1、儀表及自動(dòng)化第三章 檢測(cè)儀表與傳感器 教學(xué)要求掌握儀表精度的意義及與測(cè)量誤差的關(guān)系初步掌握儀表的性能指標(biāo)掌握壓力檢測(cè)儀表的基本原理初步掌握壓力表的選用方法了解智能型壓力變送器重 點(diǎn)精度的意義與測(cè)量誤差的關(guān)系彈簧管壓力表的基本原理霍爾片式壓力傳感器的基本原理電容式壓力變送器第一節(jié) 概述用來(lái)檢測(cè)這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測(cè)儀表。用來(lái)將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為一定的便于傳送的信號(hào)的儀表通常稱為傳感器。近來(lái)把傳感器直接定義為:能感知，并檢測(cè)出被測(cè)對(duì)象之信息的機(jī)器。也就是說(shuō),傳感器能夠代替人的五官(視、聽(tīng)、嗅、味、觸) 來(lái)完成某些功能的機(jī)器。同時(shí)，即使人的五官不能感知的現(xiàn)象(例如紅外線、電磁波、超聲波等)也能感知。

2、當(dāng)傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，通常稱為變送器。第一節(jié) 概述1.1 測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差 測(cè)量過(guò)程都是將被測(cè)參數(shù)與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較的過(guò)程，而測(cè)量?jī)x表就是實(shí)現(xiàn)這種比較的工具。 檢測(cè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)在于被測(cè)參數(shù)都要經(jīng)過(guò)能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換，最后得到便于測(cè)量的信號(hào)形式，然后與相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較，由指針位移或數(shù)字形式顯示出來(lái)。 一次敏感元件變換顯示裝置傳輸處理測(cè)量電路被測(cè)參數(shù)第一過(guò)程第二過(guò)程 例如，用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫過(guò)程：首先水的熱能傳給玻璃，再由玻璃傳遞給水銀，水銀受熱則水銀柱升高，水的熱能轉(zhuǎn)換成水銀柱的位能。這是能量形式的一次轉(zhuǎn)換；在溫度計(jì)讀數(shù)時(shí)是拿水銀柱的高度與玻璃上標(biāo)

3、準(zhǔn)溫度刻度進(jìn)行比較而顯示出讀數(shù)。這是測(cè)量單位的比較過(guò)程。該檢測(cè)系統(tǒng)除被測(cè)對(duì)象外，只包括有一次敏感元件（水銀）和顯示裝置（玻璃刻度）二部分組成。第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述絕對(duì)誤差xi：儀表指示值， xt：被測(cè)量的真值由于真值無(wú)法得到 x：被校表的讀數(shù)值，x0 ：標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)值 相對(duì)誤差 測(cè)量誤差指由儀表讀得的被測(cè)值與被測(cè)量真值之間的差距。通常有兩種表示方法，即絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 第一節(jié) 概述1.2 儀表的性能指標(biāo)(1) 精確度（簡(jiǎn)稱精度）說(shuō)明：儀表的測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差來(lái)表示。但是，儀表的絕對(duì)誤差在測(cè)量范圍內(nèi)的各點(diǎn)不相同。因此，常說(shuō)的“絕對(duì)誤差”指的是絕對(duì)誤差中的最大值max。 兩大影響因素絕

4、對(duì)誤差和儀表的測(cè)量范圍相對(duì)百分誤差允許誤差第一節(jié) 概述 儀表的允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對(duì)百分誤差去掉“”號(hào)及“”號(hào)，便可以用來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。 目前常用的精確度等級(jí)有，等。小結(jié)第一節(jié) 概述舉例例1某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為200700，校驗(yàn)該表時(shí)得到的最大絕對(duì)誤差為4，試確定該儀表的精度等級(jí)。 解 該儀表的相對(duì)百分誤差為 如果將該儀表的去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值為。由于國(guó)家規(guī)定的精度等級(jí)中沒(méi)有級(jí)儀表，同時(shí)，該儀表的誤差超過(guò)了級(jí)儀表所允許的最大誤差，所以，這臺(tái)測(cè)溫儀表的精度等級(jí)為級(jí)。 第一節(jié) 概述例2某臺(tái)測(cè)溫儀表的測(cè)溫范圍為1000

5、。根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過(guò)，試問(wèn)應(yīng)如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足以上要求？ 解 根據(jù)工藝上的要求，儀表的允許誤差為 如果將儀表的允許誤差去掉“”號(hào)與“”號(hào)，其數(shù)值介于之間，如果選擇精度等級(jí)為級(jí)的儀表，其允許的誤差為，超過(guò)了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇級(jí)儀表才能滿足工藝要求。第一節(jié) 概述儀表的精度等級(jí)是衡量?jī)x表質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo)之一。 精度等級(jí)數(shù)值越小，就表征該儀表的精確度等級(jí)越高，也說(shuō)明該儀表的精確度越高。級(jí)以上的儀表，常用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)表；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用的測(cè)量?jī)x表，其精度大多在以下。 儀表的精度等級(jí)一般可用不同的符號(hào)形式標(biāo)志在儀表面板上。舉例如：第一節(jié) 概述 根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表

6、精度等級(jí)和根據(jù)工藝要求來(lái)選擇儀表精度等級(jí)，情況是不一樣的。根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該大于（至少等于）儀表校驗(yàn)所得的相對(duì)百分誤差；根據(jù)工藝要求來(lái)選擇儀表精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于（至多等于）工藝上所允許的最大相對(duì)百分誤差。 小結(jié)第一節(jié) 概述(2) 變差 變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對(duì)被測(cè)量在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行正反行程（即被測(cè)參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y(cè)量時(shí)，被測(cè)量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。 圖3-1 測(cè)量?jī)x表的變差第一節(jié) 概述(3) 靈敏度與靈敏限 儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個(gè)位移的被測(cè)參

7、數(shù)變化量的比值。即 式中，S為儀表的靈敏度；為指針的線位移或角位移；x為引起所需的被測(cè)參數(shù)變化量。 儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動(dòng)作的被測(cè)參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表允許絕對(duì)誤差的一半。 注意：上述指標(biāo)僅適用于指針式儀表。在數(shù)字式儀表中，往往用分辨力表示。 第一節(jié) 概述(4)分辨率 對(duì)于數(shù)字式儀表，分辨力是指數(shù)字顯示器的最末位數(shù)字間隔所代表的被測(cè)參數(shù)變化量。 不同量程的分辨力是不同的，相應(yīng)于最低量程的分辨力稱為該表的最高分辨力，也叫靈敏度。通常以最高分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力指標(biāo)。當(dāng)數(shù)字式儀表的靈敏度用它與量程的相對(duì)值表示時(shí)，便是分辨率。第一節(jié) 概述(5) 線性度

8、 線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實(shí)際校準(zhǔn)曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y(cè)量?jī)x表的輸出與輸入之間呈線性關(guān)系。 圖3-2 線性度示意圖 式中，f為線性度（又稱非線性誤差）；fmax為校準(zhǔn)曲線對(duì)于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計(jì)算）。 第一節(jié) 概述(6) 反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間就是用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明儀表需要較長(zhǎng)時(shí)間才能給出準(zhǔn)確的指示值，那就不宜用來(lái)測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。 儀表反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，實(shí)際上反映了儀表動(dòng)態(tài)特性的好壞。 儀表的反應(yīng)時(shí)間有不同的表示方法 當(dāng)輸入信號(hào)突然變化一個(gè)數(shù)值后，輸出信號(hào)將由原始值逐漸變化到新的穩(wěn)態(tài)值。 儀表的輸

9、出信號(hào)由開(kāi)始變化到新穩(wěn)態(tài)值的（95）所用的時(shí)間，可用來(lái)表示反應(yīng)時(shí)間。第一節(jié) 概述1.3 工業(yè)儀表的分類(1) 按儀表使用的能源分類氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、液動(dòng)儀表 以電為能源，信號(hào)之間聯(lián)系比較方便，適宜于遠(yuǎn)距離傳送和集中控制；便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)用；現(xiàn)在電動(dòng)儀表可以做到防火、防爆，更有利于電動(dòng)儀表的安全使用。 一般結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；易受溫度、濕度、電磁場(chǎng)、放射性等環(huán)境影響。 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)常用第一節(jié) 概述(2) 按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過(guò)程分類 檢測(cè)儀表 作用是獲取信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。 顯示儀表 作用是將由檢測(cè)儀表獲得的信息顯示出來(lái)。 集中控制裝置 包括各種巡回檢測(cè)儀、巡回控制儀等?？刂苾x表 可以根據(jù)需

10、要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算。 執(zhí)行器 可以接受控制儀表的輸出信號(hào)或直接來(lái)自操作員的指令，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行操作或控制。 第一節(jié) 概述圖3-3 各類儀表的作用第一節(jié) 概述(3) 按儀表的組成形式分類 基地式儀表特點(diǎn)是將測(cè)量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個(gè)表殼里，形成一個(gè)整體。這種儀表比較適于在現(xiàn)場(chǎng)做就地檢測(cè)和控制，但不能實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的集中顯示與控制。這在一定程度上限制了基地式儀表的應(yīng)用范圍。 分為基地式儀表和單元組合儀表 第一節(jié) 概述 生產(chǎn)過(guò)程中的單元組合儀表有電動(dòng)單元組合儀表和氣動(dòng)單元組合儀表兩種。國(guó)產(chǎn)的電動(dòng)單元組合儀表簡(jiǎn)稱DDZ儀表；氣動(dòng)單元組合儀表簡(jiǎn)稱QDZ儀表。注意 單元組合儀表是將對(duì)參數(shù)的

11、測(cè)量及其變送、顯示、控制等各部分，分別制成能獨(dú)立工作的單元儀表（簡(jiǎn)稱單元，例如變送單元、顯示單元、控制單元等）。這些單元之間以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)互相聯(lián)系，可以根據(jù)不同要求，方便地將各單元任意組合成各種控制系統(tǒng)，適用性和靈活性都很好。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.1 壓力單位及測(cè)量?jī)x表壓力是指均勻垂直地作用在單位面積上的力。壓力的單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱帕（Pa）第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表 為了使大家了解國(guó)際單位制中的壓力單位（Pa或MPa）與過(guò)去的單位之間的關(guān)系，下面給出幾種單位之間的換算關(guān)系表。 壓力單位帕/Pa兆帕/ MPa工程大氣壓/ (kgf/cm2)物理大氣壓/ atm汞柱/ mmHg水柱/ mH2

12、O（磅/英寸2）/ （1b/in2）巴/bar帕111061.019710-59.86910-67.50110-31.019710-41.45010-4110-5兆帕1106110.1979.8697.5011031.01971021.45010210工程大氣壓9.8071049.80710-210.9678735.610.0014.220.9807物理大氣壓1.01331050.101331.0332176010.3314.701.0133汞柱1.33321021.333210-41.359510-31.315810-310.01361.93410-21.333210-3水柱9.806103

13、9.80610-30.10000.0967873.5511.4220.09806（磅/英寸2）6.8951036.89510-30.070310.0680551.710.703110.06895巴11050.11.01970.9869750.110.19714.501表3-1 各種壓力單位換算表第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表p表P真P絕P絕大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線在壓力測(cè)量中，常有表壓、絕對(duì)壓力、負(fù)壓或真空度之分。 當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，一般用負(fù)壓或真空度來(lái)表示。圖3-4絕對(duì)壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。(1)液柱式壓力

14、計(jì) 它根據(jù)流體靜力學(xué)原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度進(jìn)行測(cè)量。 按其結(jié)構(gòu)形式的不同 有U形管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)等 優(yōu)點(diǎn)這類壓力計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便 缺點(diǎn) 其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響，測(cè)量范圍較窄，一般用來(lái)測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表U形管壓力計(jì)第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表(2) 彈性式壓力計(jì) 它是將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成彈性元件變形的位移進(jìn)行測(cè)量的。例如：彈簧管壓力計(jì)、波紋管壓力計(jì)及膜式壓力計(jì)等。 它可以用來(lái)測(cè)量幾十至幾千Pa正壓或負(fù)壓。通常用來(lái)測(cè)量風(fēng)壓、煙道、煙囪和爐膛的壓力等。第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表膜式微壓計(jì)第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表(3

15、) 電氣式壓力計(jì) 它是通過(guò)機(jī)械和電氣元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成電量（如電壓、電流、頻率等）來(lái)進(jìn)行測(cè)量的儀表。 壓力傳感器：能檢測(cè)壓力值并提供遠(yuǎn)傳電信號(hào)的裝置。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表(4) 活塞式壓力計(jì) 它是根據(jù)水壓機(jī)液體傳送壓力的原理，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)測(cè)量精度很高，允許誤差可小到0.05%0.02%。 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較貴。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表活塞式壓力計(jì)是校驗(yàn)、標(biāo)定壓力表和壓力傳感器等的標(biāo)準(zhǔn)儀器之一，也是一種標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器。 活塞式壓力計(jì) 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.2 彈性式壓力計(jì)定義 彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件，在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用

16、下，使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。 優(yōu)點(diǎn) 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠、讀數(shù)清晰價(jià)格低廉、測(cè)量范圍寬以及有足夠的精度等優(yōu)點(diǎn)。 可用來(lái)測(cè)量幾百帕到數(shù)千兆帕范圍內(nèi)的壓力。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表(1) 彈性元件 彈性元件是一種簡(jiǎn)易可靠的測(cè)壓敏感元件。當(dāng)測(cè)壓范圍不同時(shí)，所用的彈性元件也不一樣。 圖3-5 彈性元件示意圖 彈簧管式彈性元件如圖(a)和(b)所示，薄膜式彈性元件如圖(c)和(d)所示，波紋管式彈性元件如圖(e)所示。第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表(2) 彈簧管壓力表 分類使用的測(cè)壓元件 單圈彈簧管壓力表與多圈彈簧管壓力表。 用途 普通彈簧管壓力表，耐腐蝕的氨用壓力表、禁油的氧氣壓

17、力表等。 1彈簧管；2 拉桿；3 扇形齒輪；4 中心齒輪；5 指針；6 面板；7 游絲；8 調(diào)整螺絲；9 接頭彈簧壓力表第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表基本測(cè)量原理 單圈彈簧管是一根彎成270圓弧的橢圓截面的空心金屬管子。管子的自由端B封閉，另一端固定在接頭上。當(dāng)通入被測(cè)的壓力p后，由于橢圓形截面在壓力p的作用下，將趨于圓形，而彎成圓弧形的彈簧管也隨之產(chǎn)生擴(kuò)張變形。同時(shí)，使彈簧管的自由端B產(chǎn)生位移。輸入壓力p越大，產(chǎn)生的變形也越大。由于輸入壓力與彈簧管自由端B的位移成正比，所以只要測(cè)得B點(diǎn)的位移量，就能反映壓力p的大小。 注意：彈簧管自由端B的位移量一般很小，直接顯示有困難，所以必須通過(guò)放大機(jī)構(gòu)才能指示

18、出來(lái)。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表 在生產(chǎn)過(guò)程中，常需要把壓力控制在某一范圍內(nèi)，即當(dāng)壓力低于或高于給定范圍時(shí)，就會(huì)破壞正常工藝條件，甚至可能發(fā)生危險(xiǎn)。這時(shí)就應(yīng)采用帶有報(bào)警或控制觸點(diǎn)的壓力表。將普通彈簧管壓力表稍加變化，便可成為電接點(diǎn)信號(hào)壓力表，它能在壓力偏離給定范圍時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以提醒操作人員注意或通過(guò)中間繼電器實(shí)現(xiàn)壓力的自動(dòng)控制。 警惕！第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表圖3-7 電接點(diǎn)信號(hào)壓力表1，4 靜觸點(diǎn)；2 動(dòng)觸點(diǎn)；3 綠燈；5 紅燈 壓力表指針上有動(dòng)觸點(diǎn)2，表盤上另有兩根可調(diào)節(jié)指針，上面分別有靜觸點(diǎn)1和4。當(dāng)壓力超過(guò)上限給定數(shù)值時(shí)，2和4接觸，紅色信號(hào)燈5的電路被接通，紅

19、燈發(fā)亮。若壓力低到下限給定數(shù)值時(shí)，2與1接觸，接通了綠色信號(hào)燈3的電路。1、4的位置可根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.3 電氣式壓力計(jì)定義電氣式壓力計(jì)是一種能將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。 優(yōu)點(diǎn)1. 該儀表的測(cè)量范圍較廣，分別可測(cè)710-5Pa至5102MPa的壓力，允許誤差可至0.2； 2. 由于可以遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)，所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)壓力自動(dòng)控制和報(bào)警，并可與工業(yè)控制機(jī)聯(lián)用。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表圖3-8 電氣式壓力計(jì)組成方框圖組成 一般由壓力傳感器、測(cè)量電路和信號(hào)處理裝置所組成。常用的信號(hào)處理裝置有指示儀、記錄儀以及控制器、微處理機(jī)等。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)

20、及儀表幾種常見(jiàn)的傳感器或變送器：2.3.1 霍爾片式壓力傳感器 霍爾片式壓力傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的，即利用霍爾元件將由壓力所引起的彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)壓力的測(cè)量。 圖3-9 霍爾效應(yīng) 霍爾電勢(shì)可用下式表示 式中，UH為霍爾電勢(shì)；RH為霍爾常數(shù)，與霍爾片材料、幾何形狀有關(guān)；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；I為控制電流的大小。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表注意 霍爾電勢(shì)與磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流成正比。提高B和I值可增大霍爾電勢(shì)UH，但兩者都有一定限度，一般I為320mA，B約為幾千高斯，所得的霍爾電勢(shì)UH約為幾十毫伏數(shù)量級(jí)。 導(dǎo)體也有霍爾效應(yīng)，不過(guò)它們的霍爾電勢(shì)遠(yuǎn)比半導(dǎo)體的霍爾電勢(shì)小得多。 第二節(jié) 壓力

21、檢測(cè)及儀表 將霍爾元件與彈簧管配合，就組成了霍爾片式彈簧管壓力傳感器，如圖3-10所示。 圖3-10 霍爾片式壓力傳感器1彈簧管；2 磁鋼；3 霍爾片 當(dāng)被測(cè)壓力引入后，在被測(cè)壓力作用下，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，因而改變了霍爾片在非均勻磁場(chǎng)中的位置，使所產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)與被測(cè)壓力成比例。 利用這一電勢(shì)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示和自動(dòng)控制。第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.3.2 應(yīng)變片壓力傳感器 應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)順?gòu)成。電阻應(yīng)變片有金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩類，被測(cè)壓力使應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應(yīng)變時(shí)，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過(guò)橋式電路獲得相應(yīng)的毫伏級(jí)電勢(shì)輸出，并用毫伏計(jì)或其他記錄儀表顯

22、示出被測(cè)壓力，從而組成應(yīng)變片式壓力計(jì)。 圖3-11 應(yīng)變片壓力傳感器示意圖1應(yīng)變筒；2外殼；3密封膜片第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.3.3 壓阻式壓力傳感器 壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。 采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴(kuò)散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內(nèi)。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。 工作原理第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表圖3-12 壓阻式壓力傳感器1基座；2單晶硅片；3導(dǎo)環(huán)；4螺母；5密封墊圈；6等效電阻特點(diǎn) 精度高、工作可

23、靠、頻率響應(yīng)高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 便于實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字化； 可以測(cè)量壓力，稍加改變，還可以測(cè)量差壓、高度、速度、加速度等參數(shù)。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.3.4 電容式壓力變送器 電容式壓力變送器是一種開(kāi)環(huán)檢測(cè)儀表，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過(guò)載能力強(qiáng)、可靠性好、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，其輸出信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的420mA（DC）電流信號(hào)。 工作原理圖3-14 電容式差壓變送器原理圖1隔離膜片；2，7固定電極；3硅油；4測(cè)量膜片；5玻璃層；6底座；8引線先將壓力的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，然后進(jìn)行測(cè)量。 第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表 電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)可以有效地保護(hù)測(cè)量膜片，當(dāng)差壓過(guò)大并超過(guò)允許測(cè)量范圍時(shí)，測(cè)

24、量膜片將平滑地貼靠在玻璃凹球面上，因此不易損壞，過(guò)載后的恢復(fù)特性很好，這樣大大提高了過(guò)載承受能力。與力矩平衡式相比，電容式?jīng)]有杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而尺寸緊湊，密封性與抗振性好，測(cè)量精度相應(yīng)提高，可達(dá)級(jí)。 小結(jié)第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.4 智能型壓力變送器 智能型壓力或差壓變送器是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表。 可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信 利用手持通信器，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變送器進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)的選擇和標(biāo)定；其精確度高，使用與維護(hù)方便。 特點(diǎn)第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表舉例以美國(guó)費(fèi)希爾-羅斯蒙特公司的3051C型智能差壓變送器為例介紹其工作原理。圖3-15 3051C型智能差壓變送器（42

25、0mA）方框圖第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表圖3-16 手持通信器的連接示意圖 3051C型智能差壓變送器所用的手持通信器為275型，帶有鍵盤及液晶顯示器?？梢越釉诂F(xiàn)場(chǎng)變送器的信號(hào)端子上，就地設(shè)定或檢測(cè)，也可以在遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的控制室中，接在某個(gè)變送器的信號(hào)線上進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)定及檢測(cè)。 實(shí)現(xiàn)的功能（1）組態(tài)（2）測(cè)量范圍的變更（3）變送器的校準(zhǔn)（4）自診斷第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表 要對(duì)智能型差壓變送器每五年校驗(yàn)一次，智能型差壓變送器與手持通信器結(jié)合使用，可遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，尤其是危險(xiǎn)或不易到達(dá)的地方，給變送器的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便。 注意常見(jiàn)壓力傳感器外形 工業(yè)壓力變送器數(shù)字壓力變送器通用壓力變送器隔離壓力變送

26、器高溫壓力變送器隔離壓差變送器隔離液位變送器微壓變送器電容壓力變送器隔膜壓力變送器絕壓變送器雙膜壓差變送器微型探針壓力計(jì)暖風(fēng)空調(diào)壓力計(jì)濕式壓力變送器本安壓力變送器OEM血壓計(jì)OEM壓力芯片第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表2.5 壓力計(jì)的選用及安裝2.5.1 壓力計(jì)的選用 壓力計(jì)的選用應(yīng)根據(jù)工藝生產(chǎn)過(guò)程對(duì)壓力測(cè)量的要求，結(jié)合其他各方面的情況，加以全面的考慮和具體的分析， 一般考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。 儀表類型的選用 儀表精度級(jí)的選取 儀表測(cè)量范圍的確定（1）儀表的類型的選用工藝要求：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、遠(yuǎn)傳、自動(dòng)記錄、報(bào)警介質(zhì)性質(zhì)：腐蝕性、溫度、粘度、壓力、易燃易爆性環(huán)境條件：高溫、電磁場(chǎng)、振動(dòng)（2）儀表的測(cè)量范圍的確定測(cè)量穩(wěn)定壓力：低壓：上限值測(cè)量脈動(dòng)壓力：上限值高壓：上限值第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表被測(cè)壓力的最小值：（3）儀表的精度的選取選擇原則：儀表允許誤差工藝允許最大誤差第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表第二節(jié) 壓力檢測(cè)及儀表舉例 例3 某臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力范圍為2528MPa，測(cè)量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍。 解由于往復(fù)式壓縮機(jī)的出口壓力脈動(dòng)較大，所以選擇儀表的上限值為 根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，由本章附錄一，可查得選用YX-150型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為060MP