被测参数与其所对应的测量 单位进行比较的过程，而测量仪表是实现这种 比较的工具。尽管测量原理各式各样，但都是 将被测参数经过一次或多次能量的转换，最终 获得一种便于显示和传递的信号形式的过程。 例如：采用热电偶进行温度的测量 （温度－> 电流信号－>毫伏测量表指针偏转－>与温度标 尺进行比较）
示值之比，即：Y= Δ/ X0=(X-X0)/X0
二、检测仪表的性能指标
1. 准确度与允许误差
• 准确度（精度）：反映测量值与其真值的接近程度；
• 仪表的精度不仅与绝对误差（通常指各测量点绝对误 差中的最大值）有关，而且与仪表的测量范围有关， 因此，工业中不是用绝对误差来表示精度，而是用相 对百分误差δ或者允许误差δ允来表示， δ允越大，精度 越低，反之，精度越高。
OEM血压计
OEM压力芯片
压力计的分类与工作原理
工业压力计通常按敏感元件的类型及转换原 理的不同进行分类： • 液柱式压力计 • 活塞式压力计 • 弹性式压力计 • 电气式压力计
1. 液柱式压力计
测量原理： 根据流体静力学原理，将被测压力转换为液柱高度的 测量。 即：P=ρgh 所以 ： h=P / ρg
该类传感器利用电阻应变原理构成。（金属、半导体应变片两类） （1）当应变片产生压缩应变时，其阻值减小； （2）当应变片产生拉伸应变时，其阻值增加。 应变片式压力计将应变片阻值的变化，通过桥式电路转换 成相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他仪表显示出 被测压力的大小。
压力检测及仪表知识
单位
帕(Pa)
帕(Pa)
1
巴(bar)
105
工程大气压 105
kgf/cm2
巴(bar)
10-5 1 1
工程大气压 kgf/cm2
10-5 1 1
标准大气压 毫米水柱
(atm)
(H2Om m)
10-5
0.1
1
104
0.97
104
毫米汞柱 Hg mm
0.0075 750 736
标准大气压 (atm) 毫米水柱 (H2Omm) 毫米汞柱 Hg mm
E
R2 bh
(1
a2 b2 ) k2
弹簧管
一．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
电远传式弹簧压 力仪表
霍尔压力传感器 电感式压力传感器
电气式检测
A
电气式压力检测方法一般是用 压力敏感元件直接将压力转换 成电阻、电荷量等电量的变化。
B
能实现压力－电量转换的压敏 元件主要有压电材料、应变片 和压阻元件。
压力变送器
压电式压力传感器
压电效应原理：压电材料受压时会在其表面 产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。
压电材料：单晶体、多晶体
特点：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可 靠，线性度好，频率响应高，量程范围广
应变式压力传感器
0 1
h1
A2 A1
l
h2 l sin
PB
g(h1
h2)
g( A1 A2
sin )l
倾斜角度越小，L越长，测量灵敏度就越高； A 但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难，
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
压力检测仪表检测原理
p表
大气压力线
绝对压力：相对0压力（绝对真 空）所测的压力
P绝
P真 P绝 绝对压力的零线
表压：绝对压力与当地大气压之差。
p表压 p绝对压力 p大气压力
绝对压力、表压、负压 （真空度）的关系
当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。
p真空度 p大气压力 p绝对压力
2.2液柱式压力计 它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。 按其结构形式的不同 有U形管压力计、单管压力计等
1 0
1.2KHz 2.2KHz 叠加在信号上,平均值为0
扩散硅式压差变送器(美.霍尼韦尔ST3000) 压阻式力传感器 压差 (压力) 净压 ROM 多 路 开 关 A/D PROM CPU RAM EEPROM D/A I/O V/I 4～20mA
温度
现场通讯器
ROM：固化程序，通用程序 PROM：“个性”程序，每台的参数可能有所不同 RAM：用于计算 EPROM：用于掉电保护、修改量程、报警信息等
优点
1.弹性元件
弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不 同时，所用的弹性元件也不一样。
图2-5 弹性元件示意图
弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如 图(e)所示，薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。
弹簧管压力计
弹簧管压力表
分 类 使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管 压力表。 用途 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、 禁油的氧气压力表等。
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
p1 − p2 = ρgh
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
大气压力线
绝对压力：相对0压力（绝对真 空）所测的压力
P绝
P真 P绝 绝对压力的零线
表压：绝对压力与当地大气压之差。
p表压 p绝对压力 p大气压力
绝对压力、表压、负压 （真空度）的关系
当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度来表示。
p真空度 p大气压力 p绝对压力
2.2液柱式压力计 它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。 按其结构形式的不同 有U形管压力计、单管压力计等
1 0
1.2KHz 2.2KHz 叠加在信号上,平均值为0
扩散硅式压差变送器(美.霍尼韦尔ST3000) 压阻式力传感器 压差 (压力) 净压 ROM 多 路 开 关 A/D PROM CPU RAM EEPROM D/A I/O V/I 4～20mA
温度
现场通讯器
ROM：固化程序，通用程序 PROM：“个性”程序，每台的参数可能有所不同 RAM：用于计算 EPROM：用于掉电保护、修改量程、报警信息等
优点
1.弹性元件
弹性元件是一种简易可靠的测压敏感元件。当测压范围不 同时，所用的弹性元件也不一样。
图2-5 弹性元件示意图
弹簧管式弹性元件如图(a)和(b)所示，波纹管式弹性元件如 图(e)所示，薄膜式弹性元件如图(c)和(d)所示。
弹簧管压力计
弹簧管压力表
分 类 使用的测压元件 单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管 压力表。 用途 普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、 禁油的氧气压力表等。
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
p1 − p2 = ρgh
液柱式压力计的原理 原理：利用液柱所产生的 压力与被测压力平衡封液： 水、酒 精、水银 特点：结构简单，物理本质清晰。
01.压力变送器的校验与压力检测仪表的选型
任务一、压力变送器的校验与压力检测仪表的选型[任务描述]检测仪表在出厂前、安装使用前、使用过程中都需要进行校验，这是评定仪表的计量性能（精确度、灵敏度和变差），并确定其是否合格的所进行的全部工作。
本次任务之一即是对某型号的压力变送器进行校验。
在化工生产中，根据工艺的需要选用不同的压力检测仪表，要保证所选用的压力检测仪表发挥应有的作用，首先必须正确地选型。
压力检测仪表的选型包括种类、型号、量程、精度、外形尺寸等的确定。
[学习目标]1.掌握常用压力检测仪表的种类、工作原理及选型；2.了解压力变送器的内部结构、输入-输出特性；3.掌握压力变送器的使用和调校方法；4.掌握检测仪表精确度、变差、线性度等概念，能通过校验数据判断压力变送器精度等级；5.掌握MCGS运行环境的使用方法。
一、任务实施步骤1. 在教师指导下观察认识实训设备，听教师讲解相关知识。
2. 观察教师演示压力变送器校验操作后，4人一组分组对变送器进行校验。
校验步骤如下：⑴压力校验台先进行调水平、充油及排气，缓慢加压至精密压力表满刻度，然后保持数分钟，要求无泄油现象。
⑵标准压力表安装在压力信号管时，注意接口处有无垫圈，上下压紧螺栓紧力应一样，以防泄漏。
将智能调节仪表内部参数设置为：SN=33、OP1=4、DIP=3、DIL=1.000、DIH=5.000、Addr=1、OPL=0、OPH=100、buad=9600。
⑶卸下压力变送器端盖，按图5-10-2正确接线，打开“总电源开关”，输出电压24VDC 给其供电。
⑷调整前先进行全量程校验，并作好记录。
（即调整前记录）⑸零点和满量程调整，具体方法与注意事项如下：a.零点和满量程调整机构位于变送器端盖里，卸开即可进行调整；其中S是英文“SPAN”的缩写代表增益，Z是英文“ZERO”的缩写代表零点。
b.变送器输入零压力，调整零点电位器（Z），使智能调节仪显示为1V。
c.变送器输入满量程，调整量程电位器（S），使智能调节仪显示为5V。
压力变送器的组成和测量原理图
压力变送器的组成和测量原理图作为一个转换为电信号的测量仪表，图1-2-1是压力变送器有一个基本的工作框图：压力传感器检测到压力后，输出一个电信号，这个信号可以是电压，也可以是频率或脉冲。
信号处理电路会把这个信号放大或者整形，若是智能变送器会把这个信号转换为数字量，进行非线性及温度的补偿，然后再转换为模拟量，送给变送输出部分，变成4～20mA电流信号。
若是非智能变送器，则直接把模拟的电信号送变送输出。
一般的变送器均为2线制仪表，即供电和测量信号的输出使用相同的2根导线。
图1-2-1压力变送器基本工作框图2.3压力传感器压力传感器的作用是将压力的物理信号转换为电信号。
通常使用的压力传感器主要有3类。
2.3.1陶瓷电容传感器以三氧化二铝陶瓷构成，当传感器感受压力后，两导电极板间距离发生变化，引起电容量发生变化。
通过振荡电路可以将这个电容变化转换为电压信号，就可以测量出电容量也就是压力大小。
陶瓷电容压力传感器的特点是热稳定性好，抗过载能力可达量程的百倍以上，没有液体传递压力，无任何填充液，不会产生工艺污染，因此在食品、医药等行业有着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，也没有安装位置影响。
有的陶瓷压力传感器带有专用调理电路，可直接输出0.5~4.5V的电压信号。
虽然压力传感器的量程范围不同，但是输出信号的幅值都相同。
即0.5V对应传感器测量的最小压力，4.5V对应最大压力，其余中间各点与测量压力成线性关系。
例如，-0.1～１MPa的压力传感器，在压力为0时的理论输出为0.86V。
2.3.2金属电容差压传感器图1-2-2金属电容差压传感器罗斯蒙特公司使用金属电容传感器制成了1151差压变送器，现在国内很多厂家的差压变送器都是参考1151制造的。
金属电容差压传感器的原理是：被测介质的两种压力通入高、低两压力室，作用在敏感元件的两侧隔离膜片上，通过隔离片和元件内的填充的硅油传送到测量膜片两侧。
由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大气压力p大：是空气柱形成的压力。
表压p表：是指高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即
p表=p绝－p大
负压ｐ负：是指大气压力与低于大气压力的绝对压力之差，即
p负=p大-p绝
绝对压力、表压、负压和大气压力的关系如图3－２1所示。
检测绝对压力的仪表称为绝对压力表，检测表压的仪表称为压力表。真空空用低于大气压力的数值表示,绝对压力为零的表示为绝对真空。检测负压的仪表称为真空表,既能检测表压又能检测负压的仪表称为压力真空表。由于各种工艺设备本身就处于大气之中,因此工程上多采用压力表或真空表测量各种设备的压力，只要无特殊要求，一般采用表压加大气压力的方法来求得被测压力的绝对压力值。检测压力的仪表类型很多，如果按其转换原理的不同,大致可分为以下四类:
(一）弹性元件
弹性元件是弹性式压力表的感压元件，它在受到压力作用时产生相应的弹性变形(位移)，根据弹性元件机械位移的程度来度量压力的大小。对于不同的测压范围，所用的弹性元件也各不相同，常用的弹性元件有如图3－22所示的几种类型。
1、弹簧管
单圈弹簧管(图ａ)是弯成圆弧形的金属管子，截面做成扁圆形或椭圆形。当通入压力p后,其自由端产生位移,但位移较小。为了增加自由端的位移量以提高灵敏度，可以采用多圈弹簧管（图b)。
2、弹性膜片
膜片(图c）由金属或非金属材料制成,在压力作用下产生变形。此外也有用两张金属膜片沿周边对焊起来,成一薄壁盒子，内充液体（例如硅油）称为膜盒(图d)。膜盒常用来测量压差。
3、波纹管
它是一个周围呈波纹状的薄壁金属筒体(图e），这种弹性元件变形位移大。
上述各种弹性元件中，波纹管和膜片多用于低压和微压检测，而弹簧管则可用于高压、中压、低压及负压的检测，特别是单圈弹簧管压力表,由于其结构简单、价格便宜、性能可靠、维修方便及测压范围广等优点，在工业上的应用很广泛。因此,下面仅以单圈弹簧管压力计为代表加以介绍。
(一)液柱式压力计
它是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来进行测量。利用这一原理检测压力的仪表有U型管压力计、单管压力计及斜管微压计等。
(二)弹性式压力表及压力变送器
它是基于弹性元件受压后产生的弹性变形位移与被测压力间呈一定关系的原理制成的。例如,单圈(或多圈）弹簧管压力表、膜片(或膜盒)压力表及波纹管压力表等。
(三）电气式压力计
它是通过机械和电气元件把被测压力转换成电量来进行测量的仪表，例如应变片式、霍尔片式、电容式、电阻式等电气式压力计。
(四）活塞式压力计
它是根据水压机流体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加砝码的质量来进行测量的。这是一处标准仪器，通常用来对弹簧管压力表进行校验或刻度。
二、弹性式压力表
104
0.９678
０.９807
1ｍmＨg
（1毫米汞柱）
1.３32×102
1．3５9５×10-3
１
1.３595×10
1.316×10－3
1.３32×10-3
1ｍmＨ2O
(1毫米水柱）
0.9807×10
１0-4
0．73１556×1.9８07×10-4
１atm
(1标准大气压）
压力检测仪表及变送器
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期：
ﻩ
第一节 压力检测仪表及变送器
一、概述
在化工、炼油等生产过程中，经常需要对压力和真空度进行检测和控制。根据生产过程的不同要求有的需要检测比大气压力高很多的高压，例如高压聚乙烯要在150Mpa的压力下进行反应。而有的生产过程却需要检测比大气压力低的真空度，例如炼油厂的减压蒸馏则需要在一定的负压下才能进行正常操作。此外,通过检测压力还可以间接测量液位的高低、流量的大小等，也可以判断设备的工作善。因此，为了保证产品质量、提高生产效率、确保生产安全顺利地进行，必须对压力进行检测或按一定的要求对压力进行控制。
1.0１３25×１05
1.03３2
760
１．0332×104
1
1.01325
1bar（１巴）
1×105
1．0197
０.75×1０３
1．0197×１04
0.98６9
1
压力检测中，常用绝对压力、大气压力、表压（力)、负压(力）或真空度等概念，它们各自的意义及相互之间的关系为
绝对压力p绝：是指物体上所受的实际压力（包含大气压力）。
帕（斯卡)
PPa
千克力每平方厘米
（工程大气压）
kgf/cm２
毫米汞柱
ｍmＨg
毫米水柱
ｍmＨ2O
标准大气压
ａtm
巴
bａr
1Pa（帕）
1
0.0197×10－５
0.７5×1０-2
1.０197×1０-1
0.９８7×1０-5
１×10－5
1kgf/cm２(1千克力每平方厘米)
0.９80７×1０6
1
0.7３５56×１0３
如果通过波纹管(测低压)或单圈弹簧管(测中、高压)把所测压力转换为20~1０0kPa统一标准的气压信号或0~10ｍA的直流电流信号输出则为气动或电动压力变送器。压力变送器输出的标准信号可以送往显示仪表进行压力显示;也可以送往调节器,作为自动控制的依据。有关十四行诗为送器的工作原理，将在差压变送器一节予以介绍。
所谓压力p是指垂直而均匀地作用于单位面积上的力。其数学表达式为
p= （3-15）
式中ｐ为压力，Ｆ为垂直作用力,S为受力面积。
在国际单位制(代号SＩ）和我国法定计量单位中规定,压力的单位是帕斯卡，简称帕,符号Ｐa,它表示每平方米的表面上垂直作用1牛顿的力,即1Pa=1N/ｍ2。由于帕的单位太小，因此，工程上还常用千帕（ｋＰａ）和兆帕（MPa）压力单位，它们之间的关系为：
(二)单圈弹簧管压力表
如图3－23所示，单圈弹簧管压力表主要由感压元件、传动放大机构、指针及刻度标尺等组成。感压元件单圈弹簧管1是一根弯成圆弧的扁圆形或椭圆开截面的金属管。管子的自由端B封闭，管子的另一端固定在接头9上，当通往被测压力p后,在压力p的作用下使扁(椭）圆形截面趋向圆形,弯成圆弧形的弹簧管随之生产向外挺直的扩张变形，从而使弹簧管的自由端B产生位移，但这个位移量太小,因此，必须通过放大机构放大最后才能进行显示。传动放大机构由拉杆、扇形齿轮及中心齿轮组成。当弹簧管自由端向外挺直变形时，这一位移牵动拉杆2，带动扇形齿轮３作逆时针偏转，从而带动中心齿轮４及同轴上的指针５一起作顺时针偏转，在面板６的刻度标尺上指示出被测压力p的数值。由于弹簧管自由端的位移与被测压力大小成正比，因此仪表刻度标尺是线性的。
1Mｐa=1×１０3ｋPａ=1×１０６Pa
工程上习惯用的压力单位还有工程大气压(kgｆ/cm2)、标准大气压（ａtｍ)、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）等,按照有关规定,这些单位已不再使用，但为了解这些单位与国际单位制中压力单位的关系,列出表３－5供参考。
表3－5 各种压力单位换算表
单位名称
表压p表：是指高于大气压力的绝对压力与大气压力之差,即
p表=p绝－p大
负压ｐ负：是指大气压力与低于大气压力的绝对压力之差，即
p负=p大-p绝
绝对压力、表压、负压和大气压力的关系如图3－２1所示。
检测绝对压力的仪表称为绝对压力表，检测表压的仪表称为压力表。真空空用低于大气压力的数值表示,绝对压力为零的表示为绝对真空。检测负压的仪表称为真空表,既能检测表压又能检测负压的仪表称为压力真空表。由于各种工艺设备本身就处于大气之中,因此工程上多采用压力表或真空表测量各种设备的压力，只要无特殊要求，一般采用表压加大气压力的方法来求得被测压力的绝对压力值。检测压力的仪表类型很多，如果按其转换原理的不同,大致可分为以下四类:
(一）弹性元件
弹性元件是弹性式压力表的感压元件，它在受到压力作用时产生相应的弹性变形(位移)，根据弹性元件机械位移的程度来度量压力的大小。对于不同的测压范围，所用的弹性元件也各不相同，常用的弹性元件有如图3－22所示的几种类型。
1、弹簧管
单圈弹簧管(图ａ)是弯成圆弧形的金属管子，截面做成扁圆形或椭圆形。当通入压力p后,其自由端产生位移,但位移较小。为了增加自由端的位移量以提高灵敏度，可以采用多圈弹簧管（图b)。
2、弹性膜片
膜片(图c）由金属或非金属材料制成,在压力作用下产生变形。此外也有用两张金属膜片沿周边对焊起来,成一薄壁盒子，内充液体（例如硅油）称为膜盒(图d)。膜盒常用来测量压差。
3、波纹管
它是一个周围呈波纹状的薄壁金属筒体(图e），这种弹性元件变形位移大。
上述各种弹性元件中，波纹管和膜片多用于低压和微压检测，而弹簧管则可用于高压、中压、低压及负压的检测，特别是单圈弹簧管压力表,由于其结构简单、价格便宜、性能可靠、维修方便及测压范围广等优点，在工业上的应用很广泛。因此,下面仅以单圈弹簧管压力计为代表加以介绍。
(一)液柱式压力计
它是根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度来进行测量。利用这一原理检测压力的仪表有U型管压力计、单管压力计及斜管微压计等。
(二)弹性式压力表及压力变送器
它是基于弹性元件受压后产生的弹性变形位移与被测压力间呈一定关系的原理制成的。例如,单圈(或多圈）弹簧管压力表、膜片(或膜盒)压力表及波纹管压力表等。
(三）电气式压力计
它是通过机械和电气元件把被测压力转换成电量来进行测量的仪表，例如应变片式、霍尔片式、电容式、电阻式等电气式压力计。
(四）活塞式压力计
它是根据水压机流体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加砝码的质量来进行测量的。这是一处标准仪器，通常用来对弹簧管压力表进行校验或刻度。
二、弹性式压力表
104
0.９678
０.９807
1ｍmＨg
（1毫米汞柱）
1.３32×102
1．3５9５×10-3
１
1.３595×10
1.316×10－3
1.３32×10-3
1ｍmＨ2O
(1毫米水柱）
0.9807×10
１0-4
0．73１556×1.9８07×10-4
１atm
(1标准大气压）
压力检测仪表及变送器
————————————————————————————————作者:
————————————————————————————————日期：
ﻩ
第一节 压力检测仪表及变送器
一、概述
在化工、炼油等生产过程中，经常需要对压力和真空度进行检测和控制。根据生产过程的不同要求有的需要检测比大气压力高很多的高压，例如高压聚乙烯要在150Mpa的压力下进行反应。而有的生产过程却需要检测比大气压力低的真空度，例如炼油厂的减压蒸馏则需要在一定的负压下才能进行正常操作。此外,通过检测压力还可以间接测量液位的高低、流量的大小等，也可以判断设备的工作善。因此，为了保证产品质量、提高生产效率、确保生产安全顺利地进行，必须对压力进行检测或按一定的要求对压力进行控制。
1.0１３25×１05
1.03３2
760
１．0332×104
1
1.01325
1bar（１巴）
1×105
1．0197
０.75×1０３
1．0197×１04
0.98６9
1
压力检测中，常用绝对压力、大气压力、表压（力)、负压(力）或真空度等概念，它们各自的意义及相互之间的关系为
绝对压力p绝：是指物体上所受的实际压力（包含大气压力）。
帕（斯卡)
PPa
千克力每平方厘米
（工程大气压）
kgf/cm２
毫米汞柱
ｍmＨg
毫米水柱
ｍmＨ2O
标准大气压
ａtm
巴
bａr
1Pa（帕）
1
0.0197×10－５
0.７5×1０-2
1.０197×1０-1
0.９８7×1０-5
１×10－5
1kgf/cm２(1千克力每平方厘米)
0.９80７×1０6
1
0.7３５56×１0３
如果通过波纹管(测低压)或单圈弹簧管(测中、高压)把所测压力转换为20~1０0kPa统一标准的气压信号或0~10ｍA的直流电流信号输出则为气动或电动压力变送器。压力变送器输出的标准信号可以送往显示仪表进行压力显示;也可以送往调节器,作为自动控制的依据。有关十四行诗为送器的工作原理，将在差压变送器一节予以介绍。
所谓压力p是指垂直而均匀地作用于单位面积上的力。其数学表达式为
p= （3-15）
式中ｐ为压力，Ｆ为垂直作用力,S为受力面积。
在国际单位制(代号SＩ）和我国法定计量单位中规定,压力的单位是帕斯卡，简称帕,符号Ｐa,它表示每平方米的表面上垂直作用1牛顿的力,即1Pa=1N/ｍ2。由于帕的单位太小，因此，工程上还常用千帕（ｋＰａ）和兆帕（MPa）压力单位，它们之间的关系为：
(二)单圈弹簧管压力表
如图3－23所示，单圈弹簧管压力表主要由感压元件、传动放大机构、指针及刻度标尺等组成。感压元件单圈弹簧管1是一根弯成圆弧的扁圆形或椭圆开截面的金属管。管子的自由端B封闭，管子的另一端固定在接头9上，当通往被测压力p后,在压力p的作用下使扁(椭）圆形截面趋向圆形,弯成圆弧形的弹簧管随之生产向外挺直的扩张变形，从而使弹簧管的自由端B产生位移，但这个位移量太小,因此，必须通过放大机构放大最后才能进行显示。传动放大机构由拉杆、扇形齿轮及中心齿轮组成。当弹簧管自由端向外挺直变形时，这一位移牵动拉杆2，带动扇形齿轮３作逆时针偏转，从而带动中心齿轮４及同轴上的指针５一起作顺时针偏转，在面板６的刻度标尺上指示出被测压力p的数值。由于弹簧管自由端的位移与被测压力大小成正比，因此仪表刻度标尺是线性的。
1Mｐa=1×１０3ｋPａ=1×１０６Pa
工程上习惯用的压力单位还有工程大气压(kgｆ/cm2)、标准大气压（ａtｍ)、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）等,按照有关规定,这些单位已不再使用，但为了解这些单位与国际单位制中压力单位的关系,列出表３－5供参考。
表3－5 各种压力单位换算表
单位名称