§4 压力检测

一、压力的概念及单位 式中：P—压力（压强）Pa F—均匀垂直作用力(N) S—受力的面积（㎡） （3－21）

常用压力单位之间换算关系： 1MPa=1×103KPa=1×106 Pa 1mmH2O=9.807 Pa 1mmHg=133.32 Pa 我国目前生产的各种压力仪表都用统一的KPa或MPa为基本单位。

（（1）绝对压力 P绝:表示物体所承受的实际压力比绝对压力零压高出的压力。 二、压力的表示方法 （（1）绝对压力 P绝:表示物体所承受的实际压力比绝对压力零压高出的压力。 （2）表压 P表:比大气压高出部分的压力，为绝对压力与大气压之差。P表=P绝-P大 （（3）真空度P真（负压）：表示实际压力比大气压低 出部分的压力，数值上为P大与P绝之差。 PP真=P大-P绝

3－21 绝对压力、表压和真空度等关系

三、压力测量仪表的分类 压力测量仪表按其作用、转换原理和结构分成： 1、 柱式压力仪表 把被测量压力表式成液柱高度测压力，如U型管压力计、单管压力计。在工业生产过程中有一定使用。 特点：读数直观、数据可靠、准确度高，不仅能测表压、差压、还能测负压。但只能测较低的压力或差压。只能进行现场指示。

如单圈弹簧管压力计、多圈弹簧管压力计、波纹管压力计和簧片式压立计等。在工业过程中较常用。 2、弹性式压力仪表 把被测压力转换成弹性元件受压变形所产生的位移大小来测量。 如单圈弹簧管压力计、多圈弹簧管压力计、波纹管压力计和簧片式压立计等。在工业过程中较常用。

3、电气式压力仪表 根据各种非电量测量技术，把被测压力转换成各种电量变化来测量的。如：应变片式，电阻式，电容式，电感式，霍尔片式，振频式等，广泛用于现代工业压力测量与自控系统中。

4、活塞式压力标准仪表 把被测仪表转换成活塞上所加平衡砝码的重量大小来测量。      把被测仪表转换成活塞上所加平衡砝码的重量大小来测量。 常见的有单活塞和双活塞标准压力表。是种高精度标准压力计，常用于检验其他类型压力计。

四、常用压力检测方法

1、弹性式压力检测 弹性式压力表特点 方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压和高压。精度等级最高达到0.15。 缺点： 弹性元件有滞后，不宜测量变化频繁的脉动压力，如果元件对温度变化敏感，需加温度校正。

弹性式压力表再增加记录结构、附加装置、电气变换装置、控制元件后，能实现压力的指示、记录、信号报警，自动控制等功能。

(1)、弹性元件 工艺介质不同，弹性元件的材料也不同。 普通介质：铜合金 腐蚀性，氨介质：不锈钢，非金属材料。 弹性元件作为测压的敏感元件，当所测压力范围不同时，所选的弹性元件也不同，常用的测压元件如图3－22所示。 工艺介质不同，弹性元件的材料也不同。 普通介质：铜合金 腐蚀性，氨介质：不锈钢，非金属材料。

图3-22 弹性元件示意图

(2)弹簧管压力计 图3-23 单圈弹簧管压力计原理

图3-24 弹簧管压力表结构

2、 电气式压力检测 图3-25 电气式压力检测原理图 特点：反应迅速，测量范围广，精度高，易实现远距离传送。 其中压力传感器有两类：

非弹簧管组成的快速测压元件，如应变片式，压阻式，压电式，电容式等。 弹性式压力计的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为相应的电信号，从而构成各种基于弹性元件的电阻式，电感式和霍尔片式电气压力计。 非弹簧管组成的快速测压元件，如应变片式，压阻式，压电式，电容式等。

图3－26 电容式差压/压力变送器

3、电容式压力检测 压力 →电容 弹性元件受压变形来改变可变电容器的电容量，用测量电容的方法测出电容量C便可知被测压力。 C= (3-22) 式中：ε—电容器极板间绝缘介质的介电常数 A— 电容器两平行板覆盖的面积 d —两平行板之间的距离

4、 压力检测仪表的选用与安装 根据生产工艺对压力检测的要求，被测介质的特性，现场使用环境。本着节约的原则合理的考虑仪表的类型、量程、精度。

（1）、仪表量程的选择 在被测压力较稳定的情况下，最大工作压力不应超过仪表量程的 3/4；波动较大时，不大于满量程的2/3。最小工作压力不应低于满量程的1/3。 选择仪表应首先满足最大工作压力条件。 目前我国出厂的压力检测仪表有统一的量程系列，它们是：1、1.6、2.5、5、4.0、6.0KPa及其 倍数。

(2)、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。 【例3-3】有一压力容器在正常工作时压力范围为0.4～0.6MPa，要求是用弹簧管压力表进行测量，并使被测误差不大预备测压力的4%，试确定该表的量程和精度等级。

解：被测压力较稳定，设压力表的量程为A, 则 据最小工作压力有 根据仪表量程系列，可选用量程范围为0～1.0MPa.

由题意，被测压力的允许最大绝对误差为 这要求仪表相对误差 按仪表的精度等级，可选1.5级的压力表。

(3)、仪表的类型选择 被测介质的性质 对腐蚀性的介质应使用像不锈钢之类的弹性元件或敏感元件。对氧气、乙炔等介质，选用专用的压力仪表。

① 只需观察压力变化，选好弹簧管压力表那样的直接指示型的仪表。 对仪表输出信号要求 ① 只需观察压力变化，选好弹簧管压力表那样的直接指示型的仪表。 ② 压力需远传，电气式压力检测仪表。 ③ 快速变化的压力变化，压阻式压力传感器 。

使用环境 爆炸性较强的环境，防爆型压力仪表。 温度高或低，温度系数小的敏感元件。 防护等级。