安徽建筑工程学院建筑环境测试技术5.ppt
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1、第5章 :压力测量,授课课时:2学时 主要内容:压力测量的概述;压力测量的意义。压力测量方法及其压力测量仪表的分类。液柱式压力计、弹性压力计、电气式压力计。压力仪表的选择、检验与安装。各类压力仪表的特点及使用场所。压力测量在建筑环境与设备专业的意义,各类测压仪表的测压原理,测压仪表的结构,压力仪表的设计和选型。,重点和难点:各类测压仪表的测压原理,测压仪表的结构,压力仪表的设计和选型,测量压仪表的测量原理。,主要章节,5.1概述 5.2液柱式压力计 5.3弹性压力计 5.4电气式压力检测 5.5压力检测仪表的应用与校准,压力 垂直作用于物体表面上的力 压强 垂直作用于单位面积物体表面上的力 在
2、建筑环境与设备的测试中,并不严格区分压力和压强。通常所说的压力实际上是指压强。 压差 测量两个压力之差称压差 表压力 压力仪表指示的压力值 缺省情况下,所说的压力值即指表压力 表压力可正可负,为负时其绝对值称为真空度。,5.1 概述,1、基本概念,帕(Pa) N/m2,国际单位 兆帕(MPa) 106Pa 工程大气压, kgf/cm2 ,98070 Pa 约等于一个大气压(1.013e+5 Pa) ,“自来水压头是5公斤”,用的就是这个单位。 mmH2O, 9.81 Pa mmHg ,133 Pa,压力单位,2、压力测量仪表的分类,1)液柱式压力计 2)弹性式压力计 3)电气式压力计 4)活塞
3、式压力计,5.2 液柱式压力计,1、分类 U型管压力计 单管压力计 斜管式微压计 特点:结构简单,使用方便,准确度比较高,常用于测量低压、负压、差压。 缺点:体积大,读数不方便,玻璃管易损坏。,1)U型管压力计,假设被测的介质为气体,可忽略被测介质的高度形成的静压值。根据流体静力学原理可得:,U型管内径一般为5-20mm,为了减少毛细现象管子内径一般不少于10mm,,2)单管式压力计,因为A1、A2为常数,这样可通过一次读数进行压差测量。当A2/A1很小时,h1可忽略,公式简化为:,Pd,Px,直管,h1,h2,3)斜管式微压计,P1,主要用于测量微小的压力、负压和压差。为了减少读数的相对误差
4、,拉长液柱,将测量管倾斜放置。,2、液柱式压力计的测量误差及其修正,环境温度变化的影响及修正 对于一般的工业测量,主要考虑工作液密度变化对压力测量的影响。修正公式为:,重力加速度变化的影响及修正,标准重力加速度下的工作液柱高度,使用地点的工作液柱高度,3毛细现象的影响 为了减少该误差,通常要求测量管的内径一般不小于10mm。,问题?,斜管式微压计用水作介质,可以吗? 液柱式压力计,水作工作介质,为了便于读数,在水中加入红墨水,可以吗? 斜管式微压计,测量时看不到液柱,是怎么回事?,5.3 弹性式压力计,原理:弹性压力表是利用各种不同形状弹性感压元件在被测压力的作用下,产生弹性变形制成的测压仪表
5、 特点:结构简单、牢固可靠、测压范围广、使用方便、造价低廉、有足够的精度,可远传 常用弹性压力表: 弹簧管式 膜片(盒)式 波纹管式,1弹性元件及其特性,1)膜片:使用时周边夹紧,测低压、微压。将两块膜片沿周边对焊起来,形成一膜盒,膜盒式微压计通常用于测量炉膛和烟道尾部负压。精度等级为2.5,最高可达1.5级。,2)波纹管:开口端固定,封闭端的位移作为输出,由于波纹管的位移相对较大,故灵敏度高,常用于测量较低的压力(1.0-106Pa)精度等级1.5级。,3)弹簧管: 单圈弹簧管 多圈弹簧管,假设被测压力大于外界大气压力,产生短轴变长,长轴变短的弹性形变,使管子在弯曲方向上的刚度增大,自由端向
6、管子伸直的方向运动。对应的几何分析如下:,弹簧管是怎样产生形变的呢?,两式相减:,因为:,可得:,R1,R2,弹簧管在量程范围内自由端的位移一般为7-8o,弹簧管作成多圈时,自由端的位移可达45o。弹簧管的自由端的位移可通过杠杆机构带动指针转动,这种机构的指针最大转角为180o,通常作成90度的回转角。最常用的传动机构为杠杆扇形齿轮机构,可使指针转动270o。,电接点压力表:不仅可实现压力的测量,而且可实现压力的报警和控制。,5.4 电气式压力检测,1.位移式压力压差变送器: 将弹性元件的位移转变成 电信号。,1)电容式压力压差变送器:采取差动电容方式。 膜片d7.575,0.050.2,ma
7、xd=0.1mm。,特点:灵敏度高、精度高,精度可达0.2、0.25,稳定可靠。尤适用于测高静压微压差的场合。,由C1、C2可得,设测量膜片在p作用下的位移d,d=k1p。,2)霍尔压力变送器,(1)霍尔效应:把半导体单晶薄片置于磁场B中,如果在它的两个纵向面上通以一定大小的电流,则在晶体的两个横向端面之间出现电势UH,叫霍尔效应,产生的电势称为霍尔电势。,灵敏度常数,(2)霍尔电势的产生: 将固定在弹性元件上的霍尔片放置在一非均匀磁场中,在这区间,磁场强度具有均匀的梯度,当霍尔片在弹性元件的带动下偏离正中位置,通过霍尔片的磁场强度发生变化,霍尔片就有正比于位移的霍尔电势产生。,注意: 1)R
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