压力的表示及相互间的关系
压力测量中常分为:
表压
绝对压力:相对与真空
负压或真空度
工程上所用的压力指示值,大多为表压(绝对压力计的指示值除外)。表压是绝对压力和大气压力之差,即
常用压力测量仪表的分类
液柱式压力计 U形管压力计、单管压力计、倾斜式压力计
活塞式压力计
弹性压力计 弹簧管压力表、膜盒式微压计
电气式压力计
3、弹性式压力计与常用压力表
工作原理:采用弹性元件将压强大小转换为位移量,再通过机械传动和放大,推动指针偏移。
弹力式优点:具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点
根据敏感元件形式的不同可以分为以下3类:
弹簧管式压力计
薄膜式压力计
波纹管式压力计
(1)弹簧管式弹性元件
如图(a)所示。弯成圆弧形的金属管子,它的截面做成扁圆形或椭圆形,当通入压力p后,它的自由端就会产生位移。
测压范围较宽,可测量高达1000MPa的压力。
(2)波纹管式弹性元件
波纹管式弹性元件是一个周围为波纹状的薄壁金属简体,如图b)所示。这种弹性元件易于变形,而且位移很大,常用于微压与低压的测量(一般不超过1MPa)。
弹簧 → 线性度好
(3)薄膜式弹性元件
薄膜式弹性元件根据其结构不同还可以分为膜片与膜盒等。它的测压范围较弹簧管式的为低。图(c)为膜片式弹性元件,它是由金属或非金属材料做成的具有弹性的一张膜片(有平膜片与波纹膜片两种形式),在压力作用下能产生变形。
由两张金属膜片沿周口对焊起来,成一薄壁盒子,内充液体(例如硅油),称为膜盒。
4.电气式压力计
它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量(如电阻、电容、电感或电势等)来进行测量的仪表。电气式压力计一般由压力传感器、测量电路和信号处理装置所组成。
快、测量范围广、精度高、远距
电气式压力计组成方框图
电气式压力计一次探头
常用电参数有:电阻、电感、电容、电压等。
常见压力变换器(压力探头)有:
应变式压力变换器;
压电电阻式压力变换器;
电感式压力变换器;
电容式压力变换器;
霍尔片式压力变换器。
电气式压力计----应变片压式力传感器
电阻应变原理:被测压力使应变片产生应变。当应变片产生压缩应变时,其阻值减小;当应变片产生拉伸应变时,其阻值增加。
金属电阻
相对变化量
已知定义纵向应变得
电气式压力计----应变片压式力传感器
相对变化量两边同除
应变系数
它表示金属丝导体产生应变时的电阻相对变化量。
金属电阻压阻效应小,应变效应大。
半导体,压阻系数很大,应变效应可忽略
电容式差压变送器
作用:将输入差压线性地转换成两电容之差与两电容之和的比值
相对变化值与被测差压ΔP成线性关系, 且与灌充液的介电常数无关。
智能式差压变送器
1)精度高(±5%)、稳定、可靠;2)具有补偿功能
2)具有数字、模拟输出方式,能够实现双向数据通信
3)具有数字微调、数字阻尼、通信报警、工程单位换算等有关的存储等功能
软件构成:监控程序和通信程序,A/D采样、非线性补偿、量程转换、线性或开方输出、阻尼及D/A输出硬件构成及其功能
1) 传感器部分:将差压→0~2.5V;供电电压:5V,工作电流:0.8mA.
2) A/D转换:带有前置放大,16位,具有自校准功能
3)CPU:AT89S8252与MCS51兼容;
4)HART通信部分:二进制数字信号与FSK信号之间的转换
5) AD421:数/模转换芯片;电压调整:将24V→5V.
6) 监控电路:保护CPU状态。
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