第4章压力及真空度检测仪表压电式
压力检测仪的三种测压方法
压力检测仪的三种测压方法压力表可以指示、记录压力值，并可附加报警或掌控装置。
被测压力包含肯定压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压（习惯上称真空）和差压。
工程技术上所测压力表可以指示、记录压力值，并可附加报警或掌控装置。
被测压力包含肯定压力、大气压力、正压力（习惯上称表压）、负压（习惯上称真空）和差压。
工程技术上所测量的多为表压。
下图为该形式图片：压力是工业生产中的紧要参数，如高压容器的压力超出额定值时便是不安全的，必须进行测量和掌控。
在某些工业生产过程中，压力还直接影响产品的质量和生产效率，如生产合成氨时，氮和氢不但须在肯定的压力下合成，而且压力的大小直接影响产量高处与低处。
另外，在肯定的条件下，测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。
而是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表，按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型，在选用的过程中难免会碰到一些问题，下面4招就能让您理清如何选用：正确选用重要包含确定仪表的型式、量程、范围、精准度和灵敏度、外形尺寸以及是否需要远传和具有其他功能，如指示、记录、调整、报警等。
1.工艺生产过程对测量的要求，包含量程和精准度。
在静态测试（或变更缓慢）的情况下，规定被测压力的最大值选用压力表满刻度值的三分之二；在脉动（波动）压力的情况下，被测压力的最大值选用压力表满刻度值的二分之一、2.现场的环境条件，如环境温度、腐蚀情况、振动、潮湿程度等。
如用于振动环境条件的防震压力表。
3.被测介质的性质，如状态（气体、液体）、温度、粘度、腐蚀性、玷污程度、易燃和易爆程度等。
如氧气表、乙炔表，带有“禁油”标志，专用于特别介质的耐腐蚀压力表、耐高温压力表、隔膜压力表等。
4.适于工作人员的观测。
依据检测仪表所处位置和照明情况选用表径（外形尺寸）不等的仪表。
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第三章 压力检测方法与仪表
工艺要求 现场指示、远传指示、自动记录、自动调节或信号报警
介质性质
现场环境
温度、粘度、脏污程度、腐蚀性、易燃性
温度、湿度、有无振动、有无腐蚀性
•仪表量程的确定 化工自控设计技术规定
被测压力较稳定的情况，最大压力值应不超过满量程的2/3；
被测压力波动较大的情况，最大压力值应不超过满量程的1/2 被测压力的最小值也不应低于全量程的1/3
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
压力检测方法及仪表
图3-11 应变片压力传感器示意图 1-应变筒; 2-外壳; 3-密封膜片
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。
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
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
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
电容式压力变送器，目前在工业生产中应用非常广泛，其输出 信号是标准4～ 20mA DC电流信号。 电容式差压变送器的结构可以有效地保护测量膜片，当差压过大 并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上， 因此不易损坏; 与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑， 密封性与抗振性好，测量精度相应提高，可达0.2级。
压力检测仪表
三、弹性式压力计
3.1分类：弹性式压力计是用弹性元件把压力转换成弹性位移的一种检测 x x x x 方法。
x
平薄膜
波纹膜
波纹管
单圈弹簧管
多圈弹簧管
膜 片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示。但是膜片的 位移较小，灵敏度低，指示精度不高，一般为2.5级。膜片更多的是 和其他转换元件合起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信 号； 波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直 接读数。其特点是灵敏高（特别是在低压区），常用于检测较低的压 力（1.0 ～ 106Pa ），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到 1.5 级； 弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽， 可以测量负压、微压、低压、中压和高压，因此应用十分广泛。根据 制造的要求，仪表精度最高可达0.15级。
3.3弹性式压力表的选型
3.3.1 压力测量仪表的选型应符合下列要求: 1 压力在一40kpa~40kpa 时，宜选用膜盒压力表。 2 压力在40kpa 以上时，宜选用波纹管压力表或弹簧管压力表。 3 压力在一100kpa~Okpa 时，宜选用弹簧管真空表。 3.3.2 特殊介质的压力测量仪表的选型应符合下列要求: 1 稀盐酸、盐酸气、重油类及其类似的具有强腐蚀性、含固体颗粒、粘 稠液等介质，应选用膜片压力表或隔膜式压力表。 2 结晶、结疤及高粘度等介质，宜选用法兰连接形式的隔膜式压力表。 3 在机械振动较强的场合，宜选用耐震压力表或船用压力表。 4 气氨,液氨选用氨压力表; 氧气选用氧压力表; 氢气选用氢压表; 氯气选用 耐氯压力表； 乙炔选用乙炔压力表; 硫化氢选用耐硫压 力表; 碱液选用耐 碱压力表 3.3.3 测量差压时，应选用差压压力表。 3.3.4 对于测量气体设计压力大于或等于2.5mpa 和测量液体设计压力大于 或等于6mpa 的场所，应选用有卸压装置外壳的压力表。 3.3.5 用于测量脉冲压力或需要超量程保护场合的压力表，宜配有超量程 保护装置。
压力检测仪表检测原理
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。
第3.1章_压力检测方法及仪表
M M 和 22 可得 25 M 66 25 2 3 查附录一，可选测压范围为 0 M 60
工艺允许的最大误差 max 1 100% 100% 1.67%
10:33:05 昆明理工大学
M
60
压力测量仪表的选用
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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
Ff lf l0
l1 F2 AP i tg l2
Ff L f
l2
14 5
Ff K f I 0
10:33:05
昆明理工大学
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
10:33:05
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液柱测压法
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
1
p1
p2
1
P0
1
h1
1
h1
2
p
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
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
化工测量及仪表第章压力
• 弹性元件种类和特性
常用的弹性元件类型有膜片、弹簧管、波纹管等类型， 可将压力信号转换为位移信号。
波纹管
弹簧管
膜片和膜盒
膜片主要用于低压的测量，压力增大时，膜片圆心处的硬心会产生 直线位移。在压力测量中，常用两片膜片沿周边对焊起来，组成膜盒 结构。膜片可直接带动传动机构就地显示，但由于膜片的位移较小， 灵敏度低，更多的是与压力变送器配合使用。 波纹管在管内压力增大时，侧壁上的褶皱曲率变化，产生自由端的 水平位移，由于波纹管的位移相对较大，一般可直接带动传动机构， 就地显示。其优点是灵敏度高，但波纹管迟滞误差较大，其输出的水 平位移比弹簧管大，但位移和压力的线性度不如弹簧管。 弹簧管又称波登管，管的横截面为椭圆形，当管内压力变大时，椭 圆截面在压力作用下趋向于圆形，使整个弯管曲率发生变化，其自由 端产生向外的位移，在位移量不大时，可近似的看作直线运动，且位 移大小与压力近似成正比。弹簧管还有多圈的盘状或螺旋状的结构， 可以增大输出的位移量。
R
式中K=πE，称为半导体灵敏系数
金 银 青铜
2.4*10-3 1.62*10-3 13-18*10-3
金属应变计的灵 敏系数为2～3
3.3.2 金属应变片与应变式压力传感器
• 应变片结构
利用金属材料的应变效应，可将形变转换
为电阻变化，工程上使用的传感器称为金属
应变片，简称应变片，它是利用极细的金属
R L A
推导过程: 导体或半导体材料阻：
R L A
式中：
—材料的电阻率。 对上式全微分，
L
dL LdA
dR d
A
A
A2
用相对变化量表示：
R L A R LA 上式即为电阻受到后。
第三章 压力与真空度检测仪表
3.2.3 弹簧管压力计 (2).工作原理(单圈弹簧管) 通入压力p后,椭圆形截面在p作用下将趋于圆形,使自由 端B产生位移,且与p的大小成正比(具有线性刻度)。所以 只要测得B点的位移量,就能反映压力p的大小。
3.2.3 弹簧管压力计 (2).工作原理(单圈弹簧管) 放大过程: 自由端B的位移通过拉杆2使扇形齿轮3作逆时 针偏转,指针5通过同轴的中心齿轮4的带动作顺时针偏转, 在面板6的刻度标尺上显示出被测压 力p的数值。由于B的位移与p的大 小成正比,则刻度标尺是线性的。 游丝7用来克服因扇形齿轮与 中心齿轮间的传动间隙而产生 的仪表变差。 改变调节螺钉8的位置,可调整 仪表的量程。
压电元件:石英晶体、压电陶瓷、半导体材料。
3.3.3 压电式压力传感器
石英晶体的压电效应
Z
晶体学常用三根相 互垂直的轴来表示
Y
X
天然结构：六角棱柱体
3.3.3 压电式压力传感器 B 压电式压力传感器的结构 1—绝缘体; 2—压电元件; 3—壳体; 4 --膜片;
引线
C 工作原理:被测压力均匀作用在膜 片上,使压电元件受力而产生电荷。 电荷量经放大转换为电压或电流输出, 其大小与输入压力成正比。 更换压电元件可改变压力的测量范围,还可用多个压电元 件叠加的方式提高仪表的灵敏度。 特点:体积小,结构简单紧凑,全密封,工作可靠;固有频率高, 不需外加电源;适于工作频率高的压力测量。 测量范围:0～70MPa,测量精确度为1％, 0.2％, 0.06％。
760 1 7.36 ×10-2 736 750 51.715
1.02 ×10-5
1.033
1.45 ×10-4
14.706
毫米汞柱 （mmHg）
毫米水柱 （mmH2O） 千克力/厘米2 (工程大气压) （kgf/cm2） 巴 （bar）
压力检测
压力检测一、概述压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产运行，必须对压力进行监测和控制，但需说明的是，这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。
在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。
所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号pj表示。
用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。
地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表示。
用来测量大气气压力的仪表叫气压表。
绝对压力与大气压力之差。
称为表压力，用符号pb表示。
即pb=pj-pq。
当绝对压力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号pz表示。
用来测量真空度的仪表称为真空表。
既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。
二、压力的测量与压力计的选择压力测量原理可分为液柱式、弹性式、电阻式、电容式、电感式和振频式等等。
压力计测量压力范围宽广可以从超真空如133×10-13Pa直到超高压280MPa。
压力计从结构上可分为实验室型和工业应用型。
压力计的品种繁多。
因此根据被测压力对象很好地选用压力计就显得十分重要。
1．就地压力指示当压力在2.6Kpa时,可采用膜片式压力表、波纹管压力表和波登管压力表。
如接近大气压的低压检测时，可用膜片式压力表或波纹管式压力表。
2．远距离压力显示若需要进行远距离压力显示时，一般用气动或电动压力变压器，也可用电气压力传感器。
当压力范围为140~280MPa时，则应采用高压压力传感受器。
当高真空测量时可采用热电真空计。
3．多点压力测量进行多点压力测量时，可采用巡回压力检测仪。
若被测压力达到极限值需报警的，则应选用附带报警装置的各类压力计。
正确选择压力计除上述几点考虑外，还需考虑以下几点。
（1）量程的选择根据被测压力的大小确定仪表量程。
对于弹性式压力表，在测稳定压力时，最大压力值应不超过满量程的3/4；测波动压力时，最大压力值应不超过满量程的2/3。
《压力检测及仪表》课件
压力仪表无法通讯
检查通讯线路、接口是否正常，协议是否匹 配
CHAPTER
05
新型压力检测技术及发展趋势
新型压力检测技术的特点与应用
特点
高精度、快速响应、低成本、智能化
应用领域
工业自动化、航空航天、医疗设备、科研实验等
新型压力检测技术的发展趋势与展望
发展趋势
集成化、微型化、网络化、智能化
压力检测是利用各种传感器和测 量仪表来测量气体或液体的压力
，以了解其压力状态的过程。
压力检测在工业生产、航空航天 、医疗等领域具有重要意义，是 保证设备和系统安全、稳定运行
的关键。
压力检测的原理与分类
01
总结词：压力检测的原理与分类
02
压力检测的原理主要是基于压力传感器的物理效应，如压阻效
应、压电效应等。
《压力检测及仪表》 PPT课件
CONTENTS
目录
• 压力检测技术概述 • 压力仪表的种类与特点 • 压力检测系统的设计与应用 • 压力仪表的校准与维护 • 新型压力检测技术及发展趋势 • 压力检测及仪表行业的发展前景
CHAPTER
01
压力检测技术概述
压力检测的定义与重要性
总结词：压力检测的定义与重要 性
电容式压力传感器
利用电容效应，将压力转换为 电容量变化，再通过电子测量 电路转换为电压或电流信号输 出。
压阻式压力传感器
利用半导体材料的压阻效应， 将压力转换为电阻值变化，再 通过测量电路转换为电压或电
流信号输出。
压力仪表的特点与应用
弹簧管压力表
膜片压力表
结构简单、价格低廉、使用方便，适用于 一般工业气体、液体和蒸汽的压力检测。
真空度检测方法
真空度检测方法引言真空度检测是在真空技术领域非常重要的一项工作。
在各个领域使用真空技术的过程中，了解和控制真空度是确保工作环境质量的关键。
本文将介绍真空度检测的方法和技术，帮助读者更好地理解和应用真空技术。
真空度的定义真空度通常用压力值来表示，它反映了单位面积上气体分子的数量。
真空度越高，所含气体分子数量越少。
常见的真空度单位包括帕斯卡（Pa）、毫巴（mbar）和托（torr）等，这些单位之间可以相互转换。
真空度检测的重要性在许多领域中，如光学薄膜沉积、电子器件制造、空间科学等，真空度的控制都是非常关键的。
不同的工艺要求不同的真空度，因此准确、可靠地检测真空度对于确保工艺质量至关重要。
同时，真空度的检测也是判定真空系统是否泄漏的重要手段。
常用的真空度检测方法下面将介绍几种常用的真空度检测方法，包括物理法、电离法和吸附法等。
1. 热导物理法热导物理法通过测量在单位时间内传导热量来确定真空度。
这种方法通常适用于粗真空范围内（大气压到10-3 Pa）的检测。
它的原理是利用气体分子与热电偶之间的碰撞，从而导致热量传导，进而计算真空度。
2. 换能式压电真空计换能式压电真空计是一种基于压电效应工作的真空计。
它通过测量压电材料的电荷变化来确定真空度。
这种方法适用于粗真空和高真空范围内（10-2 Pa到10-9 Pa）的检测。
换能式压电真空计通常精度高，响应速度快。
3. 流速法流速法是一种利用气体分子在单位时间内通过孔隙或管道的数量来确定真空度的方法。
通过测量流动气体的流速和管道的几何参数，可以计算出真空度。
流速法适用于中真空和高真空范围内（10-2 Pa到10-6 Pa）的检测。
4. 玻璃比容试法玻璃比容试法是一种利用玻璃容器内真空和大气压下的体积变化来确定真空度的方法。
通过测量空气进入或排出容器的体积变化，可以计算出真空度。
这种方法适用于中真空范围内（10-2 Pa到10-1 Pa）的检测。
真空度检测的注意事项在进行真空度检测时，需要注意以下几点：1.单一检测方法不能适用于所有真空范围，需要根据实际情况选择合适的检测方法。