压力测量的原理和应用0卡套接头

压力测量的原理和应用

压力测量的原理和应用 2011年12月09日 来源： 作为最普通的物理量，压力度量具有各种不同现场的应用。设计工程师需熟悉几种不同的技术才能选择出适当的产品应用其现场。自重检测器. 自重测试仪或活塞仪是最基本的压力测量技术，广泛用于压力传感器的刻度校准。该装置可通过活塞在流体（一般为液体）上施加压力来校准重量（质量）。自重测试仪可被用于主要标准，因为影响精度的因素来自于质量、长度和时间的标准。活塞仪操作简单；压力可通过旋转螺旋起重机减少测试目标内的流体体积而产生。在通过减少体积产生的压力会比活塞上的总量产生的压力略高时，活塞会升高直至仪表压力和活塞底部的压力平衡并严格相等。系统的压力将为：P = W/A (1)这里：W =活塞加上砝码的总量 A =活塞的有效面积通过改变活塞的面积和砝码的重量，可以完成各种压力范围的测量。对于高精度和精密的压力标度，需要采用很多修正方法，精确的面积和砝码重量必须确定，最为关心的在于程序。很明显，对于日复一日的压力测量，该方法并不实际。流体落差－压力计.液柱的高度或两个液柱高的位差可用来测量U型压力计的压力落差。如果液体装在开口的U型管中，每面的液位相同。当一面施加压力时，其液位将下降，另一面的液位会上升，直至液位高度差与施加的压力平衡。高度差与压力和流体的密度成比例。U型管压力计是压力测量的主要标准。虽然这些压力计仅是由玻璃组成的U形管简单形成，并用参考刻度测量高度，但是仍存在尺寸、形状和材料方面的各种变化。如果左面连接测量点，右面则面对空气敞开，压力计将会指示表压，正压值或负压值（真空）。通过连接管的一脚至度量点可测量差压。绝对压力可根据参考面的溢出量来判断。水银气压计就是指示大气压的绝对压力的例子。在某些型号中，U管的两个腿具有不同的直径。一些型号在“溢出”一面配置有大直径。而另一方面，某些U型管倾向提供更方便读数的方案。但它们的工作原理都相同。由于安装和观察方面受几何形状的约束，使它们的应用受到限制，这种压力计对大部分压力测量来说并不实用。力求和装置.机械压力表和机械电子压力传感器都含有一个称为力求和装置的弹性元件，其会受施加的压力的影响而产生变形。然后形变被转化为位移量。目前广泛采用的各种力求和装置，大部分是波登管和横隔膜。波登管可提供机械压力表中出现的大范围位移运动，隔膜提供的小范围位移更适合用于机电式传感器。力求和器件的运动可连接到具有线性差变的变送器，其工作原理类似电机械转换元件。作为一种选择件，它能被连接，一般通过运动放大机构传送到电位计的游标。减小加速度误差，使用中需要提供平衡质量。机械压力表.在机械表中，力求和装置产生的运动通过机械连接转换为数字信号或指示器的动作。较好的压力表能提供零点、量程、线性的调节，有时也会对机械刻度进行温度补偿。高精度压力表具有特殊材料、平衡运动、补偿计算、镜像刻度、刀刃指示器的优点以及提高的扩展刻度和阅读准确的特点。大部分精密机械压力表、测试表都用于压力校准中的标准转换，但对于实际中需要的远端感测、监控或记录，它们是不切合实际的。这种的机械联接也受动态压力测量的频率响应限制。机电式压力传感器.机电压力传感器或压力变换器可以将力求和装置产生的运动转换为电信号。这些传感器非常实用，比机械压力仪表更有实用性，特别是需要数字信号的现场和控制系统应用中。在设计优良的变换器中，电输出可直接转换各压力范围的比例电量。对于快速的变形－动态－压力测量系统而言，变换器的频率特性显得尤其重要。压力传感器的类型压力传感器分为各种参考压力选型器件：表压型（psig）、绝对型（psia）、差分型（psid）和封压型（psis）。各种类型都是将力求和装置的压力信号转换为位移量，然后通过几种变换方法将位移量转换为电信号。最普通的是应变仪、可变电容和压电器件。应变仪变换器.应变仪式变换器是基于金属和硅半导体应变仪的原理。该类测量器件离散分布在受力元件或自由感测装置的表面。测量材料可喷溅在隔膜上或扩散至硅隔膜结构中。应变仪变换器中使用的最普通力求和装置是隔膜，一般采用平铺和蚀刻。应变仪也被用于波登管和膜盒装配。应变仪的材料在应力施加时会出现明显的阻抗变化。该变化由三种效应的累加效果决定。首先，当导体长度变化时，它承受的阻抗变化约与其长度变化成比例。其二，受Poisson效应的一致性影响，导体长度的变化会引起其交*面积的变化和引起与变化面积成比例的阻抗变化。其三，材料的压阻特性，在施加应力时大部分材料的压阻系数是变量。所有的应变仪材料都存在这三个特性，但对于不同材料压阻效应变化很广。金属应变仪为线网或薄金属片构造的图案，它们衬背在特殊材料上并覆盖有保护膜。这种设计允许在小区域中采用灵活的长度（大的R）。它们由特定的合金制成，具有较高的压阻效应。硅应变仪被涂上压阻材料，以达到压阻效应和热阻效应的理想配合。应变仪材料可通过

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