《工程测试与信号处理》课程教学课件（讲稿）第七章 压力、流量测量

工程测试与信号处理压力、流量测量

压力、流量测量 工程测试与信号处理

第1节压力测量压力是工业生产过程及自动化过程中主要的状态参数，其准确测量和控制直接影响到生产的经济效益和能源利用率。随着生产的发展和科技进步，对压力的测量要求也日益提高，尤其对超高压和微压的测量。自前世界上可计量的超高压可达数方兆帕，最低绝对压力达10-12Pa。我国可计量的超高压力为2.5×103MPa，最低绝对压力为10-10Pa

压力是工业生产过程及自动化过程中主要的状态参数，其准确 测量和控制直接影响到生产的经济效益和能源利用率。随着生 产的发展和科技进步，对压力的测量要求也日益提高，尤其对 超高压和微压的测量。目前世界上可计量的超高压可达数万兆 帕，最低绝对压力达10 -12 Pa。我国可计量的超高压力为 2.5×10 3 MPa，最低绝对压力为10 -10 Pa。 第1节 压力测量

一、压力的概念压力（p）是垂直作用在单位面积（S上的力（F），即物理学中常称的压强。由于参照点不同，在工程上压力有如下几种表示方法。(1）大气压力由地球表面空气质量所形成的压力，称为大气压力。1个标准大气压是这样规定的：把温度为0℃、纬度45度海平面上的气压称为1个大气压，水银气压表上的数值为760毫米水银柱高。它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化，用符号p表示。（2）绝对压力指作用于物体表面上的全部压力，它又称为总压力或全压力，绝对压力用符号p.表示

一、压力的概念 压力（p）是垂直作用在单位面积（S）上的力（F），即物理 学中常称的压强。 由于参照点不同，在工程上压力有如下几种表示方法。 （1）大气压力 由地球表面空气质量所形成的压力，称为大气压力。1个标准 大气压是这样规定的：把温度为0℃、纬度45度海平面上的气 压称为1个大气压，水银气压表上的数值为760毫米水银柱高。 它随地理纬度、海拔高度及气象条件而变化，用符号p 0 表示。 （2）绝对压力 指作用于物体表面上的全部压力，它又称为总压力或全压力， 绝对压力用符号p a 表示

（3）表压力表压力指测压仪器仪表所显示的压力，也即超过大气压力以上的压力数值，用符号p表示。通常压力测量仪表总是处于大气之中，其测得的压力值均是表压力。Pg = Pa-Po（4）真空度（负压）理想的真空是绝对零压力。当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值（负压力），其绝对值称为真空度，用符号p,表示Py = Po-Pa（5）差压（压差）任意两个压力pl、p2之差称为差压△pAp=Pi-P2

（3）表压力 表压力指测压仪器仪表所显示的压力，也即超过大气压力 以上的压力数值，用符号p g 表示。通常压力测量仪表总是处于 大气之中，其测得的压力值均是表压力。 （4）真空度（负压） 理想的真空是绝对零压力。当绝对压力小于大气压力时， 表压力为负值(负压力)，其绝对值称为真空度，用符号p y 表示。 （5）差压（压差） 任意两个压力p1、p2之差称为差压Δp g a  0 p = p - p y 0 a p = p - p 1 2 Dp = p - p

各种压力之间的关系表压力差压大气压力真空度（负压）绝对压力绝对压力绝对零压力工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力和动态压力之分。静态压力是不随时间变化或变化非常缓慢的压力，动态压力是随时间变化的压力（如脉动压力、爆炸冲击波压力等）

各种压力之间的关系 工程上按压力随时间的变化关系还有静态压力和动态压力之分。 静态压力是不随时间变化或变化非常缓慢的压力，动态压力是 随时间变化的压力（如脉动压力、爆炸冲击波压力等）

压力的国际单位是帕斯卡，简称帕（Pa），1Pa表示1N力垂直且均匀地作用在1m面积上所产生的压力，即1Pa=1N/m2。因帕单位太小，工程上常用kPa（103Pa）和MPa（106Pa）表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。在CGS制中，压力的单位是达因/厘米2（dyn/cm2），简称为巴（bar），1bar=0.1Mpa。还有其他的压力单位，如标准大气压（atm）、千克力/米2（kgf/m2）、托（Torr）、工程大气压（at）等

压力的国际单位是帕斯卡，简称帕（Pa），1Pa表示1N力 垂直且均匀地作用在1m 2面 积上所产生的压力，即 1Pa=1N/m 2 。因帕单位太小，工程上常用kPa(10 3 Pa)和 MPa(10 6 Pa)表示。我国已规定帕斯卡为压力的法定单位。 在CGS制中，压力的单位是达因/厘米 2 （dyn/cm 2 ），简称 为巴（bar），1bar=0.1Mpa。还有其他的压力单位，如标 准大气压（atm）、千克力/米 2 （kgf/m 2 ）、托（Torr）、 工程大气压（at）等

?二、压力检测仪表的分类压力检测仪表根据敏感元件和转换原理的不同，分为以下四类1.液柱式压力计它是根据流体静力学原理制作的。被测压力被液柱高度产生的压力所平衡，测出液柱高度变化即可得到压力的大小。常用的液柱式压力表有单管压力计、U形管压力计及自动液柱式压力计等。优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度。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。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

二、压力检测仪表的分类 压力检测仪表根据敏感元件和转换原理的不同，分为以下四类 1.液柱式压力计 它是根据流体静力学原理制作的。被测压力被液柱高度产生的压 力所平衡，测出液柱高度变化即可得到压力的大小。常用的液柱 式压力表有单管压力计、U形管压力计及自动液柱式压力计等。 优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度。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。 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

PP240△P=P,-P2403030H2020= p g(h,+h2)1010200101010020209030308070605021一U形玻璃管：2一工作液：3一刻度尺40302010a01一测量管：2—宽口容器：3一刻度尺

△P=P 1  －P 2  =ρg(h 1 +h 2 )  α

2.弹性式压力表它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进行测量的仪表。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。基于此原理工作的仪表有弹簧管式压力表、膜片或膜盒式)压力表、波纹管式压力表等。此类仪表多用于现场指示压力。波登管截面-螺线形扭转形C形螺旋形a)

2.弹性式压力表 它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位 移进行测量的仪表。常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波 纹管等。基于此原理工作的仪表有弹簧管式压力表、膜片 〔或膜盒式)压力表、波纹管式压力表等。此类仪表多用 于现场指示压力

膜片与膜盒平膜片波纹膜片波纹膜盒悬链膜片b)波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹状皱褶，可沿轴向伸缩的薄壁管子。JUUUUAUUUULnC)10

10 膜片与膜盒 波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹状皱褶，可沿轴向伸缩的薄 壁管子