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第十章(第3页)

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二、弹性压力计

弹性压力计是利用各种形式的弹性元件作为敏感元件来感受压强,并以弹性元件受压后变形产生的反作用力与被测压力平衡,此时弹性元件的变形程度就是压强的函数,根据形变的大小便可计算出被测压力的数值。

这样就可以用测量弹性元件的变形(位移)的方法来测压强的大小。

弹性压力计中常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、皱纹管等,其中弹簧管压力计的测量范围宽,读数精确度较差,但可克服玻璃管U形压力计易碎和测量范围有限的缺点,故在化工实验室和工业生产中应用最广泛。

用于测量正压的弹簧管压力计,称为压力表;用于测量负压的,称为真空表。

1.弹簧管压力计的工作原理

弹簧管压力计主要由弹簧管、齿轮传动机构、示数装置(指针和分度盘)以及外壳等几个部分组成,其结构如图3-6所示。

弹簧管的另一端焊在仪表的壳体上,并与管接头相通,管接头用来把压力计与需要测量压力的空间连接起来,介质由所测空间通过细管进入弹簧管的内腔中。

在介质压力的作用下,弹簧管由于内部压力的作用,其断面极力倾向变为圆形,迫使弹簧管的自由端移动,这一移动距离即管端位移量借助拉杆4,带动齿轮传动机构5和8,使固定在齿轮8上的指针1相对于分度盘旋转,指针旋转角的大小正比于弹簧管自由端的位移量,亦即正比于所测压力的大小,因此可借助指针在分度盘上的位置指示出待测压力的值。

图3-6 弹簧压力计及其传动部分

1—指针;2—弹簧管;3—接头;4—拉杆;5—扇形齿轮;6—壳体;7—基座;8—齿轮;9—铰链;10—游丝

2.弹簧管压力计使用安装中的注意事项

为了保证弹簧管压力计正确指示和长期使用,一个重要的因素是仪表的安装与维护,在使用时应注意以下几点。

(1)在选用弹簧管压力计时,要注意被测物质的物性。

测量爆炸、腐蚀、有毒气体的压强时,应使用特殊的仪表。

其中,氧气压力表严禁接触油类,以免爆炸。

(2)仪表应工作在正常允许的压强范围内,操作压强比较稳定时,操作指示值一般不应超过量程的2/3,在压强波动时,应在其量程的1/2处。

(3)工业用压力表应在环境温度为-40℃~60℃、相对湿度不大于80%的条件下使用;在振动情况下使用仪表时要装减震装置;测量结晶或黏度较大的介质时,要加装隔离器。

(4)仪表必须垂直安装,仪表安装处与测定点间的距离应尽量短,以免指示迟缓;仪表处应无泄漏现象。

(5)仪表的测定点与仪表的安装处应处于同一水平位置,否则将产生附加高度误差,必要时需加修正值。

(6)仪表必须定期校验,必须使用合格的仪表。

三、电测式压力计

随着工业自动化程度的不断提高,往往需要将测量的压力转换成容易远传的电信号,以便集中检测和控制。

压力传感器能够测量并提供远传信号,而电测法就是通过压力传感器将压力的变化转换成电阻、电流、电压频率等形式的信号,从而实现压力的间接测量。

这种压力计反应较迅速,易于远距离传送,在测量压力快速变化、脉动压力、高真空、超高压的场合下较合适。

其主要类别有应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式和电容式等。

压电式压力传感器是利用压电材料的“压电效应”

把被测压力转换成电信号进行压力的测量,应用压电式压力传感器可以测量100MPa以内的压力,频率响应可达30kHz。

压阻式压力传感器是利用半导体材料的“压阻效应”

原理制成的传感器。

压阻式压力传感器的特点是易于微小型化;灵敏度高,其灵敏系数比金属应变的灵敏系数高50~100倍;测量范围很宽,可以对低至10Pa的微压,高至60MPa的高压进行测量;其精度高、工作可靠,测量精度可达千分之一,而对高精度产品的测量精度可以达到万分之二。

霍尔式压力传感器是基于霍尔效应原理,利用霍尔元件将被测压力转换成霍尔电势输出的一种传感器。

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