壓力測量儀表的介紹

壓力測量儀表

垂直均勻地作用于單位面積上的力稱為壓力，又稱壓強。壓力測量儀表是用來測量氣體或液體壓力的工業(yè)自動化儀表，又稱壓力表或壓力計。

壓力表可以指示、記錄壓力值，并可附加報警或控制裝置。儀表所測壓力包括壓力、大氣壓力、正壓力習(xí)慣上稱表壓、負(fù)壓習(xí)慣上稱真空和差壓。工程技術(shù)上所測量的多為表壓。壓力的單位為帕，其他單位還有：工程大氣壓、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。

壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)，如高壓容器的壓力超過額定值時便是不安全的，必須進(jìn)行測量和控制。在某些工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力還直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如生產(chǎn)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(chǎn)量高低。此外，在一定的條件下，測量壓力還可間接得出溫度、流量和液位等參數(shù)。

1643年，意大利人托里拆利首先測定標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)。1847年，法國人波登制成波登管壓力表，由于結(jié)構(gòu)簡單、實用，很快在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，一直是常用的壓力測量儀表。

二十世紀(jì)上半葉出現(xiàn)了遠(yuǎn)傳壓力表和電接點壓力表，從而解決了壓力測量值的遠(yuǎn)距離傳送和壓力的報警、控制等問題。60年代以后，為適應(yīng)工業(yè)控制、航空工業(yè)和醫(yī)學(xué)測試等方面的要求，壓力測量儀表日益向體積輕巧、耐高溫、耐沖擊、耐振動和數(shù)字顯示等方向發(fā)展。

壓力測量儀表按工作原理分為液柱式、彈性式、負(fù)荷式和電測式等類型。

液壓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(chǎn)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。常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。因玻璃管強度不高，并受讀數(shù)限制，因此所測壓力一般不超過0.3兆帕。

它的特點是。液柱式壓力計靈敏度高，因此主要用作實驗室中的低壓基準(zhǔn)儀表，以校驗工作用壓力測量儀表。由于工作液體的重度在環(huán)境溫度、重力加速度改變時會發(fā)生變化，對測量的結(jié)果常需要進(jìn)行溫度和重力加速度等方面的修正。

彈性式壓力測量儀表是利用各種不同形狀的彈性元件，在壓力下產(chǎn)生變形的原理制成的壓力測量儀表。彈性式壓力測量儀表按采用的彈性元件不同，可分為彈簧管壓力表、膜片壓力表、膜盒壓力表和波紋管壓力表等；按功能不同分為指示式壓力表、電接點壓力表和遠(yuǎn)傳壓力表等。這類儀表的特點是結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)實耐用，測量范圍寬，是壓力測量儀表中應(yīng)用zui多的一種。

負(fù)荷式壓力測量儀表常稱為負(fù)荷式壓力計，它是直接按壓力的定義制作的，常見的有活塞式壓力計、浮球式壓力計和鐘罩式壓力計。由于活塞和砝碼均可加工和測量，因此這類壓力計的誤差很小，主要作為壓力基準(zhǔn)儀表使用，測量范圍從數(shù)十帕至2500兆帕。

電測式壓力測量儀表是利用金屬或半導(dǎo)體的物理特性，直接將壓力轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號或頻率信號輸出，或是通過電阻應(yīng)變片等，將彈性體的形變轉(zhuǎn)換為電壓、電流信號輸出。代表性產(chǎn)品有壓電式、壓阻式、振頻式、電容式和應(yīng)變式等壓力傳感器所構(gòu)成的電測式壓力測量儀表。度可達(dá)0.02級，測量范圍從數(shù)十帕至700兆帕不等。

壓阻式壓力傳感器是利用半導(dǎo)體材料硅在受壓后，電阻率改變與所受壓力有一定關(guān)系的原理制做的。用集成電路工藝在單晶硅膜片的特定晶向上擴散一組等值應(yīng)變電阻，將電阻接成電橋形式。當(dāng)壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變使電阻值發(fā)生與被測壓力成比例的變化，電橋失去平衡，輸出一電壓信號至顯示儀表顯示。