5.1压力的测量（课件）-《传感器检测技术》同步教学（电子工业版）

课题一 压力的测量 课题二 力的测量 课题三 称重传感器 课题四 压力变送器 2024/1/4 1 模块五 压力的测量 模块五 压力的测量 在检测系统中所说的压力是指物理学中的压强，即指垂直均匀地作用于单位面积上的力。一般情况下，力的测量包括压力的测量和力的测量。压力传感器主要用于测量气体、液体密封容器或管道里的压力；力传感器主要用于两个方面：测力和称重。压力和力是自动化生产过程中的重要工艺参数和自动化控制依据。 2024/1/4 2 课题一 压力的测量 [任务提出] 图5-1-1 化工厂的干燥、造粒装置 压力是工业自动化生产过程中的重要参数。如图5-1-1所示的是一种化工行业常用的干燥、造粒装置。通过压力式雾化器给料液施加一定的压力（2-4MPa），使料夜雾化。料液雾化后表面积大大增加，在热风气流中，瞬间就可蒸发95％—98％的水分，成为粒度均匀的球状颗粒，制成微粒状成品。完成干燥的时间仅需十几秒到数十秒钟。为保证干燥时间，干燥机的外形为高塔形。 某化工厂接到一个新订单，要加工一种新材料塑料颗粒，因材料与以前有所不同，用现有设备无法完成。在此生产过程中，压力将直接影响产品的质量和生产效率，雾化器压力参数的控制是较为关键的工艺参数。为完成订单，要对原有设备进行技术改造，更改压力控制参数。原设备控制压力为1.8±0.05MPa，使用压力传感器的量程为2MPa，新产品要求控制压力为2.6±0.05MPa。为降低改造成本，节省调试时间，该厂技术部经讨论决定：尽可能保持系统设备与参数不变，更换一个量程适合的压力传感器，做样品试验，进行调试。 ◆ 知识点 ¤　了解压力传感器的种类与基本结构 ¤　学习压力传感器的测量方法与适用范围 ◆ 技能点 ¤　掌握压力传感器的检测方法 ¤　掌握压力传感器的安装及使用方法 [任务分析] 技术员小张接受了技术改造的任务，并进行了任务分析：根据材料不同，设置不同的压力参数，如果压力过大，颗粒太小， 如果压力过小，成品率低，影响经济效益。新产品要求控制压力为2.6±0.05MPa，而原设备使用的压力传感器量程为2MPa，该压力传感器所能承受的最大压力为2MPa的1.2倍（即2.4MPa），所以无法使用，需要选择一个量程适合的压力传感器进行替代。应该如何根据工艺参数选用压力传感器？压力传感器的结构如何？本课题的目的就是学习压力的测量方法，掌握压力传感器的选型、测量方法。 [相关知识] 一、压力传感器 压力传感器是指将压力信号通过压力敏感元件转变为易于测量的电信号装置。在检测领域和工业中的“压力信号”，就是物理学中的“压强”，用P表示，它等于垂直作用在单位面积上的力。它的大小由两个因素决定，即受力面积和垂直作用力。其表达式为：P＝F/S。 压力的国际单位为“帕斯卡”，简称“帕’（Pa），它表示1牛顿（N）力垂直而均匀地作用于1平方米面积上的压力。由于Pa太小，工程上常用其倍数单位MPa（兆帕）来表示，1MPa =106Pa。除此之外，在实际工程中还广泛使用许多不同的压力计量单位。如“工程大气压”、“标准大气压、“毫米汞柱’；在气象学中还用“巴”（bar）和“托”(Torr)为压力单位；在一些进口仪表中常用“psi”（磅力/英寸2）为压力单位；在描述小压力时，还常用毫米水柱（mmH2O）。它们之间的相互转换关系见表7-1。 表5-1压力单位换算表 压力的表示法有两种，绝对压力和相对压力；相对压力又可分为差压和表压。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力；相对压力是以当地环境的大气压力作为基准所表示的压力，也称表压。差压是指两个压力的差。绝对压力与相对压力的换算关系为： 相对应压力的表示方法，测量压力的传感器也可分为三大类，即绝对压力传感器、相对压力传感器和差压传感器。 绝对压力＝相对压力＋大气压力。 1．绝对压力传感器 绝对压力传感器所测得的压力数值是以真空为起点的压力。绝对压力传感器内部的参考压力腔为真空状态（相当于零点），如图7-1-2所示，将P2密封为真空腔时，即为绝对压力传感器。平常所说的环境大气压就是指绝对压力。如果某一容器内液体的绝对压力小于外界环境大气压，也经常被称为“负压”，所测得压力相当于真空度，即： 真空度＝大气压－绝对压力。 图5-1-2 压力传感器结构示意图 2．相对压力传感器 相对压力传感器也称表压传感器。表压传感器所测得的压力数值是以环境大气压为参