壓力測(cè)量的方法與壓力測(cè)量的類型相比較
壓力是在其上的力分布的力的區(qū)域中的比率,它是在每一個(gè)方向上施加單位面積上的力垂直于物體的表面上。一種力對(duì)另一種力的作用可以稱為壓力,壓力是施加到或分布在表面上的力。
一、為什么要測(cè)量壓力?
流體壓力的測(cè)量和控制在過(guò)程工業(yè)中很重要,壓力傳感器測(cè)量壓力,通常是氣體或液體的壓力。壓力傳感器充當(dāng)傳感器,它根據(jù)施加的壓力生成信號(hào),并且該信號(hào)將是電信號(hào)。壓力傳感器可用于間接測(cè)量其他變量,例如流體/氣體流量、速度、水位和高度。
二、壓力的種類有哪些?
1.氣壓
它是一個(gè)區(qū)域由于大氣施加的力而承受的壓力。
2.表壓
表壓是相對(duì)于大氣壓的壓力,它可以描述為,相對(duì)于大氣壓的壓力是高還是低
3.真空壓力
真空壓力是低于大氣壓的壓力,它是通過(guò)使用真空表測(cè)量的,真空表將指示大氣壓和絕對(duì)壓力之間的差異。
4.絕對(duì)壓力
測(cè)量高于總真空或零絕對(duì)值。零絕對(duì)值代表完全沒(méi)有壓力
5.不同的壓力
它可以定義為某個(gè)壓力值和某個(gè)參考?jí)毫χg的大小差異。絕對(duì)壓力可以認(rèn)為是以總真空或零絕對(duì)壓力為參考的壓差,表壓可以認(rèn)為是以大氣壓為參考的差壓。
6.靜壓和動(dòng)壓
靜壓在所有方向上都是均勻的,因此壓力測(cè)量與不可移動(dòng)的流體流動(dòng)方向無(wú)關(guān)。如果壓力施加在垂直于流動(dòng)方向的表面上,而對(duì)平行于流動(dòng)方向的表面幾乎沒(méi)有影響,這種存在于運(yùn)動(dòng)流體中的方向分量可以稱為動(dòng)壓
三、壓力測(cè)量的種類有哪些
1.液柱法——這些類型的設(shè)備是將被測(cè)壓力與液柱施加的壓力相平衡,如果液體的密度已知,則液柱的高度是壓力的量度
2.壓力計(jì)
壓力計(jì)基于液柱法,可用于測(cè)量流體的壓力,該裝置基于通過(guò)相同或其他液柱平衡液柱的原理,分為簡(jiǎn)單壓力表和差動(dòng)壓力表兩種.簡(jiǎn)單壓力計(jì)是測(cè)量管道或容器中包含的流體中某一點(diǎn)的壓力的壓力計(jì),差壓計(jì)測(cè)量管道或容器中包含的流體中任意兩點(diǎn)之間的壓力差。壓力計(jì)的特性是它們具有高化學(xué)穩(wěn)定性、低粘度、低毛細(xì)管常數(shù)、低揮發(fā)性和低蒸氣壓。
3.彈性單元法
彈性元件壓力測(cè)量裝置是指被測(cè)壓力使某些彈性材料在其彈性極限內(nèi)變形并且變形的大小與所施加的壓力大致成正比的裝置
4.隔膜式
膜片元件可以分為兩種類型,第一種是利用膜片的彈性特性的元件,第二種是通過(guò)彈簧或其他單獨(dú)的彈性元件對(duì)抗的元件。第一個(gè)由一個(gè)或多個(gè)囊體組成,每個(gè)囊體由兩個(gè)通過(guò)軟釬焊、銅焊或焊接連接在一起的膜片組成,膜片元件中常用的金屬有黃銅、磷青銅和不銹鋼。第二種類型的隔膜用于抑制壓力并對(duì)相對(duì)的彈性元件施加力,隔膜將是柔性的。隔膜的運(yùn)動(dòng)受到彈簧的阻礙,該彈簧確定給定壓力下的偏轉(zhuǎn)。
5.隔膜式的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用
用于極低壓、真空或差壓的測(cè)量。它們通常用于腐蝕性很強(qiáng)的環(huán)境。它們的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏,它們可以在非常小的范圍內(nèi)測(cè)量分壓差,并且只需要更少的空間。
6.波登壓力表
該設(shè)備背后的想法是,當(dāng)以任何方式變形時(shí),橫截面管將在壓力作用下恢復(fù)其圓形形狀。管子一般彎成C形或27度左右的弧長(zhǎng)。波登管可用于非常高范圍的壓差測(cè)量。波登規(guī)也可以制成螺旋線或螺旋線的形式,以獲得更好的線性度和大靈敏度波登管材料必須具有良好的彈性或彈簧特性
(1)波登壓力表的優(yōu)點(diǎn)
·成本低,施工簡(jiǎn)單
·有多種范圍可供選擇
·高精確度
(2)波登壓力表的缺點(diǎn)
·低彈簧梯度
·對(duì)滯后、沖擊和振動(dòng)的敏感性
7.波紋管
波紋管用于測(cè)量壓力,它們可以由級(jí)聯(lián)膠囊制成。它基本上是通過(guò)將許多單獨(dú)的隔膜固定在一起而制造的。波紋管元件是一件式可膨脹、可折疊和軸向柔性的構(gòu)件。它可以由一塊薄金屬制成。常用的波紋管元件是通過(guò)軋制管子,通過(guò)液壓成型拉制管子,通過(guò)從實(shí)心金屬材料車(chē)削而成。充液波紋管可用于多種傳感器應(yīng)用
?。?)波紋管的優(yōu)點(diǎn)
·中等成本
·交付強(qiáng)力
·在中低壓力范圍內(nèi)表現(xiàn)良好
(2)波紋管的缺點(diǎn)
·不適合高壓
·需要環(huán)境溫度補(bǔ)償
8.應(yīng)變式壓力傳感器
這是一種被動(dòng)類型的電阻壓力傳感器,當(dāng)它被拉伸或壓縮時(shí),它的電阻會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)變計(jì)是一種線,當(dāng)受到機(jī)械應(yīng)變時(shí),由于物理效應(yīng)會(huì)改變其電阻。應(yīng)變片連接到膜片,當(dāng)膜片因施加的壓力而彎曲時(shí),應(yīng)變片會(huì)拉伸或壓縮,并且由于其橫截面積的這種變化,其電阻會(huì)因此發(fā)生變化,這種變化被轉(zhuǎn)換為通過(guò)鏈接兩個(gè)或四個(gè)類似于惠斯通電橋的類似儀表來(lái)提供電壓,從而可以最大化輸出并降低對(duì)錯(cuò)誤的敏感性。
?。?)應(yīng)變式壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)
·維護(hù)簡(jiǎn)單,安裝方便
·良好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性
·響應(yīng)速度快
·測(cè)量范圍廣
·沒(méi)有移動(dòng)部件和高輸出信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)范圍容量
?。?)應(yīng)變式壓力傳感器的缺點(diǎn)
·需要溫度補(bǔ)償和恒壓供電
·電子讀數(shù)是必要的
9.壓電壓力傳感器
壓電是一些材料(主要是晶體)響應(yīng)施加的機(jī)械應(yīng)力而產(chǎn)生電勢(shì)的能力。在該換能器中,壓電效應(yīng)用于某些材料(如石英)以產(chǎn)生快速電信號(hào)并測(cè)量由于壓力而對(duì)傳感機(jī)構(gòu)造成的應(yīng)變。常見(jiàn)的壓電壓力傳感器類型有電荷模式型和低阻抗電壓模式型
(1)壓電壓力傳感器的優(yōu)點(diǎn)
·頻率響應(yīng)好,無(wú)需外接電源
(2)壓電壓力傳感器的缺點(diǎn)
·溫度變化會(huì)影響輸出,無(wú)法測(cè)量靜壓
10.壓阻式傳感器
壓阻是由于材料中應(yīng)力的變化而引起的材料電阻的變化。壓阻表因數(shù)隨著溫度升高而降低,利用這種效應(yīng)的傳感器是基于硅的MEMS壓力傳感器,它具有多種應(yīng)用,如血壓傳感和輪胎壓力傳感