溫度壓力流量儀表

溫度壓力流量儀表第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)溫度儀表第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日溫度參數

溫度是—個很重要的物理量，它是國際單位制(SI)中7個基本物理量之一，也是工業(yè)生產中的主要工藝參數。物體的許多物理現象和化學性質都與溫度有關，大多數生產過程均是在一定溫度范圍內進行的。因此，溫度的測量是保證生產正常進行，確保產品質量和安全生產的關鍵環(huán)節(jié)。1、溫標溫標是表示物體冷熱程度的物理量。用來度量物體溫度高低的標尺叫做溫度標尺，簡稱溫標。它規(guī)定了溫度的起點和測量溫度的基本電位。各種溫度計的分度值都是由溫標決定的。目前國際上用得較多的溫標有攝氏溫標和國際實用溫標，我國法定計量單位現已采用了這兩種溫標。第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日溫度參數1)、攝氏溫標攝氏溫標是根據物體受熱后體積膨脹的性質建立起來的，一般用符號t表示，單位是度，記作℃。規(guī)定在標準大氣壓下冰的融點為零度(0℃)，將水的沸點定為100℃，在0一100℃之間劃分一百等份，每一等份為攝氏1度(1℃)。攝氏溫標是工程上通用的溫度標尺。2)、國際實用溫標國際溫標是一個國際協(xié)議性溫標。選擇了一些純物質的平衡態(tài)溫度作為溫標的基準點，規(guī)定了不同溫度范圍內的標準儀器．如鉑電阻、鉑鍺—鉑熱電偶和光學溫度汁等。建立了標準儀器的示值與國際溫標關系的補插公式，應用這些公式可以求出任何兩個相鄰基準點溫度之間的溫度值。第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日溫度測量儀表的分類溫度測量范圍廣，測溫儀表的種類也很多。按工作原理分：有膨脹式、熱電阻、熱電偶以及輻射式等；按測量方式分，有接觸式和非接觸式兩類。

第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日玻璃管液體溫度計

基于物體受熱體積膨脹的性質而制成的溫度計叫做膨脹式溫度計。它又分為液體膨脹、氣體膨脹和固體膨脹三大類。1)、測溫原理當破璃溫包插入被測介質中，由于被測介質的溫度變化，使感溫液體膨脹或收縮，因而沿毛細管上升或下降，出刻度標尺顯示出溫度的數值。2)、結構與分類玻璃管溫度計按其結構可分為三種；棒狀溫度計、內標尺式溫度計和外標尺式溫度計。棒狀溫度計的標尺直接刻在玻璃管的外表面上。內標尺式溫度計有乳白色的玻璃片溫度標尺，該標尺放置在連通玻璃溫包的毛細管后面，將毛細管和標尺一起變在玻璃管內，此溫度計熱惰性較大，第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日壓力式溫度計

壓力式溫度計的基本結構是由充有感溫介質的溫包、傳壓元件(毛細管)及壓力敏感元件(彈笑管)構成的合金同組件。溫包內充填的感溫介質有氣體、液體及蒸發(fā)液體等。測溫時將溫包置于被測介質中，溫包內的工作物質因溫度升高體積膨脹而導致壓力增大。該壓力變化經毛細管傳給彈簧管并使其產生一定的形變．然后借助齒輪或杠桿等傳動機構，帶動指針轉動，指示出相應的溫度。由此可見，溫包、毛細管及彈簧管是壓力式溫度計的三個主要部分，其性能對該溫度計的精度影響極大。第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日

溫度不能直接測量，只能借助于冷熱不同的物體間熱交換以及物體的某些物理性質隨溫度變化的特性間接測量，現場溫度儀表大部分均為接觸式測溫儀表，主要有雙金屬溫度計，熱電阻，熱電偶三種測溫方法。1、雙金屬溫度計利用兩種膨脹系數不同的金屬元件來測量溫度的溫度計稱雙金屬溫度計。它是一種固體膨脹式溫度計。其結構簡單、牢固，可部分取代水銀溫度計，用于氣、液體及蒸汽的溫度測量。采用雙金屬溫度計是解決汞害的一條途徑，因而近幾年發(fā)展很快。雙金屬溫度計是由兩種膨脹系數不同的金屬薄片疊焊在一起制成的。雙金屬片受熱后由于兩種金屬片的膨脹系數不同而產生彎曲變形．彎曲的程度與溫度高低成比例。雙金屬溫度計第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶溫度計熱電偶溫度計是以熱電效應為基礎的測溫儀表。它的測量范圍廣，結構簡單，使用方便，測溫準確可靠，便于信號的遠傳、自動記錄和集中控制，因而在工業(yè)生產和科研領域中應用極為普遍。1、熱電偶的測溫原理熱電偶溫度計由熱電偶、連接導線及顯示儀表三部分組成。下圖是最簡單的熱電偶溫度計示意圖。第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶溫度計測溫原理按上圖組成的熱電偶溫度計，如果將熱電偶的熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會產生熱電勢，這種物理現象就稱為熱電現象(即熱電效應)。在熱電偶回路中產生的電勢由溫差電勢和相接觸電勢兩部分組成熱電偶溫度計1－熱電偶；2－導線（或補償導線）；3－顯示儀表第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶溫度計

溫差電勢：它是在同一導體材料的兩端因其溫度不同而產生的一種熱電勢。當同一導體兩端溫度不同時，由于高溫端的電子能量比低溫端的電子能量大，因而從高溫端跑到低溫端的電子比從低溫端跑到高溫端的電于數量要多，結果高溫端因失去電子而顯正電，低溫端由于得到電子而顯負電，從而在高、低溫兩端會形成一個由高溫端指向低溫端的靜電場。該電場將阻止電于從高溫端跑向低溫端，同時加速電子從低溫端向高溫端移動，最后達到動態(tài)平衡，即從高溫端跑向低溫端的電子數等于從低溫端他向高溫端的電子數，則高、低溫兩端之間便形成一個電位差，會在導體內部產生電勢．此電勢稱為溫差電勢，此電勢只與導體性質和導體兩端的溫度有關，而與導體長度、截面大小及沿導體長度上的溫度分布無關。第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶溫度計

接觸電勢：它是兩種電子密度不同的導體相互接觸時產生的一種熱電勢。當兩種不同的導體A和B相接觸時，假設導體A和B的電子密度分別為Na和Nb并且Na＞Nb，則在兩導體的接觸面上，電子在兩個方向的擴散率就不相同，由導體A擴散利導體B的電子數比從B擴散到A的電子數要多。導體A失去電子而顯正電，導體B獲很電子而顯負電。因此，在A、B兩導體的接觸面上便形成一個由A到B的靜電場，這個電場將阻礙擴散運動的繼續(xù)進行，同時加速電子向相反方向運動，使從B到4的電子數增多，最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時A、B之間也形成一電位差，這個電位差稱為接觸電勢。此電勢只與兩種導體的性質相接觸點的溫度有關，當兩種導體的材料一定，接觸電勢僅與其接點溫度有關。溫度越高，導體中的電子就越活躍，由A導體擴散到B導體的電子就越多，致使接觸面處所產生的電場強度越高，因而接觸電勢也就越大。第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶溫度計工業(yè)上最常用的(已標準化)幾種熱電偶：1)、鉑銠30—鉑銠6熱電偶(分度號為B)2)、鉑銠10—鉑熱電偶(分度號為5)3)、鎳鉻—鎳硅熱電偶(分度號為K)4)、鎳鉻—康銅熱電偶(分度號為E)5)、銅－康銅熱電偶(分度號為T)6)、鐵—康銅熱電偶(分度號為J)

第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日鎧裝熱電偶

鎧裝型熱電偶的外徑為0.25-12mm，熱電極直徑為0.035一1.3mm，套管壁厚為0.12-0.60mm，長度可以根據需要任意裁取或選購，最長可達100m。熱電偶冷端可以用接線盒或其它形式的接插件與外部導線連接。1－接線盒；2－金屬套管；3－固定裝置；4－絕緣材料；熱電偶絲第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的冷端補償

熱電偶的分度表均是在冷端溫度為0℃的條件下熱電勢與溫度(t)之間的關系，因此要求在熱電偶測溫時，冷端必須保持在0℃，否則將產生誤差。但在工業(yè)上使用時，要使冷端保持在0℃是比較因難的，因此，要根據不同的使用條件及要求的測量精度．對熱電偶冷端采用一些不同的處理方法。1)、補償導線延伸法

由于熱電偶一般做得比較短(除鎧裝熱電偶外)，特別是貴金屬熱電偶就更短。這樣熱電偶的冷端離被測對象很近，使冷端溫度較高且波動較大。如果把熱電偶做得很長，使冷端延伸到溫度比較穩(wěn)定的地方，這種方法由于熱電極不便于敷設，且對于貴金屬熱電偶很不經濟。解決這個問題的方法是采用一種專用導線將熱電偶的冷端延伸出來，這種導線也是由兩種材料制成．在一定溫度范圍內(100℃以下)與所連接的熱電偶具有相同或十分相近的熱電特性，其材料又是廉價金屬，稱為補償導線。第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的冷端補償2)、冰點法熱電偶的分度表都是在冷端溫度為0℃的情況下制定的，如果將冷端置于能保持溫度為0℃的冰點槽內，則測得的熱電勢就代表被測的實際溫度。3)、儀表零點校正法如果熱電偶冷端溫度比較恒定，與之配用的顯示儀表機械零點調整又比較方便，則可采用此種方法實現冷端溫度補償。若冷端溫度t0已知，可將顯示儀表的機械零點直接調至t0處，這相當于在插入熱電偶熱電勢之前就結顯示儀表輸入了一個電勢E(t0，0)，因為與熱電偶配套的顯示儀表是根據分度表刻度的，這樣在接入熱電偶之后，使得輸入顯示儀表的電勢相當于E(t,t0)＋E(t0,0)＝E(t,0)，因此顯示儀表可顯示熱端的溫度t。

第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶的冷端補償4)、補償電橋法補償電橋法是采用不平衡電橋產生的電勢來補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化，又稱為冷端補償器。第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻溫度計熱電阻溫度計是一種較為理想的高溫測量儀表，但在測量較低溫度時，由于產生的熱電勢較小，測量精度相應降低。因此在－200－500℃溫度范圍內，一般使用熱電阻溫度計測量效果較好。熱電阻溫度計是由熱電阻、連接導線及顯示儀表所組成，如圖所示。由于熱電阻輸出的是電阻信號，所以熱電阻溫度計與熱電偶溫度計一樣，也便于遠距離顯示或傳送信號。但是由于熱電阻溫度計的感溫部件——熱電阻的體積較大，因此熱容量較大，動態(tài)持性則不如熱電偶。第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻溫度計1、熱電阻的測溫原理熱電阻溫度計是基于金屬導體或半導體電阻值與溫度呈一定函數關系的原理實現溫度測量的。

Pt100熱電阻測溫原理：純鉑絲的電阻值隨其外界溫度變化而變化。

2、金屬熱電阻作為電阻溫度計感溫元件的熱電阻，分為金屬熱電阻和半導體熱電阻兩類，其中以金屬熱電阻應用較多。一般對熱電阻材料要求如下：(1)電阻溫度系數大，即靈敏度高；(2)物理化學性能穩(wěn)定，能長期適應較惡劣的測溫環(huán)境；(3)電阻串要大，以使電阻體積較小，減小測溫的熱慣性；(4)電阻與溫度之間近似為線性關系；(5)價格低廉，便于復制。第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日熱電阻溫度計結構普通熱電阻結構：金屬熱電阻感溫元件一般由電阻體、引線、絕緣子、保護套管及接線盒等組成電偶相似。熱電阻通常也有普通型和鎧裝型等結構形式。下圖為普通型熱電阻的結構圖：

1――電阻體；2――引線，3――絕緣體；4一保護套管5――接線盒；6――固定螺紋第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日常用熱電阻溫度計1)、鉑電阻鉑電阻由純鉑電阻絲繞制而成，其使用溫度范圍(按國際電工協(xié)會IEC標準)為－200－850℃。鉑電阻的特點是精度高、性能可靠、抗氧化性好、物理化學性能穩(wěn)定。另外它易提純，復制性好，有良好的工藝性，可以制成極細的鉑絲(直徑可達0.02mm或更細)或極薄鉑箔，與其它熱電阻材料相比，有較高電阻串。因此，它是一種較為理想的熱電阻材料，除作為一般工業(yè)測溫元件外，還可作為標準器件。但它的缺點是電阻溫度系數小，電阻與溫度里非線性，高溫下不宜在還原性介質中使用，而且價格較貴。第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日常用熱電阻溫度計2)、銅電阻銅電阻一般用于－50－150℃范圍的溫度測量。它的特點是電阻值與溫度之間基本為線性關系，電阻溫度系數大，且材料易提純，價格便宜，但它的電阻率低，易氧化，所以在溫度不同，測溫元件體積無特殊限制時，可以使用銅電阻溫度計。第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)流量儀表第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日流量儀表概述石油生產過程中所需的物料大部分是流體，這些流體在某些動力設備(如泵、鼓風機、壓縮機等)的作用下沿管道密閉輸送。為正確地指導生產操作，監(jiān)視設備運行狀況，確保優(yōu)質高產安全低耗以及進行產品的成本經濟核算，經常需要測量生產過程中各種介質(如液體、氣體和蒸汽等)的流量。它是石油生產過程中一個十分重要的測量參數。隨著自動化水平的不斷提高。流量測量和控制已由原來的保證穩(wěn)定運行朝著最優(yōu)化控制過渡。這樣流量儀表更是成為不可缺少的檢測儀表之一。第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日流量的定義

流量是指流經管道(或設備)某一截面的流體數量。隨著工藝要求不同，它的測量又可分為瞬時流量和累積流量的測量。1)、瞬時流量單位時間內流經某一有效截面的流體數量。2)、累積流量(總量)在某段時間內流經有效截面的流體數量的總和。其總和可以用體積和質量來表示．第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日流量測量的特點（１）、流體的流動狀態(tài)直接影響流量測量的準確度。一般介質的流動多為不穩(wěn)定流，為保證儀表測量的準確度，儀表的結構和管道布局的設計應能適應流態(tài)的變化，能夠消除上游阻力件造成的流態(tài)擾動以及管道上界面上流速不均勻分布帶來的影響。（２）、不同流體的物理和化學特性對流量儀表提出了不同的要求。如溫度、壓力變化大、粘度高、流體有腐蝕性、多相流、臟污流、等等，都對儀表提出了相應的要求。（３）、被測介質狀態(tài)的變化或組分變化都會引起流量測量的誤差。（４）、介質處于流動的狀態(tài)，任何接觸測量的敏感元件都會干擾流動狀態(tài)的變化和壓力損失。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日流量計的分類流量計的分類流量測量的方法很多，其測量原理和所采用的儀表結構形式各不相同。１）、差壓式流量計：目前常用的節(jié)流元件有標準節(jié)流裝置，如孔板、文丘利管、噴嘴。２）、容積式流量計：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計。３）、速度流量計：電磁流量計、渦輪流量計、超聲波流量計。４）、流體動量式流量計：如靶式流量計、浮子流量計、阿牛巴流量計。５）、流體振蕩式流量計：渦街流量計、旋進漩渦流量計６）、質量流量計：U型管式流量計。第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日差壓式流量計主要包括兩部分：節(jié)流元件及差壓計工作原理：把節(jié)流裝置裝入管道中，當被測介質從節(jié)流裝置中流過時其局部收縮，因此其流速必定增加，即動能增加，因而其靜壓力減小，即位能減小，所以在節(jié)流裝置的前后產生一定的壓力降。管道介質流量越大，介質的流速就越大，因而收縮時的壓力降就越大。因此只要測出壓降的大小就可以測量出介質的流量。

差壓式流量計第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日轉子流量計

在生產和科研工作中，經常遇到小管徑、低雷諾數的小流量測量，而其它流量計對于小管徑、小流量的測量均受到標準化或結構等方面的條件限制．所以對較小管徑的流量測量常采用轉子流量計。它適用的管徑范圍為l－150mm。轉子流量計的主要特點是結構簡單。靈敏度高，量程比寬〔10：1〕．壓力損失小且恒定，刻度近似線性，價格便宜，使用維護簡便等。但儀表精度受被測介質密度、粘度、溫度、壓力等因素的影響，其精度一般在1．5級左右．最高可達1．0級。第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日轉子流量計轉子流量計是利用流動中的動量原理，將被測介質在流動中產生的與流速直接有關的力變換成另一個易于輸出的變量。即流量的大小是靠浮子的上下位移來指示的。浮子流量計是由一個上粗下細的錐型管和一個能上下移動的浮子構成。錐管垂直安裝，流體從下方以速度v流經錐管，流過錐管與浮子之間的環(huán)型空隙未了保證浮子的軸線的垂直且在錐型管的中心線上，一般在浮子的上部邊緣處開有斜溝，在流體流過時，使浮子旋轉。在流體自下而上進入錐管時，浮子給流體以阻力，而流體的推動力和浮力將浮子浮動在錐管中，當浮子的重量與浮力和流體的推動力平衡時，浮子就靜止在某一位置，當被測介質的流量增大時其流速也增大，因此其推動力也增大，浮子逐漸上升，環(huán)型空隙也增大，使環(huán)型空隙的流速也減小，直到浮子的重力與浮力和推動力再次達到平衡為止。這樣，就可以用浮子在錐管中的不同高度來反映被測介質流量的大小。第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日轉子流量計轉子流量計示值的修正轉子流量計的刻度是單獨標定而得到的。儀表制造廠為了便于成批生產，在進行流量刻度時，是在工業(yè)標淮狀態(tài)(20℃，一個標準大氣壓)下，以水或空氣為介質進行刻度的。即轉子流量計的標尺刻度值，對于液體流量測量是代表工業(yè)標準狀態(tài)下水的流量值，對于氣體流量測量是代表工業(yè)標準狀態(tài)下空氣的流量值。所以，在實際使用時，如果被測介質的密度和工作狀態(tài)不同，必須對流量指示值按照實際被測介質的密度，溫度、壓力等參數的具體情況進行修正。由于轉子流量計的轉子有重力作用，因此轉子流量計必須垂直安裝，流體的流向是自下向上，在流量計的進出口沒有嚴格的直管段要求。在安裝轉子流量計時要小心，防止轉子流量計受損。

第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日轉子流量計轉子流量計的外殼一般是用塑料或玻璃制作而成，因此浮子流量計必須定期清洗，防止外界物體刮傷，流經流量計的流體流速應緩慢增加以減少對浮子的沖擊力；在北方地區(qū)浮子流量計要作好防凍工作，增加必要的保溫設施，冬季不用時應該將流量計內液體排放干凈，以免流量計被凍壞。第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日速度式流量計

渦輪流量計是一種新型流量計，它有以下一些特點測量范圍大（0.04t/h―16×103t/h），精度較高（一般為0.1%―0.02%），快速響應特性好，有數字輸出。渦輪流量計是一種速度流量儀表，由渦輪變換部分和顯示儀表部分組成。其結構有：入口導流器、出口導流器、軸承、渦輪、殼體等幾部分組成。工作原理：當介質流經渦輪流量計時，流體由入口導流器進入流量計，由于導流器的作用，使流體平行流經渦輪，從而流體沖擊渦輪，便推動渦輪旋轉。實踐證明，渦輪葉片的角速度與流體的流速成正比，因而通過對葉輪轉速的測量就得到體積流量的大小。第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日速度式流量計葉輪的轉速就是通過固定在殼體上的一個電磁線圈來測得的，這個電磁線圈叫做檢磁線圈，當撿磁線圈中被通電時它就產生磁場，而葉輪是導磁的，在制作時在葉輪的外面有一些有規(guī)律的小孔，當葉輪旋轉時線圈下的導磁介質的密度發(fā)生變化，從而影響線圈發(fā)出的磁場，使線圈上產生一定的脈沖，這些脈沖信號與葉輪的轉速成正比。線圈的脈沖經過放大器放大，然后進入測量儀表。由此可見顯示儀表其實就是一臺脈沖計數器，在潿洲終端廠原油外輸計量中使用的是OMNI流量計算機，它接收從BROOK渦輪流量計發(fā)出的脈沖信號和現場的溫度、壓力、密度、含水分析信號，然后經過計算處理，并顯示體流量和凈流量。第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日速度式流量計渦輪流量計的優(yōu)點

(1)精確度高。。

(2)反應迅速，可測脈動流量，量程比為(10:1)－(20:1)(3)由于磁電感應轉換器與葉片間不需密封相齒輪傳動，因而測量精度高，可耐高壓．

4)輸出為頻率信號，易實現流量積算和定量控制．且抗干擾能力強。缺點是制造難，成本高。因渦輪高速轉動，軸承易于磨損，降低了長期運轉的穩(wěn)定性、縮短了使用壽命。渦輪流星計主要用于測量精確度要求高，流量變化迅速的場臺或者作為標定其它流量計的標準儀表。第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日流體振動式流量計

旋渦流量計工作原理：在流體中若垂直流動方向放置一個柱體（圓柱體或棱柱體）時，在某一雷諾數范圍內,將在柱狀物的后面兩側交替產生有規(guī)律的旋渦，稱為卡門旋渦，旋渦的旋轉方向為內向，單側旋渦產生的頻率F和流速V和柱狀物寬度D之間有以下關系：F=StXV/d，其中St為雷諾數的函數，當St和d一定時，F和V成正比，因此可通過F算出瞬時流量。第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日質量流量計

質量流量計可分為兩大類：直接式質量流量計（由傳感元件直接檢測反映質量流量大小的參數，經處理得出質量流量值）和間接質量流量計（由體積流量計和密度計組合而成）?；诟缋飱W利原理及技術的直接式質量流量計。其工作原理如下：兩根幾何形狀與尺寸完全相同的U形振動檢測管平行地、牢固地焊接在支承管上，兩個檢測管在電磁激勵下，以其固有的頻率作為簡諧振動，當流量計中有流體通過時，U型檢測管受到了電磁激勵振動和哥氏力矩引起的扭振，下圖為U形管振動圖：第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日質量流量計

U形管振動中心位置的左右兩側安裝兩個電磁位置檢測器，它們可以測出U形管振動時位置的變化狀態(tài)，當質量流量越大，哥氏力越大，扭矩也越大，在一定的U形管扭轉剛度下，扭振時的扭轉角也越大。可見，在U形管尺寸，材質已定的條件下，扭轉角θ與通過U形管的質量流量成比例關系。只要位置檢測器能檢測出U形管在振動的過程中，管的左右兩側在向上或向下通過中心線的時間差t，就可以間接地測得扭轉角θ的大小，從而可以求得質量流量。這個t信號由傳感器中兩個位置檢測器輸出的二列波形中獲得。另外，確定了一個具體的U形檢測管，U形管的固有振動周期T僅為流體密度的函數，只要測得T，便可算出密度。第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日第三節(jié)壓力儀表第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日壓力測量壓力的基本概念液柱式壓力計

U型管壓力計、單管壓力計、斜管式微壓計彈性式壓力計彈簧管式、膜片（盒）式、波紋管式電氣式壓力測量電容式壓力壓差變送器、霍爾壓力變送器、壓電式壓力傳感器、固體壓阻式壓力壓差傳感器壓力檢測儀表的選擇第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日壓力

垂直作用于物體表面上的力壓強

垂直作用于單位面積物體表面上的力在建筑環(huán)境與設備的測試中，并不嚴格區(qū)分壓力和壓強。通常所說的壓力實際上是指壓強。壓差測量兩個壓力之差稱壓差表壓力

壓力儀表指示的壓力值

缺省情況下，所說的壓力值即指表壓力表壓力可正可負，為負時其絕對值稱為真空度。一、基本概念第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日帕(Pa)

N/m2，國際單位兆帕(MPa)106Pa工程大氣壓，kgf/cm2，98070Pa

約等于一個大氣壓（1.013e+5Pa)，“自來水壓頭是5公斤”，用的就是這個單位。mmH2O，9.81PammHg

，133Pa壓力單位第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日二．壓力測量儀表的分類1．液柱式壓力計2．彈性式壓力計3．電氣式壓力計4．活塞式壓力計第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日液柱式壓力計分類U型管壓力計單管壓力計斜管式微壓計特點：結構簡單，使用方便，準確度比較高，常用于測量低壓、負壓、差壓。缺點：體積大，讀數不方便，玻璃管易損壞。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日一．U型管壓力計假設被測的介質為氣體，可忽略被測介質的高度形成的靜壓值。根據流體靜力學原理可得：U型管內徑一般為5-20mm，為了減少毛細現象，管子內徑一般不少于10mm，P2P1U型管h1h20第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日二．單管式壓力計

因為A1、A2為常數，這樣可通過一次讀數進行壓差測量。當A2/A1很小時，h1可忽略，公式簡化為：

PdPx直管h1h2第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日三、斜管式微壓計P1P2斜管h1h2L主要用于測量微小的壓力、負壓和壓差。為了減少讀數的相對誤差，拉長液柱，將測量管傾斜放置。

第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日彈性式壓力計原理：彈性壓力表是利用各種不同形狀彈性感壓元件在被測壓力的作用下，產生彈性變形制成的測壓儀表特點：結構簡單、牢固可靠、測壓范圍廣、使用方便、造價低廉、有足夠的精度，可遠傳常用彈性壓力表：膜片（盒）式波紋管式彈簧管式第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日二．彈性元件及其特性1．膜片式：使用時周邊夾緊，測低壓、微壓。將兩塊膜片沿周邊對焊起來，形成一膜盒，膜盒式微壓計通常用于測量爐膛和煙道尾部負壓。精度等級為2.5，最高可達1.5級。PxPxPxPx平薄片波紋片膜盒第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日2．波紋管：開口端固定，封閉端的位移作為輸出，由于波紋管的位移相對較大，故靈敏度高，常用于測量較低的壓力（1.0-106Pa）精度等級1.5級。Px3．彈簧管：單圈彈簧管多圈彈簧管二．彈性元件及其特性第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日電氣式壓力檢測一．電容式壓力傳感器：將彈性元件的位移轉變成電信號。第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日二．壓電式壓力傳感器壓電效應：壓電材料在受壓時會在其表面產生電荷，產生的電荷量與所受的壓力成正比。壓電材料：單晶體，例如石英、酒石酸鉀鈉等多晶體，例如壓電陶瓷，在沒有極化之前，因各單晶體的壓電效應都互相抵消表現為電中性，為此必須對壓電陶瓷先進行極化處理，經極化處理的壓電陶瓷具有非常高的壓電系數，為石英的幾百倍。第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期日三．固體壓阻式壓力壓差傳感器原理：電阻的尺寸發(fā)生變化，例如電阻的長度、橫截面積發(fā)生變化將引起電阻的變化。電阻的電阻率發(fā)生變化也將引起電阻阻值的變化。分類：①應變片：受壓或受拉時，電阻的尺寸L