常用压力测量仪表的结构组成

    常用压力测量仪表的结构组成

    一、U形管压力计

    U形管压力计其结构原理如下图1所示。

    它是一根U型的玻璃管1和2，在U形管中间装有刻度标尺3，读数的零点在标尺的中央，管内充液体到零点处。管l通过接头与被测介质相接通，管2则通大气。当被测介质的压力Px大于大气压Pd时，管1中的工作液体液面下降，而管2中的工作液体液面上升，一直到两液面差的高度h产生的压力与被测压力相平衡时为止。

    在U形管压力计中很难保证两管的直径完全一致，因而在确定液柱高度h时，必须同时读出两管的液面高度，否则就可能造成较大的测量误差。

    U形管压力计的测量范围一般为0～±800毫米水柱或毫米汞柱，精度为1级，可测表压、真空度、差压以及作校验流量计的标准差压计。其特点是零位刻度在刻度板中间，使用前无须调零，液柱高度须两次读数。

    二、波纹管压力计

    用波纹管作为感受压力的敏感元件的压力计叫做波纹管压力计。

    波纹管又称皱纹箱，它是一种表面上有许多同心环状波形皱纹的薄壁圆管，如下图2所示。

    波纹管可以分成单层的和多层的。在总的厚度相同的条件下，多层波纹管的内部应力小，能承受更高的压力，耐久性也有所增加。由于各层间的摩擦，使多层波纹管的滞后误差加大。

    在压力或轴向力的作用下，波纹管将伸长或缩短，由于它在轴向容易变形，所以灵敏度较高。当波纹管作为压力敏感元件时，将波纹管开口的一个端面焊接于固定的基座上，压力由此传至管内，在压力差的作用下，波纹管伸长或压缩一直到压力为弹性力平衡时为止，这时管的自由端就产生一定位移，通过传动放大机构后，使指针转动。管的自由端的位移与所测压力成正比。

    波纹管对于低压力比弹簧管和膜片灵敏得多，而且所能产生用以转动指针或记录笔的力也有增大，其缺点是迟滞值太大（5～6%），因而在用作压力敏感元件时，常和刚度比它大五～六倍的弹簧一起使用，这样可使迟滞值减少至1%，其结构示意如下图所示。

    三、霍尔式压力计

    霍尔式压力计是利用霍尔效应制成的压力测量仪器。霍尔式压力计的原理如下图3所示。

    被测压力由弹簧管1的固定端引入，弹簧管自由端与霍尔片3相连接，在霍尔片的上下垂直安放着两对磁极，使霍尔片处于两对磁极所形成的非均匀线性磁场中，霍尔片的四个端面引出四根导线，其中与磁钢2相平行的两根导线与直流稳压电源相连接，另两根用来输出信号。当被测压力引入后，弹簧管自由端产生位移，从而带动霍尔片移动，改变了施加在霍尔片上的磁感应强度，依据霍尔效应进而转换成霍尔电势的变化，达到了压力一位移一霍尔电势的转换。

    （1）压力——霍尔片位移转换

    将霍尔片固定在弹簧管自由端。当被测压力作用于弹簧管时，把压力转换成霍尔片线性位移。

    （2）非均匀线性磁场的产生

    为了达到不同的霍尔片位移，施加在霍尔片的磁感应强度B不同，又保证霍尔片位移一磁感应强度B线性转换，就需要一个非均匀线性磁场。非均匀线性磁场是靠极靴的特殊几何形状形成的。

    （3）霍尔片位移一霍尔电势转换

    当霍尔片处于两对极靴问的中央平衡位置时，由于霍尔片左右两半所通过的磁通方向相反、大小相等，互相对称，故在霍尔片左右两半上产生的霍尔电势也大小相等、极性相反，因此，从整块霍尔片两端导出的总电势为零，当有压力作用，则霍尔片偏离极靴间的中央平衡位置，霍尔片两半所产生的两个极性相反的电势大小不相等，从整块霍尔片导出的总电势不为零。压力越大，输出电势越大。沿霍尔片偏离方向上的磁感应强度的分布呈线性状态，故霍尔片两端引出的电势与霍尔片的位移呈线性关系。即实现了霍尔片位移和霍尔电势的线性转换。

    霍尔压力计应垂直安装在机械振动尽可能小的场所，且倾斜度小于3°。当介质易结晶或黏度较大时，应加装隔离器。通常情况下，以使用在测量上限值1/2左右为宜，且瞬间超负荷应不大于测量上限的二倍。由于霍尔片对温度变化比较敏感，当使用环境温度偏离仪表规定的使用温度时要考虑温度附加误差，采取恒温措施（或温度补偿措施）。此外还应保证直流稳压电源具有恒流特性，以保证电流的恒定。