工藝參數(shù)壓力檢測ppt課件(已修改)
2025-05-10 23:59 本頁面
【正文】 第 5節(jié) 壓力檢測技術(shù)n 壓力的基本概念n 常用壓力檢測儀表壓力的基本概念 壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的工藝參數(shù)之一，正確地測量和控制壓力是保證工業(yè)生產(chǎn)過程良好地運(yùn)行，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低耗及安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力，即物理學(xué)中常稱的壓強(qiáng)。 工程上，習(xí)慣把壓強(qiáng)稱為壓力。 (51)式中 p— 壓力； F— 垂直作用力； S— 受力面積。2.壓力的表示方法由于參照點(diǎn)不同，在工程上壓力有幾種不同表示方法。(1)絕對壓力 被測介質(zhì)作用于物體表面上的全部壓力稱為絕對壓力，用符號 pi表示。(2)大氣壓力 由地球表面空氣質(zhì)量所形成的壓力，稱為大氣壓力。它隨地理緯度、海拔高度及氣象條件而變化，用符號 p0表示。(3)表壓力 絕對壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐罘Q為表壓力，用符號 表示， (4)真空度 (負(fù)壓 )當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時(shí)，表壓力為負(fù)值 (負(fù)壓力 )，其絕對值稱為真空度，用符號 表示， (5)差壓 (壓差 ) 任意兩個(gè)壓力 p p2之差稱為差壓 ， 各種壓力之間的關(guān)系4. 壓力檢測的基本方法根據(jù)不同工作原理，壓力檢測方法可分為如下幾種： (1)重力平衡方法 這種方法利用一定高度的工作液體產(chǎn)生的重力或砝碼的重量與被測壓力相平衡的原理，將被測壓力轉(zhuǎn)換為液柱高度或平衡砝碼的重量來測量。例如液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)。 (2)彈性力平衡方法 利用彈性元件受壓力作用發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生的彈性力與被測壓力相平衡的原理，將壓力轉(zhuǎn)換成位移，通過測量彈性元件位移變形的大小測出被測壓力。此類壓力計(jì)有多種類型，可以測量壓力、負(fù)壓、絕對壓力和壓差，應(yīng)用最為廣泛。 (3) 機(jī)械力平衡方法這種方法是將被測壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過測量平衡時(shí)的外力測知被測壓力。力平衡式儀表可以達(dá)到較高精度，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 (4) 物性測量方法利用敏感元件在壓力的作用下，其某些物理特性發(fā)生與壓力成確定關(guān)系變化的原理，將被測壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量來測量。如應(yīng)變式、壓電式、電容式壓力傳感器等等。常用壓力檢測儀表1.液柱式壓力計(jì)應(yīng)用液柱測量壓力的方法是以流體靜力學(xué)原理為基礎(chǔ)的。一般是采用充有水或水銀等液體的玻璃 U形管、單管或斜管進(jìn)行壓力測量的，其結(jié)構(gòu)形式如圖 32所示。圖 32液柱式壓力計(jì)(1) U形管壓力計(jì) 圖 32(a)所示的 U形管是用來測量壓力和壓差的儀表。在 U形管兩端接入不同壓力和時(shí)，根據(jù)流體靜力平衡原理可知， U形管兩邊管內(nèi)液柱差 h與被測壓力和的關(guān)系為 :(32)式中 A —U 形管內(nèi)孔截面積； — U形管內(nèi)工作液的密度； g— 重力加速度。由上式可求得兩壓力的差值或在己知一個(gè)壓力的情況下（例如壓力），求出另一壓力值 :(33)可見 U形管內(nèi)的液柱差 h與被測差壓或壓力成正比，因此被測壓差或壓力可以用工作液高度 h的大小來表示。(2)單管壓力計(jì)U形管壓力計(jì)的讀數(shù)誤差較大。為了減小讀數(shù)誤差，可以采用單管壓力計(jì)。單管壓力計(jì)如圖 32(b)所示，它相當(dāng)于將 U形管的一端換成一個(gè)大直徑的容器，測壓原理與 U形管相同。當(dāng)大容器一側(cè)通入被測壓力，管一側(cè)通入大氣壓時(shí)，滿足下列關(guān)系 :(34)式中 h — 兩液面的高度差； d — 玻璃管直徑； D — 大容器直徑。由于 Dd， 故 d2/D2可以忽略不計(jì)，則式 (34)可寫成 :(35)管內(nèi)工作液面上升的高度 h即可表示被測壓力的大小。(3)斜管壓力計(jì) 用 U形管或單管壓力計(jì)來測量微小的壓力時(shí)，因?yàn)橐褐叨茸兓苄?，讀數(shù)困難，為了提高靈敏度，減小誤差，可將單管壓力計(jì)的玻璃管制成斜管，如圖 32(c)所示。大容器通入被測壓力 p1， 斜管通大氣壓力 p2， 則 p1與液柱之間的關(guān)系仍然與式 (35)相同 :(36)式中 L— 斜管內(nèi)液柱的長度； — 斜管傾斜角。由于 Lh， 所以斜管壓力計(jì)比單管壓力計(jì)更靈敏，可以提高測量精度。2.彈性壓力計(jì)當(dāng)被測壓力作用于彈性元件時(shí)，彈性元件便產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形 (即機(jī)械位移 )。 根據(jù)變形量的大小，可以測得被測壓力的數(shù)值。彈性壓力計(jì)的組成環(huán)節(jié)如圖 33所示 :彈性元件 是核心部分，其作用是感受壓力并產(chǎn)生彈性變形，彈性元件采用何種形式要根據(jù)測量要求選擇和設(shè)計(jì)；在彈性元件與指示機(jī)構(gòu)之間是 變換放大機(jī)構(gòu)，其作用是將彈性元件的變形進(jìn)行變換和放大；指示機(jī)構(gòu) (如指針與刻度標(biāo)尺 )用于給出壓力示值；調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整零點(diǎn)和量程。圖 33彈性壓力計(jì)組成框圖(1) 彈性元件同樣的壓力下，不同結(jié)構(gòu)、不同材料的彈性元件會產(chǎn)生不同的彈性變形。常用的彈性元件有彈簧管、波紋管、薄膜等，如表 32所示。其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測量；單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓或真空度的測量。表 32彈性元件的結(jié)構(gòu)和特性類別名稱 示 意 圖壓力測量范圍 kPa輸出特性動(dòng)態(tài)性質(zhì)最小 最大 時(shí)間常 數(shù) /s自振頻率/Hz薄膜式平薄膜0～ 10 0～ 105 105～102 10～104波紋膜0～ 103 0～ 103 102～10110～102撓性膜0～ 105 0～ 102 102～ 1 1～ 102波紋管式波紋管0～ 103 0～ 103 102～10110～102彈簧管式單圈彈簧管0～ 101 0～ 106 － 102～103多圈彈簧管0～ 102 0～ 105 － 10～102彈性元件常用的材料有銅合金、彈性合金、不銹鋼等，各適用于不同的測壓范圍和被測介質(zhì)。通過各種傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)直接指示被測壓力值。這類直讀式測壓儀表有 彈簧管壓力計(jì) 、 波紋管差壓計(jì) 、 膜盒式壓力計(jì) 等。 (2) 彈簧管壓力計(jì)彈簧管式壓力計(jì)是工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛的一種直讀式測壓儀表，以單圈彈簧管結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多。其一般結(jié)構(gòu)如圖 34所示。被測壓力由接口引入，使彈簧管自由端產(chǎn)生位移，通過拉桿使扇形齒輪逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)嚙合的中心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與中心齒輪同軸的指針將同時(shí)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，并在面板的刻度標(biāo)尺上指示出被測壓力值。1
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