1、项项 目目 导导 学学 压力是环境工程中的重要工艺参数之一。如水处理工程中压力是环境工程中的重要工艺参数之一。如水处理工程中水泵进口真空度和出口压力；滤池及冲洗水泵的压力、滤池水水泵进口真空度和出口压力；滤池及冲洗水泵的压力、滤池水头损失；出厂干管压力，管网压力；鼓风机出口风压，真空泵头损失；出厂干管压力，管网压力；鼓风机出口风压，真空泵状态等，都需要严格遵守工艺操作规程，保持一定的压力。另状态等，都需要严格遵守工艺操作规程，保持一定的压力。另外，还有一些其他过程参数，如流量、液位等往往可以通过压外，还有一些其他过程参数，如流量、液位等往往可以通过压力来间接测量。所以，压力的测量在环境工程中具
2、有特殊的地力来间接测量。所以，压力的测量在环境工程中具有特殊的地位。位。 检测压力的仪表称为压力表或压力计。检测压力的仪表称为压力表或压力计。 本项目主要学习压力检测仪表的结构、原理、选择、校验、本项目主要学习压力检测仪表的结构、原理、选择、校验、安装、组态、操作及维护等知识与技能。安装、组态、操作及维护等知识与技能。任务一任务一 弹簧管压力表的认识与校验弹簧管压力表的认识与校验一、过程检测技术基础一、过程检测技术基础在环境工程中，为了有效地进行操作和自动控制，需要对在环境工程中，为了有效地进行操作和自动控制，需要对“三废三废”处理过程处理过程中的一些主要参数进行自动检测。用来检测这些参数的仪
3、表称为检测仪表。中的一些主要参数进行自动检测。用来检测这些参数的仪表称为检测仪表。检测仪表在现代化水处理生产过程中起着重要作用，是自控系统的检测仪表在现代化水处理生产过程中起着重要作用，是自控系统的“眼睛眼睛”、“触角触角”和和“神经神经”，与生产过程有着紧密的联系。，与生产过程有着紧密的联系。（一）测量的概念（一）测量的概念1测量的定义测量的定义测量就是用实验的方法，借助专门仪器或设备把被测变量测量就是用实验的方法，借助专门仪器或设备把被测变量 与同性质的单位标准与同性质的单位标准量量 进行比较，得到被测量相对于标准量的倍数进行比较，得到被测量相对于标准量的倍数 ，从而确定被测量数值的过程。
4、，从而确定被测量数值的过程。用数学公式表示为用数学公式表示为2测量方法测量方法vxxm（1）按测量敏感元件是否与被测介质接触分：接触测量、非接触式测量；）按测量敏感元件是否与被测介质接触分：接触测量、非接触式测量；（2）按被测变量的变化速度分：静态测量、动态测量；）按被测变量的变化速度分：静态测量、动态测量；（3）按比较方式分：直接测量、间接测量；）按比较方式分：直接测量、间接测量；（4）按测量原理分：偏差法、零位法（平衡法）、微差法测量；（三者均属于）按测量原理分：偏差法、零位法（平衡法）、微差法测量；（三者均属于直接测量）直接测量）（5）按检测系统的结构分：开环式测量、闭环测量）按检测系统
5、的结构分：开环式测量、闭环测量（二）测量误差及处理（二）测量误差及处理1测量误差的表示形式测量误差的表示形式（1）绝对误差）绝对误差绝对误差是指仪表指示值和被测量的真实值之间的差值。绝对误差是指仪表指示值和被测量的真实值之间的差值。taxxe真实值：是一个理想的概念，真实值往往是不可知的。真实值：是一个理想的概念，真实值往往是不可知的。实际测量过程中，一般是把以下值作为真实值。实际测量过程中，一般是把以下值作为真实值。 约定真值约定真值 约定真值是把国际公认的某些基准量（如长度、质量、时间约定真值是把国际公认的某些基准量（如长度、质量、时间等）作为真实值。例如规定在一个物理大气压下，水沸腾的温
6、度为等）作为真实值。例如规定在一个物理大气压下，水沸腾的温度为100，所指的就是约定真值。所指的就是约定真值。 相对真值相对真值 利用准确度较高的标准仪表的指示值作为被测参数的真实值，利用准确度较高的标准仪表的指示值作为被测参数的真实值，称为相对真值。而测量误差通常就是检测仪表的指示值与标准仪表的指示称为相对真值。而测量误差通常就是检测仪表的指示值与标准仪表的指示值之差。值之差。 理论真值理论真值 理论设计和理论公式的表达值，如平面三角形的三个内角之理论设计和理论公式的表达值，如平面三角形的三个内角之和恒等于和恒等于180。（2）相对误差）相对误差 相对误差是被测变量的绝对误差相对误差是被测变
7、量的绝对误差 与其真实值与其真实值 之比，可用下式表示之比，可用下式表示 在仪表的整个测量范围内，靠近下限值附件，测量的实际值小，产生的相对误差在仪表的整个测量范围内，靠近下限值附件，测量的实际值小，产生的相对误差大，测量结果不够准确；而在上限值附件，测量的实际值高，产生的相对误差小，大，测量结果不够准确；而在上限值附件，测量的实际值高，产生的相对误差小，测量结果的准确度随之得到提高。测量结果的准确度随之得到提高。tttarxxxxeE在实际应用中，仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的。因此，我们常在实际应用中，仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的。因此，我们常说的说的“绝对误
8、差绝对误差”指的是绝对误差的最大值指的是绝对误差的最大值 。通常采用最大引用误差来描述仪表实。通常采用最大引用误差来描述仪表实际测量的质量，称为仪表的满度误差，一般在误差值后标注字母际测量的质量，称为仪表的满度误差，一般在误差值后标注字母FS表示，即表示，即%100%100maxminmaxmaxmaxpqSeXXeE（FS）（3）引用误差）引用误差引用误差是仪表的绝对误差与仪表量程比值的百分数。表示为引用误差是仪表的绝对误差与仪表量程比值的百分数。表示为%100%100minmaxpaaqSeXXeE2误差的分类误差的分类（1）根据误差的产生原因来分）根据误差的产生原因来分 系统误差：是在相
9、同测量条件下，多次测量同一被测量时，测量结果的误差系统误差：是在相同测量条件下，多次测量同一被测量时，测量结果的误差大小与符号均保持不变或按某一确定规律变化大小与符号均保持不变或按某一确定规律变化的误差。的误差。原因：由于仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的。原因：由于仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的。克服：可通过对测量结果进行修正而消除。克服：可通过对测量结果进行修正而消除。 随机误差：是在相同测量条件下，对参数进行重复测量时，以随机误差：是在相同测量条件下，对参数进行重复测量时，以不可预计不可预计的形的形式变化的误差。式变化的误差。原因：是由许多微小变化的复杂因素共
10、同作用的结果。原因：是由许多微小变化的复杂因素共同作用的结果。克服：可采取多次测量求平均值的方法减小随机误差。克服：可采取多次测量求平均值的方法减小随机误差。 粗大误差：是测量结果粗大误差：是测量结果显著偏离被测值显著偏离被测值的误差。的误差。原因原因: 主要是人为因素造成的。主要是人为因素造成的。克服：带有这类误差的测量结果毫无意义，应予以剔除。克服：带有这类误差的测量结果毫无意义，应予以剔除。（2）根据误差的测试条件来分）根据误差的测试条件来分 基本误差：是仪表在额定工作条件下工作时仪表本基本误差：是仪表在额定工作条件下工作时仪表本 身产身产生的误差。生的误差。 附加误差：是当仪表偏离规定
11、工作条件时所产生的新误附加误差：是当仪表偏离规定工作条件时所产生的新误差。差。3.3. 测量误差的分析与处理测量误差的分析与处理测量分析：测量分析：先剔除粗大误差，后修正系统误差，再分析随机误先剔除粗大误差，后修正系统误差，再分析随机误差。差。（1）系统误差的分析与处理）系统误差的分析与处理特性：具有确定性、重现性和修正性。特性：具有确定性、重现性和修正性。系统误差处理：系统误差处理： 合理选择测量方法，校验检测仪表，保证仪表的测量条件，合理选择测量方法，校验检测仪表，保证仪表的测量条件，防止产生系统误差。防止产生系统误差。 采用交换法、代替法、补偿法等消除或减小系统误差。采用交换法、代替法、
12、补偿法等消除或减小系统误差。 通过机械调零、人工修正、增加自动补偿环节等措施消除系通过机械调零、人工修正、增加自动补偿环节等措施消除系统误差。统误差。 （2 2）随机误差的分析与处理）随机误差的分析与处理特性：具有对称性、有界性和抵偿性。特性：具有对称性、有界性和抵偿性。随机误差对测量结果的影响可以用（随机误差对测量结果的影响可以用（均方根误差）标准误差均方根误差）标准误差表示：表示：nTXnniinii1212)(有限测量次数有限测量次数情况下标准误差一般表示为：情况下标准误差一般表示为：1)(12nXXnii图图1-1 随机误差的正态分布随机误差的正态分布nXnXXXXniin121.标准
13、误差反映测量结果的分散程度标准误差反映测量结果的分散程度图图1-21-2 值的影响值的影响置信区间：随机误差出现的区间置信区间：随机误差出现的区间K;置信概率：置信区间测量值出置信概率：置信区间测量值出现的概率。测量值为：现的概率。测量值为：取置信区间为取置信区间为2时置信概率为时置信概率为95.45%，取置信区间为，取置信区间为3时置信概时置信概率为率为99.97%。（3 3）粗大误差分析与处理）粗大误差分析与处理莱伊特判定准则：莱伊特判定准则：3| XXi的误差为粗大误差，必须剔除。的误差为粗大误差，必须剔除。4 4检测系统的误差确定检测系统的误差确定多个环节或仪表组成的检测系统中，用各环
14、节误差的标准多个环节或仪表组成的检测系统中，用各环节误差的标准误差来估计系统的总误差，即误差来估计系统的总误差，即2i KXX【例题例题1-1】 有一测温点，采用有一测温点，采用WZP-350型铂电阻和型铂电阻和XMZ-610数字温度显示仪表数字温度显示仪表组成测温系统。热电阻、显示仪表的基本误差分别为组成测温系统。热电阻、显示仪表的基本误差分别为 =3、 =1，连接热电，连接热电阻和显示仪表的导线电阻变化所引起的基本误差为阻和显示仪表的导线电阻变化所引起的基本误差为 =2，由于线路老化、接触，由于线路老化、接触电阻和环境电磁干扰带来的基本误差若为电阻和环境电磁干扰带来的基本误差若为 =4。试
15、计算这一测温系统的误差为。试计算这一测温系统的误差为多少？多少？解：根据检测系统误差综合原则，测温系统标准误差为解：根据检测系统误差综合原则，测温系统标准误差为 （）答：此温度检测系统的标准误差为答：此温度检测系统的标准误差为5.477 。477. 5421322222i（三）检测仪表的性能指标（三）检测仪表的性能指标1精确度精确度 表示仪表测量结果的可靠程度。表示仪表测量结果的可靠程度。反映仪表在规定使用条件下，测量结果准确程度。反映仪表在规定使用条件下，测量结果准确程度。精度等级：精度等级： 仪表的仪表的精度等级精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来划是按国家统一规定的允许误差大小来划分
16、成若干等级的。分成若干等级的。 精度等级：精度等级：最大最大允许误差去掉允许误差去掉“”号及号及“%”后，后，系列系列化圆整后化圆整后的数值。的数值。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。仪表精度等级数值越小，说明仪表测量准确度越高。100maxpcSeA仪表精度值：仪表精度值： 0.005； 0.01；0.02；（；（0.03）；）；0.05；0.1；0.2； （0.25）；（）；（0.3）；（）；（0.4）；）；0.5；1.0；1.5；（；（2.0）；）；2.5；4.0；5.0括号内等级必要时采用，括号内等级必要时采用，0.4级只适用于压力表。级只适用于压力表。 仪表的精度等级以一
17、定的符号形式表仪表的精度等级以一定的符号形式表示在仪表标尺板上，如示在仪表标尺板上，如1.01.0外加一个圆圈外加一个圆圈或三角形。精度等级或三角形。精度等级1.01.0，说明该仪表允，说明该仪表允许误差为许误差为1.0%1.0%。 精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，精度等级数值越小，就表征该仪表的精确度等级越高，也说明该仪表的精确度越高。也说明该仪表的精确度越高。0.050.05级以上的仪表，常用来作级以上的仪表，常用来作为标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多在为标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多在0.50.5以下。以下。 【例例1-2】 某台测温仪表的量程是某台测温
18、仪表的量程是600600-11001100，其，其最大绝对误差为最大绝对误差为4 ，试确定该仪表的精度等级。，试确定该仪表的精度等级。 由于国家规定的精度等级中没有由于国家规定的精度等级中没有0.80.8级仪表，级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了而该仪表的最大引用误差超过了0.50.5级仪表的允许级仪表的允许误差，所以这台仪表的精度等级应定为误差，所以这台仪表的精度等级应定为1.01.0级。级。解解 仪表的最大引用误差为仪表的最大引用误差为%8 . 0%10060011004%100maxmaxpqSeE【例1-3】某台测温仪表的量程是600-1100，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过4
19、，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。0.8%介于允许误差0.5%与1.0%之间，如果选择允许误差为1.0%,则其精度等级应为1.0级。量程为6001100，精确度为1.0级的仪表，可能产生的最大绝对误差为5，超过了工艺的要求。所以只能选择一台允许误差为0.5%，即精确度等级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求。解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差为%8 . 0%10060011004%100maxmaxpqSeE根据以上两个例子可以看出，根据仪表校验数据来确定仪表精根据以上两个例子可以看出，根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。度等级和根据工
20、艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应该大于（至少等于）仪表校验所得的最大引用误差；根据工艺该大于（至少等于）仪表校验所得的最大引用误差；根据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该小于（至多要求来选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该小于（至多等于）工艺上所允许的最大引用误差。等于）工艺上所允许的最大引用误差。 仪表精度的高低不仅与仪表在测量范围内产生的最大绝对误差仪表精度的高低不仅与仪表在测量范围内产生的最大绝对误差值有关，还与仪表的量程有关，量程是根据所要测量的工艺变值
21、有关，还与仪表的量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。以减小测量误差，提高测量准确性。仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定仪表精度与量程有关，量程是根据所要测量的工艺变量来确定的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测的。在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准确性。量误差，提高测量准确性。2.变差变差在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对同一变量进行在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对同一变量进行
22、正、反行程正、反行程（被测参数由小到大和由大到小）测量时，仪（被测参数由小到大和由大到小）测量时，仪表指示值之间的差值，称为变差（又称回差）。表指示值之间的差值，称为变差（又称回差）。图图1-3 检测仪表的变差检测仪表的变差 仪表的正、反行程指示值最仪表的正、反行程指示值最大偏差值大偏差值 原因：传动机构的间隙，运动部件的原因：传动机构的间隙，运动部件的摩擦，弹性元件的弹性滞后的影响等。摩擦，弹性元件的弹性滞后的影响等。注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。注意：仪表的变差不能超出仪表的允许误差。%100%100maxminmaxmaxmaxphhhSeXXeEmaxhE3. 3. 灵敏度灵
23、敏度和灵敏限和灵敏限反映仪表示值对被测量变化的幅值敏感程度。反映仪表示值对被测量变化的幅值敏感程度。仪表的输出仪表的输出变化量与引起此变化的输入变化量的比值，即变化量与引起此变化的输入变化量的比值，即 被测参数改变量；被测参数改变量； 仪表输出变化量。仪表输出变化量。仪表的性能主要取决于仪表的基本误差，如果单纯提高灵仪表的性能主要取决于仪表的基本误差，如果单纯提高灵敏度无法提高准确性，会出现虚假的高精度。敏度无法提高准确性，会出现虚假的高精度。因此规定仪因此规定仪表标尺刻度上的最小分格值不能小于仪表允许的绝对误差。表标尺刻度上的最小分格值不能小于仪表允许的绝对误差。对于模拟式仪表而言，对于模拟
24、式仪表而言， 是仪表指针的角位移或线位移。是仪表指针的角位移或线位移。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。灵敏度反映了仪表对被测量变化的灵敏程度。xySxyy灵敏限灵敏限在模拟式仪表中在模拟式仪表中,仪表的灵敏限仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参数是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。的最小变化量。仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。注意：注意：上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，上述指标仅适用于指针式仪表。在数字式仪表中，往往用分辨力表示。往往用分辨力表示。 在数字式仪表中，常用分辨力表示仪表灵敏
25、度的大小。在数字式仪表中，常用分辨力表示仪表灵敏度的大小。分辨力分辨力：表示数字式仪表灵敏度的大小。是：表示数字式仪表灵敏度的大小。是指仪表在最低指仪表在最低量程上最末一位数字改变一个字所表示的物理量。如：数量程上最末一位数字改变一个字所表示的物理量。如：数字电压表显示器末位的一个数字所代表的输入电压值。字电压表显示器末位的一个数字所代表的输入电压值。分分辨率：是指仪表能够检测出被测量最小变化的能力。辨率：是指仪表能够检测出被测量最小变化的能力。分辨分辨率就是显示的最小数值与最大数值的比值。率就是显示的最小数值与最大数值的比值。4.4.线性度线性度线性度是仪表特性曲线逼近直线特性的程度。线性度
26、是仪表特性曲线逼近直线特性的程度。 仪表特性曲线与理想直线特性间的最大偏差。仪表特性曲线与理想直线特性间的最大偏差。 是衡量仪表实际特性是衡量仪表实际特性偏离线性程度的指标。偏离线性程度的指标。 线性度差就要降低仪线性度差就要降低仪表精度。表精度。图图1-4 线性度线性度%100maxfpfSeEmaxfe5可靠性可靠性衡量仪表可靠性的综合指标是有效率，其定义为衡量仪表可靠性的综合指标是有效率，其定义为fuuettt式中式中 -有效率；有效率； 平均无故障工作时间；平均无故障工作时间； 平均修复时间。平均修复时间。eutft6.动态特性动态特性反映了仪表对测量值的速度敏感性能。反映了仪表对测量
27、值的速度敏感性能。反应时间反应时间就是用来衡量仪表能不能尽就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。 图图1-5 仪表的动态特性仪表的动态特性对于欠阻尼特性，仪表的动态特性用上升时间对于欠阻尼特性，仪表的动态特性用上升时间t trsrs、稳定、稳定时间时间t tstst及过冲量及过冲量y yosos表示。图中，表示。图中，A A一般为一般为5%5%或或10%10%，B B一一般为般为90
28、%90%或或95%95%，C C一般为一般为2%2%5%5%。 当仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，当仪表对被测量进行测量时，被测量突然变化以后，仪表指示值总是要经过一段时间后才能准确地显示出来。仪表指示值总是要经过一段时间后才能准确地显示出来。 仪表的反应时间有不同的表示方法。仪表的反应时间有不同的表示方法。当输入信号突然当输入信号突然变化了一个值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳变化了一个值后，输出信号将由原始值逐渐变化到新的稳态值。态值。仪表的输出信号（即指示值）由开始变化到新稳态仪表的输出信号（即指示值）由开始变化到新稳态值的值的63.263.2所用的时间，可用来表示反应
29、时间，也有用变所用的时间，可用来表示反应时间，也有用变化到新稳态值的化到新稳态值的9090所用的时间来表示反应时间的。所用的时间来表示反应时间的。（四）检测仪表的组成与分类（四）检测仪表的组成与分类1. 检测仪表的组成检测仪表的组成（1）检测部分）检测部分:直接感受被测变量，并将其转换为便于测量传送直接感受被测变量，并将其转换为便于测量传送的位移、电量或其它形式的信号。的位移、电量或其它形式的信号。传感器传感器：是指能输出远传信号的检测、转换仪表。主要用于将检：是指能输出远传信号的检测、转换仪表。主要用于将检测敏感元件输出转换成电气信号。测敏感元件输出转换成电气信号。（2）转换部分）转换部分:
30、对测量信号进行转换、放大或其它处理，如温度、对测量信号进行转换、放大或其它处理，如温度、压力补偿、线性校正、参数计算等处理。压力补偿、线性校正、参数计算等处理。变送器变送器：是指输出标准信号的传感器与转换器。：是指输出标准信号的传感器与转换器。（3 3）显示部分）显示部分 将测量结果以指针、记录笔、计数器、数码管、将测量结果以指针、记录笔、计数器、数码管、CRTCRT及及LCDLCD屏以模拟、数字、曲线、图形等方式指示、记录下来。屏以模拟、数字、曲线、图形等方式指示、记录下来。2.2. 检测仪表的分类检测仪表的分类（1）根据被测变量的种类分）根据被测变量的种类分 过程检测仪表过程检测仪表 温度
31、检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪温度检测仪表、压力检测仪表、物位检测仪表、流量检测仪表、成分分析仪表等。表、流量检测仪表、成分分析仪表等。 电工量检测仪表电工量检测仪表 电压表、电流表、惠斯顿电桥等。电压表、电流表、惠斯顿电桥等。 机械量检测仪表机械量检测仪表 荷重传感器、加速度传感器、应变仪、位荷重传感器、加速度传感器、应变仪、位移检测仪表等。移检测仪表等。（2）根据敏感元件与被测介质是否接触分）根据敏感元件与被测介质是否接触分接触式检测仪表、非接触式检测仪表。接触式检测仪表、非接触式检测仪表。（3）根据检测仪表的用途分）根据检测仪表的用途分标准仪表、实验室用仪表标准仪表、实验室用仪表(台
32、式、便携式台式、便携式)、工业用仪表、工业用仪表(就地安就地安装的基地式、控制室安装的盘装、架装式装的基地式、控制室安装的盘装、架装式)。工程技术上所称的工程技术上所称的“压力压力”实质上就是物理学里的实质上就是物理学里的“压强压强”，定义为均匀而垂直作用于单位面积上的定义为均匀而垂直作用于单位面积上的力力。其表达式为。其表达式为AFp 式中式中: : p p 压力；压力； F F 作用力；作用力； A A 作用面积。作用面积。 注意：压力与力的区别注意：压力与力的区别二、压力的基本概念二、压力的基本概念1压力的定义压力的定义2压力的单位压力的单位常用压力单位换算关系。常用压力单位换算关系。1
33、MPa=10.1972 Kgf/cm21atm=101.325 kPa=760 mmHg1mmH2O=9.80662 Pa1Pa=1N/m2压力单位：压力单位： 国际单位制（国际单位制（SISI）中定义：）中定义：1 1牛顿力垂直均匀地作用在牛顿力垂直均匀地作用在1 1平方米面积上形成的压力为平方米面积上形成的压力为1 1“帕斯卡帕斯卡”。帕斯卡简称。帕斯卡简称“帕帕”，单位符号为，单位符号为PaPa。 其他的压力单位其他的压力单位“工程大气压工程大气压”（即（即kgf/cm2kgf/cm2）、）、 “毫米汞柱毫米汞柱”（即（即mmHgmmHg）、）、 “毫米水柱毫米水柱”（即（即mmH2Om
34、mH2O）、物）、物理大气压（即理大气压（即atmatm）等还在应用，换算关系见）等还在应用，换算关系见表表。大气压力大气压力 是指地球表面上的空气柱重量所产生的压是指地球表面上的空气柱重量所产生的压力，以力，以p pa a表示。表示。绝对压力绝对压力 指作用于物体表面积上的全部压力，其零指作用于物体表面积上的全部压力，其零点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力，一般用点以绝对真空为基准，又称总压力或全压力，一般用大写符号大写符号P P表示表示表压力表压力 这是指绝对压力与大气压力之差，一般用这是指绝对压力与大气压力之差，一般用p p表示。测压仪表一般指示的压力都是表压力，表压力表示。测压仪表
35、一般指示的压力都是表压力，表压力又称相对压力。又称相对压力。当绝对压力小于大气压力时，则表压力为当绝对压力小于大气压力时，则表压力为负压负压，负压，负压又可用又可用真空度真空度表示，负压的绝对值称为真空度。如测表示，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。炉膛和烟道气的压力均是负压。 3压力的表示方法压力的表示方法差压差压 任意两个压力之差称为差压。如静压式液位计和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来知道液位和流差压式流量计就是利用测量差压的大小来知道液位和流体流量的大小的。体流量的大小的。 绝对压力 绝对压力 0 1 负压 大气压力线
36、 绝对压力的零线 表压力 绝对压力、表压力、负压之间的关系绝对压力、表压力、负压之间的关系大气压力绝对压力表压ppp绝对压力大气压力真空度ppp测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。测量压力或真空度的仪表按照其转换原理的不同，分为四类。 它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。它根据流体静力学原理，将被测压力转换成液柱高度进行测量。 有有U形管压力计、单管压力计等形管压力计、单管压力计等 这类压力计结构简单、使用方便这类压力计结构简单、使用方便 其精度受工作液的毛细管作用、密度及视其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响，测量范围较窄，一般用来测差等因
37、素的影响，测量范围较窄，一般用来测量较低压力、真空度或压力差。量较低压力、真空度或压力差。 4.4.压力检测仪表的分类压力检测仪表的分类 它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。它是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。 它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如它是通过机械和电气元件将被测压力转换成电量（如电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。电压、电流、频率等）来进行测量的仪表。 它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转它是根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。换成活塞上所加平衡砝码的质量来进行测量的。 测量精度很高
38、，允许误差可小到测量精度很高，允许误差可小到0.05%0.02%。 结构较复杂，价格较贵。结构较复杂，价格较贵。 三、弹性式压力计三、弹性式压力计测压原理：测压原理：弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理理而制成的测压仪表。而制成的测压仪表。特点：特点：这种仪表具有结构简单、使用可靠、读数清晰、牢固这种仪表具有结构简单、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。附可靠、价格低廉、测量范围宽以及有足够的精度等优点。
39、附加电气变换、控制装置，可实现压力远传、报警、控制等。加电气变换、控制装置，可实现压力远传、报警、控制等。1. 弹性元件弹性元件 弹性元件：压力作用下产生弹性变形，是弹性式压力计弹性元件：压力作用下产生弹性变形，是弹性式压力计的测压敏感元件。的测压敏感元件。 常用弹性压力计弹性元件：常用弹性压力计弹性元件：（1）弹簧管）弹簧管 结构简单，测量范围很广，最高可达结构简单，测量范围很广，最高可达109Pa。（2）波纹管）波纹管 刚度小、位移量大，灵敏度高，用来测量较低刚度小、位移量大，灵敏度高，用来测量较低的压力。的压力。（3）膜片膜盒）膜片膜盒 膜片刚度大、位移量小，灵敏度低。膜片刚度大、位移量
40、小，灵敏度低。弹性元件的材料弹性元件的材料:有金属（铜基、铁基、镍基、铌基弹性合有金属（铜基、铁基、镍基、铌基弹性合金合金）、石英、陶瓷和硅材料等。金合金）、石英、陶瓷和硅材料等。膜片膜片膜盒膜盒组件组件2. 弹簧管压力表弹簧管压力表（1）弹簧管测压原理）弹簧管测压原理被测压力被测压力p作用于弹簧管内腔后，其截面变形作用于弹簧管内腔后，其截面变形-变园。但是，变园。但是，弹簧管弧长度拉伸变形可以忽略不计，弹簧管微元截面弹簧管弧长度拉伸变形可以忽略不计，弹簧管微元截面绕管绕管轴心逆时针方向转动。所有弹簧管截面微元变形累积的结果，轴心逆时针方向转动。所有弹簧管截面微元变形累积的结果，使整个弹簧管中
41、心角减小，弹簧管产生向外挺直的扩张变形，使整个弹簧管中心角减小，弹簧管产生向外挺直的扩张变形，自由端向右上方位移。自由端向右上方位移。图图2.3 弹簧管的测压原理弹簧管的测压原理PKPabbhRE22222)1 (1、 弹簧管材料的泊松系数和弹性模量；弹簧管材料的泊松系数和弹性模量； R 弹簧管圆弧外半径；弹簧管圆弧外半径；H 弹簧管的壁厚；弹簧管的壁厚； K 弹簧管的几何参数，弹簧管的几何参数， 系数；系数； K 与弹簧管结构、尺寸、材料有关的常数。与弹簧管结构、尺寸、材料有关的常数。 a、b 弹簧管截面长半轴、短半轴；弹簧管截面长半轴、短半轴；结论结论（1）弹簧管变形与弹簧管结构及尺寸有关
42、。）弹簧管变形与弹簧管结构及尺寸有关。（2）弹簧管变形与弹簧管材料性能有关。）弹簧管变形与弹簧管材料性能有关。（3）弹簧管变形与被测压力弹簧管变形与被测压力P成正比。成正比。 单圈式弹簧管是弯成圆弧形的金属管子，它的截面做成单圈式弹簧管是弯成圆弧形的金属管子，它的截面做成扁圆形或椭圆形。当通入压力后扁圆形或椭圆形。当通入压力后, ,它的自由端就会产生位移。它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管自由端位移较小，因此能测量较高的压力。这种单圈弹簧管自由端位移较小，因此能测量较高的压力。为了增加自由端的位移，可制成多圈弹簧管。为了增加自由端的位移，可制成多圈弹簧管。单圈弹簧管和多圈弹簧管单圈弹簧管和
43、多圈弹簧管 弹簧管的截面形状：有扁圆形、椭圆形、弹簧管的截面形状：有扁圆形、椭圆形、D型、双零形、型、双零形、8字形。字形。 弹簧管的材料：磷锡青铜（弹簧管的材料：磷锡青铜（QSn4-0.3）、弹簧铜）、弹簧铜（50CrVA）；不锈钢（）；不锈钢（1Cr18Ni9Ti）或恒弹性合金钢）或恒弹性合金钢（N42CrTi,Ni42Cr6Ti）。）。（2）弹簧管的结构和材料）弹簧管的结构和材料 常见弹簧管截面形状常见弹簧管截面形状（a）扁圆形）扁圆形 （b）椭圆形）椭圆形 （c）D形形 （d）双零形）双零形 （e）8字形字形 （f）厚壁形）厚壁形使用的测压元件：使用的测压元件：单圈弹簧管压力表与多圈弹
44、簧管单圈弹簧管压力表与多圈弹簧管压力表。压力表。 用途用途 ：普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、普通弹簧管压力表，耐腐蚀的氨用压力表、禁油的氧气压力表等。禁油的氧气压力表等。 1弹簧管；弹簧管；2 拉杆；拉杆；3 扇扇形齿轮；形齿轮；4 中心齿轮；中心齿轮；5 指指针；针；6 面板；面板；7 游丝；游丝；8 调整螺丝；调整螺丝；9 接头接头（3）弹簧管压力表的组成原理）弹簧管压力表的组成原理弹簧管压力表结构：由弹簧管、传动弹簧管压力表结构：由弹簧管、传动放大机构（包括拉杆、扇形齿轮、中放大机构（包括拉杆、扇形齿轮、中心齿轮等）、指示装置（指针和表盘）心齿轮等）、指示装置（指针和表盘）以及外
45、壳等几部分组成。以及外壳等几部分组成。图图1-11 弹簧管压力表结构弹簧管压力表结构工作原理：工作原理：被测压力由接头被测压力由接头9通入弹通入弹簧管内腔，使弹簧管簧管内腔，使弹簧管1产生弹性变形，自产生弹性变形，自由端由端B向右上方位移。通过拉杆向右上方位移。通过拉杆2使扇形使扇形齿轮齿轮3作逆时针偏转，进而带动中心齿轮作逆时针偏转，进而带动中心齿轮4作顺时针偏转，于是固定在中心齿轮上作顺时针偏转，于是固定在中心齿轮上的指针的指针5也作顺时针偏转，从而指出被测也作顺时针偏转，从而指出被测压力的数值。由于压力的数值。由于自由端自由端B的位移量与的位移量与被测压力之间成正比例关系，因此弹簧被测压
46、力之间成正比例关系，因此弹簧管压力表的刻度标尺是均匀的。管压力表的刻度标尺是均匀的。量程调整：量程调整：改变调整螺钉改变调整螺钉8在扇形齿在扇形齿轮的槽孔中位置，以改变传动放大机构轮的槽孔中位置，以改变传动放大机构的放大倍数，实现压力表量程的调整。的放大倍数，实现压力表量程的调整。变差校正：变差校正：游丝游丝7始终给中心齿轮施始终给中心齿轮施加一个微小的力矩，使中心齿轮和扇形加一个微小的力矩，使中心齿轮和扇形齿轮始终有一侧齿面啮合，以克服齿轮齿轮始终有一侧齿面啮合，以克服齿轮传动啮合间隙而产生的仪表变差。传动啮合间隙而产生的仪表变差。弹簧管压力表传动放大机构弹簧管压力表传动放大机构当通入压力当
47、通入压力P P后，它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管后，它的自由端就会产生位移。这种单圈弹簧管自由端的位移较小，因此能测量较高的压力。自由端的位移较小，因此能测量较高的压力。（1）按弹簧管结构分：有单圈弹簧管压力表、多圈弹簧管压）按弹簧管结构分：有单圈弹簧管压力表、多圈弹簧管压力表。力表。（2）按测量精度分：有工业用压力表（）按测量精度分：有工业用压力表（0.5级以下）、校验级以下）、校验用精密压力表。用精密压力表。（3）按其用途分：有耐腐蚀压力表、耐震压力表、隔膜压力）按其用途分：有耐腐蚀压力表、耐震压力表、隔膜压力表，氧气压力表、氨用压力表等。表，氧气压力表、氨用压力表等。弹簧管压力表
48、的形式弹簧管压力表的形式 压力表种类一览氧气表氧气表氢气表氢气表氨气表氨气表氯气表氯气表天蓝色天蓝色深绿深绿黄色黄色褐色褐色乙炔表乙炔表可燃气表可燃气表惰性惰性气体、液体气体、液体白色白色红色红色黑黑 色色图图2.6 弹簧管压力表的形式弹簧管压力表的形式(a)径向无边径向无边 (b)径向后边径向后边 (c)径向前边径向前边 (d)轴向无边轴向无边 （e）轴向前边）轴向前边 （f）隔膜式）隔膜式 图中型号：首字母图中型号：首字母Y表示压力表（真空表为表示压力表（真空表为Z、压力真空、压力真空表为表为YZ、标准表为、标准表为YB、隔膜压力表为、隔膜压力表为YP、远传信号压力表、远传信号压力表为为Y
49、X等），后缀字母等），后缀字母T、O、Z分别表示有后边、有前边、轴分别表示有后边、有前边、轴向接头，中间数字表示压力表公称直径（向接头，中间数字表示压力表公称直径（40、60、100、150、250）。）。 弹簧管压力表的外形：径向、轴向、直接安装式、凸装式、弹簧管压力表的外形：径向、轴向、直接安装式、凸装式、嵌装式。嵌装式。 压力计的测量范围：常用的有压力计的测量范围：常用的有01.0、1.6、2.5、4.0、6.010n系列。系列。精度等级：精度等级：4.0、2.5、1.5、1.0、0.5、 0.4、0.25、0.2、0.1级等。级等。 3.3. 电接点压力表电接点压力表（a）电接点压力表
50、）电接点压力表 （b）电接点压力表的结构原理）电接点压力表的结构原理图图1-13 电接点压力表电接点压力表1、4静触点；静触点；2动触点；动触点；3绿灯；绿灯；5红灯红灯电接点压力表电接点压力表作用作用：压力越限报警、控制。：压力越限报警、控制。结构结构：在普通弹簧管压力表上附加触：在普通弹簧管压力表上附加触点机构而成。点机构而成。原理原理：当压力超过上限设定值时，动：当压力超过上限设定值时，动触点触点B和静触点和静触点A接触，红色信号灯接触，红色信号灯LH的电路被接通，使红灯点亮。若压力低的电路被接通，使红灯点亮。若压力低到下限设定值时，动触点到下限设定值时，动触点B与静触点与静触点C接接触
