L13.弹性式压力计 整理完.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,*,自动检测技术及仪表,Test&Measurement Technologyand Automatic Instrumentation,CISTBUCT,2011,第,部分过程参数检测,第三章检测仪表,压力检测仪表,基本概念,液体式、弹性式压力计,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的定义与表示法,压力检测仪表的分类,液体压力计,工作原理,弹性式压力计,工作原理,电远传式压力检测仪表,电感式、霍尔式、谐振式、电容式,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的定义,压力是指均匀而垂直作用在单位面积上的力，符号用P,表示。,在国际单位制中，压力的单位是帕斯卡，用符号,Pa,表示,除了帕斯卡，我国目前还同时使用以下单位：工程大气压、物理大气压等。,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的定义,压力是指均匀而垂直作用在单位面积上的力，符号用,P,表示。,在国际单位制中，压力的单位是帕斯卡，用符号,Pa,表示,除了帕斯卡，我国目前还同时使用以下单位：工程大气压、物理大气压等。,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的表示方式,绝对压力（绝压）、表压力（表压）、真空度（负压）、差压,大气压力指由于空气的重量垂直作用在单位面积上产生的压力。,绝对压力指流体的实际压力，它以绝对真空为零压力。,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的表示方式,绝对压力（绝压）,物体所受的实际压力,表压力（表压）,真空度（负压）,差压,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的表示方式,绝对压力（绝压）,表压力（表压）,处于大气压下压力仪表所测得的压力，是高于大气压力的绝对压力与大气压力的差,真空度（负压）,差压,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的表示方式,绝对压力（绝压）,表压力（表压）,真空度（负压）,大气压力与低于大气压的绝对压力之差,差压,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力的表示方式,绝对压力（绝压）,表压力（表压）,真空度（负压）,差压,两个压力之差,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力检测的主要方法,主要类别有电位器式、应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式及振弦式等；,测量范围为,710,-5,510,8,Pa,；,信号输出有电阻、电流、电压、频率等形式；,目前，利用压阻效应、压电效应或其他固体物理特性的压力传感器已实现小型化、数字化、集成化和智能化，直接把压力转换为数字信号输出，并可与计算机连接，从而实现工业过程的现场控制。,M&T,I,检测仪表,基本概念,压力检测的主要方法,M&T,AI,检测仪表,基本概念,压力检测仪表一般由传感器、测量装置和线路、以及辅助电源所组成。,压力检测仪表的分类,液体压力计,弹性式压力计,电远传式压力仪表,物性型压力传感器,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,工作原理,以流体静力学为基础,液柱式压力计的形式,U,形管,单管,斜管,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,工作原理,U,形管,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,工作原理,单管,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,工作原理,斜管,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的误差分析,温度误差：工作介质密度改变,安装误差：工作管倾斜,重力加速度变化误差,传压介质误差,读数误差,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的使用,压力计工作时，如实际工作温度和当地重力加速度偏离仪表设计值，应对仪表读数进行修正；,压力计应垂直安装使用；,应根据被测介质的特性和压力的测量范围选择工作液；,在使用时，被测压力的瞬时值不能超过测量范围。,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的使用,压力计工作时，如实际工作温度和当地重力加速度偏离仪表设计值，应对仪表读数进行修正；,压力计应垂直安装使用；,应根据被测介质的特性和压力的测量范围选择工作液；,在使用时，被测压力的瞬时值不能超过测量范围。,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的使用,压力计工作时，如实际工作温度和当地重力加速度偏离仪表设计值，应对仪表读数进行修正；,压力计应垂直安装使用；,应根据被测介质的特性和压力的测量范围选择工作液；,在使用时，被测压力的瞬时值不能超过测量范围。,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的误差分析,例,1,：现场安装一块精确度等级为,1,级的,U,形管液体压力计，用一台精确度等级为,0.5,级的测角仪测量，发现安装偏斜了,0.010,rad,，已知,U,形管两液柱之间的距离为,0.050,m,。试计算压力测量的修正值，并给出这块仪表给出测量值的相对误差（忽略,U,形管两液柱之间距离的测量误差）。,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的误差分析,例,1,：已知测量误差方向,/,符号时（一般指系统误差）,M&T,AI,检测仪表,液体压力计,液体压力计的误差分析,例,1,：测量误差方向,/,符号未知时（一般指随机误差），考虑最坏情况一般取统计特征值,MT,AI,检测仪表,弹性式压力计,采用弹性元件作为压力检测元件，把压力转换成弹性元件的位移，并经适当的机械传动和放大机构，通过指针指示被测压力大小的一种压力表。,M&T,AI,检测仪表,弹性式压力计,弹簧管压力表,波纹管差压计,其它弹性式压力表,膜合、膜片,M&T,AI,检测仪表,弹性式压力计,弹簧管压力表,弹簧管压力表是最常用的一种指示式压力检测仪表,弹簧管压力表结构简单、使用方便、价格低廉，它测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压和高压（可达,1000MPa,）,根据制造的要求，仪表的准确度等级最高为,0.1,级,M&T,AI,检测仪表,弹性式压力计,波纹管差压计,波纹管的特点是灵敏度高（特别是在低压），但是迟滞误差较大，波纹管压力表的测量范围较小，一般为,0,0.4,MPa,，仪表的准确度等级为,1.5,2.5,级,M&T,AI,检测仪表,弹性式压力计,其它弹性式压力表,膜片和膜盒也常常被用作压力测量的弹性元件，从而构成膜片压力表和膜盒压力表,膜盒压力表主要用于测量较低压力或负压的气体压力，压力测量范围为,20,40,kPa,，仪表的准确度等级一般为,1.5,2.5,级。,M&T,AI,检测仪表,弹性式压力计,其它弹性式压力表,膜片压力表的工作原理与膜盒压力表相近，测量准确度也差不多，但膜片压力表的可测压力范围较宽，最高可达,2.5MPa,。另外，作为弹性元件的膜片常常和其他转换元件一起使用构成电远传式压力仪表。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,利用弹性元件作为敏感元件，在仪表中增加了转换元件（或装置）和转换电路，将弹性元件的位移转换为电信号输出，实现信号的远传。,将微位移转换为电信号的方法,电感式,霍尔式,谐振式,电容式,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电感式,电感式压力计是用变换压力的弹性敏感元件将压力变换成位移，再由电感式位移传感器转换成电信号。,在压力测量中，差动变压器应用比较广泛。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电感式,一般采用直接把两个二次线圈反向串接的方法，这种情况下空载输出电压等于二次侧线圈感应电动势之差,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电感式,测量电路,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电感式,测量电路,温度补偿,零位电压补偿,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,霍尔式,霍尔式位移检测装置是将霍尔元件放置在由磁钢产生的恒定梯度磁场中构成的。,它主要有弹簧管、霍尔元件和磁极组成。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,霍尔式,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,谐振式,谐振式压力计是依靠被测压力改变弹性元件，或与弹性元件相连的振动元件的谐振频率，经过适当的电路输出脉冲频率信号或电流（电压）信号。,根据谐振原理的不同,振弦式,振膜式,振筒式,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,谐振式,振弦的内应力发生变化，使振弦的振动频率相应地变化。振弦的自振频率取决于其长度、材料密度和内应力。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,电容式计主要由测量膜片（金属弹性膜片）、镀金属的凹形玻璃球面及基座组成。测量膜片左右空间被分隔成两个室，其中充满硅油。,测量膜片在焊接前加有预张力，当两边的压力相等时，处于中间平衡位置，此时定极板左右两电容的电容值完全相等。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,当有差压作用时，测量膜片将发生变形，也就是动极板向低压侧定极板靠近，同时远离高压侧定极板，使得左右两电容不相等。,通过引出线将这个电容变化输送到电子转换电路，可实现对压力或差压的测量。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,按电容串联公式,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,其中各电容值为,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,测量电路,若则,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,测量电路,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,测量电路,电容电流转换电路,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,测量电路,电容电流转换电路,电流放大电路（第,171,页）,R0,为与,C11,并联的电流放大电路的等效电阻,MT,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,电容式,测量电路,电容电流转换电路,电流放大电路（第,171,页）当有,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,力平衡式压力变送器,气动压力变送器,使用,140kPa,的空气压力作气源，输出为,20,100kPa,的空气压力信号,电动压力变送器,DDZ-,：输入,220VAC,输出,0,10mADDZ-,：输入,24VDC,输出,4,20mA,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,力平衡式压力变送器,可分为敏感元件、,杠杆系统、电磁,反馈机构以及高,频位移,检测放,大器四,个部分。,M&T,AI,检测仪表,电远传式压力检测仪表,力平衡式压力变送器,检测元件的作用是将差压转换成力，以便和电磁反馈力进行比较；杠杆系统把两个力之差转换成位置偏差；高频位移检测放大器相当于传感器和放大器；电磁反馈机构即为反向传感器。,M&T,AI,检测仪表,小结,压力的表示方式,绝压、表压、负压、差压,液体压力计,U,形管、单管、斜管,弹性式压力检测仪表,压力 微位移,电远传压力检测仪表,压力,微位移,电信号,差动变压器式、霍尔式、谐振式、电容式、力平衡式,