压力基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,压力测量技术,2005-5-11,Bei Jing ConST,Co.,Ltd.,.,压力测量技术,压力和压力单位,压力测量,压力测量仪表,压力计,数字压力计,压力测量仪表的检定与校准,现场校准,.,1643年托里拆利试验充满水银玻璃管倒置,产生水银柱,大气对地球有压力作用,和,抽真空试验,；,1647年帕斯卡定律,证实大气压力随高度变化的普遍规律；,密闭容器内,压力均匀传导；,测量大气压力的,水银-真空仪表,命名,气压计；,1660年波意耳定律温度不变，,气体压力与体积的乘积为常数；,1663年胡克定律封闭容器内,气体压力是自由粒子对器壁不断剧烈碰撞的结果；,1738年伯努利定律将气体压力的碰撞理论发展到解析法,推导波意耳定律,；,气体体积不变时，温度与气体压力成正比；,预示了,查理盖吕萨克,定律；,压力定律,.,1811年阿伏伽德罗定律相同温度和压力下，相同体积的纯净气体，含有相同分子数；,1847年至1859年焦耳、克劳修斯和麦克斯韦等研究了,气体压力动力学理论,。认为：,压力是单位体积的分子动能,式中 ke,分子动能；,N,单位体积的分子数目；,V,体积；,流体速度,；,流体密度,R,适比气体常数,道而顿分压定律,动能可以相加，压力也可以相加,混合气体压力=,各气体分压力之和,压力定律,.,流体压力,流体的伯努利方程,式中：p静压力；动压力；势能压力；,对于流体场合的不同，引出了不同的压力概念和压力测量,压力测量：静压力、动压力（激波、风压、脉动压力）、液柱压力、差压（流量测量、热能测量）、临界态压力（温度压力、渗透压、化学气体分压、蒸气压）,.,流体,静,压力,静压力定义：,压力随时间变化为,p/S；,p/min,p/S,（1%压力计分辨率）,p/min,（5%压力计分辨率）,定义 压力 p 为,静压力。,通常所称,压力,既指,静压力。,.,牛顿,压力,（1N）牛顿外力F作用在某一物体，在（1m,2,）接触面积A上，产生帕斯卡压力P。,压力单位帕斯卡,Pa,压力,P,作用力,F,受力面积,A,.,液体压力,P,=,g,h,液,柱,高,度,h,mm,液柱,压力1,某一高度的液柱将在底面产生压力,P,1mm,高度的水银产生 1毫米汞柱（,mmHg）,的压力,；,压力单位毫米汞柱（,mmHg）,1mm,高度的水柱产生 1毫米水柱（,mmH,2,O）,的压力,；,压力单位毫米水柱（,mmH,2,O）,.,托里拆利,定理的压力,液柱在重力作用下产生,压力,P。,P压力,液体的密度；h 液柱的高度,压力单位,毫米汞柱（,mmHg）,毫米,水,柱（,mmH,2,O）,压力,P,与面积无关；,液柱,h,越高，,压力,P,越大。,液柱密度,越大，,压力,P,越大。,引出了液体气压计、液体压力/真空计、微压计,液柱,压力2,.,差压,压力,根据伯努利方程可得,差压,仅考虑静压，则 差压为,用于流量或流速测量,引出了差压开方器仪表,差压流量积算仪表,.,压力和压力单位,地球表面,空气柱的作用,也形成压力。,大气压力,地球表面空气柱所形成的压力。,大气压力随海跋高度而改变，海跋越高，大气压力越小。,大气压力单位,常用,bar、mbar、mmHg,或,mmH,2,O,表示。,大气层,海平面大气压力 1bar,海跋气压,0.4bar,外大气层气压 0.01bar,大气压力 0.01bar,1bar,外空间,外空间气压 0 bar,.,大气层,海平面,海跋高度,真空,（度）,大气压力,外空间,大气压力零位,差压,绝对压力零位,表压力零位,正,压,负,压,压力A,压力B,绝,对,压,力,外大气层,压力之间的关系,.,真空,（度）,大气压力零位,差压,绝对压力零位,表压力零位,正,压,负,压,压力A,压力B,绝,对,压,力,大气压力,压力之间的关系,.,绝对压力,绝对压力,高于绝对压力零位的压力值,。,既相对于真空的压力,一般认为,，绝对压力=,表压力,+,大气压力,绝对压力零位,绝,对,压,力,大气压力,表压力,.,表压力,表压力,以大气压力为基准大于或小于大气压力的压力值,（相对压力相对于大气压力）。,（,正压与负压的统称）,一般来说,，表压力=,绝对压力,-,大气压力,大气压力零位,表,压,力,大气压力,正压,负压,.,表压力,表压力,以大气压力为基准大于或小于大气压力的压力值（相对压力相对于大气压力）。,（,正压与负压的统称）,表压力,210,大,气,压,力,压力,h,P=g h,.,正压,正压,以大气压力为基准，高于大气压力的压力,。（相对压力相对于大气压力）,大气压力零位,大气压力,正,压,负压,210,大,气,压,力,压力,h,P=g h,.,负压,（真空）,负压（,真空,）,以大气压力为基准，低于大气压力的压力值,。（相对压力相对于大气压力）,大气压力零位,大气压力,正,压,负压,.,210,低,压,力,高压力,h,差压,P1-P2=P,P=g h,差压,两个,压力之间的压力差值。,高压力,P1,低压力,P2,差压,P,P,.,压力计量单位,压力单位名称帕 斯卡,压力单位符号,Pa,帕 斯卡也是国际单位制（,SI,）压力单位；,是法定压力计量单位,帕 斯卡1牛顿（,N,）的力均匀而垂直作用在1平方米（,m,2,）面积上所产生的压力,1Pa=N/m,2,Pa,量值小，常用千帕,kPa,、兆帕,1MPa,表示,1kPa=10,3,Pa；1MPa=10,6,Pa,.,其它压力计量单位,-,工程大气压,压力单位,名称,工程大气压,压力单位符号,（,kgf,/cm,2,）,工程大气压曾是工程技术中应用广泛的压力单位,工程大气压1公斤力（,kgf,/cm,2,）,垂直作用在1平方厘米（,cm,2,）,的单位面积上所产生的压力,1,kgf/cm,2,=98 066.5Pa,1Pa=1.01972,10,-5,kgf,/cm,2,1M,Pa,=10.1972,kgf,/cm,2,.,压力单位,名称,毫米,水,柱,压力单位符号,（,mmH,2,O,）,1,毫米,水,柱是温度为4,，,水的,密度为1,g/,cm,3,，,g=980.665,cm/s,2,条件下，,1毫米,水,柱高度所产生的压力值,1,mmH,2,O=,9.806 65,Pa,；,1Pa,=,0.109 7,mmH,2,O,其它压力计量单位,-,毫米,水,柱,.,压力单位名称 毫米汞柱,压力单位符号,（,mmHg）,1,毫米汞柱是温度为0,，,汞的,密度为13.595,g/,cm,3,，,g=980.665,cm/s,2,条件下，,1毫米汞柱高度所产生的压力值,1,mmHg,=,133.322 4,Pa,；,1Pa,=,0.007 5,mmHg,其它压力计量单位,-,毫米汞柱,.,压力单位名称 巴,压力单位符号,（,bar）,巴是1948年国际计量大会通过的压力单位，西欧国家通用。,在气象中常用,毫,巴作为气压的压力单位,1,bar,=,1000,mbar=100,k,Pa,；,其它压力计量单位,-,巴,.,kgf/cm,2,MPa,bar,kPa,mbar,psi,mmH,2,o,mmHg,atm,1,0.0980665,0.980665,98.0665,980.665,14.2231,10 000,735.559,0.96784,10.19716,1,10,1 000,10 000,145.036,101971.6,7500.61,9.8692,1.01972,0.1,1,100,1 000,14.5036,10197.16,750.062,0.98692,0.010197,0.001,0.01,1,10,0.145,101.9716,7.50062,0.009869,0.0010197,0.0001,0.001,0.1,1,0.0145,10.19716,0.750062,0.0009869,0.07031,0.006895,0.06895,6.895,68.95,1,703.08,51.7157,0.06805,0.0001,0.0000098,0.000098,0.009806,0.098,0.0014223,1,0.0735559,0.0000967,0.0013595,0.0001332,0.0013332,0.13332,1.33321,0.0193364,13.5951,1,0.0013157,1.033228,0.101325,1.0132506,101.325,1013.2506,14.69574,10332.28,760,1,常用压力计量单位换算表,.,压力单位名称磅力每平方英寸,（,psi,或,p.s.i）,（pound force per square inch）,压力单位符号,(,bf/in,2,),psi,是,英制压力计量单位，英美国家通用。,有时用,psig,表压,单位,psid,差压,单位,psia,绝压,单位,1,bf/in,2,=6.894 757,k,Pa,100,k,Pa,=14.503 8,bf/in,2,其它压力计量单位,psi,.,压力的测量,.,压力测量的条件,压力量的物理感受,感压元件,感压原理、,压力量的物理变换,压力/,机械位移/,电信号,/,光信号/,温度信号,转换,压力量的指示读数,物理变换,信号的,指示,/,刻划,/,显示,/图示/,记录,.,压力量的物理感受,感压元件,活塞、U型管、单管、斜管、波登管、波纹管、膜合、膜片、钟罩、电容、电感、压敏电阻、压电晶体、光纤、光敏材料,感压原理,感压元件,或,感压元件组合,的物理实现；,.,压力量的物理变换,压力/,机械位移,转换,直线位移（法向位移）：,活塞（圆柱、圆球）、U型管、单管、波纹管、膜合、膜片、钟罩、,弧度,位移：,波登管、膜合、膜片,压力/,电信号,转换,频率信号：压电晶体、电容、电感、硅压敏电阻,电压信号：应变电阻、硅压敏电阻、锰铜电阻,压力/,光信号,转换,电流信号：光纤、光敏材料,压力/,温度信号,转换,实用压力温标,.,压力量的指示读数,物理变换,信号的压力量值的表达,直接,指示,指针/液面的,刻划,线,光柱,显示,/二次仪表/二次数显仪表,物理变换,信号的数字计算,图示曲线,记录仪、无纸记录仪表,现场仪表,、,集散系统（,DCS）、,现场总线,系统,（,FCS）,分析决策、智能仪表,.,大气压力测量,托里拆利实验,(,Evagelista Torricelli,),-,水银气压计,-大气压力测量,真空,大气压力,760mmHg,760mm,水银,.,210,大气压力,压力测量,静止时（静压力条件下）两边大气压力的作用应使两边液面相等,当某一边压力大于或小于大气压力时，实现表压测量,当某一边压力大于大气压力时，实现正压测量,当某一边压力小于大气压力时，实现负压测量,.,差压测量,P1-P2=P,差压,在型管两边施加两个不同压力,P1,和,P2,当压力,P1,压力,P2,时，正,差压（,P）,当压力,P1,压力,P2,时，,负,差压（-,P）,P1-P2=-P,P,P,1,P,2,.,U型管压力计,测量,压力在U型管的一端施加压力,P,，,在,U型管,的另一端，,U型管压力计,测量该压力 P,U型管压力计,读数为该压力测量值 P,压力的测量,P,P,P=g h,.,压力表,测量,压力在管的一端施加压力,P,，,在管的另一端，压力表测量该压力 P,压力表读数 M 为该压力测量值 P,压力的测量,P,M,P =M,.,压力,计,测量,压力在管的一端施加压力,P,，,在管的另一端，压力,计,测量该压力 P,压力,计,读数 D,ig,为该压力测量值 P,压力的测量,P =D,ig,P,1.0000kPa,数字压力计,.,P,P/A,压力变送器,1.000kPa,二次显示仪表,4-20mA,压力,变送器测量,压力在压力管道中有压力,P,，,在引压管的另一端，压力变送器测量该压力,将压力变送为,4-20mA,电流信号,电流信号经,二次显示仪表,读数 D,ig,为该压力测量值 P,压力的测量,P =D,ig,.,P,P/A,压力变送器,1.000kPa,二次显示仪表,4-20mA,计算机,集散控制系统,DCS,数据总线,压力的测量,集散控制系统,测量,压力在压力管道,引压管的压力变送器测量该压力P，将压力变送为,4-20mA,电流信号,电流信号经,二次显示仪表,或直接传输给,集散控制系统,读数 D,ig,为该压力测量值 P,P =D,ig,.,压力表以大气压力为基准，用于测量大于大气压力的仪表,压力测量仪表,.,真空表以大气压力为基准，用于测量小于大气压力的仪表,压力测量仪表,.,压力真空表以大气压力为基准，用于测量大于和小于大气压力的仪表,压力测量仪表,.,绝压表（绝对压力表的简称）以绝对压力零位为基准，用于测量绝对压力的仪表。,同压力表相比：,绝压表的零位为压力真空表的-100,kPa,标度点,绝压表的 100,kPa,标度点为压力表的零位,压力测量仪表,.,差压表有两个引压口，能指示出两个压力,P,1,与,P,2,差值的压力测量仪表,压力测量仪表,P,1,P,2,.,压力测量仪表,压力,变送器,将压力量变换为,4,20,mA,0,10,mA,电流量或变换为,0,5,V,电压量的压力测量变换装置。,电流信号、电压信号经,二次显示仪表,读数,D,ig,指示,为该压力测量值,P。,压力/电信号的变换利于实现自动化测量。,P,P/A,压力变送器,1.000kPa,二次显示仪表,4-20mA,.,压力,变送器,实物图,压力测量仪表,.,压力,变送器,实物图,压力测量仪表,.,压力测量仪表,压力,变送器的供电24V供电,压力,变送器的,测量,两线制,测量,24V供电,压力,变送器,4-20mA,二次显示仪表,.,压力测量仪表,压力仪表的测量范围,0 F.S,压力：,0-100,kPa,0-160,kPa,0-250,kPa,0-400,kPa,0-600,kPa,0-1,MPa,0-1.6,MPa,0-2.5,MPa,04,MPa,0-6,MPa,0-10,MPa,0-16,MPa,0-25,MPa,040,MPa,0-60,MPa,0-100,MPa,0-160,MPa,0-250,MPa,0 400,MPa,0-600,MPa,压力真空：,-,100-60,kPa,-,100-150,kPa,-,100-300,kPa,-100-500,kPa,-,100-900,kPa,-,100-1.5,MPa,-,100-2.40,MPa,真空：,-,100-0,kPa,.,压力测量仪表,压力仪表的精度等级,一般压力仪表的精度等级,：,1.0,级,1.6,级,2.5,级,4.0,级,精密压力仪表的精度等级,：,0.1,级,0.16,级,0.25,级,0.4,级,.,压力测量仪表,压力仪表的测量准确度用,测量范围内,示值的最大允许误差,或,满量程误差,表示.,最大允许误差,或,满量程误差,=,精度等级,测量上限值,=,1.0,级,1.6,级,2.5,级,4.0,级,F.S,一般压力仪表,最大允许误差,=,F.S,0.1,级,0.16,级,0.25,级,0.40,级,精密压力仪表,最大允许误差,.,-,压力测量仪表,压力,变送器,的测量范围,压力：,0-10,kPa,0-16,kPa,0-20,kPa,0-25,kPa,0-30,kPa,0-35,kPa,0-40,kPa,0-60,kPa,0-100,kPa,0-16 0,kPa,0-200,kPa,0-250,kPa,0-400,kPa,0-600,kPa,0-1,MPa,0-1.6,MPa,0-2.5,MPa,04.0,MPa,0-6.0,MPa,0-10,MPa,0-16,MPa,0-25,MPa,0-30,MPa,040,MPa,0-60,MPa,0-100,MPa,0-160,MPa,0-250,MPa,0 400,MPa,0-600,MPa,压力真空：,-100,kPa,-100,kPa,真空：,-,100-0,kPa,.,压力,变送器,的测量范围,.,压力,变送器,的测量范围,.,压力测量仪表,压力,变送器,的精度等级,一般:0.1,级,0.2,级,0.25,级,0.4,级,0.5,级,特殊:1.0,级,2.0,级,.,压力测量仪表,压力,变送器,的测量准确度用,测量范围内,示值的最大允许误差,或,满量程误差,表示.,最大允许误差,或,满量程误差,=,精度等级,测量上限值,=,0.1,级,0.2,级,0.25,级,0.4,级,0.5,级,F.S,一般压力,变送器,最大允许误差,=,F.S,1.0,级,2.0,级,特殊,压力,变送器,最大允许误差,.,压力计,液体压力计依据,U型管,测量原理（微压压力）,活塞压力计依据,砝码-活塞,系统测量原理（中高压压力、测量准确度高标准器）,数字压力计依据,压力传感器,的测量原理（任何压力）,.,数字压力计,.,压力,传感器,放大器,数字,转换电路,计算机,处理,数字,显示,数字压力计,数字,压力计,依据,压力传感器,测量原理的测量仪器,采用数字显示压力值.,.,-,压力测量仪表,数字压力计,的测量范围,压力：,0-2,kPa,0-5,kPa,0-10,kPa,0-20,kPa,0-25,kPa,0-40,kPa,0-60,kPa,0-100,kPa,0-160,kPa,0-250,kPa,0-400,kPa,0-600,kPa,0-1,MPa,0-1.6,MPa,0-2.5,MPa,04.0,MPa,0-6.0,MPa,0-10,MPa,0-16,MPa,0-25,MPa,0-30,MPa,040,MPa,0-60,MPa,0-80,MPa,0-100,MPa,0-160,MPa,0-250,MPa,压力真空：,-100,kPa,-0-100,kPa,真空：,-,100-0,kPa,.,压力测量仪表,数字压力计,的,测量准确度,用,测量范围内,示值的最大允许误差,或,满量程误差,表示.,0.02%F.S,0.05%F.S,0.1%F.S,F.S,满量程,值,0.02%,、,0.05%与,0.1%分别,表示,数字压力计的,基本误差,。,.,补偿式微压计(,U型管,测量原理),.,活塞,式绝对压力计,.,标准活塞式压力计,.,标准活塞式压力计,.,标准活塞式压力计,.,压力仪表检测利用了,U,型管压力计的测量原理,既,U,型管一端接压力标准，在另一端接被测压力仪表,压力标准包括：,活塞压力计、数字精密压力计、指针式精密压力表,被测压力仪表：,指针式工作压力表、压力变送器、数字压力表,数字精密压力计,指针式,精密,压力表,压力,变送器,指针式,工作,压力表,数字,压力表,压源,压力标准,被测仪表,活塞压力计,压力测量仪表的检定与校准,.,压力源,已知,质量,活塞面积,压力表,数字压力计,压力变送器,标准压力,压力测量仪表的检定与校准,.,压力测量仪表的检定与校准,采用,活塞压力计,或,液体压力表,作为标准器,标准器的选取原则,最大允许误差对应,标准器,基本误差,的绝对值小于被检对象,最大允许误差,/,满量程误差,的绝对值的三分之一,测量范围对应,被检对象的测量上限不得超过标准器的测量上限,.,测量对象,的测量上限千万别超过,标准器,的测量上限。,标准器,基本误差应是,测量对象,最大允许误差的三分之一。,压力源,已知,质量,活塞面积,压力表,数字压力计,压力变送器,标准压力,.,数字压力计的检定与校准,.,压力源,压力表,压力变送器,标准压力,指针压力表,数字压力计,压力测量仪表的检定与校准,.,压力测量仪表的检定与校准,采用,数字压力计,或,精密指针压力表,作为标准器,标准器的选取原则,最大允许误差对应,标准器,最大允许误差,/,满量程误差,的绝对值小于被检对象,最大允许误差,/,满量程误差,的绝对值的三分之一,测量范围对应,被检对象的测量上限不得超过标准器的测量上限,.,压力源,压力表,压力变送器,标准压力,指针压力表,数字压力计,标准的最大允许误差应是被测的三分之一,被测的测量上限不得超过标准的测量上限,.,压力测量仪表的检定与校准,.,压力量值传递系统,基准器,(,国家级,),一等标准器,(省市级),工作基准器,(,国家级,),二等标准器,(现场级),三等标准器,(,现场级,),工作用,计量器具,0.0410MPa,0.002%,0.04250MPa,0.02%,省市,级,计量部门,0.042500MPa,0.05%,各主要企事业,计量部门,0.042500MPa,(0.1 0.4)%,各企事业,计量部门,各测量范围,(1 4)%,各使用,部门,级别,测量范围及基本误差,使用或保护部门,中国计量院,0.0460MPa,0.005%,中国计量院,大区级计量部门,.,压力测量仪表的现场校准,.,压力测量仪表的现场校准,压力变送器的,现场校准,.,压力变送器的,现场校准,.,压力测量仪表的现场校准,.,压力测量仪表的现场校准,.,结束,谢谢!,北京康斯特科技有限公司,.,