压力和压差测量
压力和压差测量-
三、弹性式压力计
弹性压力计是根据弹性元件受到压力作用后，所产 生的变形与压力大小具有一一对应的确定关系的 力平衡原理进行压力测量的。 1）弹性元件是指在受到外力作用时产生变形，而 撤去外力后能够恢复原状的原件。 2）输出特性: 变形位移X与弹性力F、被测压力PX有如下关系: F=f(px) x=f(px)
压力的概念
• 压力 垂直作用在单位面积上的力，或流体中单位面积上承受的 力。物理学上称之为“压强”，俗称“压力”。
绝对压力与表压力之间的关系 表压力=绝对压力-大气压 绝对压力=表压力+大气压
• 1.重力平衡方法
• 常用压力测量方法
• （1）液柱式压力计
•
基于液体静力学原理。被测压力与一定高度的工
电容式压力传感器 测量原理: 将弹性元件的位移转换为电容量的变化。
平行板电容器的电容量:
ε为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d 为两平行板间距。
实际测量中，大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变 A 或 d 一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。 故有变极距式电容压力传感器和变面积式电容压力传感器。
大家学习辛苦了, 还是要坚持
继续保持安静
一、压力表的选用
压力表的选用应根据使用要求，针对具体情况作具体 分析，我们常见的压力表为弹簧管压力表，除普通弹簧 管压力表之外，还有耐腐蚀的氨用压力表和禁油的氧用 压力表。我们根据以下依据做出种类、型号、量程和精 度等级的选择。
压力、压差测量仪表
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3 压力、压差测量仪表
3. 负荷式压力检测仪表
原理
基于静力平衡原理进行压力测量
分类
活塞式 浮球式 钟罩式
特点
普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行标定
2008-11-2
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3 压力、压差原理
利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、 电感、电容、电位差等
优点
具有较好的动态响应 量程范围大 线性好 便于进行压力的自动控制
一、U型管压力计
1.原理
P = P1 − P 2 = ρ g h
（1）可测差压或表压 （2）若提高U型管工作液的密度，则可扩 大仪表量程，但灵敏度降低，即在相同压 力的作用下，h值下降
2. 误差分析
（1）温度误差 刻度标尺长度变化，一般可忽略 工作液密度的变化，应进行适当修正 例如，当水从10℃变化到20℃时，其密度从999.8kg/m2 减 小到998.3 kg/m2，相对变化量为0.15％
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10~102 10-5~10-2 10-2~10-1 10-2~1 10-2~10-1 10~104 10~102 1~102 10~102
膜片 波纹管
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3 压力、压差测量仪表
三、单圈弹簧管压力计
特点
结构简单，使用方便，价格低廉 测压范围宽，为-105~109 Pa 准确度最高可达0.1级
第三章 压力、压差测量仪表
东北大学信息学院 张华
本章主要内容
3.1 概述 3.2 液柱式压力计 3.3 弹性式压力计 3.4 负荷式压力计 3.5 电气式压力计
了解压力检测的基本概念、主要方法和分类 了解各种液柱式压力计的工作原理 了解弹性元件的原理和结构 掌握单圈弹簧管压力计的原理、结构和因素分析 掌握活塞式压力计的原理、结构、误差分析和使用注意事项 了解浮球式压力计 掌握压电式压力计和电阻式压力计的原理、结构和特点 了解弹性振动式压力计和真空度的测量原理 掌握电容式压力变送器的原理、结构和特点 了解电感式和霍尔式压力变送器 了解压力表选择与安装的有关规定 2
压差检测原理
压差检测原理
压差检测原理是基于物质的流动或流体的流动产生的压力差来测量流体流动状态的一种方法。
压力差是流体流动过程中产生的两点之间的压力差异，通常以单位面积上的力的大小来表示。
当流体在管道或通道中流动时，由于管道或通道的几何形状、流速以及流体的黏性等因素的影响，产生了一定的压力差。
压差检测原理主要根据以下两个基本原理进行测量：
1. 流体阻力原理：流体在管道或通道中流动时，会受到管道或通道表面及流体自身的阻力作用，产生一定的压力差。
根据流体的流速、管道或通道的参数以及流体特性，可以计算出流体阻力对应的压力差。
2. 流体静压力原理：当流体静止不动时，流体自身的重力作用会形成静压力。
当流体流动时，流体的动能将转化为流体的压力能，即动压力，该压力被称为动压。
基于这两个原理，可以通过设置压差传感器或压力传感器在管道或通道中的不同位置，测量不同位置的压力差，从而判断流体的流动状态以及其它相关参数，如流速、流量等。
压差检测原理广泛应用于工业自动化、流体控制以及流体力学实验等领域，可对流体流动过程进行监测和控制。
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。
压差检测原理
压差检测原理一、引言压差检测是一种常用的测量技术，广泛应用于工业生产、科学研究和生活中的各个领域。
本文将介绍压差检测的原理及其在不同领域中的应用。
二、压差检测原理压差检测是通过测量两个点之间的压力差来获取相关信息的一种方法。
其原理基于流体力学中的伯努利定律和流体静力学原理。
1. 伯努利定律伯努利定律是流体力学中的基本定律之一，它描述了在流体运动过程中压力、速度和高度之间的关系。
根据伯努利定律，当流体在一条流线上运动时，流体的总能量保持不变。
2. 流体静力学原理流体静力学原理是研究静止流体力学性质的基本原理，它描述了流体在静止状态下的压力分布规律。
根据流体静力学原理，流体在静止状态下，任何一点的压强都与其所在位置的高度有关。
基于以上两个原理，压差检测可以通过测量两个点之间的压力差来推导出相关的物理量。
三、压差检测的应用压差检测在各个领域中都有广泛的应用，下面将分别介绍其在工业生产、科学研究和生活中的应用。
1. 工业生产在工业生产中，压差检测被广泛应用于流体输送、过滤和控制系统中。
例如，在石油化工行业中，通过测量管道两端的压力差，可以判断管道中的流量情况，从而实现对流量的控制和监测。
此外，在空调系统中，通过测量进出风口的压差，可以判断空调系统的工作状态，并及时采取相应的调节措施。
2. 科学研究压差检测在科学研究中也有着重要的应用。
例如，在气象学中，通过测量大气压差可以推测气压变化情况，从而预测天气变化。
在生物医学研究中，通过测量心脏两侧的压差可以评估心脏的功能和血液循环情况，有助于诊断和治疗心血管疾病。
3. 生活中的应用除了工业生产和科学研究，压差检测在生活中也有一些实际应用。
例如，在汽车领域，通过测量轮胎内外的压力差可以判断轮胎是否正常充气，避免因轮胎气压不足而导致的安全隐患。
此外，在家庭自来水管道中，通过测量进出水管道的压差可以判断水压是否正常，及时发现和解决供水问题。
四、总结压差检测是一种常用的测量技术，其原理基于流体力学中的伯努利定律和流体静力学原理。
矿内空气压力如何测定？
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
矿内空气压力如何测定？
矿内空气压力测定仪器有两类，一类用来测定绝对压力，一类是用来测定相对压力。
一、绝对压力的测定
绝对压力是指测定点的大气压力，是对绝对真空状态为零点压力。
测定仪器有水银气压计和空盒气压计两种，这两种气压计均可从该仪器刻度盘上直接读取被测点的大气压力。
二、相对压力的测定
相对压力也叫压差，是指风流中两点大气压力的差值。
测量仪器有：（一）U 形压差计
U 形压差计是较普遍测量压差的仪器，是用一个U 形玻璃管两端分别联接两根皮管，引至需测定压差的两点。
U 形管内两管间的高差，即是两点间压差，以mmH2O 柱表示压差的单位。
（二）倾斜压差计
倾斜压差计结构图如1 所示。
图1 倾斜压差计
（a）外形；（b）结构；（c）三通旋塞内部孔眼通断
1－底板；2－容器；3－玻璃管；4－胶皮管；5－注液孔螺丝；6－三通旋塞；
7－三能旋塞座；8－零位调整螺丝；9－弧形支架；10－水准泡；
11－调平螺丝；12－胶皮管。
实验室压差标准
实验室压差标准在实验室中，压差测量是流体动力学研究、气体分析、压力容器检测等领域里一个非常重要的实验项目。
本文将详细介绍实验室压差标准的各个方面。
1.压差测量原理压差测量是基于流体静力学的基本原理，即静止流体中压力与重力等效。
在两个高度不同的参考点上，测量流体静压之差即可得到压差。
一般情况下，压差测量需要使用压力传感器和高精度压力表等设备。
2.压差计量单位在实验室中，压差的计量单位通常为帕斯卡（Pa）或毫巴（mbar）。
1帕斯卡等于10000毫巴，即1Pa=10000mbar。
同时，常用的工程压力单位为大气压（atm）或巴（bar），1大气压等于101325帕斯卡，即1atm=101325Pa。
3.压差测量仪表实验室中常用的压差测量仪表有压力传感器、差压计、微差压计等。
这些仪表的原理各不相同，如压力传感器基于压电效应，差压计则是利用两个开口容器中气体压力平衡的原理。
使用时需要按照实际情况选择合适的仪表并正确安装。
4.压差标准装置建立压差标准装置需要了解装置的设计原理，选择精度高、稳定性好的压力传感器和数据处理系统。
在装置调试完成后，需要定期进行校准和维护以保证其精度和稳定性。
5.压差测量不确定度压差测量不确定度主要来源于传感器误差、环境干扰、测量方法误差等。
这些误差可以通过对各不确定度来源的统计分析来评估，并使用不确定度传播公式计算总不确定度。
6.压差测量系统实验室压差测量系统主要由压力传感器、数据采集器和计算机组成。
在构建系统时，需要选择精度高、稳定性好的传感器，并配备合适的数据采集器。
同时，要合理设计数据传输和存储方式，以便于对大量数据进行处理和分析。
7.压差校准方法实验室压差校准一般采用标准压力发生器作为标准装置，对被校准仪表进行逐级校准。
首先使用高一级的标准压力发生器产生已知压力值，然后通过级联方式逐渐传递至被校准仪表。
在每个压力级上，对被校准仪表的示值进行比对和修正，最终得到被校准仪表的校准结果。
压力及压差测量
二、压力单位
帕(Pa) N/m2，国际单位 兆帕(MPa) 106Pa 工程大气压， kgf/cm2 ，98070 Pa，约等于一个 大气压（1.013×105 Pa) 1mmH2O= 9.81 Pa 1mmHg =133 Pa
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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。见 教材p96表5-1 1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa 1 mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa 1 atm = 1.01325×105Pa 1 bar=105Pa 1 PSI=6.89×103Pa（Pounds per Square Inch ）
（4）仪表准确度等级的选择
压力检测仪表的准确度主要根据生产允许的最大误差 来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应 小于仪表的基本误差。
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例题：
有一压力容器，压力范围0.40.6MPa，压力变化速度较缓，不要求 远传。试选择压力仪表（给出量程和精 度等级）测量该压力，测量误差不大于 被测压力的4%.
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3.3.1 活塞式压力计 原理：
是根据流体静力平衡原理工作的，利 用压力作用在活塞上的力与砝码的重力 相平衡的原理设计而成的。如图所示。 主要由压力发生部分和测量部分组成。
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测量 部分
压力发 生部分
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常用校验压力表的标准仪器
－－活塞式压力计
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超高压活塞压力计
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3.3.2使用注意事项
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三弹、性压弹力性计是式根压据力弹性计元件受到压力作用后，所产生
的变形与压力大小具有一一对应的确定关系的力平 衡原理进行压力测量的。 1）弹性元件是指在受到外力作用时产生变形，而撤 去外力后能够恢复原状的原件。 2）输出特性： 变形位移X与弹性力F、被测压力PX有如下关系:
F=f(px)
x=f(px)
变极距式
变面积式
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• 弹簧管压力计
弹簧管压力计又称波登管压 力计·它是一种常见的也是目前 应用最广泛的工程仪表，压力 计的七妥元件是一根育曲成弧 形，电磁流量计螺旋形或s形等 形状的空心管子，其横断面为 非断面，一般最常用的形·面的 短轴方向与管子弯曲的径向方 向一致。
弹簧管压力表的结构如图所示.它主 要由弹簧管、远传式水表连杆机构、指 示机构等组成。
• (3) 结构复杂，成本较高。
2、弹性力平衡法
此种方法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 。
特点：(1) 可测压力、负压、绝对压力和压差；
(2) 类型多，应用广。
3、物理特性测量方法
基于在压力作用下，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。
• 2、根据被测介质的温度高低、粘度大小、腐蚀度、是否易燃易爆等要求选择。
• 3、根据现场环境选择。如高温、腐蚀、振动等。
电容式压力传感器 测量原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。
平行板电容器的电容量：
ε为电容极板间介质的介电常数；A为两平行板相对面积；d 为两平行板间距。
实际测量中，大多采用保持其中两个参数不变，而仅改变 A 或 d 一个参数的方法，把参数的变化转换为电容量的变化。 故有变极距式电容压力传感器和变面积式电容压力传感器。
一、压力表的选用
•
压力表的选用应根据使用要求，针对具体情况作具体分析，我们常见的压力表为
弹簧管压力表，除普通弹簧管压力表之外，还有耐腐蚀的氨用压力表和禁油的氧用压
力表。我们根据以下依据做出种类、型号、量程和精度等级的选择。
• 1、根据工艺生产中对压力测量精度、被测压力高低、以及对附加装置的要求选择。 对于弹性式压力表，为保证弹性元件能在弹性变形范围内可靠工作，在选择压力表量 程时，必须根据被测压力的性质(压力变化的快慢)留有足够的余地。一般说来，在被测 压力较稳定的情况下，最大压力值不超过满量程的3/4；在被测压力波动较大的情况下 ，最大压力值不超过满量程的2/3；为保证测量精度，被测压力的最小值应不低于满量 程的1/3。常见的压力表量程有0-0.1、0-0.6、0-1、0-4、0-6、0-10、0-15MPa等，举 例说如果工作压力为0.4MPa，工作压力比较稳定，选择0-1MPa的压力表就可以了； 如果工作压力为7MPa、位于压缩机出口压力检测点，选择0-15MPa量程的比较合适， 而选择0-10MPa量程的表则略显偏小。
二、液柱式压力 计
液柱式压力计是采用一定高度的液体所产生 的静压力来平衡被测压力的原理进行压力 测量的。其示值为大气压和被测介质压力 之差。
液柱式压力计定型产品有：
U形管压力计;
单管压力计;
倾斜式微压计。
U形管压力计
U型管压力计是实验室常用的压力计（如 图所示）。其测压范围为0~101.3kPa，它 构造简单、使用方便，测量精度较高，且 容易制作。
一定高度的工作液体产生的重力相平衡， 可将被测压力转换成为液柱高度差进行测 量。
（2）负荷式压力计 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
• 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;
U型管压力计由两端开口的垂直U型玻璃 管及垂直放置的刻度尺所构成。管内盛有 适量的工作液体（常用汞、水或乙醇等） ，U型管的一端连接已知压力（p１）的基 准系统（如大气等），另一端连接到被测 压力（p2）系统。被测系统的压力p2可由 下式计算得到：
P2=P1-ρg∆h
注：∆h式中为被测系统与基准系统液面高度差， ρ为工作液体的密度，g为重力加速度。
压力和压差测量
第六组
• 压压力力的概念
垂直作用在单位面积上的力，或流体中单位 面积上承受的力。物理学上称之为“压强” ，俗称“压力”。
绝对压力与表压力之间的关系
表压力=绝对压力-大气压
绝对压力=表压力+大气压
• 1、重力平衡方法
• 常用压力测量方法