第三章压力测量仪表.pptx

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1、热工仪表修理工热工仪表修理工第二章第二章 压力压力测量仪表测量仪表莱钢培训中心莱钢培训中心 许月军许月军Mobile:15066348861E-mail:2第三章第三章 压力测量仪表压力测量仪表第一节第一节 概述概述第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计第三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计第四节第四节 电气式压力计电气式压力计第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验 第六节第六节 差压变送器差压变送器3第一节第一节 概述概述 压力是重要的热工参数之一压力是重要的热工参数之一, , 正确测量和控制压力对正确测量和控制压力对保证生产工艺过程的安全性和经济性有重要意义。压力及

2、保证生产工艺过程的安全性和经济性有重要意义。压力及差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测量中。差压的测量还广泛地应用在流量和液位的测量中。 垂直作用在单位面积上的力称垂直作用在单位面积上的力称压力压力。在国际单位制。在国际单位制（SISI）和我国法定计量单位中，压力的单位是）和我国法定计量单位中，压力的单位是“帕斯卡帕斯卡”，简称简称“帕帕”，符号为，符号为“Pa”Pa”。 即即1N1N力垂直均匀作用在力垂直均匀作用在1m1m2 2的面积上所形成的压力值的面积上所形成的压力值为为1Pa1Pa。 4 过去采用的压力单位过去采用的压力单位“工程大气压力工程大气压力”（kgf/cmkgf/cm2 2

3、）、）、“毫米汞柱毫米汞柱”（mmHgmmHg）、）、“毫米水柱毫米水柱”（mmHmmH2 2O O）、）、“物物理大气压理大气压”（atmatm）、）、“巴巴”（barbar）、）、“PSI”PSI”等均应改等均应改成法定计量单位帕。成法定计量单位帕。 换算关系如下：换算关系如下：1kgf/cm1kgf/cm2 2 = 0.9807= 0.980710105 5PaPa 1mmH 1mmH2 2O = 0.9807O = 0.980710Pa10Pa 1mmHg = 1.332 1mmHg = 1.33210102 2PaPa 1atm = 1.01325 1atm = 1.01325101

4、05 5PaPa bar = 10 bar = 105 5PaPa 1PSI = 6.891PSI = 6.8910103 3PaPa第一节第一节 概述概述5一、压力几种不同表示方法一、压力几种不同表示方法 (1) (1) 绝对压力绝对压力 指作用于物体表面积上的全部压力指作用于物体表面积上的全部压力, , 其零其零点以绝对真空为基准点以绝对真空为基准, , 又称总压力又称总压力, , 一般用大写符号一般用大写符号P P表示。表示。 (2) (2) 大气压力大气压力 指地球表面上的空气柱重量所产生的压指地球表面上的空气柱重量所产生的压力力, , 以以P P0 0表示。表示。 (3) (3) 表

5、压力表压力 绝对压力与大气压力之差绝对压力与大气压力之差, , 一般用一般用P P表示。表示。测压仪表一般指示的压力都是表压力测压仪表一般指示的压力都是表压力, , 表压力又称相对压表压力又称相对压力。当绝对压力小于大气压力力。当绝对压力小于大气压力, , 则表压力为负压则表压力为负压, , 负压又负压又可用真空度表示可用真空度表示, ,负压的绝对值称为真空度。如测炉膛和烟负压的绝对值称为真空度。如测炉膛和烟道气的压力均是负压。道气的压力均是负压。 (4) (4) 差压差压 任意两个压力之差称为差压。如静压式液位计任意两个压力之差称为差压。如静压式液位计和差压式流量计就是利用测量差压的大小知道

6、液位和流体和差压式流量计就是利用测量差压的大小知道液位和流体流量的大小。流量的大小。第一节第一节 概述概述6二、压力检测方法二、压力检测方法1. 1. 平衡法平衡法：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被：通过仪表使液柱高度的重力或砝码的重量与被测压力相平衡的原理测量压力。测压力相平衡的原理测量压力。2. 2. 弹性法弹性法：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压：利用各种形式的弹性元件，在被测介质的表压力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小。力或负压力作用下产生的弹性变形来反映被测压力的大小。3. 3. 电气式电气式：用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷：用压力敏感元件直

7、接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化。量等电量的变化。第一节第一节 概述概述7三、压力测量仪表的分类三、压力测量仪表的分类u压力传感器从其原理及结构可分为：压力传感器从其原理及结构可分为：液柱式、机械式及液柱式、机械式及电气式电气式u测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：测量压力的仪表，按信号原理不同，大致可分为四类：液柱式液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度；度；机械式机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移；成位移；电气式电气式：将被测压力转换成各种电量，如电

8、感、电容、电：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量；阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量；活塞式活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。第一节第一节 概述概述8第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 u利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小。，通过液柱高度来反映被测压力的大小。u采用水银或水为工作液，用采用水银或水

9、为工作液，用U形管或单管进行测量，常用形管或单管进行测量，常用于低压、负压或压力差的检测。于低压、负压或压力差的检测。u被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟、风道各段压力、通风空调系统各段压力的测量。力、通风空调系统各段压力的测量。u优点：优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，应用结构简单，使用方便，有相当高的准确度，应用广泛。广泛。u缺点：缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便。坏及读数不方便。9一、一、U U形管压力计形管压力计P=PP=P1 1P P2 2=g(h=g(

10、h1 1+h+h2 2) )提高工作液密度将提高工作液密度将增加压力的测量范增加压力的测量范围，但灵敏度要降围，但灵敏度要降低。低。U U形管压力计原理图形管压力计原理图1-U1-U型玻璃管；型玻璃管；2-2-工作液；工作液；3-3-刻度尺刻度尺第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 10二、单管压力计二、单管压力计 由于由于U形管压力计需两次读取液形管压力计需两次读取液面高度，为使用方便，设计出一次面高度，为使用方便，设计出一次读取液面高度的单管压力计。读取液面高度的单管压力计。因因则则故故由于由于 Dd，所以，所以 P =gh22Dd122hh 2d21)1 ()(p22hghhgD单管液

11、柱式压力计单管液柱式压力计1-1-测量管测量管 2-2-宽口容器宽口容器 3-3-刻度尺刻度尺第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 111515、用平管液柱式压力计测得的介质压力为液柱高度、用平管液柱式压力计测得的介质压力为液柱高度380mmH380mmH2 2O,O,由于大容器由于大容器DDd(dd(d为测压管直径为测压管直径),),可忽略大容器可忽略大容器液位下降值液位下降值. .求介质压力。求介质压力。已知：容器中灌注为已知：容器中灌注为1K,1K,设设=1000kg/m=1000kg/m3 3,g=9.81 ,g=9.81 。 解：被测介质压力解：被测介质压力 P=P=ghgh =1

12、000 =10009.819.810.380.38 =3.73 =3.7310103 3(Pa)(Pa)习题习题 12三、斜管微压计三、斜管微压计 主要用于测量微小压力、负主要用于测量微小压力、负压和压差，它将单管液柱压力计压和压差，它将单管液柱压力计的测量管倾斜放置，这样可以提的测量管倾斜放置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。高灵敏度，减少读数相对误差。2111B1222AP g(h h) g(sh lsiin )lAhlAnA 第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 13倾斜角度越小，倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越高；但不可太小，越长，测量灵敏度就越高；但不可太小，否则液柱易冲

13、散，读数较困难，误差增大，不能小于否则液柱易冲散，读数较困难，误差增大，不能小于15。这种这种倾斜管液柱式压力计倾斜管液柱式压力计可以测量到可以测量到0.98Pa的微压。为的微压。为了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒精作了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒精作为工作液体。为工作液体。 三、斜管微压计三、斜管微压计第二节第二节 液柱式压力计液柱式压力计 14第三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计 用弹性传感器（又称弹性元件）组成的压力测用弹性传感器（又称弹性元件）组成的压力测量仪表称为量仪表称为弹性式压力计弹性式压力计。弹性元件受压后产生的。弹性元件受压后产生的形变输出（力或位

14、移），可以通过传动机构直接带形变输出（力或位移），可以通过传动机构直接带动指针指示压力（或压差），也可以通过某种电气动指针指示压力（或压差），也可以通过某种电气元件组成变送器，实现压力（或压差）信号的远传。元件组成变送器，实现压力（或压差）信号的远传。151 1、弹性元件、弹性元件 采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压元件采用不同材料、不同形状的弹性元件作为感压元件, , 可以适用于不同场合、不同范围的压力测量。目前广泛使可以适用于不同场合、不同范围的压力测量。目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。用的弹性元件有弹簧管、波纹管和膜片等。第三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计 12

15、224d4hDh16 测压原理：测压原理：弹性元件在弹性限度内受压后会产生弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形大小与被测压力成正比关系。变形，变形大小与被测压力成正比关系。 F：轴向外力；轴向外力； A: 弹性元件承受压力的有效面积；弹性元件承受压力的有效面积； P: 被测压力；被测压力； C：弹性元件的刚度系数；弹性元件的刚度系数； X: 弹性元件的形变位移。弹性元件的形变位移。 第三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计 172 2、弹簧管压力表、弹簧管压力表 弹簧管压力表结构如图所示。弹簧管压力表结构如图所示。被测压力由接头被测压力由接头9 9通入通入, , 迫使弹簧管迫使弹簧管1 1

16、的自由端产生位移的自由端产生位移, , 通过拉杆通过拉杆2 2使使扇形齿轮扇形齿轮3 3作逆时针偏转作逆时针偏转, , 于是指针于是指针5 5通过同轴的中心齿轮通过同轴的中心齿轮4 4的带动而作的带动而作顺时针偏转顺时针偏转, , 在面板在面板6 6的刻度标尺上的刻度标尺上显示出被测压力的数值。显示出被测压力的数值。 第三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计 18u 结构简单，使用方便，价格低廉，使用范围广，测量结构简单，使用方便，价格低廉，使用范围广，测量范围宽范围宽;u 可测负压、微压、低压、中压和高压可测负压、微压、低压、中压和高压;u 精度有精度有0.5、1.0、1.5、2.5等。等。第

17、三节第三节 弹性式压力计弹性式压力计 2 2、弹簧管压力表、弹簧管压力表19第四节第四节 电气式压力计电气式压力计u为适应集中检测、自动调节及使用计算机技术为适应集中检测、自动调节及使用计算机技术的需要，希望把弹性元件的输出的需要，希望把弹性元件的输出位移或压位移或压力转为统一信号，出现了电气式压力计。力转为统一信号，出现了电气式压力计。u电气式压力检测方法一般是用压力敏感元件直电气式压力检测方法一般是用压力敏感元件直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化。接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化。 u能实现压力电量转换的压敏元件主要有压电能实现压力电量转换的压敏元件主要有压电材料、应变片和压阻

18、元件。材料、应变片和压阻元件。201 1、压电式压力传感器、压电式压力传感器n 压电效应原理压电效应原理：压电材料受压：压电材料受压时会在其表面产生电荷，其电荷时会在其表面产生电荷，其电荷量与所受的压力成正比。量与所受的压力成正比。n 压电材料压电材料：单晶体、多晶体：单晶体、多晶体n 特点特点：结构简单、紧凑，小巧：结构简单、紧凑，小巧轻便，工作可靠，线性度好，频轻便，工作可靠，线性度好，频率响应高，量程范围广。率响应高，量程范围广。霍尔元件是利用霍尔元件是利用( )( )工作的半导体元件。工作的半导体元件。A A磁电效应磁电效应 B B电磁效应电磁效应 C C压电效应压电效应 D D以上都

19、不是以上都不是C C问题？问题？第四节第四节 电气式压力计电气式压力计212、 应变式压力传感器应变式压力传感器n应变片应变片是基于应变效应工作的一种压力敏感元件，是基于应变效应工作的一种压力敏感元件，当应变片受外力作用产生形变时，应变片的电阻当应变片受外力作用产生形变时，应变片的电阻值也将发生相应变化。值也将发生相应变化。n应变式压力传感器应变式压力传感器是由弹性元件、应变片以及相是由弹性元件、应变片以及相应的桥路组成的，利用弹性敏感元件和应变计将应的桥路组成的，利用弹性敏感元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器。第四节第四节 电气式

20、压力计电气式压力计22u缺点：缺点：输出信号小、线性范围窄输出信号小、线性范围窄,而且动态响应较而且动态响应较差差(见电阻应变计、半导体应变计见电阻应变计、半导体应变计)。u优点：优点：应变片的体积小应变片的体积小,商品化的应变片有多种规商品化的应变片有多种规格可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形格可供选择，而且可以灵活设计弹性敏感元件的形式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式以适应各种应用场合，所以用应变片制造的应变式压力传感器仍有广泛的应用。式压力传感器仍有广泛的应用。u分类：分类：按弹性敏感元件结构的不同按弹性敏感元件结构的不同,应变式压力传应变式压力传感器大致可分为应变管

21、式、膜片式、应变梁式和组感器大致可分为应变管式、膜片式、应变梁式和组合式合式4种。种。2 2、应变式压力传感器、应变式压力传感器第四节第四节 电气式压力计电气式压力计233、压阻式压力传感器、压阻式压力传感器n 压阻元件压阻元件是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它是基于压阻效应工作的一种压力敏感元件，它指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，指在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，当它受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。当它受外力作用时，其阻值由于电阻率的变化而改变。n 扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是单晶体硅扩散电阻正常工作需依附弹性元件，常用的是

22、单晶体硅膜片。膜片。u优点优点：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，：体积小，结构简单，能直接反映微小的压力变化，动态响应好；动态响应好；u缺点：缺点：敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的敏感元件易受温度的影响，从而影响压阻系数的大小。大小。第四节第四节 电气式压力计电气式压力计24右图是压阻式压力传感器的结右图是压阻式压力传感器的结构示意图。在一块圆形的单晶构示意图。在一块圆形的单晶硅膜片上硅膜片上, , 布置四个扩散电阻布置四个扩散电阻, , 组成一个全桥测量电路。膜片组成一个全桥测量电路。膜片用一个圆形硅杯固定用一个圆形硅杯固定, , 将两个将两个气腔隔开。一端接被测压力气

23、腔隔开。一端接被测压力, , 另一端接参考压力。当存在压另一端接参考压力。当存在压差时差时, , 膜片产生变形膜片产生变形, , 使两对使两对电阻的阻值发生变化电阻的阻值发生变化, , 电桥失电桥失去平衡去平衡, , 其输出电压反映膜片其输出电压反映膜片承受的压差的大小。承受的压差的大小。 CPACFxCxFPAF第四节第四节 电气式压力计电气式压力计25 频率超过频率超过20000HZ20000HZ的声波的声波称之为称之为超声波超声波。 超声波是利用压电晶体的压电效应和逆压超声波是利用压电晶体的压电效应和逆压电效应的原理来实现电效应的原理来实现“电能电能-超声能超声能”相互转相互转换的。有一

24、些晶体，当在它的两个面上施加交换的。有一些晶体，当在它的两个面上施加交变电压时，晶片将按其厚度方向做伸长和压缩变电压时，晶片将按其厚度方向做伸长和压缩的交替变化，即产生了震动，其振动频率的高的交替变化，即产生了震动，其振动频率的高低与所加交变电压的频率相同，这样就能在晶低与所加交变电压的频率相同，这样就能在晶片周围的媒质上产生相同频率的声波，如果所片周围的媒质上产生相同频率的声波，如果所加的交变电压的频率是超声频率，晶体所发射加的交变电压的频率是超声频率，晶体所发射的声波就是超声波。这种效应为逆压电效应。的声波就是超声波。这种效应为逆压电效应。反之，当振动的外力作用在压电晶片的两个面反之，当振

25、动的外力作用在压电晶片的两个面上而使其发生变形，就会有相应频率的电荷输上而使其发生变形，就会有相应频率的电荷输出，这种效应应称为压电效应。出，这种效应应称为压电效应。超声波仪表简介：超声波仪表简介：简答题简答题第第3838小题小题第四节第四节 电气式压力计电气式压力计26第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验一、压力检测仪表的选择一、压力检测仪表的选择1.1.仪表量程的选择仪表量程的选择n被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程被测压力较稳定：最大工作压力不应超过仪表满量程的的3/43/4；n被测压力波动较大或测脉动压力：最大工作压力不应被测压力波动较大或测脉动压

26、力：最大工作压力不应超过仪表满量程的超过仪表满量程的2/32/3；n为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的为保证测量准确度：最小工作压力不应低于满量程的1/31/3；n优先满足最大工作压力条件。优先满足最大工作压力条件。272. 仪表精度的选择仪表精度的选择 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误误差来确定，即要求实际被测压力允许的最大绝对误差应小于仪表的基本误差。差应小于仪表的基本误差。3. 仪表类型的选择仪表类型的选择n从被测介质压力大小来考虑从被测介质压力大小来考虑n被测介质的性质被测介质的性

27、质n对仪表输出信号的要求对仪表输出信号的要求n使用的环境使用的环境第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验一、压力检测仪表的选择一、压力检测仪表的选择28习题习题1616、锅炉给水压力值最大、锅炉给水压力值最大16MPa,16MPa,最小最小15MPa,15MPa,试问试问应选用多大量程的压力表？应选用多大量程的压力表？解：解：仪表刻度上限值仪表刻度上限值=3/2=3/2测量上限值测量上限值 =3/2=3/21616 =24MPa =24MPa 根据计算结果根据计算结果, ,可选用可选用0 025MPa25MPa的压力表。的压力表。29二、压力仪表的校验二、压力仪表的校验

28、u校验校验就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比就是将被校验压力表和标准压力表通以相同压力，比较它们指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大较它们指示数值，如果被校表对于标准表的读数误差，不大于被校表规定最大准许绝对误差时，则认为被校表合格。于被校表规定最大准许绝对误差时，则认为被校表合格。u常用的校验仪器常用的校验仪器是活塞式压力计，它由压力发生部分和测是活塞式压力计，它由压力发生部分和测量部分组成，它的精度等级有量部分组成，它的精度等级有0.020.02、0.050.05和和0.20.2级，可用来级，可用来校准校准0.250.25级精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校级

29、精密压力表，也可校准各种工业用压力表，被校压力的最高值为压力的最高值为60MPa60MPa。第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验30校验方法：校验方法：1.1.在测量范围内选取在测量范围内选取3-43-4个点，选在带有刻度数字的大刻度个点，选在带有刻度数字的大刻度点上；点上；2.2.均匀增至刻度上限，保持上限压力均匀增至刻度上限，保持上限压力3min3min，观察指针的变，观察指针的变动情况；动情况；3.3.单方向增至校验点后度数，轻敲表壳再读数，再单方向单方向增至校验点后度数，轻敲表壳再读数，再单方向将至校验点校验，计算误差。将至校验点校验，计算误差。二、压力仪表的

30、校验二、压力仪表的校验第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验31三、压力表的安装三、压力表的安装1. 取压口的选择取压口的选择n测量液体：在管道下部取压测量液体：在管道下部取压n测量气体：在管道上部取压测量气体：在管道上部取压n测量蒸汽：在管道两侧偏上取压测量蒸汽：在管道两侧偏上取压2. 导压管的导压管的铺设铺设u导压管是传递压力、压差信号的，要导压管是传递压力、压差信号的，要有有3%坡度，长度小于坡度，长度小于50m。导压管应垂导压管应垂直或倾斜敷设，起倾斜度不小于直或倾斜敷设，起倾斜度不小于1:121:12，粘度高的流体，其倾斜度应更增大粘度高的流体，其倾斜度应更增

31、大。选择题第选择题第6363小题小题第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验323. 取压口管与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐，无凸取压口管与工质流速方向垂直，与设备内壁平齐，无凸起和毛刺。起和毛刺。4. 防止仪表传感器与高温和有害介质直接接触。防止仪表传感器与高温和有害介质直接接触。5. 取压口和压力表之间要有隔离阀，以备检修。取压口和压力表之间要有隔离阀，以备检修。三、压力表的安装三、压力表的安装第五节第五节 压力检测仪表的选择与校验压力检测仪表的选择与校验33习题习题6161、在水平管道上测量气体压力时的取压点应选在、在水平管道上测量气体压力时的取压点应选在( )

32、( )。 A A、管道上部、垂直中心线两侧、管道上部、垂直中心线两侧4545度范围内度范围内 B B、管道下部、垂直中心线两侧、管道下部、垂直中心线两侧4545度范围内度范围内 C C、管道水平中心线以上两侧、管道水平中心线以上两侧4545度范围内度范围内 D D、管道上部、垂直中心线两侧、管道上部、垂直中心线两侧4545度范围内度范围内A A6464、一般工业用压力表耐压检验时间为、一般工业用压力表耐压检验时间为( )( )分钟。分钟。 A A、 3 B3 B、 5 C5 C、 10 D10 D、 8 8A A341717、在进行差压管路敷设时、在进行差压管路敷设时, ,已知敷设的管路长度已

33、知敷设的管路长度2424米米, ,试问管路两端的最小高度差不少于多少米？试问管路两端的最小高度差不少于多少米？ 解：解：根据规程根据规程, ,在敷设差压管路时在敷设差压管路时, ,管路应保持不小管路应保持不小于于1:121:12的坡度。的坡度。 最小的高度差最小的高度差=24=24（1/121/12） =2(=2(米米) ) 即管路两端最小高度差不应小于即管路两端最小高度差不应小于2 2米米。习题习题35 差压变送器可以测量液体、气差压变送器可以测量液体、气体和蒸汽的压力、压差及液位等参数体和蒸汽的压力、压差及液位等参数, , 与节流装置配合可测量流量。与节流装置配合可测量流量。 差压变送器有

34、气动差压变送器差压变送器有气动差压变送器（输出（输出2020100KPa100KPa压力信号）和电动压力信号）和电动差压变送器（输出差压变送器（输出4 420mA20mA或或0 010mA10mA标准电流信号）。标准电流信号）。第六节第六节 差压变送器差压变送器n变送器变送器( (传感器传感器) )这一词是指将被测的某一物理量按照一定这一词是指将被测的某一物理量按照一定转换规律转换成另一种已知的物理量的一种转换装置。它转换规律转换成另一种已知的物理量的一种转换装置。它是一个用于检测控制变量是一个用于检测控制变量( (信息信息) )的器件的器件, , 它具有检测它具有检测, ,转转换换, ,传输

35、信息的功能。传输信息的功能。36 一、力平衡式差式变送器一、力平衡式差式变送器 力平衡式差压变送器的构成方框图如图所示力平衡式差压变送器的构成方框图如图所示, , 它包括测它包括测量机构、杠杆力平衡机构、位移检测放大器及电磁反馈机构。量机构、杠杆力平衡机构、位移检测放大器及电磁反馈机构。 力平衡式差压变送器是基于力矩原理工作的力平衡式差压变送器是基于力矩原理工作的, , 它是以电它是以电磁反馈力产生的力矩去平衡输入力产生的力矩。由于采用了磁反馈力产生的力矩去平衡输入力产生的力矩。由于采用了深度负反馈深度负反馈, , 因而测量精度较高因而测量精度较高, , 而且保证了被测差压而且保证了被测差压P

36、Pi i和输出电流和输出电流I I0 0之间的线性关系。之间的线性关系。 第六节第六节 差压变送器差压变送器37 压力、差压变送器结构都一样压力、差压变送器结构都一样, , 只是只是弹性元件稍有差别。右图为电动力平衡压弹性元件稍有差别。右图为电动力平衡压力变送器结构简图。被测压力力变送器结构简图。被测压力p p作用在测作用在测量膜片量膜片1 1上上, , 转换为输入力作用于主杠杆转换为输入力作用于主杠杆2 2的下端。主杠杆以支点膜片的下端。主杠杆以支点膜片3 3为轴而偏转为轴而偏转, , 并以力沿水平方向推动矢量机构并以力沿水平方向推动矢量机构4 4。矢量。矢量机构将水平向左的力变成连杆机构将

37、水平向左的力变成连杆6 6向上的力向上的力, , 此力带动副杠杆此力带动副杠杆7, 7, 绕其支点顺时针转动绕其支点顺时针转动, , 因而使差动变压器因而使差动变压器8 8的衔铁下移的衔铁下移, , 气隙变气隙变小小, , 衔铁的位移变化量通过低频位移检测衔铁的位移变化量通过低频位移检测放大器放大器9 9转换并放大为转换并放大为4-20 4-20 mAmA的直流电流的直流电流I I0 0, , 作为变送器的输出信号。作为变送器的输出信号。 第六节第六节 差压变送器差压变送器38 调节支点调节支点5 5的水平位置的水平位置, , 可改变矢量机构的夹角可改变矢量机构的夹角, , 从而能连续改变两杠

38、杆间的从而能连续改变两杠杆间的传动比传动比, , 能细调量程。调节能细调量程。调节弹簧弹簧1111的张力的张力, , 可起调整零可起调整零点的作用。点的作用。 低频位移检低频位移检测放大器的作用是将副杠杆测放大器的作用是将副杠杆上衔铁的微小位移转换成直上衔铁的微小位移转换成直流输出电流流输出电流I I0 0, , 所以它实际所以它实际上是一个位移上是一个位移- -电流转换器。电流转换器。第六节第六节 差压变送器差压变送器39二、电容式差压变送器二、电容式差压变送器 电容式差压变送器是没有杠杆机构的变送器电容式差压变送器是没有杠杆机构的变送器, , 它采用它采用差动电容作为检测元件差动电容作为检

39、测元件, , 整个变送器没有传动机构整个变送器没有传动机构, , 因而因而尺寸紧凑尺寸紧凑, , 抗振性好抗振性好, , 性能稳定可靠性能稳定可靠, , 具有较高的精度。具有较高的精度。它可以测量压力、差压、绝对压力、带开方的差压（用于它可以测量压力、差压、绝对压力、带开方的差压（用于测量流量）。测量流量）。第六节第六节 差压变送器差压变送器401 1、电容式差压变送器的组成、电容式差压变送器的组成 变送器包括差动电容传感器和变送器电路两部份变送器包括差动电容传感器和变送器电路两部份, , 其其构成方框图如图所示。输入差压构成方框图如图所示。输入差压ppi i作用于差动电容的动作用于差动电容的

40、动极板极板, , 使其产生位移使其产生位移, , 从而使差动电容器的电容量发生变从而使差动电容器的电容量发生变化。化。 此电容变化量由输入转换部份变换成直流电流信号此电容变化量由输入转换部份变换成直流电流信号, , 此信号与反馈信号进行比较此信号与反馈信号进行比较, , 其差值送入放大电路其差值送入放大电路, , 经放经放大得到整机的输出电流大得到整机的输出电流I I0 0。第六节第六节 差压变送器差压变送器412 2电容式差压变送器测量原理电容式差压变送器测量原理 采用变电容原理，利用弹性元件受压变形来改变可变采用变电容原理，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电

41、容器的电容量，然后通过测量电容量C C便可以知道被测压便可以知道被测压力的大小，从而实现压力力的大小，从而实现压力- -电容转换的。电容转换的。定极板弹性元件动极板被测压力 电容器极板间绝缘介质的介电电容器极板间绝缘介质的介电 常数，常数，F/m A电容器两平行板覆盖的面积，电容器两平行板覆盖的面积，m2 d两平行板之间的距离，两平行板之间的距离，m C电容量，电容量，F第六节第六节 差压变送器差压变送器42简答题：（第简答题：（第2525小题）小题）简述电容式差压变送器的组成和工作原理。简述电容式差压变送器的组成和工作原理。答：答：电容式差压变送器的检测元件采用电容式压力传感电容式差压变送器

42、的检测元件采用电容式压力传感器，组成分测量和放大两大部分。输入差压作用于测量器，组成分测量和放大两大部分。输入差压作用于测量部分电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜部分电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的减去电容的电片（即可动电极）与两固定电极所组成的减去电容的电容量发生变化，此电容变化量由电容容量发生变化，此电容变化量由电容/ /电流转换电路转电流转换电路转换成电流信号和调零与零迁电路产生的调零信号的代数换成电流信号和调零与零迁电路产生的调零信号的代数和同反馈电路产生的反馈信号进行比较，其差值送入放和同反馈电路产生的反馈信号进行比较，其差值

43、送入放大器，经放大得到整机的输出信号大器，经放大得到整机的输出信号I IO O。 习题习题43测量部分测量部分填充液（硅油）填充液（硅油）固定电极固定电极可动电极可动电极I0P1转换放大单元转换放大单元 P2电容式压力传感器电容式压力传感器隔离膜片隔离膜片 测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等测量部分包括电容膜盒、高低压室及法兰组件等. 测量原理测量原理: 将被测压力的变化转换成电容量的变化。将被测压力的变化转换成电容量的变化。第六节第六节 差压变送器差压变送器443.3.电容式压力、差压变送器特点电容式压力、差压变送器特点l结构简单、体积小、动态性能好，电容相对变化大、灵结构简单、体积

44、小、动态性能好，电容相对变化大、灵敏度高敏度高l在普通压力传感器上增加微处理器在普通压力传感器上增加微处理器l具有远程通讯的功能具有远程通讯的功能l依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各依靠手操通信器，用户可在现场或控制室设定变送器各种参数种参数l使用维护方便使用维护方便l长期稳定工作，每长期稳定工作，每5 5年才需校检一次年才需校检一次。第六节第六节 差压变送器差压变送器45习题习题下列说法错误的是（下列说法错误的是（ ）。）。A A、测量值小数点后的位数多，测量越精确。、测量值小数点后的位数多，测量越精确。B B、1.51.5级仪表的精度等级可写为级仪表的精度等级可写为1.51.

45、5级。级。C C、热电偶的测温原理是基于热电效应，它的热电势大小，、热电偶的测温原理是基于热电效应，它的热电势大小，不仅取决于热电偶材料的材质和两端的温度，而且与热不仅取决于热电偶材料的材质和两端的温度，而且与热电偶的直径和长短也有关系。电偶的直径和长短也有关系。D D、力平衡式压力变送器与电容式压力变送器一样，都是、力平衡式压力变送器与电容式压力变送器一样，都是利用弹性元件受压后产生的位移变换成电量的利用弹性元件受压后产生的位移变换成电量的ABCDABCD如果把如果把11511151变送器的电源极性接反，则仪表不可能是变送器的电源极性接反，则仪表不可能是（ ）。）。A A烧坏烧坏B B没有输

46、出没有输出C C输出跑最大输出跑最大D D输出跑最小输出跑最小ACDACD463333、1151GP1151GP压力变送器的测量范围原为压力变送器的测量范围原为0 0100KPa100KPa，现零位，现零位迁移迁移100%100%。则。则 1 1仪表的测量范围变为多少？仪表的测量范围变为多少？ 2 2仪表的量程是多少？仪表的量程是多少？ 3 3输入多少压力时，仪表的输出为输入多少压力时，仪表的输出为4 4、1212、20mA20mA？解：解：仪表的原测量范围为仪表的原测量范围为0 0100KPa100KPa，输出范围：，输出范围：4 420mA20mA现零位现零位正迁了正迁了100%100%，

47、所以：，所以： 1 1测量范围成了测量范围成了100100200KPa200KPa。 2 2仪表的量程是仪表的量程是200-100=200-100=100KPa100KPa。 3 3输入为输入为100KPa100KPa时，仪表的输出为时，仪表的输出为4mA4mA。 输入为输入为150KPa150KPa时，仪表的输出为时，仪表的输出为12mA12mA。 输入为输入为200KPa200KPa时，仪表的输出为时，仪表的输出为20mA20mA。 习题习题473535、有人在校验、有人在校验1151AP1151AP绝对压力变送器时，发现只要绝对压力变送器时，发现只要通上电源，仪表就有通上电源，仪表就有1

48、2mA12mA输出。这种现象是正常的吗？输出。这种现象是正常的吗？（如果仪表的测量范围是（如果仪表的测量范围是5050150KPa150KPa绝压，当时的大绝压，当时的大气压为气压为100KPa100KPa）解：解：绝对压力变送器测的是绝对压力，该仪表的测量范围绝对压力变送器测的是绝对压力，该仪表的测量范围是是5050150KPa150KPa，也就是说，也就是说 输入输入50KPa50KPa绝压时，仪表输出绝压时，仪表输出4mA4mA； 输入输入150KPa150KPa绝压时，仪表输出绝压时，仪表输出20mA20mA； 仪表在大气压下，即输入的是大气压力仪表在大气压下，即输入的是大气压力100

49、KPa100KPa时，仪时，仪表输出为（表输出为（100-50100-50）/ /（150-50150-50）* *16+4=12mA 16+4=12mA 现仪表输出正好现仪表输出正好12mA12mA，所以是正常的。，所以是正常的。习题习题483636、有一台差压变送器，其测量范围为、有一台差压变送器，其测量范围为0 010000Pa10000Pa，在该仪，在该仪表的说明书中规定可实现的负迁移表的说明书中规定可实现的负迁移100%100%（最大迁移量（最大迁移量- -100%100%），试问该表的最大迁移量是多少？），试问该表的最大迁移量是多少？ 解：解： 负迁移就是在不改变量程的情况下将零点

50、向负方向迁移，负迁移就是在不改变量程的情况下将零点向负方向迁移，迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。迁移量占量程的百分数就是迁移的百分数。 迁移量迁移量=10000=10000100%=10000Pa100%=10000Pa，因此，对，因此，对0 010000Pa10000Pa的的变送器可迁移成变送器可迁移成-10000-100000Pa0Pa习题习题494343、过热器管道下方、过热器管道下方38.538.5米处安装一只过热蒸汽压力表，米处安装一只过热蒸汽压力表，其指示值为其指示值为13.5MPa13.5MPa，问过热蒸汽的绝对压力为多少？修正，问过热蒸汽的绝对压力为多少？修正值为多少？示