压力测试技术.ppt
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1、第三章 压力测试技术 3.1 压力的力学测量方法 3.2 压力的电学测量方法 3.3 电阻应变式压力传感器 3.4 压阻式压力传感器 3.5 电感式压力传感器 3.6 压电式压力传感器 3.7 压力检测仪表的安装 3.8 传感器的标定 刘 汉 周 动力学院 斯 壬 绳 针 赶 刮 碉 稼 唆 退 醛 悬 斧 迪 销 具 拂 针 莉 焰 村 傻 沮 哎 方 疽 淘 馁 螺 秆 宜 案 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 概述概述 垂直作用在单位面积上的力称压力。 在国际单位制(SI)和我国法定计量单位 中,压力的单位是“帕斯卡”,简称“帕”, 符号为“Pa”。 即1N的力垂直均匀作用
2、在1m2的面积上所 形成的压力值为1Pa。 醋 即 右 疙 猖 襟 伦 融 川 煌 丘 周 懒 借 示 亦 膛 撮 茧 颠 痴 勉 篙 刁 必 狸 队 嘶 揉 姓 肥 跺 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 过去采用的压力单位“工程大气压力”( kgf/cm2)、“毫米汞柱”(mmHg)、“毫米水柱 ”(mmH2O)、“物理大气压”(atm)、“巴”( bar)、“PSI”等均应改成法定计量单位帕。 1 kgf/cm2 = 0.9807105Pa 1mmH2O = 0.980710Pa 1 mmHg = 1.332102Pa 1atm = 1.01325105Pa 1bar=105
3、Pa 1PSI=6.89103Pa 颠 锭 灭 伎 哲 竣 竟 黎 匪 艇 渊 陌 填 盾 渍 逻 梨 普 猫 啦 花 已 哆 月 亥 炬 台 啸 叠 巨 酸 搅 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 压力表示方式 u绝对压力 PJ u大气压力 PD u表压力 PB PB= PJ PD u真空度 PZ(负压) PZ PD PJ 朵 熔 笋 滑 苍 巷 哈 哎 造 均 规 挚 找 牢 嚏 呢 托 臼 奔 势 畏 睡 积 挟 准 腕 计 慈 渭 税 岭 拷 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 压力测量方法 一、力学测量方法:液体压力平衡、弹性 力平衡 二、电学测量方法:电位式
4、、应变式、电 容式、电感式、电涡流、压电式、压阻式 拷 蓬 疥 撵 拼 震 缕 窄 诲 捕 憨 考 体 枫 吼 谚 诣 那 揽 淑 赋 睫 竣 击 慢 陡 赫 平 怨 迟 琼 陪 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 3.1.1液体压力平衡 u利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相 平衡的原理,通过液柱高度来反映被测压力的大 小 u优点:结构简单,使用方便,有相当高的准确度 ,在本专业中应用很广泛 u缺点:量程受液柱高度的限制,体积大,玻璃管 容易损坏及读数不方便 3.1 压力的力学测量方法 背 冲 芍 棕 谍 俘 彪 冰 坦 们 败 宦 岿 髓 切 整 涯 穿 元 娜 棘 屠
5、脯 奎 鸿 虏 箕 计 藻 解 臃 避 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 u采用水银或水为工作液,用U形管或单管进 行测量,常用于低压、负压或压力差的检 测 u被广泛用于实验室压力测量或现场锅炉烟 、风道各段压力、通风空调系统各段压力 的测量 贝 掂 竖 辟 通 臭 愈 倒 沏 娘 辫 蜀 充 栋 雾 浓 倡 弧 走 唤 恬 恋 郧 柠 迁 当 筒 呛 偶 曲 向 养 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 一、U形管压力计 P=P1P2 =g(h1+h2) 提高工作液密度将 增加压力的测量范 围,但灵敏度要降 低。 泞 想 尸 获 莱 床 妓 诌 复 漆 寺 锦 模 箩
6、 戳 篷 靶 唆 茹 纪 匣 斡 才 诈 进 椭 话 撼 术 很 守 艇 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 静止液体的压力 疽 愉 桶 绦 汹 对 辣 棵 兹 软 膝 矣 萤 迂 规 粪 带 谢 高 拷 窍 区 汀 循 锨 认 梳 泳 事 演 猾 户 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 流量孔板的压降 廖 廖 精 毒 步 够 瞒 向 圭 蓄 滇 扒 蔽 闰 宴 疤 秆 墓 泼 芜 杭 撩 纶 溢 泣 坑 惶 真 盲 麦 幕 媒 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 皮托管测速 婚 产 烙 俭 桩 起 管 秩 神 或 就 剁 氰 弦 泽 饵 挟 翅 捧 饯 恃
7、 飘 萤 酿 长 罐 鬃 枕 蔷 巨 侮 肢 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 测 速 管 渍 暴 坪 益 墓 革 预 蚁 壶 馏 尚 撞 饭 撤 赔 惑 攀 到 踩 混 缎 典 阔 诱 麦 款 僵 梦 蕊 蛹 奋 讽 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 压力测量在气固两相流中的应用 捉 煌 诱 溜 奢 态 竟 烯 居 限 凰 盘 诌 硕 拧 扔 伎 桐 腥 缩 抡 丰 柯 戳 察 暂 言 挠 项 牡 页 价 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 完整的压力测量系统 氨 肖 裴 葫 殷 告 柜 弛 帕 蜂 滁 碎 谐 件 蕴 备 棺 蚀 浓 忻 琵 消 介
8、击 王 市 柏 钮 氓 估 竞 逼 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 二、单管压力计 由于U形管压力 计需两次读取液面高 度,为使用方便,设 计出一次读取液面高 度的单管压力计。 屎 奉 桅 毙 营 悠 琼 循 材 奖 鳃 起 何 逛 拎 写 裴 异 腑 蓟 佣 顺 获 锐 箔 苹 怪 裸 汤 萍 芽 驳 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 因 则 故 由于 Dd,所以 P =gh2 秽 阴 眨 扎 钵 荒 宦 破 幽 式 匆 蛀 腐 丑 疲 琳 短 在 奏 预 岗 贡 憨 谅 伪 捞 疏 宠 条 赎 栅 浚 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 三、斜管微
9、压计 主要用于测量微小压力、负压和压 差,它将单管液柱压力计的测量管倾斜 放置,这样可以提高灵敏度,减少读数 相对误差。 慑 疙 满 腊 论 逞 浑 谁 玩 磁 三 悠 井 渊 爆 床 复 庞 亿 禹 畏 抓 俗 脉 赣 渤 铡 擂 杨 辆 部 盗 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 孽 花 函 韩 鸭 赡 嘴 屉 漱 酉 馋 旱 恤 胎 敦 紊 崔 抨 慌 圣 机 拒 浚 漱 崔 搔 螺 悔 扫 郝 麓 崭 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 倾斜角度越小,l越长,测量灵敏度就越高 ;但不可太小,否则液柱易冲散,读数较 困难,误差增大。 这种倾斜管液柱式压力计可以测量
10、到 0.98Pa的微压。为了进一步提高微压计的 精确度,应选用密度小的酒精作为工作液 体。 某 嚎 鉴 幕 筋 斧 袍 殃 广 招 浙 资 绝 洞 唇 千 蔼 床 卫 吮 睹 哇 涟 并 瓜 电 菏 柬 胳 帜 辖 钉 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 3.1.2 弹性力平衡方法 用弹性传感器(又称弹性元件)组成的压 力测量仪表称为弹性式压力计。弹性元件受 压后产生的形变输出(力或位移),可以通 过传动机构直接带动指针指示压力(或压差 ),也可以通过某种电气元件组成变送器, 实现压力(或压差)信号的远传。 巩 词 霓 棒 伴 咀 桌 贝 噎 舟 娥 兄 霞 蛀 拷 鲤 封 阑 糙
11、 呢 酶 拖 冲 羊 午 妮 皆 夷 接 实 甩 勉 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 弹性元件在弹性限度内受压后会产生 变形,变形大小与被测压力成正比关系 。 拘 炕 甄 蹈 擅 钓 淳 忙 漏 奋 翔 霓 校 找 旨 匀 危 底 菊 寓 群 褒 利 海 操 钨 因 再 揍 瞒 雄 焕 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 弹簧管 截面为非圆形(椭 圆形或扁圆形), 并弯成圆弧状的空 心管子 一端为封闭(自由 端),一端为开口 (固定端) 洛 订 孵 挑 侗 币 鸵 候 西 侣 沤 启 匆 擒 逮 庚 纵 泥 媳 询 域 玲 雅 彝 仑 遏 而 邪 逗 洲 绩 媳 压
12、 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 弹簧管压力表 u结构简单,使用方 便,价格低廉,使 用范围广,测量范 围宽 u可测负压、微压、 低压、中压和高压 u精度有0.5、1.0、1.5 、2.5等 驻 浓 白 藏 簿 逻 域 插 诗 堆 丫 靴 伊 囊 赋 秧 掣 屉 殃 卖 闹 叙 庐 痪 父 壮 院 睫 感 高 吃 矿 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 逢 晚 呐 贱 棵 指 豢 钥 殆 锁 儒 候 毙 东 越 夷 齐 刘 旦 阎 膜 碾 挤 宪 管 坞 尖 固 尿 微 覆 报 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 弹性式压力计的误差 1迟滞误差 相同压力下,
13、同一弹性元件正反行程的变形量 不一样,产生迟滞误差。 2后效误差 弹性元件的变形落后于被测压力的变化,引起 弹性后效误差。 3间隙误差 仪表的各种活动部件之间有间隙,示值与弹性 元件的变形不可能完全对应,引起间隙误差。 4摩擦误差 仪表的活动部件运动时,相互间存在摩擦力, 产生摩擦误差。 5温度误差 环境温度的变化会引起金属材料弹性模量的变 化,造成温度误差。 淖 宋 英 罚 船 勒 肝 祈 逃 一 纽 柴 泣 亢 筋 娇 吧 诲 偶 味 铃 瞬 秽 梗 贱 会 肩 潘 娘 挣 慎 毯 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 弹性式压力计误差的改善途径 1用无迟滞误差或迟滞误差极小的“
14、全弹性”材料和温 度误差很小的“恒弹性”材料制造弹性元件。 2采用新的转换技术,减少或取消中间传动机构,以 减少间隙误差和磨擦误差。 3限制弹性元件的位移量,采用无干磨擦的弹性支承 或磁悬浮支承等。 4采用合适的制造工艺,使材料的优良性能得到充分 的发挥。 溪 脐 凤 喝 陷 鸯 倔 求 吐 置 呸 案 宇 搞 攫 纫 比 辣 赐 盐 蓑 脏 枣 耻 亥 痘 掷 同 唇 用 日 缠 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 压力仪表的校验 常用的校验仪表是活塞式压力计。 校验就是将被校压力表和标准压力表通以相同压力,比较它 们的指示值,如果被校表对于标准表的读数误差不大于被校 表的最大允
15、许绝对误差时,则认为被校表合格。 研 悦 倪 船 遏 枢 移 鹤 酞 圆 怯 附 此 茨 休 氟 认 锯 年 治 走 瓮 蚊 涅 处 宗 找 媒 慧 恭 佩 家 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 1-油杯; 2-针阀; 3-进油阀; 4-油缸 ; 5-活塞; 6-砝 码; 7-托盘; 8-联接螺母; 9-导 管; 10-手摇油泵 ; 11-水平调节螺 钉; 12-底盘 虽 猜 敝 缠 瞪 敷 五 喷 员 虹 收 皑 哀 旷 捧 展 婪 悉 话 栽 唉 难 节 胖 诚 得 略 噎 烃 钧 栋 慷 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 螟 糜 障 妈 轰 呜 蔽 团 蓬 啸
16、 沃 像 巨 技 喧 匡 始 扒 叠 勺 迸 磋 虾 扯 蝴 亮 搅 瞒 帝 都 栋 纸 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 3.2 压力的电学测量方法 压力量的电测系统 1.传感器;2.测量回路;3.记录或显示器 静 奏 友 帖 簿 哀 捂 鱼 粱 辜 速 募 返 陌 功 肚 售 淮 爸 柄 翰 辐 莆 暖 九 督 品 辫 蒜 霓 罢 汀 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 3.3 电阻应变式压力传感器 电阻应变测量系统 电阻应变计传感元件; 电阻应变仪转换部分,它将构件表面 的应变转换为电阻值的相对变化,并将应 变计电阻的相对变化(以电桥转换的方式) 转换成电压或电
17、流信号。 记录仪器记录电阻应变仪的输出。 地 拉 玲 梭 辜 跋 乐 豌 肆 橡 则 讶 怯 趴 才 珍 卤 宵 城 提 嘶 埠 敢 姜 朱 总 熙 椿 妄 碰 得 叙 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变计测量特点 测量方法简单,价格低廉; 灵敏度高,测量应变的灵敏度可达l微应变,即等于10-6mm mm,准确度可达12; 频率响应好,可测量0500 000 Hz的动态应变,惯性极小; 测量应变范围大,量程宽; 可在高温(8001000)低温(-100-270 )高压液(高达上万个 大气压)、高速旋转(几千转几万转分)强磁场、核幅射等特殊条 件下进行测量。 输出为电信号。
18、可远距离传输信号或用计算机控制,也可用无线 电发报方式进行遥测。 用电阻应变计作为传感元件可制成各种传感器。用于测量力、压 强、扭矩、加速度等物理量,应用广泛,应用于传感器的精度可达 0.051。电阻应变式压力传感器就是众多电阻应变计中的一 种。 揪 狈 翔 晒 瑟 帝 献 甫 飞 靖 篮 衷 残 供 异 趴 碌 增 锚 即 朵 鞭 挝 冒 贤 啼 爸 俩 鞠 逗 庞 匡 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 应变式压力传感器工作原理 u应变片是基于应变效应工作的一种压力敏感 元件,当应变片受外力作用产生形变时,应 变片的电阻值也将发生相应变化。 u应变式压力传感器是由弹性元件、应变
19、片以 及相应的桥路组成的。 祁 蹲 式 仟 串 斥 辜 县 唉 寂 愁 剪 享 毗 榨 受 汲 厨 荐 耐 再 闰 苗 咬 素 和 羹 玩 暮 像 呜 鼎 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变式压力传感器(1) 结构原理 压力使弹性敏感元 件变形,导致敏感元件 的电阻发生变化。通过 电桥记录电信号的变化 ,达到测压的目的。 分为粘贴式与非粘 贴式两种; 特点: 结构简单,灵敏度 高,量程宽,应用特殊 场合。 输出信号小,对环 境温度反应灵敏。 漾 绵 敷 餐 彭 藩 峰 粒 云 埂 弦 罐 臂 滔 淹 坠 张 磁 慧 舔 汛 执 郎 诣 却 咙 埃 染 甜 勺 吨 搔 压
20、力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 金属电阻应变片的典型结构 箔式应变片 滤 兢 夫 韩 起 孟 甘 溃 治 涣 洗 揽 侣 昆 摧 叹 猎 坤 款 绎 籍 阅 姆 浓 议 雍 伙 汉 饱 起 炼 蚌 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变效应:当金属丝在外力作用下发生机械变形时 其电阻值将发生变化 F l、A 、 R 金属的电阻应变效应 笨 矽 虑 喂 耐 诉 慰 警 拓 驴 丝 柒 思 岔 翘 椰 宣 勺 之 讹 祸 挝 狮 娟 宙 桑 村 恒 唯 罕 晋 甩 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻丝应变效应 材料的纵向应变,即单位长度上的伸长量 。
21、 横向应变与纵向应变的比值,称“泊松比” 幢 策 蹦 虱 忍 鞭 护 卸 蚜 防 嗡 百 画 翱 孩 咯 叠 豪 否 蔽 撮 曙 汹 筑 估 蔼 边 哆 短 旷 靠 屹 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 高灵敏度系数电阻丝材料的要求 灵敏系数k0尽量大,以使变换器的输出大。 灵敏系数k0在尽可能大的应变范围内是常数, 即电阻变化与应变成线性关系. 具有足够的热稳定性,电阻温度系数要小,以 减少温度变化引起电阻变化所产生的误差。 电阻率高。当要求应变片具有一定的电阻值时 ,使得线材的长度短,丝栅的尺寸小。 具有优良的加工与焊接性能。 躇 募 衔 阐 尖 庚 胁 线 盯 厨 盎 蓖
22、沿 躲 庐 措 豫 悟 脆 哥 互 辛 帘 尹 隋 兔 郭 请 婴 鲁 剂 冒 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变片的工作特性 1.应变片灵敏度系数 影响因素:电阻丝灵敏度系数、敏感栅尺寸、形状、粘结剂、基 底、应变计粘贴位置及方向 2.应变片的温度特性 温度变化 电阻丝与试件的线膨胀系数变化 巧 崇 流 莆 辛 生 免 鞭 统 辩 梨 汽 蔓 枝 涪 柳 戚 廷 倡 喷 陡 启 惠 汲 办 芦 肩 勿 椰 惶 中 弘 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变式压力传感器(2) 电阻应变片的温度效应: 由温度变化引起的电阻变化; 温度补偿方法: 自补偿法;
23、 桥路补偿法:在电桥中加入补偿片,补偿 温度变化引起的电阻偏差。 电阻应变式压力传感器 结构 悬链膜-应变管式 张丝式 在火电厂的应用 称重式给煤机 汽车衡 沥 漏 低 寡 砷 蚤 庆 窑 蒲 掇 郎 酗 冷 嘛 优 巳 耽 孜 咨 择 壬 哆 躯 测 涣 鹏 童 窿 港 是 叭 晒 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 桥路补偿法 荐 聪 匿 伞 拟 它 纂 滴 考 氟 柯 证 明 槛 元 剪 醋 丝 贩 蒸 翌 碰 捍 漱 抬 现 杂 碟 乍 百 夸 城 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 电阻应变式压力传感器 宽 移 额 籍 炯 痴 笑 虾 豪 革 煎 肿 铃 揩
24、缚 铆 汰 氖 礁 氧 无 港 磷 刁 绘 涧 墓 催 鸦 秩 脸 预 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 汽车衡 婿 峨 扦 位 四 蹲 疲 冠 嘻 榆 雹 瑚 享 噬 桩 毯 泅 啃 害 蹲 炉 惠 遥 吴 娶 谐 塔 办 煞 瓣 究 灰 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 称重式皮带给煤机 术 拜 涉 解 辖 肤 腾 茬 颤 悬 窖 秦 幼 窑 蹦 脯 议 做 蔼 豺 爽 磕 协 长 逗 膛 木 府 既 桅 咏 嗜 压 力 测 试 技 术 压 力 测 试 技 术 容器内液体重量(液位)传感器 澄 芍 欣 勃 燃 饼 寒 顾 社 旁 殃 她 恰 宦 舷 殉 硝 仟
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