壓力 ( 壓強) 是垂直并均勻作用在單位面積 。上的力。國際單位制中將 1 牛頓 ( N) 的力垂直均 勻作用在 1 平方米 ( m2 ) 的面積上產(chǎn)生的壓力定 義為 1 帕斯卡 ( Pa) 。 

 

在實(shí)際應用中，壓力通常被分為 3 類(lèi): 表壓、 絕壓和差壓，如圖 1 所示。表壓是以大氣壓力為 參考點(diǎn)，大于或小于大氣壓力的壓力［1］。因此表 壓是總覺(jué)對壓力與周?chē)�大氣壓力之間的差值或液 體中某一點(diǎn)高出大氣壓力的那部分壓力。絕 壓 ( 覺(jué)對壓力) 是以完全真空作為參考點(diǎn)的壓力［1］。 也就是說(shuō)，絕壓測量的是被測壓力和真空之間的 差壓。差壓是任意兩個(gè)相關(guān)壓力之差。與表壓或絕壓測量不同，差壓并沒(méi)有固定的測量基準。因 此，差壓的增加可能是其中一個(gè)壓力增加或另一個(gè)壓力減小的結果。

1差壓及其用途

    如圖1  (c)所示的差壓，壓力1(高壓端)的增大或者壓力2(低壓端)的減小，都可能造成差壓值的增加。因此，差壓測量結果與低壓端是否在真空或大氣壓下無(wú)關(guān)，它只與兩測壓端的壓力差有關(guān)。

    差壓測量主要應用于工業(yè)生產(chǎn)和生活中。它通常是其他測量的基礎:如流量、液位、密度、粘度甚至溫度測量。這其中#常見(jiàn)的就是流量和液位的測量。

    差壓流量計是差壓變送器#常見(jiàn)的應用之一。它通過(guò)測量流體流經(jīng)管道時(shí)壓力的差值來(lái)計算流量。其通常是由節流裝置產(chǎn)生壓差，通過(guò)差壓變送器轉換成相應的標準信號，以供顯示、記錄或控制用，如圖2所示。這是目前#成熟及常用的流量測量方法之一。

    圖3為差壓變送器的液位測量。在封閉水箱中，差壓變送器的低壓端連接水箱頂端，高壓端連接水箱底部。此時(shí)差壓變送器測得的差壓值

PD=PH一PL=pgh。

2、差壓變送器及其構造原理

    差壓變送器是工業(yè)測量中#常見(jiàn)和實(shí)用的一種測量差壓的設備，此設備可將兩端口間測得的壓力差值轉換輸出為電信號。工業(yè)差壓變送器由兩個(gè)殼體組成:下部分殼體為壓力傳感器單元，上部分殼體為電器部分。差壓變送器有兩個(gè)壓力端口，分別以“High”和“Low”標出。但使用時(shí)并不一定要求“High”端口總是連接高壓端、"Low”端口總是連接低壓端。

 

   差壓變送器有三個(gè)功能部件。

 

   (1)壓力傳感器(處于下部殼體內)

    多數的工業(yè)差壓傳感器是用膜片作為壓力傳感器單元。其位于兩個(gè)壓力端口之間，具有機械結構，會(huì )因為施加的壓力而發(fā)生偏轉，而后這種偏轉會(huì )被轉換為電信號，如圖4所示。常見(jiàn)的傳感器有:應變式、電容式、諧振式傳感器。傳感器的輸出與施加的壓力差成正比。

    (2)電路單元

    處于下部殼體內的傳感器產(chǎn)生的電信號僅為毫伏水平，之后該信號被放大到0一5 V或0-10 V的范圍，或被轉換為4-20 mA信號以便繼續傳輸到遠程儀器。此電路單元放置于上殼體的轉換器內。

 

    (3) 2線(xiàn)制4一20 mA轉換器

    變送器輸出的電信號與輸入的差壓值成正比。

對于2線(xiàn)制4一20 mA轉換器，4 mA對應量程下限，20 mA對應量程上限。只要變送器的激勵電源功聅hou愎�，这仲|(zhì)涑齜絞皆詿�输时縿x皇芨涸刈榪貢浠�和悼姽波动祿习蠚e�同蕩挪可译s隑RAIN或HART FSK協(xié)議的數字通訊疊加。

 

3、差壓設備的檢定校準以及靜壓下檢測的

    重要性

    在計量檢定或校準時(shí)，常以給高壓端加壓，低壓端直接通大氣的方式檢測差壓儀表。此時(shí)，差壓儀表高壓端的表壓值即為差壓壓力儀表的差壓標準值，我們稱(chēng)此為常壓下的檢測。這種檢測方法在理論上沒(méi)有問(wèn)題，但在工業(yè)應用中，高壓端與低壓端往往同時(shí)存在一定的壓力，也就是說(shuō)低壓端并不總是大氣壓，此時(shí)低壓端的壓力值為靜壓。檢測時(shí)，同時(shí)給高壓端和低壓端加壓，再計算兩端壓力的差值作為被測差壓儀表的標準值，我們稱(chēng)其為靜壓下的檢測。兩種檢測方法比較，后者的檢測方式相對復雜，但顯然更貼近實(shí)際的應用場(chǎng)景。

 

    我們在檢測中發(fā)現，很多在常壓下檢測時(shí)合格的差壓儀表在靜壓下檢測時(shí)誤差會(huì )變大甚至超差，這種靜壓導致的差壓儀表輸出誤差稱(chēng)為靜壓影響誤差。很多原因可能導致差壓儀表在靜壓下示值超差，除儀表在運輸時(shí)的碰撞和介質(zhì)溫度影響外，可能的原因還有軸封膜片的中心或支點(diǎn)偏心、軸封膜片與主杠桿產(chǎn)生偏心或膜盒的左右膜片剛度發(fā)生變化等[’]。

 

    即便是常壓和靜壓下示值合格的差壓儀表，其靜壓下的誤差也往往大于常壓下的誤差。在大量的日常檢定工作中，我們發(fā)現一些差壓儀表在靜壓下的誤差變化存在著(zhù)一定的規律。如電容式差壓變送器在高靜壓下，雖然差壓零位的輸出變化沒(méi)有明顯的規律，但隨著(zhù)差壓值的增大，輸出值會(huì )有偏小的趨勢，且差壓值越大，輸出值偏小的趨勢越明顯。另外，在壓差一定的情況下，靜壓越大，差壓輸出值偏小的趨勢也更加明顯。分析產(chǎn)生這種現象的原因，是在靜壓下高低壓端口同時(shí)施加壓力，電容式差壓變送器的硅傳感器膜片在水平方向的力相互抵消，此時(shí)豎直方向的張力便會(huì )增加，由于膜片中心部分相對較薄，相對應的張力更大，由差壓產(chǎn)生的水平方向的位移趨勢會(huì )偏小，輸出電壓因此相應偏小。另外，在靜壓下，由金屬和玻璃構成的金屬曲面座會(huì )產(chǎn)生微小的形變，厚度相應變小，致使兩側的電容極板的極距增大，由公式C=e xS/d (C為電容;。為介電常數;S為面積;d為極板間距)可知，電容將減小結果是輸出電壓變小，一司，如圖5所示。

4結束語(yǔ)

    工業(yè)差壓應用中，靜壓的影響普遍存在，因此，計量人員對差壓儀表(如差壓變送器)檢定和校準時(shí)，不應忽視靜壓影響誤差的檢測;同時(shí)，研究和開(kāi)發(fā)可用于靜壓檢測的工業(yè)差壓設備檢測裝置也就顯得十分重要。