【文章內(nèi)容簡介】 允許誤差可至 ％； 2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào) ， 所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警 ， 并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 41 圖 38 電氣式壓力計(jì)組成方框圖 組成 一般由壓力傳感器 、 測量電路和信號(hào)處理裝置所組成 。 常用的信號(hào)處理裝置有指示儀 、 記錄儀以及控制器 、 微處理機(jī)等 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 42 幾種常見的傳感器或變送器： 霍爾片式壓力傳感器 是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的 ， 即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢 ， 從而實(shí)現(xiàn)壓力的測量 。 圖 39 霍爾效應(yīng) 霍爾電勢 可用下式表示 BIRU HH ? 式中 ， UH為霍爾電勢； RH為霍爾常數(shù) ，與霍爾片材料 、 幾何形狀有關(guān)； B為磁感應(yīng)強(qiáng)度； I為控制電流的大小 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 43 注意 霍爾電勢與磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流成正比 。 提高 B和 I值可增大霍爾電勢 UH， 但兩者都有一定限度 ， 一般 I為 3～ 20mA，B約為幾千高斯 ， 所得的霍爾電勢 UH約為幾十毫伏數(shù)量級(jí) 。 導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng) ， 不過它們的霍爾電勢遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢小得多 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 44 將霍爾元件與彈簧管配合 ， 就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器 ， 如圖 310所示 。 圖 310 霍爾片式壓力傳感器 1— 彈簧管； 2 — 磁鋼； 3 — 霍爾片 當(dāng)被測壓力引入后 ， 在被測壓力作用下 ， 彈簧管自由端產(chǎn)生位移 ， 因而改變了霍爾片在非均勻磁場中的位置 ， 使所產(chǎn)生的霍爾電勢與被測壓力成比例 。 利用這一電勢即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動(dòng)控制 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 45 應(yīng)變片式壓力傳感器 利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成 。 電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類 ， 被測壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變 。 當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮 （ 拉伸 ） 應(yīng)變時(shí) ， 其阻值減小 （ 增加 ） ， 再通過橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢輸出 ， 并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯示出被測壓力 ， 從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì) 。 圖 311 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖 1— 應(yīng)變筒；2— 外殼；3— 密封膜片 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 46 壓阻式壓力傳感器 利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成 。 采用單晶硅片為彈性元件 ， 在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝 ， 在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻 ，并將電阻接成橋路 ， 單晶硅片置于傳感器腔內(nèi) 。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí) ， 單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變 ， 使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化 ， 再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào) 。 工作原理 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 47 圖 312 壓阻式壓力傳感器 1— 基座； 2— 單晶硅片；3— 導(dǎo)環(huán)； 4— 螺母； 5— 密封墊圈； 6— 等效電阻 特點(diǎn) 精度高 、 工作可靠 、 頻率響應(yīng)高 、 遲滯小 、 尺寸小 、重量輕 、 結(jié)構(gòu)簡單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測量壓力 ， 稍加改變 ，還可以測量差壓 、 高度 、 速度 、 加速度等參數(shù) 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 48 電容式壓力變送器 是一種開環(huán)檢測儀表 ， 具有結(jié)構(gòu)簡單 、過載能力強(qiáng) 、 可靠性好 、 測量精度高等優(yōu)點(diǎn) ， 其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的 4～ 20mA（ DC） 電流信號(hào) 。 工作原理 圖 314 電容式差壓變送器原理圖 1— 隔離膜片； 2， 7— 固定電極； 3— 硅油； 4— 測量膜片； 5— 玻璃層； 6—底座； 8— 引線 先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化 ， 然后進(jìn)行測量 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 49 電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu) 可以有效地保護(hù)測量膜片，當(dāng)差壓過大并超過允許測量范圍時(shí)，測量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過載承受能力。電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測量精度相應(yīng)提高，可達(dá) 。 小結(jié) 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 50 ?四、智能型壓力變送器 智能型壓力或差壓變送器 是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表 。 可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信 利用手持通信器 ， 可對(duì)現(xiàn)場變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高 ， 使用與維護(hù)方便 。 特點(diǎn) 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 51 舉例 以美國費(fèi)希爾 羅斯蒙特公司的 3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。 圖 315 3051C型智能差壓變送器 （ 4～ 20mA） 方框圖 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 52 圖 316 手持通信器的連接示意圖 3051C型智能差壓變送器 所用的手持通信器為 275型 ， 帶有鍵盤及液晶顯示器 。 可以接在現(xiàn)場變送器的信號(hào)端子上 ， 就地設(shè)定或檢測 ， 也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制室中 ， 接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測 。 實(shí)現(xiàn)的功能 （ 1） 組態(tài) （ 2） 測量范圍的變更 （ 3） 變送器的校準(zhǔn) （ 4） 自診斷 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 53 要對(duì)智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來了極大的方便。 注意 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 54 ?五、壓力計(jì)的選用及安裝 壓力計(jì)的選用 應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過程對(duì)壓力測量的要求 ，結(jié)合其他各方面的情況 ， 加以全面的考慮和具體的分析 ， 一般考慮以下幾個(gè)問題 。 儀表類型的選用 儀表精度級(jí)的選取 儀表測量范圍的確定 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 55 M P app 562282m a x1 ?????舉例 例 3 某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為 25～28MPa， 測量誤差不得大于 1MPa。 工藝上要求就地觀察 ， 并能高低限報(bào)警 ， 試正確選用一臺(tái)壓力表 ， 指出型號(hào) 、 精度與測量范圍 。 解 由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大 ， 所以選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求 ， 由本章附錄一 ， 可查得選用 YX150型電接點(diǎn)壓力表 ， 測量范圍為 0～ 60MPa。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 56 316025 ? 由于 ，故被測壓力的最小值不低于滿量程的 1/3，這是允許的。另外，根據(jù)測量誤差的要求，可算得允許誤差為 所以，精度等級(jí)為 求。至此，可以確定，選擇的壓力表為 YX150型電接點(diǎn)壓力表，測量范圍為 0～ 60MPa，精度等級(jí)為 級(jí)。 %%100601 ??第二節(jié) 壓力檢測及儀表 57 （ 1） 測壓點(diǎn)的選擇 應(yīng)能反映被測壓力的真實(shí)大小 。 ① 要選在被測介質(zhì)直線流動(dòng)的管段部分 ， 不要選在管路拐彎 、 分叉 、 死角或其他易形成漩渦的地方 。 ② 測量流動(dòng)介質(zhì)的壓力時(shí) ， 應(yīng)使取壓點(diǎn)與流動(dòng)方向垂直 ，取壓管內(nèi)端面與生產(chǎn)設(shè)備連接處的內(nèi)壁應(yīng)保持平齊 ， 不應(yīng)有凸出物或毛刺 。 ③ 測量液 （ 氣 ） 體壓力時(shí) ， 取壓點(diǎn)應(yīng)在管道下 （ 上 ） 部 ，使導(dǎo)壓管內(nèi)不積存氣 （ 液 ） 體 。 第二節(jié) 壓力檢測及儀表 58 （ 2） 導(dǎo)壓管鋪設(shè) ① 導(dǎo)壓管粗細(xì)要合適 ， 一般內(nèi)徑為 6～ 10mm， 長度應(yīng)盡可能短 ， 最長不得超過 50m， 以減少壓力指示的遲緩 。 如超過50m， 應(yīng)選用能遠(yuǎn)距離傳送的壓力計(jì) 。 ② 導(dǎo)壓管水平安裝時(shí)應(yīng)保證有 1:10～ 1:20的傾斜度 ， 以利于積存于其中之液體 （ 或氣體 ） 的排出 。 ③ 當(dāng)被測介質(zhì)易冷凝或凍結(jié)時(shí) ， 必須加設(shè)保溫伴熱管線 。 ④ 取壓口到壓力計(jì)之間應(yīng)裝有切斷閥 ， 以備檢修壓力計(jì)時(shí)使用 。 切斷閥應(yīng)裝設(shè)在靠近取壓口的地方 。 第二節(jié) 壓