变送器压力检测方法及仪表
压力变送器校验规程
压力变送器校验规程1.0目的规范压力变送器的校准操作，确保压力变送器的有效性和准确性。
2.0范围对新购或年检的压力变送器进行校验。
3.0校验时所需标准仪器及设备 1）活塞压力计； 2）精密压力表； 3）稳压电源； 4）精密电阻箱； 5）标准电流表。
4.0校验接线方法＋ ＋－ －5.0校验方法 5.1外观检查1）变送器的名牌应完整、清晰。
2）变送器的零件表面涂覆层应整洁、完好，无腐蚀和锈斑。
5.2基本误差校验（±0.2% ~±0.5%） 校验不少于5个有效点。
增加输入信号，使输入信号依次缓慢地停在各个有效点上（不得超过有效点值活塞压力计压力变送器电流表 稳压电源电阻箱再返回），读取标准表的数值并记录被检表的数值。
然后，减小输入信号，用同样的方法对仪表进行反向校验。
若误差超过允许值，则调整零点、量程、线性电位器，直到满足精度要求为止。
在校验过程中不允许调零点和量程，不允许轻敲或推动变送器。
5.3回程误差校验（0.2% ~0.5%）回程误差校验与示值基本误差校验同时进行。
即正向与反向校验时，同一被校分度线上的示值之差，取其中最大值，如误差超过允许值，应重新进行基本误差校验，直到满足精度要求为止。
5.4校验结果的处理经校验合格的压力变送器填写仪表校验记录，做合格标识方可投入使用，不合格的压力变送器填写仪表维修记录并详细记录不合格项目，经维修仍达不到标准要求的填写仪表报废申请表。
5.5校验周期为12个月。
6.0参考文件JJF1071国家计量校准规范编写规则JJF1001通用计量术语及定义GBT/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定7.0记录表格压力（差压）变送器检定记录表压力表检定记录表压力（差压）控制器检定记录表压力（差压）变送器检定记录表证书编号：送检单位：设备名称：生产单位：型号规格：测量范围：出厂编号：准确度等级：环境温度：℃环境湿度：%RH 检定用标准器名称及型号：1、编号：2、编号：被检点（）理论输出值（）实际输出值（）基本误差（）回差（）校前值检定值平均值上行程下行程上行程下行程检定记事：允许误差：最大误差：允许回差：最大回差：绝缘电阻：绝缘强度：密封性：外观：结论：检定员：核验员：检定日期：压力表检定记录表证书编号：送检单位：压力表名称：测量范围：制造厂商：检定温度：出厂编号：允许误差：级别：分度值：外观检查：标准器允许误差：检定用标准器名称及型号：1、编号：2、编号：标准压力（MPa）被检表轻敲后的示值轻敲指针变动量回程误差升压降压升压降压备注：结论：检定员：核验员：检定日期：。
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，
压力变送器校准
压力变送器校准技术要求：外观检查1.包括铭牌、标志、外壳等；2.外观应整洁，零件完整无缺，铭牌、标志齐全清楚，外壳旋紧盖好；3.检查变送器接头螺纹有无滑扣、错扣，紧固螺母有无滑丝现象。
内部检查1.包括电路板、接线端子、表内接线、线号、引出线等；2.内部应清洁，电路板及端子固定螺丝齐全牢固，表内接线正确，编号齐全清楚，引出线无破损、划痕。
变送器密封性检查1.将压力变送器加压至最大测量压力，保持5min，测量室不应有泄漏；2.将差压变送器的正、负压室同时加1.25倍的工作静压力，保持5min，不应有泄漏；3.将差压变送器的正压室加压至最大差压值的压力，保持5min，不应有泄漏；4.变送器加压后变送器及连接部分不得有渗漏和损坏现象。
绝缘性能检查1.用兆欧表检查输出端子对外壳电阻、测量回路对地电阻。
2.输出端子对外壳电阻≥10MΩ，测量回路对地绝缘电阻≥20MΩ。
3.压力变送器的相对百分误差±1.0 %。
校准变送器的设备：标准压力发生器、智能校准表或万用表。
校准方法：1.拆除现场仪表，接入标准仪器，检查所接管路是否有泄漏。
被检仪表不带数值显示功能的在电信号输出端接数字校准仪或万用表；2.按五点检验方式依次输入标准值，待显示数值稳定后记录测量值。
（五点为仪表量程的0%、25%、50%、75%、100%）；3.校准从下限值开始，逐渐增加输入信号，使显示数字依次缓慢地停在被校表校准点值上（避免产生任何过冲和回程现象），直至量程上限值，然后再逐渐减小输入信号进行下行程的校准，直至量程下限值。
在此过程中分别读取并记录标准表示值。
其中上限值只检上行程，下限值只检下行程。
4.误差计算：△＝（A－A1)/A×100%式中△ -- 相对百分误差A -- 测量值A1 -- 标准值相对百分误差在±1.0%范围内为合格。
故障变送器处理办法：1.标准仪表输入显示下量程值，后拧开被校准变送器顶盖上认证标牌的螺钉，旋开标牌，露出下量程和上量程校正口：螺丝校正的用螺丝刀微调下量程螺丝、按钮校正的按住下量程按钮两秒钟，然后核实被校准表的显示数值是否为下量程值；2.如一次零点调整未能成功，可进行多次调零；3.量程值按说明书多次（最少三次）进行零点和量程的调整，如各检验点误差仍大于规定允许误差，应考虑做降级使用或做报废申请。
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。
压力测量仪表
第1章压力测量仪表1.1 压力变送器1.1.1模拟式变送器（1）电容差压变送器的零位、量程、线性度、迁移量和阻尼的调校方法。
调校方法如下：a.零位、量程调校前，将阻尼电位器按逆时针方向旋到头（即关掉阻尼作用）。
接通电源通电15~30分钟后，调整零位。
输入压差为0时，使变送器输出为4mA，即电压表指示1+-0.004V。
然后加入相当于满度输出的差压信号，调节量程电位器（顺时针转动，输出增大，反之减小），使变送器输出为20mA，即电压表指示5+-0.004V。
注意在调量程电位器时将影响零位，而调零位电位器时不影响量程范围，故在调完测量范围以后尚需调整一次零位。
b.线性度通常变送器出厂时已校好，如要求线性度较高而且具备精密标准仪器时也可以进行。
步骤如下：在调好零位及量程后，加入相当二分之一量程的差压信号，此时输出应为12mA，即电压表指示3.000+-0.004V，如不符合要求，则调节线性度电位器，使输出达到要求，然后重复检查零位、量程及线性度到合格为止。
c.迁移量先将量程调到需要数值，如1000~2500千帕测量范围，则先将量程调到0~1500千帕。
如量程始点迁移量不大，可直接调节零电位器来实现迁移。
如迁移量较大，则需将安全接线盒中的正负迁移开关拨到相应位置（注意不可将两只开关全都拨向“+”、“-”符号端），然后在输入端加入稳定的量程始点差压信号，调节零位电位器使输出为4mA。
复核当输入压差为测量上限时（如前述的2500千帕），其输出应为20mA，否则可微调量程电位器。
d.阻尼所谓阻尼，即变送器的输出随被测压差变化的反映速度。
一般在现场使用时按变送器输出波动情况加以调整，用小螺丝刀插入阻尼调节孔内，旋转电位器柄，向顺时针方向转，阻尼时间增加，向逆时针方向转，阻尼时间减小，但当旋到头时不可用力再旋，以免损坏电位器。
（2）检查检修模拟变送器只有固定输出而无信号输出的方法如变送器的固定输出正常，能随方式开关的指示位置和变化而变化，这说明电源部分不会有问题，仪表故障很可能由以下方面引起：a.信号压力没有接进变送器测量室，或被什么东西阻隔。
辽宁石油化工大学化工自动化及仪表第6章 压力检测及仪表讲解
等。图6-8为电位器式电远传弹性压力计结构原理。在弹性元件
的自由端处安装滑线电位器，滑线电位器的滑动触点与自由端
连接并随之移动，自由端的位移就转换为电位器的电信号输出
。
(四）压力传感器 能够检测压力值并提供远传信号的装置统称为压力传感器。 1．应变式压力传感器
应变片式压力传感器利用电阻应变原理构成。电阻应变片有金 属和半导体应变片两类，被测压力使应变片产生应变。当应变 片产生压缩（拉伸）应变时，其阻值减小（增加），再通过桥 式电路获得相应的毫伏级电势输出，并用毫伏计或其他记录仪 表显示出被测压力，从而组成应变片式压力计。
递到中心感压膜片，中心感压膜片产生位移，使可动
电极和左右两个固定电极之间的间距不再相等，形成
差动电容。
差动电容的相对变化值与差压Δp呈线性对应关系，并与
腔内硅油的介电常数无关，从原理上消除了介电常数的 变化给测量带来的误差。 4．振频式压力传感器 振频式压力传感器利用感压元件本身的谐振频率与压力 的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。 5．压电式压力传感器 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压 力转换成电信号的。它是动态压力检测中常用的传感器 ，不适宜测量缓慢变化的压力和静态压力。
上，这时的力平衡关系为： pA W W0
p
1 (W A
W0
)
(6-6) (6-7)
(三）弹性式压力计
定义 弹性式压力检测是用弹性元件作为压力敏感元件把 压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。
优点 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。
4．弹性测压计信号的远传方式
压力变送器检定方法
压力变送器检定方法压力变送器是一种常用的工业自动化仪表，用于测量和转换压力信号。
为了确保压力变送器的准确性和可靠性，需要对其进行定期的检定。
本文将详细介绍压力变送器的检定方法。
一、检定前的准备工作在进行压力变送器的检定之前，需要做一些准备工作。
首先，需要对检定仪器进行校准，确保其准确度。
其次，需要准备好标准压力源，一般可以使用标准压力表或者压力校验器作为标准压力源。
此外，还需要准备好其他必要的检定工具和设备。
二、检定过程1. 清洗和检查需要对压力变送器进行清洗和检查，确保其表面干净无污物，并检查是否有损坏或者磨损的部件。
如果发现有问题，需要进行修理或更换。
2. 零点检定接下来，进行零点检定。
将标准压力源与压力变送器连接，并将标准压力源施加到压力变送器上。
在此过程中，需要确保标准压力源和压力变送器之间没有泄露。
然后，将压力变送器的输出信号与标准压力源的读数进行比较，调整压力变送器的零点。
3. 范围检定完成零点检定后，进行范围检定。
将标准压力源的压力逐渐增加，记录压力变送器的输出信号和标准压力源的读数，并进行比较。
根据比较结果，调整压力变送器的范围，使其输出信号与标准压力源的读数一致。
4. 线性度检定在完成零点和范围的检定后，需要进行线性度的检定。
将标准压力源的压力逐渐增加或减小，记录压力变送器的输出信号和标准压力源的读数，并进行比较。
根据比较结果，可以得到压力变送器的线性度曲线，进一步调整压力变送器的线性度。
5. 温度影响检定温度是影响压力变送器性能的重要因素之一。
因此，在检定过程中，需要对压力变送器在不同温度下的性能进行检测。
通过在不同温度条件下施加标准压力源，并记录压力变送器的输出信号和标准压力源的读数，可以得到不同温度下的压力变送器性能曲线。
6. 漏气检定在检定过程中，还需要进行漏气检定。
通过将压力变送器与标准压力源连接，并施加一定压力，观察是否有气体泄露的现象。
如果发现漏气问题，需要进行修理或更换部件。
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压力检测方法及仪表
压力检测仪表
1—低压室 2—高压室 3—测量元件（膜盒、膜片）
力 平 衡 式 压 力 变 送 器
检测放大 机构
4—轴封膜片 5—主杠杆 6—过载保护片 7—静压调整螺钉 8—矢量机构 9—零点迁移弹簧
反馈 机构 10—平衡锤 11—量程调整螺钉 12—检测片（衔铁） 杠杆机构
13—差动变压器 14—副杠杆
压力检测方法与仪表
主要内容
压力检测方法
液柱测压法
弹性变形法 电测压力法 弹簧管压力表 霍尔式压力表 差压（压力）变送器
压力检测仪表
力平衡式压力变送器
微位移式变送器
智能差压（压力）变送器
压力检测方法及仪表
压力的基本概念
垂直而均匀地作用在单位面积上的力
F S
式中 Ｐ——压力（Pa） Ｆ——均匀垂直作用力（N） Ｓ——受力面积（m2）
应变片
被测对象表面产生微小机械变形 应变片敏感栅随同变形 电阻值发生相应变化
R l K R l
压力检测方法及仪表
压力检测仪表
霍尔式压力表 霍尔式压力表属于电气式压力表。
测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料
的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转 换。
霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。
P2
填充液（硅油）
可动电极
隔离膜片
电容式压力传感器
测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等. 测量原理: 将被测压力的变化转换成电容量的变化。。
压力检测方法及仪表
压力检测仪表
智能差压（压力）变送器
在普通压力传感器上增加微处理器 特点：具有远程通讯的功能 依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数 使用维护方便 长期稳定工作，每5年才需校检一次。 以3051C 为例： 组成：传感膜头：被测压力--A/D转换----数字信号
2.
非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性
质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。
压力检测方法及仪表
电测压力法 电容式测压原理
测量原理
采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电
容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知道被测 压力的大小，从而实现压力-电容转换的。
定极板
单位: 牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa” 1Pa = 1*10-3KPa = 1*10-6MPa
压力检测方法及仪表
压力的几种表示形式
被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）
表压（正压） 大气压力线 绝对压力 真空度
绝对压力 绝对压力的零线
压力检测方法及仪表
液柱测压法
Ff lf l0
l1 F2 AP i tg l2
Ff L f
l2
14 5
Ff K f I 0
F0
4
H
l1 Fi
l1l3 Atg l0 I0 P F0 l2l f K f lf Kf
压力检测方法及仪表
压力检测仪表
微位移式变送器 （1）测量部分
固定电极
P1
转换放大单元
I0
压力检测方法及仪表
弹簧管压力表
游丝
刻度盘
中心齿轮 弹簧管 指针 扇形齿轮
拉杆 调整螺钉 接头
压力检测方法及仪表
电测压力法
测量原理 利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号 来进行测量的。 1. 弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应 的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；
霍尔效应：把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使 霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的
左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I，则会在
霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH，此电位
线性非均匀磁场
差称为霍尔电势。
VH K H IB
压力检测方法及仪表
压力检测仪表 霍尔式压力表
磁钢
霍尔片 + 弹簧管
测量原理 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
p1 p2
1
P0
1
1
1
h1 h h2
2 2
p h1
h2
2
0
0
常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和 活塞式压力表等。
压力检测方法及仪表
弹性变形法
测量原理 将被测压力转换成弹性元件变形的位移
P
P
弹簧管式弹性元件 膜片式弹性元件
弹性元件
C
d
ε——电容器极板间绝缘介质的介电 常数，F/m A——电容器两平行板覆盖的面积，m2
被测压力 动极板
d——两平行板之间的距离，m C——电容量，F
压力检测方法及仪表
电测压力法
压电式测压原理
根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。
（a）单晶体
（b）剖面图
（c）X截割的石英片
压力检测方法及仪表
测量原理
当弹性元件在轴向受到外力作用 时，就会产生拉伸或压缩位移，即
F CS
式中 F——轴向外力 S——位移 C——弹性元件的刚度系数 式中 A——弹性元件承受压力的有效面积 P——被测压力
F AP
A S P C
S ~ P
压力检测方法及仪表
弹 性 元 件 结 构 和 特 点
电子线路板：对信号进行修正，线性化处理---D/A转换-- 4～20mA信号
弹簧管
霍尔片VH KxK——霍尔式压力传感器输出系数 χ——自由端霍尔元件的位移量
压力检测方法及仪表
差压（压力）变送器 作用：将各种物理量转换成统一的标准信号 差压变送器 力平衡式变送器 位移平衡式变送器 气动单元组合仪表（简称为QDZ仪表） 20～100KPa 电动单元组合仪表（简称为DDZ仪表） DDZ-Ⅱ型仪表为0～10mADC DDZ-Ⅲ型仪表为4～20mADC
15—放大器 16—反馈动圈 17—永久磁钢 18—电源 19—负载 20—调零弹簧
测量机构
压力检测方法及仪表
压力检测仪表
F3 l4 l3 F1
8
主杠杆
M i Fi l1 F1l2
Fi AP
矢量机构将F1分解成F2和F3， F2 F1tg
F2
θ
12
θ
M
副杠杆平衡： F2l3 F0l0
电荷数
Qx KPx Ax
压电常数
受力面积
作用在受力面积上的压力
压力检测方法及仪表
电测压力法
应变片式测压原理 组 成
敏感栅 基 底 覆盖层 直径为0.025mm左右的合金电阻丝 绝缘 5 保护
l 1 2
4
位移、力、力矩、 加速度、压力
弹性敏 感元件
外力作用
应变
3 基片 1—敏感栅 2—
3—粘合剂 4—引线 5—覆盖片