第31章压力检测方法及仪表ppt课件.ppt

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1、化工仪表及自动化昆明理工大学杨彪2010~2011学年下第三章检测仪表及传感器知识结构第5章自动控制仪表第6章执行器第2章过程特性第3章检测仪表与传感器第4章显示仪表第1章自动控制系统基本概念第7章简单控制系统第8章复杂控制系统第9章新型控制系统第10章计算机控制系统压力检测方法及仪表本章内容物位检测方法及仪表流量检测方法及仪表温度检测方法及仪表数字式显示记录仪表第二节压力检测方法及仪表第三章检测仪表与传感器压力检测方法液柱测压法弹性变形法电测压力法压力检测仪表弹簧管压力表霍尔式压力表差压（压力）变送器力平衡式压力变送器微位移式变送器智能差

2、压（压力）变送器主要内容压力的基本概念垂直而均匀地作用在单位面积上的力式中　Ｐ——压力（Pa）Ｆ——均匀垂直作用力（N）Ｓ——受力面积（m2）1Pa=1*10-3KPa=1*10-6MPa单位:牛顿/米2（N/m2），简称“帕”，用符号“Pa”压力的几种表示形式被测压力通常可表示为绝对压力、表压、负压（或真空度）表压（正压）绝对压力的零线大气压力线绝对压力绝对压力真空度液柱测压法根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量hh12211p1p2h2P0h1h211p200常用的压力表有U形管压力表、单管压力表、斜管压力表和活塞式压力

3、表等。测量原理弹性变形法将被测压力转换成弹性元件变形的位移测量原理P弹簧管式弹性元件P膜片式弹性元件当弹性元件在轴向受到外力作用时，就会产生拉伸或压缩位移，即式中F——轴向外力S——位移C——弹性元件的刚度系数式中A——弹性元件承受压力的有效面积P——被测压力测量原理S~P弹性元件结构和特点弹性敏感元件的一般特性弹性元件——弹性形变I/O广义的力—广义的位移常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件真空膜合弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件

4、弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件220V供电动态性能弹性敏感元件的一般特性常用的弹性敏感元件弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性柔度（灵敏度）刚度刚度与测量弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性滞后迟滞迟滞误差弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性后效弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性后效弹性敏感元件的一般特性弹性敏感元件的一般特性弹性后效与蠕变弹性敏感元件的一般特性弹

5、性敏感元件的一般特性弹性材料的机械品质因素弹簧管压力表弹簧管拉杆指针中心齿轮扇形齿轮接头游丝刻度盘调整螺钉电测压力法利用转换元件（如某些机械和电气元件）直接把被测压力变换为电信号来进行测量的。测量原理1.弹性元件附加一些变换装置，使弹性元件自由端的位移量转换成相应的电信号，如电阻式、电感式、电容式、霍尔片式、应变式、振弦式等；2.非弹性元件组成的快速测压元件，主要利用某些物体的某一物理性质与压力有关，如压电式、压阻式、压磁式等。电测压力法电容式测压原理采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，然后通过测量电容量C便可以知

6、道被测压力的大小，从而实现压力-电容转换的定极板弹性元件动极板被测压力测量原理ε——电容器极板间绝缘介质的介电常数，F/mA——电容器两平行板覆盖的面积，m2d——两平行板之间的距离，mC——电容量，F电容式压力传感器——典型的电容式压力传感器——硅微机械电容式压力传感器（MEMS）典型电容式压力传感器-—基于圆膜片的位移特性电容式压力传感器—原理电容式压力传感器—设计圆平膜片几何结构参数的设计圆平膜片的半径与厚度圆平膜片的边界隔离部分固定极板的设计输出电路电容式压力传感器—输出电路差动电桥的实现非线性特性的影响硅微机械电容式压力传感器(M

7、EMS)敏感结构与工作原理-—基于方膜片的位移特性方膜片的位移特性方膜片的位移特性(上表面)电测压力法压电式测压原理根据“压电效应”把被测压力变换为电信号的。（a）单晶体（b）剖面图（c）X截割的石英片受力面积作用在受力面积上的压力压电常数电荷数电测压力法应变片式测压原理l543211—敏感栅2—基片3—粘合剂4—引线5—覆盖片敏感栅直径为0.025mm左右的合金电阻丝基底绝缘覆盖层保护位移、力、力矩、加速度、压力应变弹性敏感元件外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化应变片组成压力检测仪表霍尔式压力表霍尔

8、式压力表属于电气式压力表。测压原理：利用霍尔片式传感器（根据半导体材料的霍尔效应的原理）实现压力-位移-霍尔电势的转换。霍尔片：是一种半导体或化合物半导体转换元件。霍尔效应：把一