1、壓力測量技術(shù),2005-5-11 Bei Jing ConST,Co.,Ltd.,1,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量技術(shù),壓力和壓力單位 壓力測量 壓力測量儀表 壓力計(jì) 數(shù)字壓力計(jì) 壓力測量儀表的檢定與校準(zhǔn) 現(xiàn)場校準(zhǔn),2,學(xué)習(xí)交流PPT,1643年托里拆利試驗(yàn)充滿水銀玻璃管倒置,產(chǎn)生水銀柱大氣對地球有壓力作用和抽真空試驗(yàn)； 1647年帕斯卡定律證實(shí)大氣壓力隨高度變化的普遍規(guī)律；密閉容器內(nèi)壓力均勻傳導(dǎo)； 測量大氣壓力的水銀-真空儀表命名氣壓計(jì)； 1660年波意耳定律溫度不變，氣體壓力與體積的乘積為常數(shù)； 1663年胡克定律封閉容器內(nèi)氣體壓力是自由粒子對器壁不斷劇烈碰撞的結(jié)果； 1738年伯努利定律將氣

2、體壓力的碰撞理論發(fā)展到解析法推導(dǎo)波意耳定律；氣體體積不變時(shí)，溫度與氣體壓力成正比； 預(yù)示了查理蓋呂薩克定律；,壓力定律,3,學(xué)習(xí)交流PPT,1811年阿伏伽德羅定律相同溫度和壓力下，相同體積的純凈氣體，含有相同分子數(shù)； 1847年至1859年焦耳、克勞修斯和麥克斯韋等研究了氣體壓力動(dòng)力學(xué)理論。認(rèn)為： 壓力是單位體積的分子動(dòng)能 式中 ke 分子動(dòng)能；N 單位體積的分子數(shù)目； V 體積； 流體速度； 流體密度 R 適比氣體常數(shù) 道而頓分壓定律動(dòng)能可以相加， 壓力也可以相加 混合氣體壓力=各氣體分壓力之和,壓力定律,4,學(xué)習(xí)交流PPT,流體壓力,流體的伯努利方程 式中：p靜壓力； 動(dòng)壓力； 勢能壓力

3、； 對于流體場合的不同，引出了不同的壓力概念和壓力測量 壓力測量：靜壓力、動(dòng)壓力（激波、風(fēng)壓、脈動(dòng)壓力）、液柱壓力、差壓（流量測量、熱能測量）、臨界態(tài)壓力（溫度壓力、滲透壓、化學(xué)氣體分壓、蒸氣壓）,5,學(xué)習(xí)交流PPT,流體靜壓力,靜壓力定義： 壓力隨時(shí)間變化為 p/S； p /min p /S （1%壓力計(jì)分辨率） p /min （5%壓力計(jì)分辨率） 定義 壓力 p 為靜壓力。通常所稱壓力既指靜壓力。,6,學(xué)習(xí)交流PPT,牛頓壓力,（1N）牛頓外力F作用在某一物體，在（1m2）接觸面積A上，產(chǎn)生帕斯卡壓力P。 壓力單位帕斯卡 Pa,7,學(xué)習(xí)交流PPT,液柱壓力1,某一高度的液柱將在底面產(chǎn)生壓力

4、P 1mm高度的水銀產(chǎn)生 1毫米汞柱（mmHg）的壓力； 壓力單位毫米汞柱（mmHg） 1mm高度的水柱產(chǎn)生 1毫米水柱（mmH2O）的壓力； 壓力單位毫米水柱（mmH2O）,8,學(xué)習(xí)交流PPT,托里拆利定理的壓力液柱在重力作用下產(chǎn)生壓力P 。 P壓力 液體的密度； h 液柱的高度 壓力單位毫米汞柱（mmHg） 毫米水柱（mmH2O） 壓力P與面積無關(guān)； 液柱h越高，壓力P越大。 液柱密度越大，壓力P越大。 引出了液體氣壓計(jì)、液體壓力/真空計(jì)、微壓計(jì),液柱壓力2,9,學(xué)習(xí)交流PPT,差壓壓力,根據(jù)伯努利方程可得差壓,僅考慮靜壓 ，則 差壓為 用于流量或流速測量 引出了差壓開方器儀表 差壓流量積

5、算儀表,10,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力和壓力單位,地球表面空氣柱的作用也形成壓力。 大氣壓力地球表面空氣柱所形成的壓力。大氣壓力隨海跋高度而改變，海跋越高，大氣壓力越小。 大氣壓力單位常用 bar、 mbar、 mmHg 或 mmH2O表示。,11,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力之間的關(guān)系,12,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力之間的關(guān)系,13,學(xué)習(xí)交流PPT,絕對壓力,絕對壓力高于絕對壓力零位的壓力值。 既相對于真空的壓力 一般認(rèn)為，絕對壓力 = 表壓力 + 大氣壓力,14,學(xué)習(xí)交流PPT,表壓力,表壓力以大氣壓力為基準(zhǔn)大于或小于大氣壓力的壓力值（相對壓力相對于大氣壓力）。（正壓與負(fù)壓的統(tǒng)稱） 一般來說，表壓力 =

6、絕對壓力 - 大氣壓力,15,學(xué)習(xí)交流PPT,表壓力,表壓力以大氣壓力為基準(zhǔn)大于或小于大氣壓力的壓力值（相對壓力相對于大氣壓力）。（正壓與負(fù)壓的統(tǒng)稱） 表壓力,P= g h,16,學(xué)習(xí)交流PPT,正壓,正壓 以大氣壓力為基準(zhǔn)，高于大氣壓力的壓力。（相對壓力相對于大氣壓力）,P= g h,17,學(xué)習(xí)交流PPT,負(fù)壓（真空）,負(fù)壓（真空）以大氣壓力為基準(zhǔn)，低于大氣壓力的壓力值。（相對壓力相對于大氣壓力）,18,學(xué)習(xí)交流PPT,差壓,P1 - P2 = P P = g h,差壓兩個(gè)壓力之間的壓力差值。 高壓力 P1 低壓力 P2 差壓 P, P,19,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力計(jì)量單位,壓力單位名稱帕 斯

7、卡 壓力單位符號 Pa 帕 斯卡也是國際單位制 （SI）壓力單位； 是法定壓力計(jì)量單位 帕 斯卡1牛頓（N）的力均勻而垂直作用在1平方米（m2）面積上所產(chǎn)生的壓力 1Pa=N/ m2 Pa量值小，常用千帕 kPa 、兆帕1MPa 表示 1kPa=103 Pa ； 1MPa = 106 Pa,20,學(xué)習(xí)交流PPT,其它壓力計(jì)量單位-工程大氣壓,壓力單位名稱工程大氣壓 壓力單位符號 （ kgf/cm2） 工程大氣壓曾是工程技術(shù)中應(yīng)用廣泛的壓力單位 工程大氣壓1公斤力（ kgf/cm2）垂直作用在1平方厘米（cm2）的單位面積上所產(chǎn)生的壓力 1kgf/cm2=98 066.5Pa 1Pa=1.019

8、72 10-5 kgf/cm2 1MPa = 10.1972 kgf/cm2,21,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力單位名稱 毫米水柱 壓力單位符號 （mmH2O） 1毫米水柱是溫度為4，水的密度為1 g / cm3，g=980.665 cm/s2 條件下，1毫米水柱高度所產(chǎn)生的壓力值 1mmH2O =9.806 65 Pa； 1Pa =0.109 7 mmH2O,其它壓力計(jì)量單位- 毫米水柱,22,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力單位名稱 毫米汞柱 壓力單位符號 （ mmHg ） 1毫米汞柱是溫度為0，汞的密度為13.595 g / cm3，g=980.665cm/s2 條件下，1毫米汞柱高度所產(chǎn)生的壓力值 1 m

9、mHg =133.322 4 Pa； 1Pa =0.007 5 mmHg,其它壓力計(jì)量單位-毫米汞柱,23,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力單位名稱 巴 壓力單位符號 （ bar ） 巴是1948年國際計(jì)量大會(huì)通過的壓力單位，西歐國家通用。 在氣象中常用毫巴作為氣壓的壓力單位 1 bar =1000 mbar=100 kPa；,其它壓力計(jì)量單位-巴,24,學(xué)習(xí)交流PPT,常用壓力計(jì)量單位換算表,25,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力單位名稱磅力每平方英寸 （ psi 或 p.s.i） （pound force per square inch） 壓力單位符號 ( bf / in2 ) psi 是英制壓力計(jì)量單位，英美國

10、家通用。 有時(shí)用 psig 表壓單位 psid 差壓單位 psia 絕壓單位 1bf / in2 =6.894 757 kPa 100 kPa=14.503 8 bf / in2,其它壓力計(jì)量單位psi,26,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力的測量,27,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量的條件,壓力量的物理感受 感壓元件 感壓原理、 壓力量的物理變換 壓力/機(jī)械位移/電信號/光信號/溫度信號轉(zhuǎn)換 壓力量的指示讀數(shù) 物理變換信號的指示/刻劃/顯示/圖示/記錄,28,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力量的物理感受,感壓元件 活塞、U型管、單管、斜管、波登管、波紋管、膜合、膜片、鐘罩、電容、電感、壓敏電阻、壓電晶體、光纖、光敏材料

11、感壓原理 感壓元件 或 感壓元件組合 的物理實(shí)現(xiàn)；,29,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力量的物理變換,壓力/機(jī)械位移轉(zhuǎn)換 直線位移（法向位移）：活塞（圓柱、圓球）、U型管、單管、波紋管、膜合、膜片、鐘罩、 弧度位移：波登管、膜合、膜片 壓力/電信號轉(zhuǎn)換 頻率信號：壓電晶體、電容、電感、硅壓敏電阻 電壓信號：應(yīng)變電阻、硅壓敏電阻、錳銅電阻 壓力/光信號轉(zhuǎn)換 電流信號：光纖、光敏材料 壓力/溫度信號轉(zhuǎn)換 實(shí)用壓力溫標(biāo),30,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力量的指示讀數(shù),物理變換信號的壓力量值的表達(dá) 直接指示 指針/液面的刻劃線 光柱 顯示/二次儀表/二次數(shù)顯儀表 物理變換信號的數(shù)字計(jì)算 圖示曲線 記錄儀、無紙記錄儀表

12、現(xiàn)場儀表、集散系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS） 分析決策、智能儀表,31,學(xué)習(xí)交流PPT,大氣壓力測量,托里拆利實(shí)驗(yàn) (Evagelista Torricelli) -水銀氣壓計(jì) -大氣壓力測量,32,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量,靜止時(shí)（靜壓力條件下）兩邊大氣壓力的作用應(yīng)使兩邊液面相等 當(dāng)某一邊壓力大于或小于大氣壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)表壓測量 當(dāng)某一邊壓力大于大氣壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)正壓測量 當(dāng)某一邊壓力小于大氣壓力時(shí)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓測量,33,學(xué)習(xí)交流PPT,差壓測量,P1 - P2 = P,差壓在型管兩邊施加兩個(gè)不同壓力 P1 和 P2 當(dāng)壓力P1壓力P2時(shí)，正差壓（ P） 當(dāng)壓力 P1 壓力P2 時(shí)， 負(fù)差

13、壓 （- P ）,P1 - P2 = - P,34,學(xué)習(xí)交流PPT,U型管壓力計(jì)測量壓力在U型管的一端施加壓力 P， 在U型管的另一端， U型管壓力計(jì)測量該壓力 P U型管壓力計(jì)讀數(shù)為該壓力測量值 P,壓力的測量,P= g h,35,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力表測量壓力在管的一端施加壓力 P， 在管的另一端，壓力表測量該壓力 P 壓力表讀數(shù) M 為該壓力測量值 P,壓力的測量,P = M,36,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力計(jì)測量壓力在管的一端施加壓力 P， 在管的另一端，壓力計(jì)測量該壓力 P 壓力計(jì)讀數(shù) Dig 為該壓力測量值 P,壓力的測量,P = Dig,37,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力變送器測量壓力在壓力管

14、道中有壓力 P， 在引壓管的另一端，壓力變送器測量該壓力 ,將壓力變送為4-20mA 電流信號,電流信號經(jīng)二次顯示儀表讀數(shù) Dig 為該壓力測量值 P,壓力的測量,P = Dig,38,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力的測量,集散控制系統(tǒng)測量壓力在壓力管道引壓管的壓力變送器測量該壓力P，將壓力變送為4-20mA 電流信號,電流信號經(jīng)二次顯示儀表或直接傳輸給 集散控制系統(tǒng)讀數(shù) Dig 為該壓力測量值 P,P = Dig,39,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力表以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測量大于大氣壓力的儀表,壓力測量儀表,40,學(xué)習(xí)交流PPT,真空表以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測量小于大氣壓力的儀表,壓力測量儀表,41,學(xué)習(xí)交流

15、PPT,壓力真空表以大氣壓力為基準(zhǔn)，用于測量大于和小于大氣壓力的儀表,壓力測量儀表,42,學(xué)習(xí)交流PPT,絕壓表（絕對壓力表的簡稱）以絕對壓力零位為基準(zhǔn)，用于測量絕對壓力的儀表。 同壓力表相比： 絕壓表的零位為壓力真空表的-100 kPa 標(biāo)度點(diǎn) 絕壓表的 100 kPa 標(biāo)度點(diǎn)為壓力表的零位,壓力測量儀表,43,學(xué)習(xí)交流PPT,差壓表有兩個(gè)引壓口，能指示出兩個(gè)壓力P1與P2差值的壓力測量儀表,壓力測量儀表,44,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力變送器將壓力量變換為4 20mA010mA電流量或變換為0 5V電壓量的壓力測量變換裝置。 電流信號、電壓信號經(jīng)二次顯示儀表讀數(shù) Dig 指示為該壓

16、力測量值 P。壓力/電信號的變換利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量。,45,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力變送器 實(shí)物圖,壓力測量儀表,46,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力變送器 實(shí)物圖,壓力測量儀表,47,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力變送器的供電24V供電壓力變送器的測量兩線制測量,48,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力儀表的測量范圍 0 F. S,壓力：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 M

17、Pa 0-100 MPa 0-160 MPa 0-250 MPa 0 400 MPa 0-600 MPa,壓力真空： - 100-60 kPa - 100-150 kPa - 100-300 kPa -100-500 kPa - 100-900kPa - 100-1.5MPa - 100-2.40 MPa,真空： - 100-0 kPa,49,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力儀表的精度等級,一般壓力儀表的精度等級： 1.0級 1.6級 2.5級 4.0級,精密壓力儀表的精度等級： 0.1級 0.16 級 0.25級 0.4級,50,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力儀表的測量準(zhǔn)確度用測量范圍

18、內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示. 最大允許誤差或滿量程誤差 = 精度等級 測量上限值,51,學(xué)習(xí)交流PPT,-,壓力測量儀表,壓力變送器的測量范圍,壓力：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 0kPa 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

19、MPa 0-60 MPa 0-100 MPa 0-160 MPa 0-250 MPa 0 400 MPa 0-600 MPa,壓力真空： -100 kPa -100 kPa,真空： - 100-0 kPa,52,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力變送器的測量范圍,53,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力變送器的測量范圍,54,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力變送器的精度等級,一般: 0.1級 0.2級 0.25級 0.4級 0.5級 特殊: 1.0級 2.0級,55,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,壓力變送器的測量準(zhǔn)確度用測量范圍內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示. 最大允許誤差或滿量程誤差 = 精度等級 測量上限值

20、,56,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力計(jì),液體壓力計(jì)依據(jù)U型管測量原理（微壓壓力） 活塞壓力計(jì)依據(jù)砝碼-活塞系統(tǒng)測量原理（中高壓壓力、測量準(zhǔn)確度高標(biāo)準(zhǔn)器） 數(shù)字壓力計(jì)依據(jù)壓力傳感器的測量原理（任何壓力）,57,學(xué)習(xí)交流PPT,數(shù)字壓力計(jì),58,學(xué)習(xí)交流PPT,數(shù)字壓力計(jì),數(shù)字壓力計(jì),依據(jù)壓力傳感器測量原理的測量儀器,采用數(shù)字顯示壓力值.,59,學(xué)習(xí)交流PPT,-,壓力測量儀表,數(shù)字壓力計(jì)的測量范圍,壓力：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

21、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,壓力真空： -100 kPa -0-100 kPa,真空： - 100-0 kPa,60,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力測量儀表,數(shù)字壓力計(jì)的測量準(zhǔn)確度用測量范圍內(nèi),示值的最大允許誤差或滿量程誤差表示.,0.02% F.S 0.05 % F.S 0.1% F.S F.S滿量程值 0.02% 、 0.05 % 與 0.1% 分別表示 數(shù)字壓力計(jì)的基本誤差。,61,學(xué)習(xí)交流PPT,補(bǔ)償式微壓計(jì)(U型管測量原理),62,學(xué)習(xí)交流PPT,活塞式絕對壓力計(jì),63,學(xué)習(xí)交流PPT,標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì),64,學(xué)習(xí)交流PPT,標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì),65,學(xué)習(xí)交流PPT,標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì),66,學(xué)習(xí)交流PPT,壓力儀表檢測利用了U型管壓力計(jì)的測量原理 既U型管一端接壓力標(biāo)準(zhǔn)，在另一端接被測壓力儀表 壓力標(biāo)準(zhǔn)包括：活塞壓力計(jì)