明膠

[拼音]:yali celiany yibiao

[英文]:pressure measuring instrument

用來測量氣體或液體壓力的工業自動化儀表,又稱壓力錶或壓力計。垂直均勻地作用於單位面積上的力稱為壓力,又稱壓強。壓力錶可以指示、記錄壓力值並可附加報警或控制裝置。儀表所測壓力包括絕對壓力、大氣壓力、正壓力(習慣上稱表壓)、負壓 (習慣上稱真空)和差壓。圖1表示各種壓力間的關係。工程技術上所測量的多為表壓。壓力的國際單位為帕(Pa)。壓力的其他單位還有:工程大氣壓(kgf/cm2)、巴(bar)、毫米水柱(mmH2O)、毫米汞柱(mmHg)(即託)等。

壓力是工業生產中的重要引數。如高壓容器的壓力超過額定值時便是不安全的,必須進行測量和控制。在某些工業生產過程中,壓力還直接影響產品的質量和生產效率,如生產合成氨時,氮和氫不僅須在一定的壓力下合成,而且壓力的大小直接影響產量高低。此外,在一定的條件下,測量壓力還可間接得出溫度、流量和液位等引數。

簡史

1643年,義大利人E.托裡拆利首先測定標準的大氣壓力值為760毫米汞柱,奠定了液柱式壓力測量儀表的基礎。1847年,法國人E.波登製成的波登管壓力錶,由於結構簡單、實用,很快在工業中獲得廣泛應用,一直是常用的壓力測量儀表。20世紀上半葉出現遠傳壓力錶和電接點壓力錶,從而解決壓力測量值的遠距離傳送和壓力的報警、控制問題。60年代以後,為適應工業控制、航空工業和醫學測試等方面的要求,壓力測量儀表日益向體積輕巧、耐高溫、耐衝擊、耐振動和數字顯示等方向發展。

分類

壓力測量儀表按工作原理分為液柱式、彈性式、負荷式和電測式等型別。

液柱式壓力測量儀表

常稱為液柱式壓力計。它是以一定高度的液柱所產生的壓力與被測壓力相平衡的原理測量壓力的。大多是一根直的或彎成U形的玻璃管,其中充以工作液體。常見的有單管壓力計、U形壓力計。常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。因玻璃管強度不高並受讀數限制,所測壓力一般不超過0.3兆帕。它的特點是靈敏度高。液柱式壓力計主要用作實驗室中的低壓基準儀表,以校驗工作用壓力測量儀表。由於工作液體的重度在環境溫度、重力加速度改變時會發生變化,對測量的結果常需要進行溫度和重力加速度等方面的修正。

彈性式壓力測量儀表

利用各種不同形狀的彈性元件在壓力下產生變形的原理製成的壓力測量儀表。彈性式壓力測量儀表按採用的彈性元件不同分為彈簧管壓力錶、膜片壓力錶、膜盒壓力錶和波紋管壓力錶等;按功能不同分為指示式壓力錶、電接點壓力錶和遠傳壓力錶等。這類儀表的特點是結構簡單,結實耐用,測量範圍寬(-0.1~1500兆帕),是壓力測量儀表中應用最多的一種。

圖2為彈簧管壓力錶,又稱為波登管壓力錶。壓力錶中的彈簧的自由端是封閉的,它通過拉桿帶動扇形齒輪轉動。測壓時,彈簧管在被測壓力作用下產生變形,因而彈簧管自由端產生位移,位移量與被測壓力的大小成正比,使指標偏轉,在度盤上指示出壓力值。如果錶殼內通有大氣,壓力錶測出的壓力為正壓或負壓;如果將錶殼密封並抽真空,壓力錶測出的壓力就是絕對壓力。彈簧管壓力錶帶有隔離裝置時,尚可測量溫度較高或腐蝕性、粘稠狀、易結晶和粉塵狀介質的壓力。在精確度較高(如0.25級以上)的彈性式壓力測量儀表中,彈性元件多用恆彈性合金以至石英玻璃製成。傳動機構的軸孔中鑲嵌寶石軸承或滾動軸承。度盤標尺長,有的還能進行數字顯示。

負荷式壓力測量儀表

常稱為負荷式壓力計。它是直接按壓力的定義製作的,常見的有活塞式壓力計、浮球式壓力計和鐘罩式壓力計。圖3為活塞式壓力計的結構示意圖。砝碼和活塞系統的重力作用於工作介質(油或氣),產生的壓力按帕斯卡原理(見流體靜力學)傳至壓力計各處,其值等於砝碼和活塞系統的重力除以活塞有效面積。調整砝碼即可獲得不同的壓力值。由於活塞和砝碼均可精確加工和測量,這類壓力計誤差很小,主要作為壓力基準儀表使用,測量範圍從數十帕至2500兆帕。提供的標準壓力值為斷續值,故操作較複雜。當活塞式壓力計的精確度在0.05級以上時,則需要對測量結果進行修正。修正的內容有環境溫度變化引起的活塞有效面積變化的影響、空氣浮力的影響、活塞底部和被校儀表中心的高度差的影響等。壓力高於25兆帕時,尚須考慮高壓時活塞桿變形造成的誤差的修正。

電測式壓力測量儀表

這類儀表利用金屬或半導體的物理特性直接將壓力轉換為電壓、電流訊號或頻率訊號輸出,或是通過電阻應變片等將彈性體的形變轉換為電壓、電流訊號輸出。代表性產品有由壓電式、壓阻式、振頻式、電容式和應變式等壓力感測器所構成的電測式壓力測量儀表。精確度可達0.02級,測量範圍從數十帕至700兆帕不等。

圖4為壓阻式壓力感測器的原理示意。它是利用半導體材料矽受壓後電阻率改變與所受壓力有一定關係的原理製做的。用積體電路工藝在單晶矽膜片的特定晶向上擴散一組等值應變電阻,將電阻接成電橋形式。當壓力發生變化時,單晶矽產生應變,應變使電阻值發生與被測壓力成比例的變化,電橋失去平衡,輸出一電壓訊號至顯示儀表顯示。

參考文章

壓力測量儀表取樣管路敷設應遵循什麼原則?自動化燃氣管道系統常用壓力測量儀表有哪幾種?安裝有何要求?常識