内容发布更新时间 : 2024/11/20 19:46:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

采用膜片、膜盒、波纹管等弹性元件制成的压差计。 优点：灵敏度高、用于测量较低压力或压差 缺点: 要避免单侧压力过载 d、弹性测压计信号的远传方式

电位器、霍尔元件（仪表结构简单、灵敏度高、寿命长；但对外部磁场敏感，耐振性差）、电感式、差动变压器式 5.2.3 压力传感器

a、应变式压力传感器

原理：基于导体和半导体的“应变效应”，即单导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻阻值将发生变化。

优点：精度较高、测量范围可达几百兆帕、引入惠思登电桥，温度对其影响较小，适用于温度较高的地方

缺点：。。。。。。

b、压阻式压力传感器

原理：基于半导体的压阻效应（压力硅） 优点：灵敏度高、体积小。

缺点：长期稳定性差、受温度影响大 c、电容式压力传感器

原理：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。以测压膜片作为电容器的可动极板。 优点：结构坚实、灵敏度高、过载能力大、精度高、可以测量压力和压差。 缺点：。。。。。。。

d、振频式压力传感器

原理：利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。

优点：体积小、输出频率信号，重复性好、耐振、精确度高、适用于气体测量。 e、压电式压力传感器

原理：利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号。是动态压力检测中常用的传感器。

优点：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源

缺点：输出阻抗高，需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检测中常用的传感器，不适用测量缓慢变化的压力和静态压力。

课后习题

5-1简述压力的定义，单位及各种表示方法

答：单位面积收到的力；帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱 垂直作用在单位面积上的力，其单位为Pa，（ P=F/S）

表示方法：绝对压力：被测介质作用在容器表面积上的全部压力 大气压力：由地球表面空气柱重量形成的压力

表压力：通常压力测量仪表是处于大气中，其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差。 真空度：当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，其绝对值称为真空度。 差压：设备中两处的压力之差。 5-2

答：101.325-0.05=101.275Mpa 101.325+0.3=101.625Mpa 350kpa 5-3 弹性式压力计的测量原理是什么？常用的弹性原理有哪些？

答：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管

（1）测压原理：利用弹性元件的形变与压力之间存在着确定的关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大方向形变固使弯曲的管子力趋伸直，结果使弹簧管自由端产生一定大小的位移，这个位移大小与压力有关。 （2）弹性元件类型：弹性膜片：这是一种外缘固定的圆形片状弹性元件。膜片的弹性特征一般由中心位移与压力的关系表示。 波纹管：其由整片材料加工而成，是一种壁面具有多个同心环状波纹，一端封闭的薄闭圆管。 弹簧管：是一根完成圆弧状的具有不等轴截面的金属管。 5-4

答：电位器式、霍尔元件式、电感式、差动变压器式 5-5

答：相同点：都是压力引起电阻阻值变化； 不同点：应变式为金属丝，压阻式为半导体。 5-6

答：将弹性元件的位移转换为电容量的变化。以测压膜片作为电容器的可动极板。 5-7

答：振频式压 原理：利用感压元件本身的谐振频率与压力的关系，通过测量频率信号的变化来检测压力。优点：体积小、输出频率信号，重复性好、耐振、精确度高、适用于气体测量。

压电式 原理：利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号 优点：体积小、结构简单、工作可靠、频率响应高、不需外加电源 缺点：输出阻抗高，需要特殊信号传输导线、温度效应较大、是动态压力检测中常用的传感器，不适用测量缓慢变化的压力和静态压力。 5-8

答：1、取压点位置和取压口形式 2、引压管路的敷设 3、测压表仪表的安装 5.11、简述测压仪表的选择原则

类型：其应满足生产过程的要求（需了解被测介质的情况，现场环境及生产过程对仪表的要求）

量程：为保证测压仪表安全可靠的工作，仪表量程需根据被测压力的大小及在测量过程中被测压力变化的情况等条件来选取。

测量精度：生产过程中元件的被测压力的最大绝对误差应小于仪表的基本误差，可在规定的精度等级中确定仪表的精度。

测量压差的仪表适应注意工作压力的选择，应使其与被测对象的工作压力相对应。 5-12

答：由题意可知，测量范围为0.5-1.4Mpa 相对误差为5%

根据测量范围可得，量程应选0-2.5Mpa

相对误差为5% 假设示值为100 误差为5 最大引用误差=（5/2.5）%=2% 所以精度为2，参照题中给出的精度，选精度为2.5级。

6流量检测

表6-1流量计分类（常用流量检测方法容差式体积流量检测方法 （一）、容积式流量计 1、椭圆齿轮流量计

?V、速度式vA） ?t1）椭圆齿轮流量计适用于高黏度液体的测量，在使用时注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长使用寿命。

2）使用要求紧密配合，有一定压力，加过滤器。

2、腰轮流量计

1）腰轮流量计可以测量液体和气体，也可以测量高粘度流体。 2）腰轮流量计较椭圆齿轮流量计的明显优点是能保持长期稳定性。

（二）、差压式流量计 1、节流式流量计

1）结构简单，无可动部件，可靠性较高，复现性能好。 2）适用于各种工况下的单相流体，适用管道直径范围宽。

3）缺点是流量计前后要求较长直管段，测量范围窄，压力损失大。

2、标准节流装置

标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管 1） 标准孔板

标准孔板结构简单，体积小，加工方便，成本低。但其精度较低，压力损失大，只能用于清洁的流体。 2） 标准喷嘴

标准喷嘴压力损失较小，测量精度较高，一般用于高速蒸汽流量测量。但它结构复杂，体积大，加工困难，成本较高。 3）文丘里管

明显减少压力损失，有较高的测量精度，可以用于脏污流体的流量测量并在大管径流量测量运用较多。但它加工困难，成本最高，一般用在有特殊要求的场合如低损失，高精度测量。 4） 标准节流装置的使用条件 节流装置仅适用于圆形测量管道，在节流装置前后直管段上，内壁表面应无可见坑凹、毛刺、和沉积物，对相对粗糙度和管道圆度均有规定，管径大小也有一定限制（D最小≥50mm）

3、均速管流量计

1）结构简单，便于安装，价格便宜。压力损失小，能耗少，准确度及长期稳定性较好。适用于大口径管道流量测量。

2）产生的差压信号较低，需要配用低量程差压计，被测流体中不能含有固体粉尘和固体物，在测量脏污流体时，建议用清洁流对其定时清洗。

4、弯管流量计

1）结构简单，安装维修方便，在弯管内流动无障碍，没有附加压力损失，对介质条件要求低。

2）缺点是差压非常小。 5、靶式流量计

1）靶式流量计结构简单，维护方便，不易堵塞，适用于测量高粘度、高赃污及有悬浮固体颗粒介质的流量

2）其缺点是压力损失较大，测量精度不高。

6、浮子流量计（力平衡公式?pAf?Vf(?f??)g）

1）可以测量多种介质的流量，更适用于中小管径、中小流量和较低雷诺数的流量测量。 2）其特点是结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失较小，测量范围比较宽。

3）但仪表测量受介质的密度、黏度、温度、压力、纯净度影响，也受安装位置影响。

（三）、速度式流量计 1、涡轮流量计

1）涡轮流量计可以测量气体、流体流量。但要求被测介质清洁，并且黏度大的液体流量测量，通常用于测量精度要求高，流量变化快的场合。

2）涡轮流量计的缺点是制造困难，成本高，轴承易磨损，降低了长期运行的稳定性。

2、涡街流量计

1）适用于气体、液体、和蒸汽介质的流量测量，测量几乎不受流体参数影响，涡街流量计在仪表内部无可动部件，使用寿命长。压力损失小，测量精度也比较高。

2）涡街流量计的不足之处，主要是流体流速分布情况和脉动情况将影响测量准确度，旋涡发生体被玷污也会引起误差。

3、电磁流量计

1）电磁流量计要求被测介质具有导电性，不能测量气体、蒸汽和电导率低的石油流量。 2）电磁流量计的测量管道中无阻力件，压力损失小；测量范围宽；可以测量脉动流和双相流。

质量流量检测方法 （一）、直接式质量流量测量方法 1、 科里奥利质量流量计

1) 可以测量多种液体和浆液，也可以用于多相流测量；

2) 不受被测介质物理参数影响，不受管内流态影响，对流量计前后直管段要求不高。 3）阻力损失较大，存在零点漂移，管路的振动会影响其测量精度。

2、 热式质量流量计

1） 适用于微小流量测量。

2） 热式质量流量计结构简单，压力损失小。 3） 非接触式流量计使用寿命长。

4）缺点是灵敏度低，测量时需要进行温度补偿。

3、 冲光式流量计

1）冲光式流量计结构简单，安装方便，使用寿命长，可靠性高，没有零点漂移。 2）适用于各种固体粉料介质的流量测量。

（二）、间接式质量流量测量方法 1、体积流量计与密度计的组合方式

2、体积流量计与体积流量计的组合方式 3、温度、压力补偿式质量流量计

思考题

6-1简述流量测量的特点和流量测量仪表的分类。

答：1）流量测量可以归为体积流量测量和质量流量测量两类

2）流量测量仪表分为体积流量计和质量流量计；体积流量计包括容积式流量计、速度式流量计、差压式流量计；质量流量计包括推导式质量流量计和直接式质量流量计 2特点 流量方程式qv?dVdM?vA，qm???vA dtdt 流量计的仪表系数K=N/V与流出系数C?qm q'm流量范围及范围度 测量精确度和误差 压力损失

仪表分类：体积流量计：容积式，差压式，速度式 质量流量计：推导式，直接式

6-2以椭圆齿轮式流量计为例，说明容积式流量计的工作原理。

qv?dV dt椭圆齿轮流量计的测量本体友一对相互齿合的椭圆齿轮和仪表壳体构成、其工作原理如图、两个椭圆齿轮A/B在进行出口流体压力差的作用下、交替地相互驱动、并各自绕轴作非角匀速度转动、转动过程中连续不断地将充满在齿轮与壳体之间的固定容积内的流体一份份地排出、齿轮的转数可以通过机械或其它的方式测出、从而可以得知流体总流量 6-3简述几种差压流量计的工作原理。

节流式流量计：节流式流量计测量原理是以能量守恒定律和流动连续性定律为基础 均速管流量计：是基于动压管测速原理发展而成的一种流量计，流体流经均速管产生差压信号，此差压信号于流体流量有确定的关系，经过差压计可测出流体流量。

弯管流量计：当流体通过管道弯头时，受到角加速度的作用而产生的离心力会在弯头的外半径侧于内半径侧之间形成差压，此差压的平方根于流体流量成正比。 6-4节流式流量计的流量系数与哪些因素有关？

答：流量系数与节流件形式、直径比、取压方式、流动雷诺数及管道粗糙度有关

6-5简述标准节流装置的组成环节及其作用。对流量测量系统的安装有哪些要求？为什么要保证测量管路在节流装置前后有一定的直管段长度？（p76） 答：

6-6当被测流体的温度、压力值偏离设计值时，对节流式流量计的测量结果有何影响？