《壓力檢測儀表》PPT課件.ppt

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1、3.3 壓力檢測儀表 黃平捷 2010年 12月 1日 自動化專業(yè)課程 過程檢測系統(tǒng) 浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系 ZJU 2010年 12月 1日 2 主要內(nèi)容 3.3.1 概述 壓力表示方法 壓力檢測方法及儀表的分類 3.3.2 液體壓力計(jì) 3.3.3 彈性壓力檢測儀表 3.3.4 電遠(yuǎn)傳式壓力檢測儀表 3.3.5 物性型壓力傳感器 3.3.6 壓力檢測儀表的使用 問題與思考 現(xiàn)場指示 也是基于彈性元件的 應(yīng)變、壓阻、壓電式 要點(diǎn) 各種壓力檢測儀表的特點(diǎn) 選用和使用時需注意的事項(xiàng) 準(zhǔn)確度等級 量程遷移 ZJU 2010年 12月 1日 3 3.3.1 概述 （ 1）壓力的定義 （ 2）壓力

2、的表示方法 （ 3）壓力檢測的主要方法及壓力檢測儀表的分類 ZJU 2010年 12月 1日 4 壓力檢測與控制的重要性 保證化學(xué)反應(yīng)過程的正常進(jìn)行 壓力影響物料平衡 壓力影響化學(xué)反應(yīng)速度 保證安全生產(chǎn) 防止生產(chǎn)設(shè)備因過壓而引起 破壞或爆炸 安全生產(chǎn) ZJU 2010年 12月 1日 5 ZJU 2010年 12月 1日 6 一些工程問題 壓力單位 帕斯卡 - 1N/m3 巴 1*105 Pa 1kgf/cm2 公斤壓力 - 1kgf/cm2 0.1MPa=100kPa 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 -1.01325 105 Pa 工程大氣壓 0.98 105Pa 1kgf/cm2 壓力檢測儀表選用？ 類型？量

3、程、準(zhǔn)確度等級？ 壓力檢測系統(tǒng)？注意事項(xiàng)？ 量程遷移？ 1公斤壓力大約是多少？ 如何測量壓力？ ZJU 2010年 12月 1日 7 （ 1）壓力的定義 壓力的定義（物理學(xué)中的壓強(qiáng)） p 壓力單位 帕斯卡（ Pa） -1Pa=1N/m3（ 法定 ） 工程大氣壓 1工程大氣壓 =1kgf/cm2=1公斤壓 力 ” 0.1MPa=100kPa 物理大氣壓 1atm=1.01325 105Pa=1.033 104mmH2O 巴 1bar=105Pa= 1kgf/cm2 毫米汞柱 毫米水柱 均勻而垂直 作用于單位 面積上的力 1N 1m2 atmosphere 壓力單位換算表詳見課本 P466 附錄

4、4 ZJU 2010年 12月 1日 8 序 號 分類 名稱 符號 換算關(guān)系 備注 1 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 帕（斯卡） Pa， N/m2 基本導(dǎo)出 單位 2 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 兆帕 MPa 1MPa=106Pa =N/mm2 3 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 吉帕 GPa 1GPa=1000 MPa=109Pa 4 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 千帕 kPa 1kPa=1000Pa 5 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 達(dá)因每平方厘 米 dyn/cm2 1dyn/cm2=0.1Pa 6 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 皮茲 pz 1pz=1000Pa 7 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 巴 bar 1bar=0.1MPa=106dyn/cm2 8 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 千克力每平方 厘米 lat,

5、kgf/cm2 1kgf/cm2=98066.5Pa 9 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 千克力每平方 米 kgf/m2 1kgf/m2=9.80665Pa 10 應(yīng)力壓強(qiáng)壓力 噸力每平方米 tf/m2 1tf/m2=9806.65Pa ZJU 2010年 12月 1日 9 1巴（ bar） =1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（ atm） =1公斤 /平方厘米 =100千帕（ kPa)=0.1兆帕（ MPa） 壓力單位近似換算公式 國家統(tǒng)一規(guī)定的儀表準(zhǔn)確度等級： ， 0.05， 0.1， 0.25， 0.35， 0.5， 1.0， 1.5， 2.5， 4.0， （ P11） 儀表的最大允許誤差 = （ （測量范圍的上限值 -下限值

6、） 準(zhǔn)確度等級 100 ） 目前我國出廠的壓力（包括差壓）檢測儀表的統(tǒng)一量程系列（ P178) 1kPa、 1.6kPa、 2.5kPa、 4.0kPa、 6.0kPa以及它們的 10n 倍數(shù)（ n為整數(shù)）。 ZJU 2010年 12月 1日 10 壓力表示方法 絕對壓力 pa 表壓力 p=pa-p0 真空度或負(fù)壓 ph=p0-pa 差壓 p=p2-p1 大氣壓 p0 p=0 p0 工程上，一般用 表壓 和 真空度 來表示壓力 （ 2）壓力的表示方法 ph ZJU 2010年 12月 1日 11 （ 3）壓力檢測方法及儀表的分類 根據(jù) 敏感元件 和 轉(zhuǎn)換原理 的不同 ， 一般分為四類： (1)

7、液柱式 充水或水銀等的玻璃 U形管或單管 (2)彈性式 根據(jù)彈性元件受力變形的原理，將壓力轉(zhuǎn)換成位移 如：彈簧 管、膜片和波紋管等 (3)電遠(yuǎn)傳式 將與被測壓力成正比的敏感元件（彈性元件）的位移轉(zhuǎn)換為 電信號輸出，實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)距離傳輸。如力平衡式、電容 式、霍爾式。 (4)物性型 在壓力的作用下，敏感元件的某些物理特性發(fā)生變化。應(yīng)變式、 壓阻式、壓電式等。均有電遠(yuǎn)傳功能。 還有：活塞式 根據(jù)液壓機(jī)液體傳送壓力的原理 ， 將被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞 面積上所加平衡砝碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量 。 （ 測量精度較高 ， 0.05 0.02 ， 一般用作標(biāo)準(zhǔn)表 ） ZJU 2010年 12月 1日 12 液體壓力

8、計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電遠(yuǎn)傳式壓力儀表 物性型壓力傳感器 壓力檢測 敏感元件和轉(zhuǎn)換原理 U 形 管 單 管 式 彈 簧 管 波 紋 管 差 壓 膜 盒 式 膜 片 式 力 平 衡 式 電 容 式 差 壓 霍 爾 彈 簧 管 電 感 式 諧 振 式 應(yīng) 變 式 壓 阻 式 壓 電 式 壓力檢測方法及儀表分類 絕壓表、真空表、氣壓表、差壓計(jì) 統(tǒng)一稱為：壓力表等術(shù)語 ZJU 2010年 12月 1日 13 3.3.2 液體壓力計(jì) （ 1）工作原理 （ 2）誤差分析 溫度：標(biāo)尺長度、工作液密度 安裝：安裝不垂直 重力加速度 傳壓介質(zhì)：密度（引壓管高度差、溫度、溶解和 化學(xué)反應(yīng)） 讀數(shù)：毛細(xì)現(xiàn)象 （ 3）使

9、用注意事項(xiàng) 重力加速度 垂直安裝：否則修正 工作液選擇：相溶或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； P密度大的 瞬時工作壓力不可超過量程 ZJU 2010年 12月 1日 14 p1 p2 p1 p2 h (a) (b) 21p p p g h 特點(diǎn)： 直觀 、 可靠 、 準(zhǔn)確度較高等 ， 只能測量較低的壓力或差壓 ， 易破損 ， 只能進(jìn)行現(xiàn)場指示 。 誤差來源主要有： 溫度誤差 由環(huán)境溫度的變化引起工作液密度變化 。 如 水 溫度 10 20 ， 密度從 999.8 - 998.3kg/m3(0.15 ) 安裝誤差 當(dāng) U形管安裝不垂直時將會產(chǎn)生安裝誤差 。 傳壓介質(zhì)誤差 （ 對工作液產(chǎn)生壓力；溫度 ） 讀數(shù)誤差

10、 （ 毛細(xì)現(xiàn)象 ） 液體壓力計(jì) p2=p1+gh ZJU 2010年 12月 1日 15 U形管 液體壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電遠(yuǎn)傳式壓力儀表 物性型壓力傳感器 壓力檢測 敏感元件和轉(zhuǎn)換原理 U 形 管 單 管 式 彈 簧 管 波 紋 管 差 壓 膜 盒 式 膜 片 式 力 平 衡 式 電 容 式 差 壓 霍 爾 彈 簧 管 電 感 式 諧 振 式 應(yīng) 變 式 壓 阻 式 壓 電 式 ZJU 2010年 12月 1日 16 類型 原理 測量范圍 準(zhǔn)確度 （等 級） 適用 場合 備注 液體壓 力計(jì) 流體靜力學(xué) 水 0 16kPa低 負(fù)差壓；水銀： 0250kPa 現(xiàn)場 指示 U形，單管；簡便可靠；

11、 常用于 低壓、負(fù)壓或差壓的檢測 注意事項(xiàng)： g h垂直 被測介質(zhì)不反應(yīng)，高壓，低壓 被測瞬時壓力值不可超過測量范圍 ZJU 2010年 12月 1日 17 3.3.3 彈性式壓力檢測儀表 （ 1）彈簧管壓力表 （ 2）波紋管差壓計(jì) （ 3）其它彈性式壓力表 膜片式 膜盒式 原理動畫 用 彈性元件 作為壓力敏感元件把壓力轉(zhuǎn)換成 彈性元件的位移，并經(jīng)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械傳動和放 大機(jī)構(gòu)，通過指針指示被測壓力大小的一種 壓力表，統(tǒng)稱 彈性式壓力表 。 ZJU 2010年 12月 1日 18 彈簧管壓力表 螺旋彈簧管、盤簧管 波紋管 雙波紋管壓力表 膜片式 膜盒式 金屬膜片 液體壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電遠(yuǎn)傳式

12、壓力儀表 物性型壓力傳感器 壓力檢測 敏感元件和轉(zhuǎn)換原理 U 形 管 單 管 式 彈 簧 管 波 紋 管 差 壓 膜 盒 式 膜 片 式 力 平 衡 式 電 容 式 差 壓 霍 爾 彈 簧 管 電 感 式 諧 振 式 應(yīng) 變 式 壓 阻 式 壓 電 式 ZJU 2010年 12月 1日 19 彈性式壓力檢測 xp xp xp xp xp x x x x x 平薄膜 波紋膜 波紋管 單圈彈簧管 多圈彈簧管 彈簧管 簡單 、 方便 、 便宜 ， 測量范圍寬 ， 可以測量負(fù) /微 /低 /中 /高壓 ， 應(yīng)用十分 廣泛 。 根據(jù)制造的要求 ， 儀表精度最高可達(dá) 0.15級 。 膜 片 可直接帶指示機(jī)

13、構(gòu) ， 更多是和其他轉(zhuǎn)換元件結(jié)合把壓力轉(zhuǎn)換成電信號 。 波紋管 位移相對較大 ， 特點(diǎn)是靈敏高 （ 特別是在低壓區(qū) ） ， 常用于檢測較低的 壓力 （ 1.0 106Pa） ， 遲滯誤差較大 ， 精度一般只能達(dá)到 1.5級 。 用彈性元件把壓力轉(zhuǎn)換成位移 膜 片 波 紋 管 彈簧管 ZJU 2010年 12月 1日 20 ZJU 2010年 12月 1日 21 彈簧管和彈簧管壓力表 橫截面呈非圓形 （ 橢圓形或扁圓形 ） 圓弧狀 (中心角常為 270 ) 空心管子 一端封閉 (自由端 )， 一端開口 (固定端 ) 介質(zhì)從開口端進(jìn)入彈簧管內(nèi)腔 非圓截面使它變圓并伴伸直的趨勢 自由端產(chǎn)生位移 .

14、中心角改變量和壓力有關(guān)： 22 222 0 )1(1 abbhREP 式中 0為彈簧管中心初始角； 為受壓后中心角改變量； R為彈簧管彎曲圓弧的外半徑； h為管壁厚度； a、 b為彈簧管 橢圓形截面的長 、 短半軸 。 0 P ZJU 2010年 12月 1日 22 1彈簧管 2拉桿 3扇形齒輪 4中心齒輪 5指針 6面板 7游絲 8調(diào)節(jié)螺釘 9接頭 單圈彈簧管自由端位移量一般很小 ， 需要 放大機(jī)構(gòu) ， 也可采用多圈彈簧管 （ 原理與 單圈管相似 ） 單圈彈簧管壓力表是最普遍的就地指示式 壓力檢測儀表 （ 也有電接點(diǎn)輸出 ） 簡單 、 方便 、 便宜 、 測量范圍寬 一般工業(yè)用彈簧管壓力表的

15、精度多為 1.5 或 2.5 級 ， 最高可達(dá) 0.15級 ZJU 2010年 12月 1日 23 類型 原理 測量范圍 準(zhǔn)確度 （等 級） 適用 場合 備注 彈簧管式 壓力表 彈性元件 0 1000MPa負(fù) 微低中高 0.1 現(xiàn)場 指示 廣 p20MPa不銹 鋼或合金；腐蝕：隔離膜和隔離 液、耐腐蝕，氨（不銹鋼）、氧 （無油脂）。簡、便、廉 波紋管差 壓計(jì) 彈性變形 0 0.4MPa 1.52.5 現(xiàn)場 指示 補(bǔ)償波紋管（ T V ） 膜盒式壓 力表 膜盒位移 -20 40kPa 1.52.5 氣體 膜片式壓 力表 膜片變形 -20 2.5MPa 1.52.5 常用于電遠(yuǎn)傳 高 壓 低 壓

16、補(bǔ) 償 ZJU 2010年 12月 1日 24 3.3.4 電遠(yuǎn)傳式壓力檢測儀表 一般彈性式壓力儀表的不足 現(xiàn)場安裝 就地指示 電遠(yuǎn)傳式壓力檢測儀表 將彈性元件的位移轉(zhuǎn)換為電 信號輸出，實(shí)現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳 壓力傳感器 壓力變送器 彈性 元件 轉(zhuǎn)換 元件 轉(zhuǎn)換 電路 位移信號 電信號 壓力 ZJU 2010年 12月 1日 36 電容式差壓變送器 電容式 差壓變送器采用差動 電容作為檢測元件 主要包括測量部件和轉(zhuǎn)換放大電路兩部分： 差壓電 容膜盒 電容 -電流轉(zhuǎn) 換電路 調(diào)零、零 遷電路 電流放大器 反饋電路 p C Ii If Iz Io 測量部分 轉(zhuǎn)換放大部分 ZJU 2010年 12月 1日

17、37 P=0 Ci1=Ci2=15pF P 0 Ci1的電容量減小 Ci2的電容量增大 差動 電容測量原理 ZJU 2010年 12月 1日 38 P=0 S1=S2=S0 P0 S1=S0 S2=S0 22 2 2 i AC S 21 11 1 1 i AC S 0 A S 0 A S P+ P ZJU 2010年 12月 1日 39 21 2 1 0 ii ii CC C C S 1KP 由于： 21 1 2 1 0 ii ii CC K P K P C C S 1 0 i AC S 2 0i AC S 21 00 11() iiC C A SS 22 0 2A S 21 00 11()

18、iiC C A SS 0 22 0 2 SA S 相對變化值 與被測差壓 P成線性關(guān)系， 12 12 ii ii CC CC 且與灌充液的介電常數(shù)無關(guān) ZJU 2010年 12月 1日 40 供參考 ZJU 2010年 12月 1日 41 振蕩器 解調(diào)器 線性調(diào)整 IC1 基準(zhǔn)電壓 穩(wěn)壓源 IC3 功放 限流 負(fù)反饋 調(diào)零 零遷 RL Io E If Id Iz ()） Vc Vr 差動電容 框圖 供參考 ZJU 2010年 12月 1日 42 電容式壓力 （ 差壓 ） 變送器 在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用非常廣泛 ， 其輸出 信號也是標(biāo)準(zhǔn) 4 20mADC電流信號 。 傳感器有左右固定極板 ， 在兩個固定

19、極板之間是由彈性材料制成 的測量膜片 ， 作為電容的中央動極板 ， 在 空腔中充滿硅油 。 電容式差壓變送器沒有機(jī)械結(jié)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) 0.2級 。 ZJU 2010年 12月 1日 43 類型 原理 測量范圍 準(zhǔn)確度 （等 級） 適用 場合 備注 力平衡式壓力 變送器 膜片變形，力矩 平衡 氣動 （ 140kPa氣 源， 20100kPa） 廣泛 DDZ-II（ AC220V,0 10MA） ;DDZ- III（ DC24V， 420MA）。氣動、電 動 電容式差壓變 送器 膜片變形（差動 電容器） 廣泛 電容器封閉室中有硅油或氟油

20、。電容 -電流轉(zhuǎn)換電路。 霍爾壓力傳感 器 彈簧管位移，霍 爾元件 霍爾元件輸出： mV，電壓放大，顯 示時需二次儀表 電感式壓力傳 感器 彈性元件位移， 線圈自感或互感 系數(shù)變化 諧振式壓力傳 感器 諧振頻率變化 彈性元件或與其相連的振動元件，振 弦、振膜、振筒 ZJU 2010年 12月 1日 44 3.3.5 物性型壓力傳感器 測量原理 基于物質(zhì)定律基礎(chǔ)上，敏感元件感受被測壓力，并 將壓力的大小轉(zhuǎn)換成敏感元件的某個物理量輸出 分類 應(yīng)變式 壓阻式 壓電式 敏感 元件 物理量 壓力 ZJU 2010年 12月 1日 45 物性型壓力檢測 應(yīng)變片 壓力 (差壓 )變送器 利用金屬或半導(dǎo)體材料

21、制成的電阻體的阻值可表示為： S lR 當(dāng)電阻體受外力作用時 ， 電阻體的長度 l、 截面積 S或電阻率 會發(fā)生 變化 ， 即其阻值也會發(fā)生變化 。 這種 因尺寸變化 （ l、 S ） 引起阻值變化 稱為 應(yīng)變效應(yīng) 。 此時的電阻體稱為 應(yīng)變片 應(yīng)變片多以金屬材料為主 ， 一般和彈性元件一起使用 。 因電阻率變化 （ ） 引起阻值變化 稱為 壓阻效應(yīng) 。 ZJU 2010年 12月 1日 46 物性型壓力檢測 應(yīng)變片 壓力 /差壓變送器 r1 r2 1 2 3 P 1外殼 2彈性筒 3膜片 應(yīng)變片 r1和 r2用貼在應(yīng)變筒的外壁 r1沿應(yīng)變筒軸向貼放 ， 作為測量片 r2沿徑向貼放 ， 作為溫

22、度補(bǔ)償片 。 r1、 r2的靜態(tài)性能完全相同 。 當(dāng)膜片受壓時 ， r1產(chǎn)生軸向應(yīng)變 ， 阻值變小 r2受到軸向壓縮 ， 引起徑向拉伸 ， 阻值變大 （ r2的變化量比 r1的變化量要小 ， r2的主要作用是溫度補(bǔ)償 ） ZJU 2010年 12月 1日 47 R3和 R4是兩個阻值相等的精密固定電阻 。 Ui E r1 r2 R3 R4 A B 測量電橋 不受壓時 r1= r2=r0 R3=R4=r iU 0 不受壓時 若應(yīng)變片受壓 ， 則： r1= r0+r1； r2= r0+r2 (r1r2) 01 0 1 0 2 1( ) 2 rr E r r r r 3 1 3 4 1 2 ()i

23、R rUER R r r 12 0 1 2 4 2 2rr Er r r 0 1 2 2 r r r 12 0 4rr EPr 12 r P r P 1 12 1( ) 2i rUE rr ZJU 2010年 12月 1日 48 Ui E r1 r2 R3 R4 A B (b)測量電橋 12 0 4i rrU E Pr 受壓時 ， r1 和 r2 一減一增 ， 使電橋有較大的輸出 環(huán)境溫度變化時 ， r1、 r2同時增減 ， 不影響電橋平衡 如果儀表能把 Ui進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出 ， 則該儀表即 可稱為應(yīng)變式壓力變送器 應(yīng)變片式壓檢測儀表 （ 多屬于中低檔產(chǎn)品 ） 具有較大的測量范圍 ， 被測

24、壓力可達(dá)幾百 MPa 具有良好的動態(tài)性能 ， 適用于快速變化的壓力測量 雖有溫度補(bǔ)償 ， 仍有比較明顯的溫漂和時漂 ， 測量精度一般在 0.5 1.0 左右 。 ZJU 2010年 12月 1日 49 壓阻式 （ 擴(kuò)散硅 ） 壓力 /差壓變送器 因 電阻率變化引起阻值變化 稱為 壓阻效應(yīng) 半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)比較明顯 傳感器基片材料主要為 硅片 和 鍺片 擴(kuò)散硅壓力檢測儀表應(yīng)用廣泛 p2 p1 硅杯 圖 3-30 壓阻式傳感器示意圖 正壓側(cè)隔 離膜片 引出線 負(fù)壓側(cè)隔 離膜片 硅油 ZJU 2010年 12月 1日 50 構(gòu)成框圖 ： 擴(kuò)散硅壓 阻傳感器 前置 放大器 調(diào)零電路 V I轉(zhuǎn)換 P

25、 US U01 UZ IO 檢測部分 電磁放大部分 ZJU 2010年 12月 1日 51 整機(jī)電路圖 + RETURN 供參考 ZJU 2010年 12月 1日 52 測量部分 擴(kuò)散硅壓阻傳感器 把被測差壓 P成比例地轉(zhuǎn)換為不平衡電壓 US 1.負(fù)壓室 2.正壓室 3.硅杯 4.引線 5.硅片 Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 ZJU 2010年 12月 1日 53 測量部分 惠斯頓電橋 Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 U S Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 IS 不受壓時： Ri1 Ri2 Ri3 Ri4 R ZJU 2010年 12月 1日 54 測量部分 電壓轉(zhuǎn)換 US Ri1 Ri2

26、Ri3 Ri4 IS 受壓時： Ri1 Ri4 r1 Ri2 Ri3 r2 24() 2 i i S S R R IU 21() 2 Sr r I 受壓時，流經(jīng) 2橋臂的電流始終相等 P 1KP ZJU 2010年 12月 1日 55 結(jié)論： 體積小，結(jié)構(gòu)簡單，精度一般比應(yīng)變片式儀表高 靈敏系數(shù)是金屬應(yīng)變片的幾十倍，能直接測量出微小的壓力變化。 良好的動態(tài)響應(yīng)，遲滯小，可用來測量幾千赫茲乃至更高的脈動壓力。 也 存在溫度效應(yīng)， 容易受環(huán)境溫度的影響，但比應(yīng)變片式儀表好 ZJU 2010年 12月 1日 56 類型 原理 測量范圍 準(zhǔn)確度 （等 級） 適用場合 備注 應(yīng)變式 壓力傳 感器 彈性元

27、件 + 應(yīng)變片 要求一般 的動態(tài)壓 力檢測 膜片、膜盒、彈簧管、其它。 溫漂、時漂 壓阻式 壓力傳 感器 彈性元件 + 壓阻元件 靈敏系 數(shù) 50 100倍 微壓；脈 動壓力 半導(dǎo)體壓阻元件帶有擴(kuò)散電 阻的硅膜片（彈性元件和壓 敏元件）。體積小 固態(tài)壓 力傳感 器（集 成壓力 傳感器） 壓阻式單晶 硅膜片 帶溫度 補(bǔ)償 將溫度補(bǔ)償電路、放大電路、 電源變換電路等集成在同一 塊單晶硅膜片上 壓電式 壓力傳 感器 彈性元件 + 壓電元件 不能用于 穩(wěn)態(tài)測量 簡單緊湊小巧可靠線性好頻 率響應(yīng)高量程范圍寬。準(zhǔn)確 度？電荷運(yùn)算放大器。晶體 邊界漏電。 物性型壓力傳感器小結(jié) ZJU 2010年 12月 1

28、日 57 3.3.6 壓力檢測儀表的使用 兩個注意事項(xiàng) 壓力儀表的選用 取壓點(diǎn)及引壓管路的設(shè)計(jì) 取壓口 引壓管路 常用附件 特殊介質(zhì)的取壓方式 量程 準(zhǔn)確度等級 類型 生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求 被測介質(zhì)的特性 現(xiàn)場使用環(huán)境 ZJU 2010年 12月 1日 58 壓力儀表的選用 儀表量程的選擇 被測壓力較穩(wěn)定： P工作 maxP量程 max 3/4 被測壓力波動大： P工作 maxP量程 max 2/3 P工作 min P量程 max 1/3 若 P工作 max和 P工作 min難同時滿足，先 P工作 max條件 儀表準(zhǔn)確度等級的選擇 儀表的基本誤差實(shí)際被測壓力允許的最大絕對誤差 MAX 節(jié)約

29、原則，滿足要求即可 所選儀表的相對百分誤差： MAX MAX /1 100% 儀表類型的選擇 量程系列 (p178)： 1kPa， 1.6kPa， 2.5kPa， 4.0kPa， 6.0kPa，以及它們 10n倍數(shù) 準(zhǔn)確度等級 (p11)： ,0.05,0.1,0.25,0.35,0.5,1.0,1.5, 3/4 2/3 1/3 ZJU 2010年 12月 1日 59 儀表類型的選擇 被測介質(zhì)的性質(zhì) 對儀表輸出信號的要求 使用的環(huán)境 靜壓大小 腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì) 不銹鋼之類的彈性元件或敏感元件 氧氣、乙炔 專用壓力儀表 氨 不能用銅質(zhì)儀表 觀察壓力變化 直接指示型 遠(yuǎn)傳到控制室或其他電動儀表 電

30、遠(yuǎn)傳或具有電信號輸出型 快速變化的壓力 電氣式， 如壓阻式 爆炸性強(qiáng) 防爆型 T特高或低 溫度系數(shù)小的 差壓 高、低壓側(cè)實(shí) 際工作壓力 （靜壓） 壓力儀表額定靜壓 =（ 1.52.0） P實(shí)際靜 ZJU 2010年 12月 1日 60 儀表精度 只要能滿足生產(chǎn)要求 ， 不必追求過高的精度 例：有一壓力容器在正常工作時壓力范圍為 0.4 0.6MPa， 要求使用彈簧管 壓力表進(jìn)行檢測 ， 并使測量誤差不大于被測壓力的 4 ， 試確定該表 的量程和精度等級 。 解： 被測壓力比較穩(wěn)定 ， 設(shè)儀表量程為 0 A MPa， 則 30 . 6 0 . 84A M P a 10 . 4 1 . 23A M

31、 P a 根據(jù)儀表的量程系列 ， 可選 0 1.0MPa的彈簧管壓力表 。 由題意 ， 被測壓力的允許最大絕對誤差為： max= 0.4*4%= 0.016 MPa 0.016/（ 1-0） *100%=1.6% 按照儀表的精度等級 ， 可選擇 1 5級的壓力表 。 3/4 2/3 1/3 設(shè)滿量程 =A Pmin1/3*A PmaxT=967D (P452) ZJU 2010年 12月 1日 86 用分度號為 K的鎳鉻 -鎳硅熱電偶測量溫度，在沒有 采取冷端溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，顯示儀表指示值為 500 ，而這時冷端溫度為 60 。試問：實(shí)際溫度 應(yīng)為多少？如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保 持在 20 ，此時顯示儀表的指示值應(yīng)為多少？ ZJU 2010年 12月 1日 87 ZJU 2010年 12月 1日 88 熱電阻三線制接法可減少引線電阻的影響 ZJU 2010年 12月 1日 89