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壓力檢測與變送
一、概述
壓ya力li是shi工gong業ye生sheng產chan中zhong的de重zhong要yao參can數shu之zhi一yi，為wei了le保bao證zheng生sheng產chan政zheng黨dang運yun行xing，必bi須xu對dui壓ya力li進jin行xing監jian測ce和he控kong製zhi
，但dan需xu說shuo明ming的de是shi，這zhe裏li所suo說shuo的de壓ya力li
，實shi際ji上shang是shi物wu理li概gai念nian中zhong的de壓ya強qiang，即ji垂chui直zhi作zuo用yong在zai單dan位wei麵mian積ji上shang的de力li。
在壓力測量中，常用絕對壓力、表壓力、負壓力或真空度之分。所謂絕對壓力是指被測介質作用在容器單位麵積上的全部壓力，用符號pj表示。用來測量絕對壓力的儀表稱為絕對壓力表。地麵上的空氣柱所產生的平均壓力稱為大氣壓力，用符號pq表示。用來測量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。絕對壓力與大氣壓力之差。稱為表壓力
，用符號pb表示。即pb=pj-pq。當絕對壓力值小於大氣壓力值時
，表壓力為負值（即負壓力）
，此負壓力值的絕對值，稱為真空度，用符號pz表示。用來測量真空度的儀表稱為真空表。既能測量壓力值又能測量真空度的儀表叫壓力真空表。
二、壓力的測量與壓力計的選擇
壓力測量原理可分為液柱式、彈性式
、電阻式、電容式
、電感式和振頻式等等。壓力計測量壓力範圍寬廣可以從超真空如133×10-13Pa直到超高壓280MPa。壓力計從結構上可分為實驗室型和工業應用型。壓力計的品種繁多。因此根據被測壓力對象很好地選用壓力計就顯得十分重要。
1．就地壓力指示
當壓力在2.6Kpa時,可采用膜片式壓力表、波紋管壓力表和波登管壓力表。如接近大氣壓的低壓檢測時
，可用膜片式壓力表或波紋管式壓力表。
2．遠距離壓力顯示
若需要進行遠距離壓力顯示時，一般用氣動或電動壓力變壓器，也可用電氣壓力傳感器。當壓力範圍為140~280MPa時，則應采用高壓壓力傳感受器。當高真空測量時可采用熱電真空計。
3．多點壓力測量
進行多點壓力測量時，可采用巡回壓力檢測儀。
若被測壓力達到極限值需報警的，則應選用附帶報警裝置的各類壓力計。
正確選擇壓力計除上述幾點考慮外，還需考慮以下幾點。
（1）量程的選擇  根據被測壓力的大小確定儀表量程。對於彈性式壓力表，在測穩定壓力時，最大壓力值應不超過滿量程的3/4；測波動壓力時，最大壓力值應不超過滿量程的2/3。最低測量壓力值應不低於全量程的1/3。
（2）精度選擇  根據生產允許的最大測量誤差，以經濟


、實惠的原則確定儀表的精度級。一般工業用壓力表1.5級或2.5級已足夠,科研或精密測量用0.5級或0.35級的精密壓力計或標準壓力表。
（3）使用環境及介質性能的考慮  環境條件惡劣，，如高溫
、腐蝕

、潮濕、振動等，被測介質的性能，如溫度的高低
、腐蝕性、易結晶
、易燃

、易爆等等，以此來確定壓力表的種類和型號。
（4）壓力表外形尺寸的選擇  現場就地指示的壓力表一般表麵直徑為φ100mm，在標準較高或照明條件關差的場合用表麵直徑為φ200~φ250mm的，盤裝壓力表直徑為φ150mm
，或用矩形壓力表。常用彈性式壓力表規格見表2-1-13。
表2-1-13常用彈性式壓力表規格
1．普通包端管壓力表
型號 結構 公  稱直  徑 測量範圍

，MPa 精 度等 級 用途
Y40Y40Z 徑向軸向無邊 φ40 0~0.1,0.16,0.25,0.4,0.6 1 2.5 測量對銅合金不起腐蝕的液體氣體、蒸汽壓力
Y60Y60T（Y60TQ）Y60ZY60ZQ 徑向徑向帶後邊軸向無邊軸向帶前邊 φ60 0~0.1,0.16,0.25,0.4,0.60~1, 1.6, 2.5, 4, 6-0.1~0,-0.1~0~0.06,-0.1~0.15-0.1~0.3,-0.1~0.5,-0.1~0.9-0.1~1.5,-0.1~2.4 測量對銅和鋼全金不超腐蝕的液體
、氣體或蒸汽的壓力或真空度



Y100 徑向 φ100 0~0.1,0.16,0.25,0.4,0.60~1, 1.6, 2.5, 4, 6-0.1~0,-0.1~0~0.06,-0.1~0.15-0.1~0.3,-0.1~0.5,-0.1~0.9-0.1~1.5,-0.1~2.4 1．5
Y100T 徑向帶後邊
Y100ZQ 軸向帶前邊
Y100TQ 徑向帶前邊
Y150 徑向 φ150
Y150T 徑向帶後邊
Y150ZQ 軸向帶前邊
Y150TQ 徑向帶前邊
Y260 徑向 φ260
2．精密包端管壓力表（可作標準壓力表）
型號 結構 公稱直 徑 測量範圍，MPa 精度等級 用途 備注
YB-160AYB-160B 徑向 φ160 -0.1~0,0~0.1,0,160.4,0.6,1,1.62.5,4,6,10,1625,40,60生產0~0.1—0~6 0.250.4 可校普通壓力表或精密測量液體氣體、蒸汽壓力和負壓 A一表示儀表零點可調B—表示儀表帶有鏡麵C—帶鏡麵且可調零

YB-160C 徑向中壓
YB-160 徑向
符號說明：儀表型號中，常用漢語拚音的第一個字母表示某種意義，如Y-壓力，Z—真空（阻尼），B—標準（防爆），J—精密（矩形）
，A—氨表，X—信號（電接點）
，P—膜片

，E—膜盒，數字表示表麵尺寸（mm），尺寸後的符號表示結構或配接的儀表。
4．包裝管壓力表在測量運行中的常見故障及處理方法。
包裝管壓力表常見故障及處理方法見表2-1-14。
表2-1-14包端管壓力表在運行中的常見故障及處理方法
故障現象 可能原因 處理方法
壓力表無指示 導壓管上的切斷閥未打開 打開切斷閥
導壓管堵塞 拆下導壓管
，用鋼絲疏通，用壓縮空氣或蒸汽吹洗幹淨
彈簧管接頭內汙物淤積過多而堵塞 取下指針和刻度盤，拆下機芯，將彈簧管放到清洗盤清洗


，並用鋼絲疏通
彈簧管裂開 更換新的彈簧管
中心齒輪與扇形齒輪牙齒磨損過多，以致不能齧合 更換新的彈簧管
指針抖動大 被測介質壓力波動大 關小閥門開度
壓力計的安裝位置震動大 固定壓力計或在許可的情況下把壓力計移到震動較小的地方
，也可裝減震器
壓力表指針有跳動或呆滯現象 指針與表麵玻璃或刻度盤相碰有磨擦 矯正指針，加厚玻璃下麵的墊圈或將指針軸孱鉸大一些
中心齒輪軸彎曲 取下齒輪在鐵鐓上用木錘矯正敲直
兩齒輪齧合處有汙物 拆下兩齒輪進行清洗
連杆與扇形齒輪間的活動螺絲不靈活 用銼九銼薄連杆厚度
壓力去掉後，指針不能恢複到零點 指針打彎 用鑷子矯直
遊絲力矩不足 脫開中心齒輪與扇形齒輪的齧合，反時針旋動中心軸以增大遊絲反力矩
指針鬆動 校驗後敲緊
傳動齒輪有磨擦 調整傳動齒輪齧合間隙
彈簧管變形失效 更換彈簧管
壓力指示值誤差不均勻 彈簧管自由端與扇形齒輪
、連杆傳動比調不整不當 重新校驗調整
指示偏高 傳動比失調 重新調整
指示偏低 傳動比失調 重新調整
彈簧管有滲漏 補焊或更換新的彈簧管
指針或傳動機構有磨擦 找出磨擦部位並加以消除
導壓管線有泄漏 逐段檢查管線，找出泄漏之處給予排除
指針不能指示到上限刻度 傳動比小 把活節螺絲向裏移
機芯固定在機座位置不當 鬆開螺絲將機芯向反時針方向轉動一點
彈簧管焊接位置不當 重新焊接
三、壓力傳感器
壓ya力li傳chuan感gan器qi是shi壓ya力li檢jian測ce係xi統tong中zhong的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen
，由you各ge種zhong壓ya力li敏min感gan元yuan件jian將jiang被bei測ce壓ya力li信xin號hao轉zhuan換huan成cheng容rong易yi測ce量liang的de電dian信xin號hao作zuo輸shu出chu，給gei顯xian示shi儀yi表biao顯xian示shi壓ya力li值zhi，或huo供gong控kong製zhi和he報bao警jing使shi用yong。
壓力傳感器的種類很多，常用壓力傳感器的性能比較如表2-1-15所示。
表2-1-15幾種常用的壓力傳感器的性能比較
類別 精度等級 測量範圍 輸出信號 體積 溫度影響 抗振動衝擊性能 安裝維護
電位器式 1.5 低中壓 電阻 大 小 差 方便
應 粘 膜片式 0.2 中壓 20mV 小 大 好 方便
變 貼 彈性粱式（波紋管） 0.3 負壓及中壓 24mV 較大 小 差 方便
式 式 應變簡式(垂鏈膜片) 1 中高壓 12mV 小 小 好 利用強製水冷,有較小的溫度誤差,測量方便
非粘貼式 張絲式 0.5 低壓 10mV 小 小 好 方便
霍爾式 1.5 低中壓 30mV 小 大 差 方便
氣膜式 0.5 低中壓 200mV 小 大 較好 複雜
差動變壓器式 1 低中壓 100mA①(30mV①) 大 小 差 方便
壓電式 0.2 微低壓 1~5V① 小 小 較好 方便
壓阻式 0.2 低中壓 10mV 小 大 好 方便
電容式 1 微低壓 1~3V①(20 mA) 較大 大 好 複雜
振頻式 0.5 低中高壓 頻率 小 大 差 複雜
① 表示輸出信號經過放大。
1．應變式壓力傳感器
yingbianshiyalichuanganqishibayalidebianhuazhuanhuanchengdianzuzhidebianhualaijinxingceliangde
，yingbianpianshiyoujinshudaotihuobandaotizhichengdedianzuti，qizuzhisuiyalisuochanshengdeyingbianerbianhua。duiyujinshudaoti
，dianzubianhualv 的表達式為：
                                    （2-1-8）
式中μ—材料的泊鬆係數；
ε—應變量。
圖2-1-9為國產BPR-2型壓力傳感器的結構示意圖。















應變片R1
、R2與另兩個固定電阻R3
、R4組成一個橋式電路，見圖2-1-9（b），由於R1和R2的阻值變化使橋路失去平衡
，從而獲得不平衡電壓作為傳感器的輸出信號，本傳感器橋路的電源為10V（直流）
，最大的輸出為5mV直流信號，再經前置放大成為電動單元組合儀表的輸入信號。
BPR-2型壓力傳感器有0~1MPa、0~10MPa、0~30MP等多種量程可供選用。選擇時測量上限一般以不超過儀表量程的80%為宜
，本傳感器主要適用於變化較快的壓力測量，其非線性及滯後誤差小於±1%。
2．壓電式壓力傳感器
壓(ya)電(dian)式(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)原(yuan)理(li)是(shi)基(ji)於(yu)某(mou)些(xie)晶(jing)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)
，目(mu)前(qian)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)有(you)石(shi)英(ying)和(he)鈦(tai)酸(suan)鋇(bei)等(deng)，當(dang)這(zhe)些(xie)晶(jing)體(ti)受(shou)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)發(fa)生(sheng)機(ji)械(xie)變(bian)形(xing)時(shi)
，在(zai)其(qi)相(xiang)對(dui)的(de)兩(liang)個(ge)側(ce)麵(mian)上(shang)產(chan)生(sheng)異(yi)性(xing)電(dian)荷(he)
，這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為(wei)“壓電效應”。
晶體上所產生的電荷的大小與外部施加的壓力成正比，即
                        （2-1-9）
式中：q—壓電量（電荷數）
；
p—外部施加的壓力；
η—壓電常數。
這種壓力傳感器的特點是：體積小，結構簡單，不需外
加電源
，靈敏度和響應頻率高
，適用於動態壓力的測量，廣泛
地應用於空氣動力學、爆炸力學
、發動機內部燃燒壓力的測量
等等。其測量範圍可從0~700pa到0~70Mpa精確度可達0.1%.
壓力式傳感器的結構如圖2-1-10所示.圖中,由受壓薄壁筒給
出預載力,並將一撓性材料製成非常薄的膜片進行密封.預載筒
外的空腔可以連接冷卻係統,以保證傳感器工作在環境溫度一定的條件下,這樣就避免了因溫度變化所造成的預載力變化而引起測量誤差.
3.光導纖維壓力傳感器
光導纖維壓力傳感器與傳統壓力傳感器相比,有其獨特的優點:利用光波傳導壓力信息,不受電磁幹擾,電氣絕緣好,耐腐蝕,無電火花,可以在高壓、易燃易爆的環境中測量壓力
、流量、液位等。它靈敏高度，體積小
，可撓性好，可插入狹窄的空間是進行測量，因此而得到重視，並且得到迅速發展。
圖2-1-11所示為Y型光導纖維壓力傳感器結構原理圖，它由金屬膜片杯、Y型光導纖維、光源、光接收器及支架等組成。膜片與Y型光導纖維端麵間距離約為0.1mm。這種傳感器能測0~35MPa動態壓力，也可測量低壓，輸出信號較大。







當(dang)被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)作(zuo)用(yong)於(yu)膜(mo)片(pian)杯(bei)時(shi)


，膜(mo)片(pian)發(fa)生(sheng)位(wei)移(yi)
，從(cong)而(er)改(gai)變(bian)了(le)光(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)與(yu)膜(mo)片(pian)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)，使(shi)光(guang)導(dao)纖(xian)維(wei)接(jie)收(shou)到(dao)反(fan)射(she)光(guang)量(liang)變(bian)化(hua)，這(zhe)光(guang)量(liang)由(you)光(guang)電(dian)元(yuan)件(jian)接(jie)收(shou)器(qi)接(jie)收(shou)，並(bing)且(qie)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)量(liang)
，經(jing)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)大(da)後(hou)，顯(xian)示(shi)被(bei)測(ce)壓(ya)力(li)值(zhi)。
傳感器要求光源穩定
，否則要采取補償措施，以消除光源波動對測量結果的影響。
四

、壓力變壓器
需要在控製室內顯示壓力的儀表，一般選用壓力變壓器或壓力傳感器
，對於爆炸危險場所，常選用氣動壓力變壓器、防爆型電動Ⅱ型或Ⅲ型壓力變壓器；對於微壓力的測量，可采用微差壓變壓器；對粘稠
、易堵、易結晶和腐蝕強的介質，宜選用帶法蘭的膜片式壓變壓器

；在大氣腐蝕場所及強腐蝕性等介質測量中
，還可選用1151係列或820係列壓力變送器。
壓力變送器主要技術性能見表2-1-16。
表2-1-16壓力變送器主要技術性能
















                       QBY氣動壓力變送器是QDZ係列氣動單元組合儀表中的一個品種
，
它用來測量生產過程中各種液體、蒸汽以及氣體的壓力
、負壓和絕對壓力。
氣動壓力變送器的結構除了測量部分外，轉動換部分與氣動差壓變送器相
同。
   壓力變送器測量部分的測壓敏感元件所產生的測量力的大小範圍約
為50~100N，最高不超過150N。根據這一要求，敏感元件的選擇依據
由製成的波紋管，其結構原理如圖2-1-12所示。當被測壓力p進入測量
室後，經測量波紋管轉換成測量力，通過推杆用在主杠杆上，傳遞到氣
動轉換部分。測量中
、高壓（2.5~10MPa,10~60 MPa）的敏感元件一般采
用鉻釩鋼製成的包端管,它的測量原理是利用包端管末端產生的徑向
分力,通過推杆2作用在主杠杆3的下端,帶動變送器的氣動轉換部分動
作.圖2-1-13為中高壓壓力變送器測量部分的結構原理示意圖.
   圖2-1-14為絕對壓力變送器測量部分的結構原理圖,主要由兩個不鏽鋼波紋管組成.波紋管1為測量波紋管,波紋管2為補償波紋管,被抽成真空.兩個波紋管的有效麵積相等,即A1=A2
當被測壓力P1進入測量波紋管1時，在被測壓力p1與大氣壓力p2的差壓作用下，測量波紋管產生一個推力：
           
由於補償波紋管已被抽成真空，所以它僅僅受到周圍大氣壓力p2的作用，它所產生的壓縮力為：
        F2=p2A2
則作用在主杠杆4上的合力（即測量力）為：
                         （2-1-10）
從上式知
，測量力F與被測壓力p1成正比
，而與大氣壓力p2無關，所以測得的壓力為絕對壓力，無論大氣壓力如何變化，大氣壓力對波紋管1與對波紋客2作用所產生的力總是相互抵消的，這樣就補償了由於大氣壓力變化而引起的測量誤差
，它的測量範圍最小約為1.4kpa,最大可達220kpa。
















表2-1-17  DBY矢量壓力變送器型號規格表
名稱 型號 量程範圍
，MPa 基本誤差% 用途
矢量壓力變送器 DBY-111A-Ⅲ 0~0.008…0~0.03 ±1 DBY矢量壓力變送器是自動控製係統中,主要用於檢測,可連續測量蒸汽
、氣體、液體等介質的壓力或負壓力（真空吸力），並將被測量值轉換為4~20mA直流信號輸出
DBY-112A-Ⅲ 0~0.025…0~0.1 ±1
* DBY-121A-Ⅲ 0~0.08…0~0. 3 ±0.5
* DBY-122A-Ⅲ 0~0.250~1.0 ±0.5
* DBY-131A-Ⅲ 0~0.6…0~2.5 ±0.5
DBY-132A-Ⅲ 0~2.5…0~10 ±0.5
DBY-141A-Ⅲ 0~10…0~25 ±0.5
DBY-142A-Ⅲ 0~25…0~60 ±0.5
DBY-011A-Ⅲ 0~-0.008…0~-0.03 ±1
DBY-012A-Ⅲ 0~-0.025…0~-0.1 ±1
DBY-321A-Ⅲ 0~60kpa…0~200 kpa ±1
注:帶*者為可以生產防腐型(與介質接觸部分為一般不鏽鋼).