-氣動(dòng)儀表基本知識(shí)課件

3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)§3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)

一、氣動(dòng)儀表的基本元件包括：彈性元件、節(jié)流元件、氣室、噴咀檔板機(jī)構(gòu)和功率放大器

1．彈性元件

分兩類(lèi)：★彈性敏感元件

——將所受的壓力或軸向推力轉(zhuǎn)變成位移信號(hào)。包括波紋管、金屬膜片和膜盒、彈簧管、橡膠膜片等★彈性支承元件

——用于增加彈性敏感元件的剛度，確定彈性敏感元件的初始位置及儀表調(diào)零等。包括柱簧、片簧等§3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)一、氣動(dòng)儀表的基本元件常用彈性元件常用彈性元件（1）剛度和靈敏度

剛度E——彈性元件產(chǎn)生單位位移變形所需的軸向力，表示彈性元件的軟硬程度。

E=N/S

靈敏度δ——單位外力作用下，彈性元件所產(chǎn)生的位移變形，即：

δ=1/E

彈性元件的剛度E↓→靈敏度δ↑

在氣動(dòng)儀表工作范圍內(nèi)，彈簧管、波紋管、金屬膜片或膜盒的位移與推力近似為線(xiàn)性關(guān)系，即E=常數(shù)，而橡膠膜片在小的工作范圍時(shí)，E≈0。（1）剛度和靈敏度（2）彈性靈敏元件的有效面積Fe

N=P·FeFe

——有效面積

一般Fe≠幾何面積πD2/4，通常Fe>幾何面積

在彈性元件的彈性范圍內(nèi)，通常Fe=常數(shù)，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)彈性元件的處理：

①在安裝波紋時(shí)，采用預(yù)壓縮方法②金屬膜片制成波紋狀；③采用多圈彈簧管。④橡膠膜片制成波紋狀，中間加硬芯——增大剛度橡膠膜片多用于有無(wú)氣壓信號(hào)的瞬間動(dòng)作可增大線(xiàn)性使用范圍（2）彈性靈敏元件的有效面積Fe可增大2、節(jié)流元件節(jié)流元件——用以阻礙氣體流動(dòng)，產(chǎn)生壓力降或改變空氣流量

表示節(jié)流元件特性的參數(shù)：

氣阻R——?dú)怏w在節(jié)流元件兩端產(chǎn)生的壓降與氣體流量間的關(guān)系。表示節(jié)流元件對(duì)氣體流動(dòng)阻礙能力的大小。

若節(jié)流孔中為層流流動(dòng)，則：

R=ΔP/G或ΔP=G·R2、節(jié)流元件

節(jié)流元件的種類(lèi)——恒節(jié)流孔和變節(jié)流孔（1）恒節(jié)流孔——恒氣阻或固定氣阻

毛細(xì)管式——d=0.18∽0.3mm的不銹鋼或玻璃鋼管

小孔式——長(zhǎng)4mm，孔徑有0.25、0.3、0.5幾種規(guī)格。

節(jié)流元件的種類(lèi)——恒節(jié)流孔和變節(jié)流孔（2）變節(jié)流孔——流通面積（氣阻R）可調(diào)整。

圓錐—圓錐型常見(jiàn)形式圓柱—圓錐型圓球—圓錐型用途：用變節(jié)流孔組成變節(jié)流閥

用于調(diào)整比例帶，積分時(shí)間和微分時(shí)間（2）變節(jié)流孔——流通面積（氣阻R）可調(diào)整。3．氣體容室（氣容）

作用：在氣路中能貯存或放出氣體對(duì)壓力變化起慣性作用。

種類(lèi)：定容氣容——?dú)馐胰莘e是固定的。

彈性氣容——?dú)馐胰莘e隨壓力而變。

3．氣體容室（氣容）氣容C：氣體容室內(nèi)每升高單位壓力所需增加的空氣量，表示氣容貯存空氣能力大小。

C=dm/dP

氣容C的大小取決于氣容的體積V，V↑→升高單位壓力所需的空氣量↑→貯存空氣能力↑→氣容C↑對(duì)于定容氣室：C=常數(shù)；對(duì)于彈性氣室：V可變，C≠常數(shù)。

ppmm氣體容室儲(chǔ)蓄特性氣容C：氣體容室內(nèi)每升高單位壓力所需增加的空氣量，表示氣容

由：

所以：

則傳遞函數(shù)為：

4、噴咀檔板機(jī)構(gòu)組成——恒氣阻(橫節(jié)流孔1）+背壓室2+噴咀檔板（噴嘴3+擋板4）串聯(lián)而成作用——將檔板相對(duì)于噴咀的微小位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣壓信號(hào)，相當(dāng)于變氣阻單元。

是氣動(dòng)儀表最基本最精密的元件

是一放大系數(shù)很大的放大環(huán)節(jié)。4、噴咀檔板機(jī)構(gòu)噴咀檔板機(jī)構(gòu)靜特性

——在穩(wěn)定工況時(shí)背壓室的輸出壓力P與檔板位移h之間的關(guān)系

①當(dāng)檔板蓋住噴咀時(shí)（h=0），理論上應(yīng)有P=P0=0.14MPa。實(shí)際上由于加工精度限制（漏氣）使P略低于P0噴咀檔板機(jī)構(gòu)靜特性

②當(dāng)檔板離開(kāi)噴咀一定距離時(shí)，h的變化將不再引起壓力P的變化。檔板與噴咀間形成的氣流出口是一小圓柱側(cè)面的形狀，當(dāng)其面積πd2h=咀孔流通面積πd22/4時(shí)，檔板不再起節(jié)流作用這時(shí)h=d2/4

當(dāng)h≥d2/4時(shí)，理論上P=Pb（大氣壓力），但實(shí)際上由于氣流對(duì)檔板的沖量作用，使P偏高于大氣壓力③當(dāng)h=0～d2/4.時(shí)，h↑→P↓，呈非線(xiàn)性關(guān)系，但在噴咀檔板機(jī)構(gòu)的工作范圍（P=0.02—0.1MPa）內(nèi)，即a—b段可近似當(dāng)成線(xiàn)性關(guān)系，這樣有：

ΔP=K1·Δh是一比例環(huán)節(jié)。

K1

——ab段的平均斜率。自學(xué)教材P95：23、24、26、27、32、43、44、45、46、61、78②當(dāng)檔板離開(kāi)噴咀一定距離時(shí)，h的變化將不再引

5、氣動(dòng)功率放大器噴咀檔板機(jī)構(gòu)中，恒節(jié)流孔徑很小（d1=0.15—0.3mm），工作時(shí)輸出氣量少，不能直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（也很難遠(yuǎn)距離傳送），所以在噴咀檔板機(jī)構(gòu)后要加一功率放大器（進(jìn)行流量或流量壓力放大），兩者一起又稱(chēng)二級(jí)功率放大。

5、氣動(dòng)功率放大器

耗氣型氣動(dòng)功率放大器

起流量和壓力放大作用。組成：放大氣路——兩變節(jié)流閥球閥：控制來(lái)自氣源的進(jìn)氣量（較小位移時(shí)，G變化大，滿(mǎn)足大流量的要求）。錐閥：控制排氣量彈性元件——金屬膜片+彈簧片使閥桿產(chǎn)生位移

耗氣型氣動(dòng)功率放大器當(dāng)P↑→閥桿下移→開(kāi)大球閥關(guān)小錐閥，流量放大（進(jìn)氣量>排氣量）→Pout↑?？梢?jiàn)：閥桿位移的大小決定輸出壓力大小設(shè)輸入壓力為Pi，金屬膜片面積為F，推力PiF與位移S的關(guān)系分三個(gè)階段

SS00P0FPaFPiFⅠⅡⅢ當(dāng)P↑→閥桿下移→開(kāi)大球閥關(guān)小錐閥，流量放大（進(jìn)氣量第二階段：當(dāng)Pi>P0

時(shí)，由于PiF<彈簧片預(yù)緊力+氣源壓力作用，閥桿無(wú)位移。第三階段：

Pi>PaF后，閥桿開(kāi)始有位移。

SS00P0FPaFPiFⅠⅡⅢ

第一階段：Pi=大氣壓力時(shí)，膜片與閥桿端有一定間隙S0，當(dāng)Pi↑時(shí)，使S0↓。當(dāng)Pi=P0

時(shí)，S0=0（膜片正好與閥桿接觸），這一段閥桿無(wú)位移第二階段：當(dāng)Pi>P0時(shí)，由于PiF<彈SS00P0FPa——放大器起步壓力（27.33Kpa）

換用不同剛度膜片和彈簧片可調(diào)整Pa當(dāng)P↑→閥桿位移ΔS與ΔPi成正比→稱(chēng)為放大器的工作段。此段內(nèi)：輸出壓力增量ΔP出=K2·ΔPi→比例環(huán)節(jié)。

K2——放大器放大倍數(shù)（取決于膜片有效面積F及彈性組件剛度）自學(xué)教材P98：47、48、49、50、52、55Pa——放大器起步壓力（27.33Kpa）二、氣動(dòng)儀表的基本環(huán)節(jié)

氣動(dòng)儀表的三個(gè)基本組成環(huán)節(jié)

放大環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)輸入信號(hào)反饋信號(hào)比較信號(hào)輸出信號(hào)+-二、氣動(dòng)儀表的基本環(huán)節(jié)放大反饋輸入信號(hào)反饋信號(hào)比較信號(hào)輸出信1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

在噴嘴擋板機(jī)構(gòu)中的輸出端，串聯(lián)一個(gè)氣動(dòng)功率放大器，稱(chēng)為二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

噴嘴擋板是一級(jí)放大。下圖是其原理圖。輸入與輸出之間的關(guān)系△PB=K×

△h（K=K1×K2）

K1是噴嘴擋板機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)

K2是耗氣型氣動(dòng)放大器的放大倍數(shù)

1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

一般輸出PB=0.02∽0.1MPa，ΔP=0.08MPa假設(shè)功率放大器的壓力放大系數(shù)為10，則噴咀檔板機(jī)械的輸出壓力的最大變化范圍為0.08/10=0.008，它只占噴咀檔板機(jī)構(gòu)的靜特性曲線(xiàn)很小的一段ab

1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

Pb——起步壓力。如起步壓力Pb調(diào)整適當(dāng)，放大器工作特性曲線(xiàn)最徒，最接近于直線(xiàn)的部分ab，使儀表具有較高的靈敏度、精度和工作穩(wěn)定性如Pb調(diào)整過(guò)高或過(guò)低，則放大器工作在a"b"或a'b'段，各點(diǎn)斜率不同。Δh變化大，靈敏度↓，穩(wěn)定性↓

調(diào)整起步壓力Pb的方法：調(diào)換剛度不同的金屬膜片或改變彈簧片預(yù)緊力Pb——起步壓力。如起步壓力Pb調(diào)整適當(dāng)，放大2、氣動(dòng)儀表的反饋環(huán)節(jié)（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）

由可調(diào)氣阻RF、流通氣室p1及節(jié)流孔R(shí)串聯(lián)而成。兩個(gè)氣阻都工作于層流，流通氣室面積很小，可不計(jì)它對(duì)壓力變化的慣性影響。

2、氣動(dòng)儀表的反饋環(huán)節(jié)由可調(diào)氣阻RF、流通氣室p1及（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）

流通氣室壓力p1（輸出量）與控制信號(hào)壓力p0和p2（節(jié)流分壓器的輸入量）間的關(guān)系分析（一般p2是大氣壓力）：根據(jù)氣體流動(dòng)的連續(xù)性原理，在穩(wěn)定情況下通過(guò)可調(diào)氣阻RF的流量G1必定等于通過(guò)恒節(jié)流孔R(shí)的氣體流量G2，如果氣體密度在節(jié)流前后保持不變，則：（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）如果P2通大氣，即P2=0，則：K=R/（RF+R），RF不變時(shí)，K=常數(shù)，P1與P0成正比。

變節(jié)流閥全開(kāi)，RF=0，P1=P0

變節(jié)流閥全關(guān)，RF=∞，P1=0改變RF，可使K=0～1。

應(yīng)用：節(jié)流分壓器與1：1跟蹤器配合使用，可用來(lái)調(diào)整比例帶

如果P2通大氣，即P2=0，則：（2）節(jié)流盲室

節(jié)流盲室是在節(jié)流元件（可調(diào)氣阻或恒氣阻）之后串聯(lián)一個(gè)定容氣室（盲室）構(gòu)成。如圖所示。

Pi是節(jié)流盲室的輸入量

PO是輸出量R表示節(jié)流元件氣阻

pip0R（2）節(jié)流盲室pip0R（2）節(jié)流盲室經(jīng)過(guò)氣室的氣流量等于進(jìn)入盲室的空氣量，即：dm=C·dPodm/dt=G是進(jìn)入盲室的空氣流量，這個(gè)空氣流量就等于流經(jīng)氣阻的流量（Pi-P0）/R，T=RC。

可見(jiàn)，節(jié)流盲室是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，T是該環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。pip0R（2）節(jié)流盲室pip0R傳遞函數(shù)：這是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)。如果Pi是一階躍變化，則：

變化速度取決于時(shí)間常數(shù)T=RC，其中C為常數(shù)，故改變氣阻R即可調(diào)整T，T↑→P0變化越慢。在實(shí)際應(yīng)用中，常將節(jié)流盲室置于調(diào)節(jié)器的正反饋回路中，得到積分作用，此時(shí)改變氣阻值就可調(diào)整積分時(shí)間。傳遞函數(shù)：PsrE/Psc（3）比例慣性環(huán)節(jié)

組成：彈性氣室（波紋管E與殼體之間的腔室）、波紋管E/、可調(diào)氣阻R及連接管路。Psr是輸入量，Psc是輸出量。其工作情況與節(jié)流盲室相近，不同的是：①節(jié)流盲室E'的容積是變化的，Psr的變化會(huì)引起波紋管E的伸縮，盲室的容積隨之變化，C≠常數(shù)②作用于節(jié)流盲室E'的氣路有兩條通道：

一條是Psr經(jīng)過(guò)可調(diào)氣阻R對(duì)盲室充放氣；另一條是波紋管E伸縮造成擠排作用對(duì)彈性氣室形成的通道。

PsrE/Psc（3）比例慣性環(huán)節(jié)特性曲線(xiàn)

Psr→首先擠壓氣室E，使Psc突增→比例作用

Psr經(jīng)R不斷向Psc充氣，Psc↑，而E逐漸收縮，直到Psc=Psr為止→慣性充氣環(huán)節(jié)

氣動(dòng)調(diào)節(jié)器中，常用比例慣性環(huán)節(jié)作負(fù)反饋，實(shí)現(xiàn)實(shí)際比例微分作用。特性曲線(xiàn)3、氣動(dòng)儀表的比較環(huán)節(jié)

按線(xiàn)性疊加原理工作。比較環(huán)節(jié)的輸出等于各輸入信號(hào)的代數(shù)和，各信號(hào)的變化調(diào)整互不影響按平衡原理有三種形式：

（1）位移平衡式反饋信號(hào)產(chǎn)生的檔板位移與輸入信號(hào)產(chǎn)生的檔板位移相平衡（先大后小，有一微小變化，可不計(jì)）

（2）力平衡式反饋信號(hào)產(chǎn)生的力與輸入信號(hào)產(chǎn)生的力相平衡。（比較環(huán)節(jié)幾乎無(wú)位移）誤差小

（3）力矩平衡式反饋信號(hào)產(chǎn)生的力矩與輸入信號(hào)產(chǎn)生的力矩相平衡，精度高3、氣動(dòng)儀表的比較環(huán)節(jié)小結(jié)：節(jié)流分壓器/室：比例作用；調(diào)節(jié)氣阻可調(diào)節(jié)其比例帶，負(fù)反饋節(jié)流盲室：是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，作正反饋環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)積分作用改變氣阻改變積分時(shí)間比例慣性環(huán)節(jié)（彈性氣室）：作為負(fù)反饋可實(shí)現(xiàn)比例微分作用，改變氣阻改變微分時(shí)間自學(xué)教材P100：79、80

P104：87、88、93、95、97、98、103、110、111、112、114、116pip0RPsrE/Psc小結(jié)：pip0RPsrE/Psc三、自動(dòng)化儀表的品質(zhì)指標(biāo)1．基本誤差與附加誤差

基本誤差：儀表本身的缺陷（間隙、摩擦、刻度不均或分度不準(zhǔn)等）造成的誤差。附加誤差：儀表規(guī)定的使用條件（環(huán)境溫濕度、振動(dòng)等）發(fā)生變化引起的誤差。2．絕對(duì)誤差（指示誤差）

絕對(duì)誤差：Δ=A—A0=測(cè)量值—真值。A0很難得到，一般以高精度標(biāo)準(zhǔn)儀表測(cè)得的平均值來(lái)代替A0。Δ不能反映儀表的精度。三、自動(dòng)化儀表的品質(zhì)指標(biāo)

3、相對(duì)誤差δ——絕對(duì)誤差Δ占指示誤差的百分?jǐn)?shù)。

δ=Δ/A×100%δ反映儀表的精度。

4、儀表的精度——測(cè)量中的最大指示誤差與量程（最大測(cè)量范圍）的比值。

常用的等級(jí)有：0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5級(jí)等

例：求量程為5.9KPa（600mmH2O）的一級(jí)精度氣動(dòng)差壓變送器的最大指示誤差。3、相對(duì)誤差δ——絕對(duì)誤差Δ占指示誤差的百分?jǐn)?shù)。5．儀表的靈敏度：儀表達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，輸出變化量Δy與引起變化的輸入變化量Δx之比S=Δy/Δx

可見(jiàn)，S↑→越能測(cè)出微小的輸入變化，靈敏度↑。一般小量程儀表的S>大量程儀表的S具有均勻刻度的儀表：S=常數(shù)具有不均勻刻度的儀表：S≠常數(shù)5．儀表的靈敏度：儀表達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，輸出變3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)§3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)

一、氣動(dòng)儀表的基本元件包括：彈性元件、節(jié)流元件、氣室、噴咀檔板機(jī)構(gòu)和功率放大器

1．彈性元件

分兩類(lèi)：★彈性敏感元件

——將所受的壓力或軸向推力轉(zhuǎn)變成位移信號(hào)。包括波紋管、金屬膜片和膜盒、彈簧管、橡膠膜片等★彈性支承元件

——用于增加彈性敏感元件的剛度，確定彈性敏感元件的初始位置及儀表調(diào)零等。包括柱簧、片簧等§3-1氣動(dòng)儀表基本知識(shí)一、氣動(dòng)儀表的基本元件常用彈性元件常用彈性元件（1）剛度和靈敏度

剛度E——彈性元件產(chǎn)生單位位移變形所需的軸向力，表示彈性元件的軟硬程度。

E=N/S

靈敏度δ——單位外力作用下，彈性元件所產(chǎn)生的位移變形，即：

δ=1/E

彈性元件的剛度E↓→靈敏度δ↑

在氣動(dòng)儀表工作范圍內(nèi)，彈簧管、波紋管、金屬膜片或膜盒的位移與推力近似為線(xiàn)性關(guān)系，即E=常數(shù)，而橡膠膜片在小的工作范圍時(shí)，E≈0。（1）剛度和靈敏度（2）彈性靈敏元件的有效面積Fe

N=P·FeFe

——有效面積

一般Fe≠幾何面積πD2/4，通常Fe>幾何面積

在彈性元件的彈性范圍內(nèi)，通常Fe=常數(shù)，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)彈性元件的處理：

①在安裝波紋時(shí)，采用預(yù)壓縮方法②金屬膜片制成波紋狀；③采用多圈彈簧管。④橡膠膜片制成波紋狀，中間加硬芯——增大剛度橡膠膜片多用于有無(wú)氣壓信號(hào)的瞬間動(dòng)作可增大線(xiàn)性使用范圍（2）彈性靈敏元件的有效面積Fe可增大2、節(jié)流元件節(jié)流元件——用以阻礙氣體流動(dòng)，產(chǎn)生壓力降或改變空氣流量

表示節(jié)流元件特性的參數(shù)：

氣阻R——?dú)怏w在節(jié)流元件兩端產(chǎn)生的壓降與氣體流量間的關(guān)系。表示節(jié)流元件對(duì)氣體流動(dòng)阻礙能力的大小。

若節(jié)流孔中為層流流動(dòng)，則：

R=ΔP/G或ΔP=G·R2、節(jié)流元件

節(jié)流元件的種類(lèi)——恒節(jié)流孔和變節(jié)流孔（1）恒節(jié)流孔——恒氣阻或固定氣阻

毛細(xì)管式——d=0.18∽0.3mm的不銹鋼或玻璃鋼管

小孔式——長(zhǎng)4mm，孔徑有0.25、0.3、0.5幾種規(guī)格。

節(jié)流元件的種類(lèi)——恒節(jié)流孔和變節(jié)流孔（2）變節(jié)流孔——流通面積（氣阻R）可調(diào)整。

圓錐—圓錐型常見(jiàn)形式圓柱—圓錐型圓球—圓錐型用途：用變節(jié)流孔組成變節(jié)流閥

用于調(diào)整比例帶，積分時(shí)間和微分時(shí)間（2）變節(jié)流孔——流通面積（氣阻R）可調(diào)整。3．氣體容室（氣容）

作用：在氣路中能貯存或放出氣體對(duì)壓力變化起慣性作用。

種類(lèi)：定容氣容——?dú)馐胰莘e是固定的。

彈性氣容——?dú)馐胰莘e隨壓力而變。

3．氣體容室（氣容）氣容C：氣體容室內(nèi)每升高單位壓力所需增加的空氣量，表示氣容貯存空氣能力大小。

C=dm/dP

氣容C的大小取決于氣容的體積V，V↑→升高單位壓力所需的空氣量↑→貯存空氣能力↑→氣容C↑對(duì)于定容氣室：C=常數(shù)；對(duì)于彈性氣室：V可變，C≠常數(shù)。

ppmm氣體容室儲(chǔ)蓄特性氣容C：氣體容室內(nèi)每升高單位壓力所需增加的空氣量，表示氣容

由：

所以：

則傳遞函數(shù)為：

4、噴咀檔板機(jī)構(gòu)組成——恒氣阻(橫節(jié)流孔1）+背壓室2+噴咀檔板（噴嘴3+擋板4）串聯(lián)而成作用——將檔板相對(duì)于噴咀的微小位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的氣壓信號(hào)，相當(dāng)于變氣阻單元。

是氣動(dòng)儀表最基本最精密的元件

是一放大系數(shù)很大的放大環(huán)節(jié)。4、噴咀檔板機(jī)構(gòu)噴咀檔板機(jī)構(gòu)靜特性

——在穩(wěn)定工況時(shí)背壓室的輸出壓力P與檔板位移h之間的關(guān)系

①當(dāng)檔板蓋住噴咀時(shí)（h=0），理論上應(yīng)有P=P0=0.14MPa。實(shí)際上由于加工精度限制（漏氣）使P略低于P0噴咀檔板機(jī)構(gòu)靜特性

②當(dāng)檔板離開(kāi)噴咀一定距離時(shí)，h的變化將不再引起壓力P的變化。檔板與噴咀間形成的氣流出口是一小圓柱側(cè)面的形狀，當(dāng)其面積πd2h=咀孔流通面積πd22/4時(shí)，檔板不再起節(jié)流作用這時(shí)h=d2/4

當(dāng)h≥d2/4時(shí)，理論上P=Pb（大氣壓力），但實(shí)際上由于氣流對(duì)檔板的沖量作用，使P偏高于大氣壓力③當(dāng)h=0～d2/4.時(shí)，h↑→P↓，呈非線(xiàn)性關(guān)系，但在噴咀檔板機(jī)構(gòu)的工作范圍（P=0.02—0.1MPa）內(nèi)，即a—b段可近似當(dāng)成線(xiàn)性關(guān)系，這樣有：

ΔP=K1·Δh是一比例環(huán)節(jié)。

K1

——ab段的平均斜率。自學(xué)教材P95：23、24、26、27、32、43、44、45、46、61、78②當(dāng)檔板離開(kāi)噴咀一定距離時(shí)，h的變化將不再引

5、氣動(dòng)功率放大器噴咀檔板機(jī)構(gòu)中，恒節(jié)流孔徑很?。╠1=0.15—0.3mm），工作時(shí)輸出氣量少，不能直接推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（也很難遠(yuǎn)距離傳送），所以在噴咀檔板機(jī)構(gòu)后要加一功率放大器（進(jìn)行流量或流量壓力放大），兩者一起又稱(chēng)二級(jí)功率放大。

5、氣動(dòng)功率放大器

耗氣型氣動(dòng)功率放大器

起流量和壓力放大作用。組成：放大氣路——兩變節(jié)流閥球閥：控制來(lái)自氣源的進(jìn)氣量（較小位移時(shí)，G變化大，滿(mǎn)足大流量的要求）。錐閥：控制排氣量彈性元件——金屬膜片+彈簧片使閥桿產(chǎn)生位移

耗氣型氣動(dòng)功率放大器當(dāng)P↑→閥桿下移→開(kāi)大球閥關(guān)小錐閥，流量放大（進(jìn)氣量>排氣量）→Pout↑?？梢?jiàn)：閥桿位移的大小決定輸出壓力大小設(shè)輸入壓力為Pi，金屬膜片面積為F，推力PiF與位移S的關(guān)系分三個(gè)階段

SS00P0FPaFPiFⅠⅡⅢ當(dāng)P↑→閥桿下移→開(kāi)大球閥關(guān)小錐閥，流量放大（進(jìn)氣量第二階段：當(dāng)Pi>P0

時(shí)，由于PiF<彈簧片預(yù)緊力+氣源壓力作用，閥桿無(wú)位移。第三階段：

Pi>PaF后，閥桿開(kāi)始有位移。

SS00P0FPaFPiFⅠⅡⅢ

第一階段：Pi=大氣壓力時(shí)，膜片與閥桿端有一定間隙S0，當(dāng)Pi↑時(shí)，使S0↓。當(dāng)Pi=P0

時(shí)，S0=0（膜片正好與閥桿接觸），這一段閥桿無(wú)位移第二階段：當(dāng)Pi>P0時(shí)，由于PiF<彈SS00P0FPa——放大器起步壓力（27.33Kpa）

換用不同剛度膜片和彈簧片可調(diào)整Pa當(dāng)P↑→閥桿位移ΔS與ΔPi成正比→稱(chēng)為放大器的工作段。此段內(nèi)：輸出壓力增量ΔP出=K2·ΔPi→比例環(huán)節(jié)。

K2——放大器放大倍數(shù)（取決于膜片有效面積F及彈性組件剛度）自學(xué)教材P98：47、48、49、50、52、55Pa——放大器起步壓力（27.33Kpa）二、氣動(dòng)儀表的基本環(huán)節(jié)

氣動(dòng)儀表的三個(gè)基本組成環(huán)節(jié)

放大環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)比較環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)反饋環(huán)節(jié)輸入信號(hào)反饋信號(hào)比較信號(hào)輸出信號(hào)+-二、氣動(dòng)儀表的基本環(huán)節(jié)放大反饋輸入信號(hào)反饋信號(hào)比較信號(hào)輸出信1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

在噴嘴擋板機(jī)構(gòu)中的輸出端，串聯(lián)一個(gè)氣動(dòng)功率放大器，稱(chēng)為二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

噴嘴擋板是一級(jí)放大。下圖是其原理圖。輸入與輸出之間的關(guān)系△PB=K×

△h（K=K1×K2）

K1是噴嘴擋板機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)

K2是耗氣型氣動(dòng)放大器的放大倍數(shù)

1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

一般輸出PB=0.02∽0.1MPa，ΔP=0.08MPa假設(shè)功率放大器的壓力放大系數(shù)為10，則噴咀檔板機(jī)械的輸出壓力的最大變化范圍為0.08/10=0.008，它只占噴咀檔板機(jī)構(gòu)的靜特性曲線(xiàn)很小的一段ab

1、氣動(dòng)儀表的放大器——二級(jí)氣動(dòng)功率放大器。

Pb——起步壓力。如起步壓力Pb調(diào)整適當(dāng)，放大器工作特性曲線(xiàn)最徒，最接近于直線(xiàn)的部分ab，使儀表具有較高的靈敏度、精度和工作穩(wěn)定性如Pb調(diào)整過(guò)高或過(guò)低，則放大器工作在a"b"或a'b'段，各點(diǎn)斜率不同。Δh變化大，靈敏度↓，穩(wěn)定性↓

調(diào)整起步壓力Pb的方法：調(diào)換剛度不同的金屬膜片或改變彈簧片預(yù)緊力Pb——起步壓力。如起步壓力Pb調(diào)整適當(dāng)，放大2、氣動(dòng)儀表的反饋環(huán)節(jié)（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）

由可調(diào)氣阻RF、流通氣室p1及節(jié)流孔R(shí)串聯(lián)而成。兩個(gè)氣阻都工作于層流，流通氣室面積很小，可不計(jì)它對(duì)壓力變化的慣性影響。

2、氣動(dòng)儀表的反饋環(huán)節(jié)由可調(diào)氣阻RF、流通氣室p1及（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）

流通氣室壓力p1（輸出量）與控制信號(hào)壓力p0和p2（節(jié)流分壓器的輸入量）間的關(guān)系分析（一般p2是大氣壓力）：根據(jù)氣體流動(dòng)的連續(xù)性原理，在穩(wěn)定情況下通過(guò)可調(diào)氣阻RF的流量G1必定等于通過(guò)恒節(jié)流孔R(shí)的氣體流量G2，如果氣體密度在節(jié)流前后保持不變，則：（1）節(jié)流分壓室（節(jié)流通室）如果P2通大氣，即P2=0，則：K=R/（RF+R），RF不變時(shí)，K=常數(shù)，P1與P0成正比。

變節(jié)流閥全開(kāi)，RF=0，P1=P0

變節(jié)流閥全關(guān)，RF=∞，P1=0改變RF，可使K=0～1。

應(yīng)用：節(jié)流分壓器與1：1跟蹤器配合使用，可用來(lái)調(diào)整比例帶

如果P2通大氣，即P2=0，則：（2）節(jié)流盲室

節(jié)流盲室是在節(jié)流元件（可調(diào)氣阻或恒氣阻）之后串聯(lián)一個(gè)定容氣室（盲室）構(gòu)成。如圖所示。

Pi是節(jié)流盲室的輸入量

PO是輸出量R表示節(jié)流元件氣阻

pip0R（2）節(jié)流盲室pip0R（2）節(jié)流盲室經(jīng)過(guò)氣室的氣流量等于進(jìn)入盲室的空氣量，即：dm=C·dPodm/dt=G是進(jìn)入盲室的空氣流量，這個(gè)空氣流量就等于流經(jīng)氣阻的流量（Pi-P0）/R，T=RC。

可見(jiàn)，節(jié)流盲室是一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，T是該環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。pip0R（2）節(jié)流盲室pip0R傳遞函數(shù)：這是一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)。如果Pi是一階躍變化，則：

變化速度取決于時(shí)間常數(shù)T=RC，其中C為常數(shù)，故改變氣阻R即可調(diào)整T，T↑→P0變化越慢。在實(shí)際應(yīng)用中，常將節(jié)流盲室置于調(diào)節(jié)器的正反饋回路中，得到積分作用，此時(shí)改變氣阻值就可調(diào)整積分時(shí)間。傳遞函數(shù)：PsrE/Psc（3）比例慣性環(huán)節(jié)

組成：彈性氣室（波紋管E與殼體之間的腔室）、波紋管E/、可調(diào)氣阻R及連接管路。Psr是輸入量，Psc是輸出量。其工作情況與節(jié)流盲室相近，不同的是：①節(jié)流盲室E'的容積是變化的，Psr的變化會(huì)引起波紋管E的伸縮，盲室的容積隨之變化，C≠常數(shù)②作用于節(jié)流盲室E'的氣路有兩條通道：

一條是Psr經(jīng)過(guò)可調(diào)氣阻R對(duì)盲室充放氣；另一條是波紋管