【正文】 第 5章 壓力檢測(cè)及儀表 ? 壓力是工業(yè)生產(chǎn)中常見的過程主要參數(shù)之一，它直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，又是生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要的安全指標(biāo)?；痣姀S中為設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需測(cè)量壓力。 ?另外，一些不易直接測(cè)量的參數(shù)，例如，流量、液位等，往往通過壓力或壓差間接獲得。所以，壓力測(cè)量在自動(dòng)化中具有特殊地位。 ?壓力計(jì)和差壓計(jì)主要是 彈性 的，低壓和試驗(yàn)時(shí)用 液柱式 ；另外壓力和差壓的測(cè)量受管路限制，一般用壓力或差壓變送器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電信號(hào) 進(jìn)行 遠(yuǎn)傳 。 一、基本概念 定義：壓力是指均勻而垂直作用于單位面積上的，物理學(xué)中也稱之為 “ 壓強(qiáng) ” 。在國(guó)際單位制中，壓力的單位為帕斯卡 (Pa)，簡(jiǎn)稱 “ 帕 (Pa)’。過去采用毫米汞柱，毫米水柱，工程大氣壓（公斤力 /厘米 2）。 壓力用 P表示：即 P=F/A 式中 P— 壓力， Pa； F垂直作用力， N； A受力面積， m2 1Pa=1N/m2。1kPa=103Pa。 1MPa=106Pa 壓力測(cè)量的基本知識(shí) 二、壓力的表示方法 大氣壓力：指地球表面的空氣因自重所產(chǎn)生的壓力。大氣壓力用 Pb表示 。 絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為參考零點(diǎn)的壓力。 絕對(duì)壓力是指物體所受的實(shí)際壓力。絕對(duì)壓力用 pa表示 。 3：表壓力： 表壓力是指用一般壓力檢測(cè)儀表所測(cè)得的壓力，以 大氣壓力 為參考零點(diǎn)的壓力，用 p表示。 三者之間的關(guān)系： 見教材 p95 絕對(duì)壓力＝表壓力＋大氣壓力 表壓力＝絕對(duì)壓力－大氣壓力 P= Pa Pb 高于大氣壓的表壓力叫正壓，反之叫負(fù)壓，負(fù)壓的絕對(duì)值也稱真空。 一般的壓力檢測(cè)儀表所指示的壓力是表壓或真空度。因此，以后所提壓力，均指表壓力。 壓差： 21 ppp ???? 過去采用的壓力單位 “ 工程大氣壓力 ”（ kgf/cm2）、 “ 毫米汞柱 ” （ mmHg）、“ 毫米水柱 ” （ mmH2O）、 “ 物理大氣壓 ”（ atm）、 “ 巴 ” （ bar）、 “ PSI”等均應(yīng)改成法定計(jì)量單位帕。見教材 p96表 51 ?1 kgf/cm2 = 105Pa ?1 mmH2O = 10Pa ?1 mmHg = 102Pa ?1 atm = 105Pa ?1 bar=105Pa ?1 PSI= 103Pa 三、壓力單位 ?： 通過儀表使液柱高度的重力或砝碼的重量與被測(cè)壓力相平衡的原理測(cè)量壓力 ?： 利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)的表壓力或負(fù)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形來反映被測(cè)壓力的大小 ?： 用壓力敏感元件直接將壓力轉(zhuǎn)換成電阻、電荷量等電量的變化 四、壓力檢測(cè)方法 ?壓力傳感器從其原理及結(jié)構(gòu)來看可分為 ： 液柱式、機(jī)械式及電氣式 ?測(cè)量壓力的儀表，按信號(hào)原理不同，大致可分為四類： ?液柱式 ： 根據(jù)流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度。 ?機(jī)械式 ： 根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移。 ?電氣式 ： 將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電感、電容、電阻、電位差等，依據(jù)電量的大小實(shí)現(xiàn)壓力的間接測(cè)量。 ?活塞式 ： 根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量。 五、壓力測(cè)量?jī)x表的分類 液體壓力計(jì) ?利用液柱對(duì)液柱底面產(chǎn)生的靜壓力與被測(cè)壓力相平衡的原理， 通過液柱高度來反映被測(cè)壓力的大小 ?優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，在本專業(yè)中應(yīng)用很廣泛 ?缺點(diǎn)：量程受液柱高度的限制，體積大，玻璃管容易損壞及讀數(shù)不方便 液體壓力計(jì)種類： U型管壓力計(jì)、 杯型壓力計(jì)、斜管式微壓計(jì)等。 一、 U型管壓力計(jì) ?采用水銀或水為工作液，用 U形管或單管進(jìn)行測(cè)量，常用于低壓、負(fù)壓或壓力差的檢測(cè) ?被廣泛用于實(shí)驗(yàn)室壓力測(cè)量或現(xiàn)場(chǎng)鍋爐煙、風(fēng)道各段壓力、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測(cè)量 肘管、封液 U型管壓力計(jì)兩端差壓與液柱高度 h間有如下關(guān)系 : Δ p=p1p2=h(ρ ρ1)g =(h1+h2)(ρ ρ1)g 式中 ρ ρ1—— 封液密度和封液上面的介質(zhì)密度 h—— 兩側(cè)封液的高度差 h =(h1+h2) g—— 重力加進(jìn)度。 ?△ P=P1－ P2 ? =ρg(h1+h2) 提高工作液密度將增加壓力的測(cè)量范圍，但靈敏度要降低。 當(dāng) ρ ρ1 注意事項(xiàng) ?為減小毛細(xì)現(xiàn)象， U型管的內(nèi)徑一般為 520mm, ，內(nèi)徑最好不小于 10mm ?使用時(shí)保持垂直 ?減小兩次讀數(shù)誤差，讀數(shù)時(shí)眼睛與液面平齊，以封液彎月面頂部切線為準(zhǔn)讀取液面高度。 ?應(yīng)選擇密度小的封液，以增大左右管液體的高度差，減小讀數(shù)誤差。（水，汞，四氯化碳）。 ?當(dāng)測(cè)量較大的壓力時(shí)，可采用密度較大的封液；當(dāng)測(cè)量較小的壓力時(shí)，可采用密度較小的封液； 二、單管式壓力計(jì)（杯型壓力計(jì)） ?U形管壓力計(jì)要讀兩次數(shù)增大了讀數(shù)誤差，也不方便。將一邊的肘管換成大截面容器構(gòu)成單管式壓力計(jì)。 原理： 大容器中封液的減少等于管中封液的增加 h2A2=h1A1 （ A1， A2,分別為管子截面積和大容器的截面積 ) 若 肘管內(nèi)徑遠(yuǎn)小于杯容器內(nèi)徑，則： ?△ P=P1－ P2 ? =g(ρρ1) h2 ?單管壓力計(jì)的應(yīng)用： 將數(shù)根肘管連至同一個(gè)大截面容器，則成為多管壓力計(jì)，電廠用它測(cè)爐膛和煙道各處的負(fù)壓。大容器內(nèi)通大氣，各肘管連至煙道各測(cè)點(diǎn)，此時(shí)各肘管中的液體高度即代表各處負(fù)壓。 三、斜管式微壓計(jì) 熱力實(shí)驗(yàn)中用斜管式微壓計(jì)測(cè)微小壓力、負(fù)壓、差壓。 ?測(cè)正壓，被測(cè)壓力送入大容器 ?測(cè)負(fù)壓，被測(cè)壓力送入肘管 ?測(cè)差壓，將較高壓力送入大容器，較低壓力送入肘管。 ?2212 21 s inA dh l l h lAD???? ? ?????2A1A則 Δ p=p1p2=(h1+h2)(ρ ρ1)g 且 h2=Lsinα。 h1=L A2 /A1=L(d2/D2) ?由于被測(cè)介質(zhì)通常為氣體，所以 ρ1可忽略，整理得 Δ p＝ L (sinα+ d2/D2) ρ g = kL 其中 k為系數(shù)，若 α一定，則為 k常數(shù)， 則讀取 L數(shù)值表示被測(cè)差壓 Δ p。 ?優(yōu)點(diǎn)： ?因?yàn)?L比 h2放大了 1/sinα倍，所以讀數(shù)得相對(duì)誤差小 ?改變 α可改變 k值，但不得小于 150 ?α 微壓計(jì)測(cè)量范圍，靈敏度。 ？ 斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般 100~2500pa 斜管式微壓計(jì)應(yīng)用范圍：一般 100~2500pa ?傾斜角度越小 ， l越長(zhǎng) ， 測(cè)量靈敏度就越高；但不可太小 ， 否則液柱易沖散 ， 讀數(shù)較困難 ， 誤差增大 。 ?這種 傾斜管液柱式壓力計(jì) 可以測(cè)量到 微壓 。 為了進(jìn)一步提高微壓計(jì)的精確度 ， 應(yīng)選用密度小的酒精作為工作液體 。 四、液體壓力計(jì)的測(cè)量誤差分析及其修正 毛細(xì)現(xiàn)象。 由于毛細(xì)現(xiàn)象，管內(nèi)的液柱可產(chǎn)生附加升高或降低，其大小與