第六章 压力测试
本章主要内容
压力测试及测试方法 应变式测压法 压电式测压法 测压系统的静态标定与动态标定 膛压测试
压力测试
压力是工业生产过程中常见的一个重要参数，在动力机械、冶 金、造船、航空航天、化工、石油、纺织、原子能、电子、轻工、 食品、医药、农业和气象等工农业部门中是经常用到的，此外，如 物位、流量等参数的测量，有时常通过测量压力或压差的方法来达 到的。
数字式
工作原理 数字式压力计是可以直接以压力单位用数字显示压力量值的仪
器。这类压力计大部分是以压力传感器为感压元件,然后将信号放大, 经模/数和数/模转换器转换后显示压力数值的压力计。数字式压力 计既可以显示生产工艺流程中的压力参数,又可将压力信号输出供数 据分析和处理,因此在自动控制系统中被广泛应用 。
力的定义
流体或固体垂直作用在单位面积A上的力F称为压力，也称压强。
PF A
压力测试
工程中常采用的压力有绝对压力，表压力、大气压力、真空和差压 等几种。
压力名称
绝对 压力 pa
表压力pg
真空pv 差压Δp
定
义
相对于绝对压力零线测得的压力，或作用于物体上 全部压力
绝对压力pa与当地大气压力p0的差值，当pa>p0时，pg 为正时，称为正表压；当pa<p0时，pg为负时，称为 真空度。
的专用砝码来进行压力测量。这种压力计有时又称为砝码式压力计, 主要用于标准压力量值的传递。
常用的活塞式压力计
活塞式压力计有直接加负荷压力计、双活塞压力真空计、通过传 动装置向活塞加负荷的压力计等几种。
压力测试方法
电测式
工作原理 利用某些材料的电气特性在压力的作用下发生一定的变化,将被
测的压力转换成与压力成一定关系的电信号来求得压力值的 。
习惯上，将负表压称为真空，理想的真空是绝对零 压力
任意两个压力之间的差值
计算公式 pa=pg+p0
pg=pa-p0
pv=p0-pa Δp=p1-p2
压力测试
工程大气压： 1kgf/cm2=0.9807×105 Pa 毫米水柱： 1 mmH2O=0.9807×10 Pa 毫米汞柱 1 mmHg=1.333×102 Pa 物理大气压 1 atm=1.01325×105 Pa
应变式测压法
应变式测量系统
应变式压力传感器将压力信号转变成应变信号，再通过应变仪将 其转换成电信号并放大输出给记录仪器记录。
应变式测压法适合于在压力作用时间较长的条件下使用。
被测压力
应变式压力传感器
动态电阻应变仪 测量记录仪器
静态压力标定机
应变式测压法
应变式测压传感器
膜片式测压传感器 弹性薄壁圆筒式测压传感器 柱形圆筒式测压传感器
切向应力
t
3p 8h 2
a2 1 r 2 1 3
t : 切向应变 r : 径向应变
t
r
a
r
径向应变
r

1 E
r
t
3p1 2
8Eh 2
a 2 3r 2
切向应变
t

1 E

t


r


应变式测压法
应变式测压法采用应变式压力传感器作为转换器件，主要用来
测量流动介质的动态或静态压力, 如动力管道设备的进出口气体或 液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机 管道的压力等。
应变式测压法的测试原理
应变式测压传感器是基于弹性变形的原理，被测压力作用在传感 器的弹性元件上，使弹性元件产生变形，并用弹性应变的大小来表示 压力的大小。由于去载时弹性变形是可以恢复的，所以它不仅能测试 压力的上升段，也可测其下降段，从而反映压力变化的全过程。
常用的液体式压力仪器 水银气压计、U型（双管）和杯型（单管）压力计、环天平式压力 计、钟罩式压力计、补偿式微压计和斜管微压计等。
压力测试方法
U型管压力计原理图
△P=P1－P2=ρg(h1+h2)
单管压力计原理图
P =ρgh2
压力测试方法
弹簧式
作用原理 利用弹性敏感元件（如弹簧管）在压力作用下产生弹性形变,其
电容式压力变送器
压力测试方法
电测式测压方法中应用最普遍的是应变测压法和压电测压法。利
用这两种方法进行测量时，应尽量满足下列要求： 频响要适应被测参数的频率特性，使频率误差具有足够小的数值。 测压传感器及其附件夹具等，应具有足够的强度 。 测压传感器的灵敏度要适中 。 测压传感器的信号输出应该是线性的。 测压传感器的外形尺寸应尽量小。
压力测试
压力的分类
压力：静态压力和动态压力
静态压力：不随时间变化或变化非常缓慢的压力。 动态压力：随时间变化的压力。如爆炸冲击波压力。
压力测试方法
压力的测试方法
压力测量根据传感器原理可以分为液体式、弹簧式、活塞式、电 测式，根据测试系统对信号的处理方式又分为模拟式和数字式。
液体式
液体式压力仪工作原理 基于流体静力学原理,利用液柱的高度差来测试压力的仪器。被测 的液柱高度差可以直接读出、显示或通过计算的方法来确定。
应变式测压法
膜片式测压传感器
工作原理： 膜片式应变测压传感器的弹性敏感元件是周边固定的 圆膜片，由贴在膜片上的应变片感受应变的大小，并通过后级的电桥 输出信号。

p
t
o
r
r
p
r
h
a
a
薄圆板受均匀压力后的应变分布
应变式测压法
平膜片受力情况
径向应力
r
3p
8h 2
a2 1 r 2 3
常用的电测式压力计 常用的有应变式、固态压阻式、压电式、电感式、电容式、振频
式等多种压力计等几种。
电容式差压变送器
电子线 路位置
高压侧 进气口
低压侧 进气口
内部不锈钢膜片的位置
压阻式固态压力传感器
小型压阻式固态压力传感器
低压进气口 高压进气口
绝对压力传感器
p1进气管
表压压力传感器
压力测试方法
形变的大小与作用的压力成一定的线性关系,通过传动放大机构或其 他显示装置表示出被测的压力。
常用的弹簧式压力计
根据弹性敏感元件不同,弹簧式压力仪表有弹簧管式、膜片式、 膜盒式、波纹管式等多种。
压力测试方法
压力测试方法
活塞式
工作原理 利用流体静压原理和帕斯卡原理,由作用于已知活塞有效面积上