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探索压力测量仪表的发展史

2010-3-31  阅读(454965)

  垂直均匀地作用于单位面积上的力称为压力,又称压强。压力表是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。
  压力表可以指示、记录压力值,并可附加报警或控制装置。仪表所测压力包括压力、大气压力、正压力(习惯上称表压)、负压(习惯上称真空)和差压。工程技术上所测量的多为表压。压力的单位为帕,其他单位还有:工程大气压、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
  压力是工业生产中的重要参数,如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。
  1643年,意大利人托里拆利首先测定标准的大气压力值为760毫米汞柱,奠定了液柱式压力测量仪表的基础。1847年,法国人波登制成波登管压力表,由于结构简单、实用,很快在工业中获得广泛应用,一直是常用的压力测量仪表。
  二十世纪上半叶出现了远传压力表和电接点压力表,从而解决了压力测量值的远距离传送和压力的报警、控制等问题。60年代以后,为适应工业控制、航空工业和医学测试等方面的要求,压力测量仪表日益向体积轻巧、耐高温、耐冲击、耐振动和数字显示等方向发展。
  压力表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型。
  液压式压力测量仪表常称为液柱式压力计,它是以一定高度的液柱所产生的压力,与被测压力相平衡的原理测量压力的。大多是一根直的或弯成U形的玻璃管,其中充以工作液体。常用的工作液体为蒸馏水、水银和酒精。因玻璃管强度不高,并受读数限制,因此所测压力一般不超过0.3兆帕。
  它的特点是。液柱式压力计灵敏度高,因此主要用作实验室中的低压基准仪表,以校验工作用压力测量仪表。由于工作液体的重度在环境温度、重力加速度改变时会发生变化,对测量的结果常需要进行温度和重力加速度等方面的修正。
  弹性式压力测量仪表是利用各种不同形状的弹性元件,在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表。弹性式压力测量仪表按采用的弹性元件不同,可分为弹簧管压力表、膜片压力表、膜盒压力表和波纹管压力表等;按功能不同分为指示式压力表、电接点压力表和远传压力表等。这类仪表的特点是结构简单,结实耐用,测量范围宽,是压力测量仪表中应用zui多的一种。
  负荷式压力测量仪表常称为负荷式压力计,它是直接按压力的定义制作的,常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计。由于活塞和砝码均可加工和测量,因此这类压力计的误差很小,主要作为压力基准仪表使用,测量范围从数十帕至2500兆帕。
  电测式压力测量仪表是利用金属或半导体的物理特性,直接将压力转换为电压、电流信号或频率信号输出,或是通过电阻应变片等,将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出。代表性产品有压电式、压阻式、振频式、电容式和应变式等压力传感器所构成的电测式压力测量仪表。度可达0.02级,测量范围从数十帕至700兆帕不等。
  压阻式压力传感器是利用半导体材料硅在受压后,电阻率改变与所受压力有一定关系的原理制做的。用集成电路工艺在单晶硅膜片的特定晶向上扩散一组等值应变电阻,将电阻接成电桥形式。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,应变使电阻值发生与被测压力成比例的变化,电桥失去平衡,输出一电压信号至显示仪表显示。
  


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