内容发布更新时间 : 2024/5/2 7:29:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第12章压力测量技术

书本：

12-1分别举例说明应变式压力和力传感器的基本工作原理。

答：应变式压力传感器是基于弹性变形的原理，被测压力作用在传感器的弹性元件上，使弹性元件产生弹性变形，并用弹性变形的大小来度量压力的大小。由于去载时弹性变形可恢复，应变式测压传感器不仅能测量压力的上升段，也能测量压力的下降段，故能反映压力变化的全过程。

12-2简述在应变式测量系统中，被测量(如压力)是如何转换成电压信号输出的。 答：

当被测压力发生变化时，应变片发生弹性变形，从而使应变片的阻值发生变化，由四个电阻组成的电桥就有了相应的输出信号。

12-3简述应变式压力传感器是如何进行温度补偿的。应变筒式测压传感器与应变管式测压传感器的主要区别是什么？

答：筒式应变测压传感器利用在工作应变片上加上补偿应变片，其位置不受力的作用，组成测量电路时把工作应变片与补偿片组成临臂。

主要区别：筒式测压传感器把传感器放在测量位置的测量孔中，压力传动到应变筒的内壁，使应变筒外壁膨胀，发生弹性变形。在应变筒外壁的中部沿圆周方向贴有一片或两片应变片，以感受应变筒受压力作用时所产生的应变，是利用弹性元件的应力应变特性的压力测量系统。 而应变管式测压传感器则是使压力P作用在活塞的一端，活塞把压力转化为集中力F作用在在应变管上，使应变管产生轴和，轴向压缩弹性变形。属于利用弹性敏感元件的压力集中力特性的压力系统。

12-4简述膜片式压电测压力传感器是如何实现加速度补偿的

答：通常采用的是主动式振动补偿法，在电极的上部有一块补偿晶体片，放置的晶体片使它对于电极的电荷极性与晶体片组产生的电荷极性相反。这样，当有加速度存在时，设计适当的质量块，就能使晶体片组因加速度产生的附加电荷，与补偿晶体片因质量块产生的附加电荷大小相等、极性相反而互相抵消，从而达到了加速度补偿的目的。

12-5简述膜片式压电测压传感器是如何实现温度补偿的。

答：压电传感器的温度特性主要表现在两个方面：一是温度引起传感器灵敏度的变化，二是温度引起传感器零点漂移。对于石英制成的压电传感器，灵敏度变化很小，在经过水冷措施后，传感器体的实际温度不高，灵敏度变化可忽略。但由于石英晶体的膨胀系数远小于金属零件的线膨胀系数，温度变化时，金属体的线膨胀大于石英晶体的线膨胀，从而引起预紧力的变化，导致传感器零点漂移，严重的还会影响线性和灵敏度，对于这种影响，在金属前面加上具有线膨胀属性的金属，如纯铝。温度变化时，补偿片的线膨胀可弥补石英晶体与金属线膨胀的差值，保证预紧力的稳定性。

12-6用框图说明常用应变式及压电式压力测量系统的组成，并说明各功能单元的作用。

答：应变式

应变式压力传感器 动态电阻应变仪 测量记录仪器

应变式压力传感器：通过弹性敏感元件的应力应变特性来探知被测压力动态电阻应变 动态电阻应变仪：用来检测动态应变，测量的频率 测量记录仪器：记录检测到的结果 压力式：

压电式压力传感器 测量记录仪器

压电式压传感器：通过弹性敏感元件的压力集中力特性来感知被测压力。

电荷放大器：能将高内阻的电荷源转换为低内阻的电压源，而且输出电源正比于输入电荷。

12-7简述采用“静重比较法”对压力测量系统进行静态标定的工作原理。

答：被标定的压力传感器或压力仪表安装在压力计的接头上。当转动手轮时，加压油缸的活塞往前移动使油缸增压，并把压力传至各部分。当压力达到一定值时，将精密活塞连同上面所加的标准砝码顶起，轻轻转动砝码盘，使精密活塞与砝码旋转，以减小活塞与缸体之间的摩擦力。此时油压与砝码的重力相平衡。

12-8在压力测量中，为何要考虑管道效应的影响? 工程上常用减少管道效应影响的技术措施有哪些

答：传感器测量动态压力信号时往往有引压管，引压管的尺寸、传感器的安装位置对传感器的动态压力测量精度影响很大。

采用管道-容腔的安装方式。排除混在工作介质中的气体。

12-9简述用于测压系统动态标定的激波管的工作原理。 答：

激波管是产生激波的核心部分，由高压室和低压室组成，高压室和低压室由铝或者塑料膜片 隔开，激波压力的大小由膜片的厚度决定。标定时根据要求要求对高、低压室充以不同压力的压缩气体，低压室一般是一个大气压，仅给高压室充以高气压。当高、低压室的压力差达到一定的程度时膜片破裂，高压气体迅速膨胀进入低压室，并形成激波。

12 - 10 简要说明绝对压力、表压力、真空度、大气压力、压力差的定义及其相互之间的关系。 答：

绝对压力pa：相对于绝对压力零线测得的压力，或作用于物体的全部压力。pa = pg +p0 表压力pg：绝对压力与当地大气压力的差值。

真空度pv：通常负表压称为真空，理想的真空是绝对零压力。 差压Dp：任意两个压力的差值

12 - 11 简述采用静标铜柱进行动态压力测量产生静动差的原因。

被测压力 被测压力 电荷放大器 答：

产生静动差的原因由两个：一个是塑性测压器件的本构关系，二是测压器活塞惯性的影响。

12 - 12 现用一单管水银压力计测某空气罐内的压力。若当地的重力加速度为标准重力加速度(g= 980. 665 cm/s2 )，当地环境温度为30℃时，从压力计上读得的表压值为420 mmHg，试求罐内的绝对压力是多少mmHg，折合多少pa?(标准重力加速度下的大气压为760 mmHg,0℃与30℃时汞的密度分别为 13.595 1 g/cm3 和 13.52 g/cm3)。 答：

绝对压力pa = p0+pg = 760+420 = 1180mmHg P= rgh = 1.565*105 Pa

PPT:

1. 设某科研项目中需测定一设备的油缸压力，已知该压力最大值小于300MP,压力持续时

间为6—8ms,用你所学知识组建两种类型的电测压力系统，要求：根据所选传感器真确选用二次仪表及三次仪表，并简要说明各部分的功能。

2. 今预测量某油缸内的工作压力，已知该压力最大峰值压力为300MPa，其最高频率有效

分量为2.5KHz，压力脉宽时间约为10ms。用你所学知识组建两种电测该压力测量系统。（压力测量的动态误差在5%以内） [要求：在所键系统中给出各环节要求的主要性能参数，如传感器的静、动态特性，采集系统的采样频率

3. 压力和力传感器都有哪几种动态校准方法？各有何优缺点？

3.弹性测压法与塑性测压法的主要区别是什么？简述应变筒式测压传感器是如何进行温度补偿的？应变筒式测压传感器与应变管式测压传感器的主要区别是什么？

答：弹性变形测压法是将敏感元件感受压力所产生的弹性变形量转化为电量后进行测量的。塑性变形测压法是基于铜柱或铜球的塑性变形。