化工测量仪表课件(压力)PPT格式课件下载.ppt

1、绝压绝压 大气压，称大气压，称表压表压或正压；或正压；绝压绝压 大气压，称大气压，称真空度真空度或负压或负压11/4/20223第一章 非远传式压力测量仪表返回第一节第一节液柱式压力计液柱式压力计 第二节第二节 应用弹性变形测量压力应用弹性变形测量压力11/4/20224第一节第一节 液柱式压力计液柱式压力计U U形管压力计形管压力计单管压力计单管压力计斜管压力斜管压力计计返回11/4/20225一、一、U型管压力计型管压力计A U形管内孔截面积；形管内孔截面积；工作液的密度；被测介质的密度；g 重力加速度；重力加速度；h 左右两边液柱差，左右两边液柱差，h=h1+h2;PA 相对较低的压力或

2、大气压；相对较低的压力或大气压；P 相对较高的压力。相对较高的压力。可得可得返回下一页（1-2-2）11/4/20226 若若PA为大气压，被测介质为气体，为大气压，被测介质为气体，可忽略不计。则上可忽略不计。则上式可表示为：式可表示为：上一页 浸润性工作液读取凹月面浸润性工作液读取凹月面的最低点；非浸润性工作液的最低点；非浸润性工作液读取凸月面的最高点。读取凸月面的最高点。（1-2-3）U型管压力计第二页返回 因工作液不同，液柱表面会因工作液不同，液柱表面会出现弯月现象出现弯月现象。11/4/20227二、单管压力计二、单管压力计 h1 大容器中工作液下降的高度；大容器中工作液下降的高度；h

3、2玻璃管中工作液上升的高度。玻璃管中工作液上升的高度。h1A1=h2A2 返回A1 大容器截面；大容器截面；d 玻璃管直径；玻璃管直径；A2 玻璃管截面；玻璃管截面；D 大容器大容器直径。直径。（1-2-4）若若Dd压力压力P作用下，作用下，大容器内工作液下降的体大容器内工作液下降的体积等于玻璃管内工作液上升的体积积等于玻璃管内工作液上升的体积，即，即11/4/20228三、斜管压力计三、斜管压力计 因因Dd，则则h1+h2h2=Lsin L 斜管内液柱的长度；斜管内液柱的长度；斜管倾斜角斜管倾斜角。精确测量时精确测量时，应考虑下降高度应考虑下降高度h1 返回因因Lh2，则则灵敏度高于单管灵敏

4、度高于单管。常用于微小压力测量常用于微小压力测量,测量范围一般为测量范围一般为02000Pa。11/4/20229第二节第二节 应用弹性变形应用弹性变形 测量压力测量压力 原理原理 弹性元件弹性元件 弹簧管压力表弹簧管压力表 讨论讨论返回11/4/202210一、原理一、原理 基于弹性元件的弹性特性。当弹性元件在其轴向基于弹性元件的弹性特性。当弹性元件在其轴向受到外力作用受到外力作用时，时，会会产生拉伸或压缩位移产生拉伸或压缩位移，即，即 F 轴向外力轴向外力;X 弹性元件的变形位移弹性元件的变形位移;C 弹性元件的刚度系数。弹性元件的刚度系数。因为因为Ae 弹性元件的有效面积弹性元件的有效面

5、积;P 被测压力被测压力。返回则则（1-2-9）（1-2-10）（1-2-11）若若 Ae/C 为常数，则为常数，则 X 与与 P 为线性关系。为线性关系。11/4/202211二、弹性元件二、弹性元件返回弹性后效弹性后效与弹性滞后现象与弹性滞后现象下一页弹簧管弹簧管膜片膜片膜盒膜盒波纹管波纹管11/4/202212返回上一页11/4/202213、E 弹簧管材料的泊松弹簧管材料的泊松 系数和弹性模量；系数和弹性模量；h 弹簧管壁厚；弹簧管壁厚；弹簧管几何参数，弹簧管几何参数，、与与a/b比值有关的参数比值有关的参数。返回1 1、测压原理、测压原理下一页三、弹簧管压力表三、弹簧管压力表 利用椭

6、圆或扁圆特殊截面，受压后利用椭圆或扁圆特殊截面，受压后长轴变短、短轴变长长轴变短、短轴变长，从而引起自由端位移。从而引起自由端位移。11/4/2022142、弹簧管压力表结构、弹簧管压力表结构（1）弹簧管弹簧管扁扁平平、中中空空，横横截截面面为为椭椭圆圆，一一端端固固定定，另一端为自由端，弧度，另一端为自由端，弧度270。返回上一页原理图（2）齿轮、杠杆传动机构齿轮、杠杆传动机构（3）游丝游丝：克服齿轮间的间隙克服齿轮间的间隙,减少变差。减少变差。（4）指针、表盘指针、表盘显示显示11/4/202215讨论讨论1.弹簧管压力表的量程与哪些因素有关？弹簧管压力表的量程与哪些因素有关？2.当弹簧管

7、刚度、几何形状确定，量程应如何调整？当弹簧管刚度、几何形状确定，量程应如何调整？弹簧管初始几何形状（角度、截面）、弹簧管初始几何形状（角度、截面）、刚度（材料、壁厚）刚度（材料、壁厚）改变放大机构的放大倍数。改变放大机构的放大倍数。调整拉杆与扇形齿轮连接点（调整螺钉）调整拉杆与扇形齿轮连接点（调整螺钉）3.具有均匀壁厚的圆形弹簧管能具有均匀壁厚的圆形弹簧管能否否作为作为测压测压元件元件？不能。上一页返回11/4/202216第二章第二章 远传式压力测量仪表远传式压力测量仪表返回概述概述第一节第一节 力平衡式压力变送器力平衡式压力变送器 第二节第二节 电阻式压力传感器电阻式压力传感器 第三节第三

8、节 电容式压力传感器电容式压力传感器 第四节第四节 电感式压力传感器电感式压力传感器 第五节第五节 其它压力传感器其它压力传感器11/4/202217概概 述述0.14MPa压缩空气压缩空气220V（交流）交流）24V（直流）直流）返回标准信号：标准信号：气动气动 20100kPa 电动电动 0 10 mA 4 20 mA变送器变送器：将各种非电量的工艺参数将各种非电量的工艺参数（压力、流量、物位、温度等）（压力、流量、物位、温度等）转换成统一标准信号转换成统一标准信号，传送到有关仪表进行显示或控制。，传送到有关仪表进行显示或控制。传感器：将各种非电量的工艺参数将各种非电量的工艺参数（压力、流

9、量、物位、温度等）（压力、流量、物位、温度等）转换成为各种便于远传的电量信号转换成为各种便于远传的电量信号。11/4/202218第一节第一节 力平衡式压力变送器力平衡式压力变送器测量部分（输入转换部分测量部分（输入转换部分）转换部分转换部分工作原理工作原理返回11/4/202219返回一、测量部分（输入转换部分）一、测量部分（输入转换部分）将被测压力通过弹性元件转换为作用在主杠杆上的力将被测压力通过弹性元件转换为作用在主杠杆上的力Fi，经主杠杆经主杠杆传递到转换部分。传递到转换部分。下一页高压弹簧管；中压波纹管；低压膜片。高压弹簧管；1.压力变送器压力变送器11/4/202220膜盒：膜盒：

10、基座、硬芯、膜片、硅油、密封圈。具有单向过载保护作用具有单向过载保护作用。高、中、低差压高、中、低差压变送器采用变送器采用膜盒膜盒，微差压微差压变送器采用金属或橡胶变送器采用金属或橡胶膜片膜片。2.2.差压变送器差压变送器硅油硅油：温度系数小，凝固点低：温度系数小，凝固点低（-40）。作。作 为力的传递媒质，并使膜片的运动受到阻为力的传递媒质，并使膜片的运动受到阻尼作用。尼作用。返回上一页11/4/202221二、转换部分二、转换部分1.低频位移检测放大器低频位移检测放大器 由由低频位移检测放大器低频位移检测放大器和和电磁反馈机构电磁反馈机构组成。组成。下一页返回组成组成：差动变压器，低频振荡

11、器，：差动变压器，低频振荡器，整流滤波，功率放大器。整流滤波，功率放大器。作用作用：将衔铁的微小位移：将衔铁的微小位移 S 转换成直流输出电流转换成直流输出电流 I0，即即 位移电流转换器位移电流转换器。11/4/202222（1）差动变压器差动变压器 SUCD 衔铁（检测片）衔铁（检测片）上罐形磁芯：磁芯的中心柱截面积等于其上罐形磁芯：磁芯的中心柱截面积等于其 外环截面积外环截面积 下罐形磁芯：下罐形磁芯：与上罐形磁芯结构相同，中与上罐形磁芯结构相同，中 心柱人为地磨去一固定气隙心柱人为地磨去一固定气隙 =0.76mm 四组线圈：四组线圈：AB原边，同相连接；原边，同相连接；CD副边，反相连

12、接。副边，反相连接。VCD相位取决于检测片位移是大于还是小于相位取决于检测片位移是大于还是小于/2。VAB一定，一定，VCD=e2 e2上一页 下一页返回S=/2时，时，e2e2，VCD=0Se2，VCD0，VCD与与VAB同相同相；S/2时，时，e2e2，VCD0，VCD与与VAB反相反相。11/4/202223（2）低频振荡器低频振荡器 LAB和和C4构成的并联谐振回路，构成的并联谐振回路，振荡条件：振荡条件：S，VCD，VAB=K VCD（3）整流滤波）整流滤波（4）功率放大器）功率放大器 将振荡器的输出进行整流将振荡器的输出进行整流放大，变为直流标准信号输出。放大，变为直流标准信号输出

13、。下一页上一页返回振幅：振幅：KF1，F振荡器反馈系数，振荡器反馈系数，K放大器电压放大倍数。放大器电压放大倍数。相位：要求要求VCD与与VAB同相，即同相，即S/2/2，正反馈，正反馈，VCVBVAB _11/4/2022242电磁反馈机构电磁反馈机构作用：作用：将电流将电流I0转换为反馈力转换为反馈力Ff。组成：反馈动圈反馈动圈、导磁体、永久磁钢、导磁体、永久磁钢。FfB I0BDWI0Kf I0 Ff的方向由左手定则判定。的方向由左手定则判定。上一页返回 主导线长度，主导线长度，DW W反馈动圈匝数；反馈动圈匝数；D动圈平均直径；动圈平均直径；B磁场强度。磁场强度。11/4/202225

14、力矩平衡（力平衡）力矩平衡（力平衡）变送器输入与输出为变送器输入与输出为线性关系线性关系改变改变W或矢量角可改变量程；或矢量角可改变量程；改变改变F0 可调整零点或进行零点迁移。可调整零点或进行零点迁移。三、工作原理三、工作原理返回11/4/202226第二节第二节 电阻式压力传感器电阻式压力传感器工作原理工作原理应变应变片片压力传感器压力传感器返回11/4/202227一、工作原理一、工作原理 电阻率；电阻率；L 电阻的长度；电阻的长度；A 电阻的截面。电阻的截面。返回下一页电阻受到拉力作用，电阻变化率为电阻受到拉力作用，电阻变化率为对对圆截面电阻圆截面电阻A=D2/4，则则：轴向应变轴向应变，=dL/L据材料力学：据材料力学：dD/D金属电阻丝的金属电阻丝的径向应变径向应变；dL/L金属电阻丝的金属电阻丝的轴向应变轴向应变；材料的泊松系数。电阻应变灵敏系数。11/4/202228 半导体材料的压阻系数半导体材料的压阻系数 纵向应力纵向应力,E 半导体材料的弹性模量；半导体材料的弹性模量；纵向应变。1.金属导体金属导体返回上一页（1-2-16）（1-2-17）=E，半导体灵敏系数。半