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压力测量原理与实践


发布日期:[2018-08-22]    作者:凤凰平台凤凰平台注册


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Figure 1. A dead weight tester, the primary standard for pressure measurements, uses calibrated weights on a piston to generate pressure in the tester volume. When the test pressure is increased until it just supports tthe weights and piston, it is known very accuractly (P = W/A).

以前审查压力的物理机制,它是什么,压力测量单元推导和与相关的另一种方式(“压力传感原理,”凤凰平台注册)。现在凤凰平台将探讨测量压力和设计进行任务仪器阵列的各种方法。


如何测量血压?
与大多数被测量,压力测量方法有不同的适用性。测试工程师需要熟悉几个技术来选择一个最适合他们的具体要求。

Deadweight Tester。最根本的压力测量技术,有利于为凤凰平台注册主要标定,是自重测试仪,或活塞式压力计(见图1)。该装置采用校准砝码(群众),施加压力的流体(通常是液体)通过一个活塞。自重测试仪可作为首要标准,影响精度的因素是可追溯的质量、长度和时间的标准。的活塞式压力计操作简单;压力是由转动丝杠,减少流体的体积内的测试生成,从而增加压力。当通过减少体积产生压力略高于权重产生的活塞上,活塞将上升,直到达到一个均衡点,压力计和活塞底部的相等。系统中的压力将:


P = W/A (1)

哪里:


W = weight of piston plus weights
= effective area of piston


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图2。U形管压力计是测量压力的一个主要标准。压力测量采用液柱高度平衡(一);如果压力施加到一条腿,那水平会下降和水平另腿会上升(B)。
各种压力范围可以通过改变活塞的面积和权重的大小来实现的。非常准确和精确的压力校准,许多必须作出更正,确切的面积和重量必须是已知的,必须格外小心,在程序上采取。显然,这不是日常的压力测量的一种可行方法。

manometers流体头。一个液柱的高度,或区别的两液柱高度之间,是用来测量装置称为U形管压力计压头(见图2)。如果流体是安装在一个开放的U形管,在每侧的液位将是相同的。当压力施加到一边,那水平会下降和水平另一方面将上升到之间的高度差等于压头。高度差的压力和流体的密度成正比。U形管压力计是测量压力的一个主要标准。

虽然许多压力表只是一块玻璃管形成一个U形测量高度的参考尺度,有从大小、形状的多种变化,和材料(见图3)。如果左侧连接到测量点,右边是开放的氛围,压力表显示压力,积极或消极的(真空)。压差可

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图三。U形管压力计可以有多种配置,但无论是两条腿的大小或形状,在液柱高度差将永远是一个真正的指示压差。
通过连接每个腿的一个测量点测量。绝对压力可以通过疏散参考侧测量。水银气压计是一个绝对压力测量压力表指示大气压力。

在一些版本中,U的两腿不同直径。一些类型包括一个大口径的“好”的一面。在其他国家,一个管倾斜,以提供更好的分辨率的阅读。但他们都是按同样的原理。因为在安装和观测几何的诸多限制,和有限的范围内,压力表是不实际的或有效的大部分压力测量。

受力装置机械压力表和凤凰平台注册弹性元件的机电一体化设备,称为受力改变形状,当施加压力时(见图4)。

形状的变化,然后转换为位移。对受力设备种类繁多,最常见的是Bourdon tubes和隔膜。波登管提供相当大的位移运动,机械压力表是有用的;较小的横膈膜运动是机电传感器更好。


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图4。对受力装置用于压力传感的品种繁多,最常见的是弹簧管。弹簧和连杆机构转换装置的运动,指针设计为零,线性调整,和跨度允许机械校准。


力的运动和设备可以连接到一个线性可变差动变压器,作为机电转换元件。或者,它可以链接,通常是通过一个运动的放大机制,对potentiomenter雨刷。减少加速度误差,平衡质量提供了可能。

机械压力表在机械表、受力和设备产生的运动转换的机械连接到拨号或指针的移动。更好的表提供调整为零,跨度大,线性,和(有时)机械校准温度补偿。高精度的机械表,利用特殊的材料,平衡的运动补偿技术,镜的尺度,刀口指针,和扩大规模来提高精度和读数的准确性。最准确的机械表,测试仪表,作为传递标准压力校准,但需要遥感、监控应用,或记录他们是不切实际的。他们的机械联系,也限制了他们的动态压力测量的频率响应。

机电式凤凰平台注册机电式凤凰平台注册或凤凰平台注册,通过受力装置,转换成电信号产生的运动。这些传感器比机械表更加实用、适应性强,特别是应用在数据采集和控制系统。在精心设计的传感器,电机输出是施加的压力在很宽的压力范围内成正比。对于快速变化的动态压力测量,换能器的频率特性是一个重要的考虑因素。

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凤凰平台注册可提供多种参考压力选择:表(psig),绝对(PSIA)、微分(PSID),密封(PSIS)。所有使用的力和设备将压力一位移,但位移后再转换成由一些转导方法的电输出。最常见的是应变计,可变电容,电。

应变式传感器应变式传感器是基于金属或硅半导体应变计。压力表可以离散单元表面附着的紧张元素或无规。仪表材料可以溅射到隔膜或扩散到硅膜片结构。最常见的受力装置的应变式传感器是隔膜,这可能是平的或雕刻。应变计也用在波登管和波纹管组件。

应变片的电阻变化时表现出显着的应变材料。这种变化是3作用的总和。首先,当一个导体的长度是变化的,它经历了一个电阻改变长度近似成正比。其次,根据泊松效应在导体的长度改变其截面积变化引起的电阻变化,一是改变面积近似成正比。第三、压阻效应、材料的特性,是一种材料的体积电阻率的变化的时候是紧张的。所有的应变计材料具有这三种属性,但不同材料的压阻效应差别很大。

金属应变片的薄金属箔制造到基材和覆盖有保护膜丝或模式的网络(见图5)。


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图5。金属箔或金属丝应变计可用于粘结或无粘结感应变(位移)的力和设备。该表为季度,半年,或与标准应变电源和信号调理全桥。他们提供了一个稳态响应而患低灵敏度。

Their design permits the use of a large active length (= largeR在一个小的地区)。它们是用特制的合金具有较大的压阻效应。硅应变计的掺杂电阻率水平产生压阻式和热阻影响的最佳组合。应变计材料的特点是应变灵敏度,但当制成应变片,它们的特点是“规范的因素,”定义为相对电阻变化除以应变:


equation

equation

(二)

哪里:


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图6。应变计,无论是金属或硅,通常结合的表面应变测量是。该表提供在他们的活动区域的平均应变输出比例。
R = resistance
R = change in resistance
l = length
= strain =L

粘贴式应变计离散金属或硅应变计通常粘(粘)的表面应变进行测量,并提供一个输出在有源区的平均应变的比例(见图6)。典型的仪表系数为2左右;一株在1µ。/。会产生2µ电阻变化/。应变电阻范围从120到几百欧姆。由于电线或箔的长度显著提供高应变电阻是必要的,金属应变片不能非常小。

应变计应变计传感器使用比较长的线应变线延伸至连接到连杆机构岗位(见图7)。联动是这样设计的,当压力增加时,导线的一半

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图7。应变计的拉绳,连接的受力装置柱阵列,通常隔膜,这样,他们的经验相对运动的压力下隔膜deformss。
进一步拉长,另一半是不。主要利用无粘结在保税是一个更高规格的因素,3的订单。因为没有粘合剂是必需的,它们也可以被用于设计和制造在较高温度下。应变计传感器往往是大。

溅射的应变计应变材料可以溅射到非导电膜片产生应变片(见图8)。位置和方向控制的掩蔽,并通过溅射过程中产生的分子键消除粘接的任何问题。表因素是相似的无规。表面处理等工艺控制非常关键。制造过程提供了一个硅膜片的优点,如良好的线性度和高

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图8。薄膜应变计可以溅射到隔膜,消除定位粘接单独计制造变化。此操作需要精确的过程控制,但提高了稳定性,线性度和温度范围。
固有频率,以及金属良好的温度特性表。

gauges半导体应变。