PPT《第四讲 压力、流量、气氛测试》

ε为材料的轴向线应变.对于周边夹紧的平膜片来说,沿半径(r)的径向应变(εr)、切向应变(εt)与所承受的压力(P)间的关系为:εr=3P/8Eh2(1-γ2)(R2-3r2)εt=3P/8Eh2(1-γ2)(R2-r2)式中,E――平膜材料的弹性模量;

R ――平膜片的工作半径;

h ――平膜片的厚度;

γ――平膜片的泊松系数. 为了将电阻的变化转换为电压的变化,往往都将应变电阻接成桥式电路,为了提高电桥的灵敏度和使其具有良好的线性及温度补偿性能,其测量电桥最好是接成全桥电路,即组成电桥的四个桥臂电阻均随压力改变,其中两个感受正应变,另外两个感受负应变.且当压力为零时,四个桥臂的电阻值相互相等,电桥输出电压为零.图1-17是应变电阻的电桥电路. 恒电压电桥输出信号可表示为:Uout=恒电流电桥输出信号可表示为:Uout= 3. 变磁式压力传感器 4. 电容式压力传感器

5 真空测量方法 真空测量也属压力测量的一个领域,其测量范围指低于大气压的压力.1 热导式真空计一条被电流加热的金属丝,在低压气体中,随着真空度的提高,气体愈加稀薄,热丝传导给气体的热量愈来愈少,热量在热丝上积累,使它的温度升高.利用测量热丝的温度的方法可间接测出其真空度.图2-20为加热丝热损失与气压的关系.图2-21为热偶式真空计的结构示意图,其中热电偶紧贴热丝,导管真空系统连通.整个形状象玻璃灯泡.

2 电离式真空计 热阴极电离真空极测量范围为10-3~10-8托(mmHg);

它很像一个三极电子管,如图2-22所示.不同的是它的阳极A(称为收集极)加负电压(如-25V),作圆筒形.而栅极G(称加速极)加较高电压(+200V).热阴极式电离真空计阴极K被通电加热,发射出热电子,由于加速极正电位的作用,使电子动能增加,与管内气体碰撞时使其电离,其正离子被具有负电位的A所收集,形成离子流.而负离子(电子)被加速极吸收形成电子流. Ii=L P IeL:电离管灵敏度;

P:被测气体压力;

Ie:发射电流.或:P=即只要 Ie 保持不变(可用稳流源),可根据 Ii的大小来确定被测压力P(真空程度). 二 流量信号的传感与变送

1 节流式流量计 节流式流量计是一种速度式流量计;

又称为压差式流量计,它使目前工业中测量气体、液体最常用的仪表.它是利用安装在管道中的节流装置(如孔板、喷嘴、文丘利管等),使流体流过时,产生局部收缩,节流装置前后产生静压差.压差大小与流体体积流量一一对应,测出压差即可测出流量. 节流装置流过体积流量Q和压力差的平方根成正比:Q= α――流量系数(推导略);

ρ――流体密度;

F0――开孔面积;

g――重力加速度;

p1 ,p2――节流装置前后端面处的压力. 2变面积式流量计(转子流量计)这是目前工业和实验室中广泛使用的一种小流量测量仪表.主体是垂直放置的锥形管(图1-24 a),管中有一自由浮动的转子.流体自下而上流动,在气流冲击下浮子向上浮起.浮子受两个力的作用:一是上升力,它与浮子最大迎气流面积成正比,与四周气流流速平方成正比,另一个力是浮子自重力.当两个力平衡时浮子稳定在一定高度上,实际对一个具体浮子,要它稳定在某一位置,它周围环形通道面积中气流流速是固定的.当被测流体流量不同时,获得上述固定流速的高度是不同的.因流量计主体是倒锥管(变面积).经推导(略)体积流量为 3涡轮流量计涡轮流量计也是一种速度式流量计.如图1-25所示,流体流过时,冲击涡轮叶片使涡轮旋转.叶片为导磁材料,对着叶轮的部位的壳体内装有感应线圈,线圈中心是永久磁铁,?叶轮旋转时,周期性地改变线圈磁路的磁阻,线圈中感应出同步的脉冲信号.流量越大,涡轮转速越高,脉冲信号频率越高,容积流量和线圈脉冲频率f成正比.