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差压（压力）测量的原理和分类问答

1.压力（差压）测量的分类如何？
答：按其信号转换原理不同大致可分为以下几种：
⑴ 性式压力计。包括弹簧管压力计、波纹管压力计、膜盒式压力计。
⑵液柱式压力计。包括U形管压力计、单管压力计、斜管微压计。
⑶电气式压力计。包括电容式变送器、力平衡式变送器、霍尔变送器、振弦式变送器、压敏电阻式变送器。
⑷活塞式压力计。包括压力校验台。
2.弹出管式压力表的测量原理是什么？
答：弹出管又称波登管，是一根弯成圆弧形、螺旋形或S形等形状的管子，成扁圆形或椭圆形。截面的短轴方向与管子弯曲的径向方向一致。当通入弹簧管内的压力较管外的压力高时，由于短轴方向的内表面积比长轴方向大，受力也大，使管子截面有变圆的趋势。即短轴在变长，长轴要变短，产生弹性变形，这时自由端必然要向管子伸直的方向移动。当变形引起的弹性力和压力产生的作用力平衡时，变形停止。自由端产生的位移，通过杠杆带动放大机构，使指针偏转一定的角度，借助刻度盘指示出被测压力值的大小。
3.液柱式压力计的工作原理是什么？
答：流体静力学原理指出：液体内某一点的静压力，由这一点的高度、液体的重度和外加压力决定。液柱式压力计就是根据这一原理测压的，当封液的相对密度一定，外界压力一定时，被测压力只与液柱高度有关，读取液柱高度即可得知被测压力的大小。
4.活塞式压力计的工作原理是什么？
答：活塞式压力计是根据流体静力学的力平衡原理和以帕斯卡定理为基础来进行压力测量的。测量时，由加压泵产生的被测压力作用在活塞上，它与活塞、承重盘及加在承重盘上的砝码产生的力相平衡，使活塞压力计的活塞浮起来并处于平衡位置。这时根据已知的活塞有效面积、活塞、承重盘及加放在承重盘上的砝码的总质量和当地的重力加速度，即可求出被测量的压力值。
5.电容式压力变送器的工作原理是什么？（其代表为1151型、罗斯蒙特的3051型）
答：电容式变送器的敏感元件为电容，当有压力输入时，连在膜片上的电容与膜片一起产生微小位移，改变了电容的电容量。通过检测电路和转换放大电路，转换成二线制输出的4～20mA的直流信号。
6.力平衡式压力变送器">压力变送器的工作原理是什么？
答：被测压力通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成4～20mA直流电流输出，电流输入处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生与作用力相平衡的电磁反馈力。当作用力与反馈力达到平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测压力成正比。
7.压敏电阻式压力变送器的工作原理是什么？（其代表为ST-3000智能变送器）
答：当被测压力作用到传感器上，其阻值即发生变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另外两个辅助传感器转换为电信号，再经过模/数（A/D）变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至（D/A）变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。
8.振弦式压力变送器的工作原理是什么？
答：当有被测压力作用时，振弦的张力就发生变化，因此振弦频率也随之改变。测量其振弦频率的变化，就可以知道被测压力值。由于振弦置于磁场中，所以它在振动时会感应出电势。感应电势的频率就是振弦的频率。
9.霍尔压力变送器的工作原理是什么？
答：霍尔变送器是基于半导体的霍尔效应而工作的。把半导体片与弹性敏感元件的自由端连接，并把其置于永久磁钢的磁场中。当被测压力通入弹性敏感元件后，其自由端产生位移，使霍尔元件在磁钢中的位置发生变化，从而产生霍尔电势，该电势值反映被测压力的大小。
10.简述DDZ-III型变送器的工作原理。
答：当被测压力作用于敏感元件时，产生一测量推动主杠杆移动，传送给矢量机构使力进行分解作用于副杠杆，副杠杆传到反馈动圈，其反馈力与作用力于相比较产生一个位移量，导致差动变压器输出以生变化，经位移检测放大器转换成4～20mA的DC信号输出，此电流经反馈动圈产生一个与测量力相平衡的反作用力，使杠杆平衡此时的电流即为变送器的输出电流，输出电流与被测压力信号成正比。
11.简述1151系列电容式变送器的工作原理。
答：1151变送器的工作原理：当被测压力作用到膜片上，使膜片两侧的电容极板的电容量发生变化，经检测回路转换为4～20mA的DC电流输出。
12.扩散硅压力变送器由啊几部分组成？
答：扩散硅压力变送器由硅杯和转换成电路组成。
13.画出1151系列变送器的原理框图。
答：1151系列变送器的原理框图如图1-6所示。
    14.标准孔板有什么优点？
答：孔板加工容易、省料、造价低。
15.双波纹管差压计有哪些优点？
答：双波纹管差压计具有单向过载保护、准确度高、阻尼时间可调、结构简单、调试方便、运行可靠的优点。
16.膜片式差压计由哪几部分组成？各部分的功能是什么？
答：膜片式差压计由膜片式差压变送器和显示仪表两部分组成：
⑴膜片式差压变送器的作用是将测量信号转换成电压信号。
⑵显示仪表的作用是将变送器来电压信号转换成流量信号显示出来。
17.常用的差压测量仪表有哪些？
答：U形管差压计、膜片式差压计、双波纹管差压和电动力平衡差压变送器。
18.双波纹管差压计有什么特点？
答：⑴无汞。
⑵采用焊接下的波纹管。因其有效面积一致，可以减小一般差压计在高压下工作所引起的测量误差。因此，可在高静压条件下工作。
⑶具有阻尼装置并可调阻尼时间，因此可以测量脉动压力。
⑷具有单向过载保护装置，能防止因操作不当而损坏仪表的敏感元件。
19.膜片式差压计的工作原理是什么？
答：从取压装置来的差压信号进入差压计高低压室。膜片在差压的作用下产生位移并带动铁芯移动，从而使铁芯外的差动变压器初级线圈的感应电势发生变化，在次级线圈上有一个不平衡的电势信号输出，并由仪表显示出来。
20.常用的压力（差压）变送器分为哪几类？
答：⑴矢量机构力平衡式变送器。
被测压力通过弹性敏感元件转换成作用力，使平衡杠杆产生偏转，杠杆的偏转由检测放大器转换成为4～20mA的直流电流输出，电流流过处于永久磁场内的反馈动圈中，使之产生于作用力相平衡的电磁反馈力。当作用力与该反馈力达到动平衡时，杠杆系统就停止偏转，此时的电流即为变送器的输出电流，它与被测压力成正比。
⑵电容式变送器。
被测压力作用在测量膜片上，使膜片发生位移，连接轴带动其上的可动电容的电极产生微小的位移，使电容量发生变化。通过转换部分的电路将其转换并放大为4～20mA的直流电流信号输出。
⑶扩散硅变送器。
当被测介质压力作用在密封隔膜上，密封隔膜推动充填液将压力传递至硅杯，硅杯膜片因受压力作用而产生弹性应变，因而引起扩散在硅杯上的四个电阻的阻值发生变化，因而使由这四个电阻组成的电桥的输出也发生变化，该变化与压力变化成比例。
⑷智能变送器
被测压力作用到传感器上，其阻值即发生相应的变化。阻值变化通过桥路转换成电信号，再经模/数变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送入数/模变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。
⑸振弦式压力变送器。
当有被测压力作用时，振弦的张力就发生变化。因此振动频率也随之改变。测量其振动频率的变化，就可以知道被测压力值。由于振弦置于磁场中，所以它在振动时会感应出电势。感应电势的频率就是振动的频率。
⑹光导纤维变送器
①电/光变换型，其原理是将电流等测量信号通过发光二极管等电/光转换元件进行发光强度调制，然后在光纤中传输。
②光纤直接调制型，是选用某些光纤在力作用下具有折射率、传输损耗或光纤长度易变化的特点，检测光强度的变化。
③组合型，是在光纤光路中装有光弹性敏感元件，使其在被测压力光路长度改变，然后用光干涉法测量压力。
⑺全光式变送器。
当被测介质压力作用于隔膜片时，压力通过硅油被传递至敏感元件的上部，使研磨成镜面的测量平膜片发生形变，与膜片相对应的位置装有敏感光纤组，膜片的变形使反射光能量发生变化，光能的变化经光缆送至预处理器，再经光/电转换，输出4～20mA的DC电流信号。
21.山武—霍尼韦尔的ST-3000型变送器的工作原理是什么？
答：当被测压力（差压）作用到传感器上，其阻值即发生相应变化。阻值变化通过电桥转换成电信号，再经模/数变换器送入微处理器。同时，环境温度和静压通过另两个辅助传感器转换为电信号，再经模/数变换器送入微处理器。经微处理器运算处理后送至数/模变换器输出4～20mA的DC模拟信号或4～20mA的DC数字信号。
22.山武—霍尼韦尔的ST-3000型变送器的主要特点有哪些？
答：⑴测量准确度高，最高达0.1级。
⑵稳定性高，可达±0.025％／a.
⑶测量范围大，因此改变量程时不需要更换变送器，减少了工作量。
⑷由于采用了复合芯片，改善了温度和静压特性，因而提高了变送器的再现性和稳定性，延长了校验周期。
23.罗斯蒙特1151型智能变送器的工作原理是什么？
答：当被测压力作用到隔离膜片上时，填充液将压力传递给中心的灌充液，中心的灌充液将压力传递到δ-室传感中心的传感膜片上。传感膜片是一个张紧的弹性元件，其位移随所受差压而变化。且位移量与压力成正比，两侧的电容极板检测传感膜片位置，传感膜片与电容极板之间的电容差值被转换为相应的电流，经输出电路输出4～20mA的直流电流。
24.罗斯蒙特1151型智能变送器有哪些主要特点？
答：⑴精确度高；
⑵易于维护，可升级；
⑶小巧、坚固，易于安装；
⑷采用国际上通用的HATR协议通信，可同时通信和输出，而不影响回路；
⑸HATR手操器在回路上无方向性。
25.根据图1-7简述比例积算器的工作原理。
答：由流量变送器输出的电流信号输入电流转换器，转换成一个输出阻抗很高的恒定电流
ic，它与输入电流成比例地变化，但比Iin要小得多。电流对电容进行充电，当电容上的充电电压略高于参考电压Ec时，即出现一个微小的偏差e，使间歇振荡器触发，输出一个脉冲信号，使单稳触发器翻转。单稳触发器翻转后，一方面对驱动电路发出驱动信号使电磁计数器跳过一个字；另一方面使电容迅速地将所储存的电荷释放完，然后再重新开始充电。这样就将输入直流电流信号转换为使电磁计数器驱动的驱动脉冲信号。
 
26.开方器在流量测量中起什么作用？
答：开方器在流量测量中的作用就是将差压信号转换成流量信号。
27.为什么开方器中要加入一个小信号切除电路？它在实际应用中有什么意义？
答：因为开方器的特点是输入信号越小，放大倍数越大。根据公式Iout=√10×Iin，当输入电流为10mA时，输出Iout=10mA电流，放大倍数为1；当输入电流为0.01mA时，Iout为0.31mA，放大倍数为31。所以若输入Iin在零点附近稍有一点波动，则Iout将会有较大幅度的摆动，为了避免小信号波动的影响，提高开方器的使用精度，采用了小信号切除电路，为了避免在小信号时输出电流的摆动使调节系统中记录仪和调节器动作太频繁，所以把小于1mA的输出电流短路。而对1mA以上的电流输出则无影响。
28.用平衡容器测量水位的方法有什么缺点？
答：由于整个平衡容器内的水温与受压容器的水温相差很大，因此负压管的水面比受压容器内的水面低，造成测量误差。当介质参数变化或平衡容器周围环境温度变化时，此误差也是个变数。

点击次数:  更新时间:2010-05-18 11:40:34  【打印此页】  【关闭】
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