项目2任务4压力检测系统的仪表选型及安装.ppt

项目2：压力检测仪表的 安装、使用及维护任务4：压力检测系统的仪表选型 及安装问题1：电气式压力计的原理、结构、种类 • 通常把将弹性元件感受到的位移变化转换为与压 力相对应的电信号输出的仪表，称为电气式测压 仪表或电远传式测压仪表 • 电气式压力计一般由三部分组成，即压力传感器 、测量线路和显示装置 – （1）压力传感器 其作用是感受压力，并把被测压力 转换为电信号，送到测量电路进行测量 – （2）测量电路 其作用是把传感器输出信号转换成适 应显示装置输入要求信号 – （3）显示装置 一般分为模拟信号与数字显示两种电气式压力计一般由三部分组成，即压力传感 器、测量线路和显示装置 压力传感器测量线路显示装置辅助电源电量压力感受压力，并 把被测压力转 换为电信号， 送到测量电路 进行测量把传感器输出信 号转换成适应显 示装置输入要求 信号 分为模 拟信号 与数字 显示 问题1：电气式压力计的原理、结构、种类返回问题1：电气式压力计的原理、结构、种类• 电气式压力传感器的种类 • 按测量原理不同分为： • 电位器式压力传感器、 • 应变式压力传感器、 • 电容式压力传感器、 • 电感式压力传感器、 • 压电式压力传感器、 • 霍尔式压力传感器问题2：霍尔式压力传感器的原理。

• 1.霍尔电势的产生: • 霍尔元件——锗半导体薄片（G） • 霍尔效应——将一块半导体薄片的一对端 面上，加入电流，则在其另一端面上就有 电势产生，这种现象叫“霍尔效应”• •问题2：霍尔式压力传感器的原理当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力 的作用，向内侧偏移，在半导体薄片c、d 方向的端面之间建立起霍尔电势霍尔效应演示问题2：霍尔式压力传感器的原理霍尔变送器霍尔效应 -------+++++++++BII--+EH霍尔变送器结构示意图结构ByS NN SPXyyIEHByByIEH-y+y0问题2：霍尔式压力传感器的原理霍尔元件与霍尔效应霍尔元件、检测器扩散硅杯问题3：应变式压力传感器的原理、结构 • 应变式压力传感器由弹性元件、电阻应变 片和测量电路三部分组成 • 工作原理：被测压力引起弹性元件应变， 通过粘贴在弹性元件上电阻应变片将应变 转换为电阻值的变化，最后通过测量电路 把电阻值的变化成电压或电流的变化 问题3：应变式压力传感器的原理、结构。

• （一）金属的电阻应变效应 – 金属导体在外界力的作用下产生机械应变时，其几何尺寸和电阻 率都要发生变化，从而引起导体电阻值发生变化的现象，称为金 属的电阻应变效应 – 材料的应变受两个因素影响：一是材料受力几何尺寸变化所引起 的电阻值变化，此种效应称为材料的几何效应；二是材料受力内 部结构变形引起电阻率变化，从而引起电阻值变化，此效应称为 材料的压阻效应对于半导体材料，主要是压阻效应 • （二）半导体应变片 – 对一块半导体的某一晶向施加一定应力时，引起电阻值变化的几 何效应很小，主要是压阻效应， – 金属电阻应变片性能稳定，精度较高，但是灵敏度系数很低 – 半导体应变片的温度稳定性较差，非线性严重半导体应变片外形金属导体在外界力的作用下产生机械应变时，其 几何尺寸和电阻率都要发生变化，从而引起 导体电阻值发生变化的现象，称为金属的电 阻应变效应金属丝受拉时，l变 长、r 变小，导致R 变大 原理演示金属的电阻应变效应下一页金属丝式应变片的内部结构下一页箔式应变片的外形返回问题3：应变式压力传感器的原理、结构测量电桥显示仪表压力压力-位移 型弹性元件力-应变型 弹性元件应变片εFU,IFF（1）实心圆柱与空心圆柱，受力方向为轴 向，应变片纵向或横向粘贴与圆柱上。

此 类弹性元件由于应变很小，测力量程较大 力-应变型弹性元件应变片应变原理演 示： 粘贴在圆柱上的应变片 在力作用下 随着弹性元 件产生变形 轴向变短 ，径向变长 原理动画演示（2）悬臂梁 悬臂梁是一端固定、一端自由的测 力弹性元件适于较小的测量可分为等截面 悬臂梁和变截面等强度悬臂梁两种Ò等截面悬臂梁：当力F作用于梁的自由端时，梁 的上表面产生拉伸应变，下表面产生压缩应变 梁的各截面处的应变不相等，但同一截面处 的上下表面应变大小相等，符号相反Ò变截面等强度悬臂梁：各个截面处应变均相等 ，这种梁的外形呈等腰三角形，集中力F作用与 三角形的顶点力-应变型弹性元件各种悬臂梁FF固定点固定点电缆力-应变型弹性元件应变片在悬臂梁上的粘贴及变形模拟演示力-应变型弹性元件返回（1）单臂工作四等臂电桥 R1R2R3R4UU0R1=R2=R3=R4，R1为为正应变应变 工 作臂，且应变应变 量为为ΔR1= ΔR ， 则则测量电路下一页(2) 双臂差动电桥 U0R1=R2=R3=R4，R1和R2为为正 反应变应变 工作臂，且应变应变 量 为为ΔR1 = Δ R2 = ΔR ，则则R1R2R3R4U测量电路下一页(3) 四臂差动电桥 R1=R2=R3=R4，R1～R4均为工作臂 ，其中对边桥臂R1、R3为正应变， R2、R4为负应变，且。

且ΔR1 = Δ R3 = | ΔR2 | = | ΔR4 | = ΔR ，则则R1R2R3R4UU0测量电路返回应变片式的测量电桥传感器 测量桥路r1r2r3r4U0问题4：电阻应变式压力传感器的温度补偿电阻应变式压力传感器的测量误差主要取决于三个方面 一是传感器结构及弹性元件的误差 二是应变片的误差 三是测量电路的误差 其中，环境温度变化所引起的误差是电阻应变式压力传感器的 主要误差 1）电阻温度系数的影响：电阻应变片的阻值随着温度的 变化而变化，2）弹性元件材料与应变丝材料线膨胀系数的影响： 当弹性元件与应变丝材料的线膨胀系数不相等，温度变化 时，会引起应变丝的附加变形，从而造成电阻值变化1）线路补偿法 由于测量电路是桥路，补偿起来较容易，且效果 较好Ø对于单臂工作电桥，可以在邻臂中使用一个和工 作臂应变片参数都相同的电阻，它与工作臂应变 片R1处于同一温度场T0中Ø对于差动电桥，只要两个（或四个）工作臂处于 同一温度场中，且各个参数值完全相同，同样的 道理，可以消除温度变化造成的影响问题4：电阻应变式压力传感器的温度补偿2）应变片自补偿法对于一定的弹性元件，其材料的线胀系数βg为 定值，若选择适当应变片的电阻度系数α、线胀 系数βs和灵敏度系数K，则可实现补偿。

问题4：电阻应变式压力传感器的温度补偿问题5：电感式压力传感器的原理电感式压力传感器是利用线圈自感或互感系数的变化来实现 测量压力的一种装置根据转换原理，电感式压力传感器可分 为自感式和互感式两类按照结构形式，自感式压力传感器又 可分为变隙式、变截面式和螺管式互感式压力传感器也可分 为变隙式及螺管式等结构线圈铁芯衔铁弹性元件p变隙式p 变截面式p 螺管式Ø“压电效应”：压电式压力传感器的工作原理是以 某些物质的“压电效应”为基础的某些电介质物体， 对其沿一定方向施加压力（拉力）而发生机械应变时 ，在它们的相对两面上会产生等量异号电荷，若将外 力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象 称为“压电效应”Ø沿电轴方向施加压力产生的压电效应称为纵向压 电效应，也叫正压电效应；Ø沿机械轴方向施加压力而产生的压电效应称为横 向压电效应，也叫逆压电效应；Ø而在光轴方向施加压力则不产生压电效应问题6：压电式压力传感器的原理Ø常用的压电材料：石英、压电陶瓷问题6：压电式压力传感器的原理石英晶体压电陶瓷石英晶体的压电效应演示当力的方向改变时，电荷的极性随之改变， 输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力 变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏 、消失。

返回问题7：压力检测仪表的选用依据•一． 压力表的选用 •生产要求和使用环境具体分析被测介质性质本着节约原则： •种类，型号，量程，精度等级选择 •见表2-4，普通压力表主要技术指标 •Y—40 •（一）.种类,型号选择 •1.压力表选择,工艺要求,介质性质,使用环境. •(1).密闭式全塑压力表. •(2).耐酸压力表,氨压力表或不锈钢膜片压力表. •(3).膜片压力表隔膜压力表. •(4).结晶场合. •(5).耐震压力表或船用压力表. •(6).电接点压力表. •(7).专用压力表.问题7：压力检测仪表的选用依据• 2.变送器,传感器的选择. (远传) • (1).要求统一信号时,选变送器• (2).若现场环境好,标精度不高时,用传感器. (选价低)问题7：压力检测仪表的选用依据问题7：压力检测仪表的选用依据问题8：压力表的安装的方法• 压力检测系统:取压口,导压管,压力表 • 1．测压点的选择 • 测压点必须能反映被测压力的真实情况 • （1）要选在被测介质呈直线流动的管段部分，不 要选在管路拐弯、分叉、死角或其它易形成漩涡 的地方 • （2）测量流动介质的压力时，应使取压点与流动 方向垂直，清除钻孔毛刺等凸出物。

• （3）测量液体压力时，取压点应在管道下部，使 导压管内不积存气体；测量气体压力时，取压点 应在管道上方，使导压管内不积存液体问题8：压力表的安装的方法• 2．导压管的铺设 • （1）导压管粗细要合适，一般内径为6～ 10mm，长度≤50m • （2）当被测介质易冷凝或冻结时，必须加 保温伴热管线 • （3）取压口到压力表之间应装切断阀，该 阀应靠近取压口 问题8：压力表的安装的方法• 3．压力表的安装 • （1）压力表应安装在易观察和检修的地方 • （2）安装地点应尽量避免振动和高温影响 • （3）测量蒸气压力时应加装凝液管，以防高温蒸气直 接与测压元件接触；测腐蚀性介质的压力时，应加装充有 中性介质的隔离罐等总之，根据具体情况（如高温、低 温、腐蚀、结晶、沉淀、粘稠介质等），采取相应的防护 措施 • （4）压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于800C 及2MPa压力时可用牛皮或橡胶垫片；350～4500C及 5MPa以下时用石棉板或铝片；温度及压力更高时（ 50MPa以下）用退火紫铜或铅垫另外还要考虑介质的影 响，例如测氧气的压力表不能用带油或有机化合物的垫片 ，否则会引起爆炸。

测量乙炔压力时禁止用铜垫片问题8：压力表的安装的方法。