03压力测试技术(热工测试技术)

第三章 压力测试技术3.1 压力的力学测量方法

3.2 压力的电学测量方法3.3 电阻应变式压力传感器 3.4 压阻式压力传感器 3.5 电感式压力传感器 3.6 压电式压力传感器

3.7 压力检测仪表的安装3.8 传感器的标定

刘 汉 周 动力学院

概述垂直作用在单位面积上的力称压力。 在国际单位制(SI)和我国法定计量单位 中，压力的单位是“帕斯卡”,简称 “帕”,符号为“Pa”。kgm 1Pa 1N / m 1 2 2 1kgm 1s 2 ms2

即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所 形成的压力值为1Pa。

过去采用的压力单位“工程大气压力” (kgf/cm2)、“毫米汞柱”(mmHg)、“毫米 水柱”(mmH2O)、“物理大气压”(atm)、 “巴 ”(bar)、“PSI” 等均应改成法定计量 单位帕。 1 kgf/cm2 = 0.9807×105Pa 1mmH2O = 0.9807×10Pa 1 mmHg = 1.332×102Pa 1atm = 1.01325×105Pa 1bar=105Pa 1PSI=6.89×103Pa

压力表示方式 绝对压力 PJ

大气压力 PD 表压力 PB

PB= PJ -PD 真空度 PZ(负压)

PZ= PD- PJ

压力测量方法 一、力学测量方法：液体压力平衡、弹性 力平衡 二、电学测量方法：电位式、应变式、电 容式、电感式、电涡流、压电式、压阻式

3.1 压力的力学测量方法3.1.1液体压力平衡 利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平 衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小 优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度， 在本专业中应用很广泛

缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容 易损坏及读数不方便

采用水银或水为工作液，用U形管或单管进 行测量，常用于低压、负压或压力差的检测 被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、 风道各段压力、通风空调系统各段压力的测 量

一、U形管压力计

△P=P1-P2=ρg(h1+h2)

提高工作液密度将 增加压力的测量范 围，但灵敏度要降 低。

静止液体的压力

流量孔板的压降

皮托管测速

测 速 管

压力测量在气固两相流中的应用

完整的压力测量系统

二、单管压力计

由于U形管压力计 需两次读取液面高度， 为使用方便，设计出 一次读取液面高度的 单管压力计。

因

2 2 D h2 d h1 4 4d2 h 2 2 h1 D

则故

d2 p g(h1 h 2 ) g(1 2 )h 2 D

由于 D>>d,所以 P =ρgh2

三、斜管微压计

主要用于测量微小压力、负压和压差， 它将单管液柱压力计的测量管倾斜放置， 这样可以提高灵敏度，减少读数相对误 差。

A2 h1 l A1 h 2 lsin A1 PB g (h1 h 2 ) g ( sin )l A2

倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高； 但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难， 误差增大。

这种倾斜管液柱式

压力计可以测量到0.98Pa 的微压。为了进一步提高微压计的精确度， 应选用密度小的酒精作为工作液体。

3.1.2 弹性力平衡方法用弹性传感器(又称弹性元件)组成的压 力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受压 后产生的形变输出(力或位移),可以通过传 动机构直接带动指针指示压力(或压差),也 可以通过某种电气元件组成变送器，实现压力

(或压差)信号的远传。

弹性元件在弹性限度内受压后会产生 变形，变形大小与被测压力成正比关系。

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