壓強(qiáng)量測(cè)

液柱式壓力計(jì)是量測(cè)液柱高度表示壓強(qiáng)的裝置。常用的有以下兩種。

(1)測(cè)壓管。直接用水柱高度表示壓強(qiáng)(或稱測(cè)壓管高度)。施測(cè)時(shí)，在測(cè)量壓強(qiáng)的邊壁上開(kāi)測(cè)壓孔，然后用不銹鋼管或紫銅管、橡皮管等將測(cè)壓孔連通至測(cè)壓管(通常用玻璃管)。如果壓強(qiáng)較大，測(cè)壓管過(guò)高，測(cè)量不便，則可改用較重的工作液體如水銀。

(2)比壓計(jì)。用來(lái)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的壓強(qiáng)差的裝置。又稱U形管壓差計(jì)。在U形玻璃管內(nèi)充填非揮發(fā)性測(cè)壓用工作液體，水和水銀是兩種最常用的工作液體。

這兩種壓力計(jì)僅適用于測(cè)定恒定流時(shí)的時(shí)均壓強(qiáng)。由于測(cè)量結(jié)果穩(wěn)妥可靠，操作簡(jiǎn)便，為實(shí)驗(yàn)室中最基本的測(cè)壓儀器。

機(jī)械式壓力計(jì)即壓力表，是利用金屬?gòu)椥栽軌鹤冃蔚奶匦詠?lái)量測(cè)壓強(qiáng)。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些元件可在外力作用下產(chǎn)生變形，帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而使被測(cè)壓強(qiáng)顯示在率定好的表盤(pán)上。壓力表的形式繁多，常見(jiàn)的有彈簧式、管環(huán)式、隔膜式和風(fēng)箱式等4種。

在正常壓強(qiáng)量程內(nèi)，壓力表的準(zhǔn)確度不及液柱式壓力計(jì)。使用時(shí)，須事先進(jìn)行率定。

電測(cè)壓力傳感器應(yīng)用非電量電測(cè)原理，將感受到的液體壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并與放大器和記錄器相配合，可以精確、快速地測(cè)定動(dòng)態(tài)、靜態(tài)壓力和脈動(dòng)壓力。常用的壓力傳感器有應(yīng)變片壓力傳感器與晶體壓力傳感器兩種。

(1)應(yīng)變片壓力傳感器。用電阻應(yīng)變片作為敏感元件，當(dāng)傳感器的彈性承壓元件受壓力作用變形時(shí)，粘貼在其上的應(yīng)變片發(fā)生電阻的變化。通過(guò)二次儀表將此變化轉(zhuǎn)換成與被測(cè)壓力成正比的電信號(hào)輸出。

(2)晶體壓力傳感器。利用晶體在某一特定軸向受力時(shí)產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)，其電荷量與施加壓力成正比。具有壓電效應(yīng)的天然晶體有石英、電氣石和羅謝耳鹽等。其中，以石英性能最好，可用以制成各種耐高溫高壓的壓力傳感器。

20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，超小型的硅片晶體壓力傳感器得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。硅晶片厚度只有0.05 mm，具有壓阻效應(yīng)，受壓后電阻率會(huì)發(fā)生變化。在其上集成有測(cè)量電橋和處理電路，經(jīng)二次儀表可得到與壓力成正比的電信號(hào)輸出。

晶體壓力傳感器可具有極高的響應(yīng)速度(1MHz以上)，目前廣泛用于水工、航空和船舶等方面的實(shí)驗(yàn)研究。

對(duì)流體作用于單位面積上的法向力的測(cè)定，壓強(qiáng)通常分為相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)。前者是測(cè)點(diǎn)水壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)之差;后者是包括大氣壓強(qiáng)在內(nèi)的總壓強(qiáng)。測(cè)定壓強(qiáng)的儀表稱為壓力計(jì)，按其作用原理可分為液柱式壓力汁、機(jī)械式壓力計(jì)和電測(cè)壓力傳感器等。

包括相對(duì)壓強(qiáng)與絕對(duì)壓強(qiáng)的量測(cè)，前者更為常見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)室中、水利工程及各種工業(yè)部門(mén)中，壓強(qiáng)量測(cè)都很重要。測(cè)量壓強(qiáng)的儀器叫壓力計(jì)或壓力表，按作用原理可分為三類。

①液柱式壓力計(jì):測(cè)出液柱高度換算為測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)。有直接用液柱高度表示測(cè)點(diǎn)壓強(qiáng)的簡(jiǎn)單測(cè)壓管。還有部分填充非揮發(fā)性液體(不同于待測(cè)液體)的 U形管壓力計(jì)或壓差計(jì)，填充液體可為水銀、油或水，視待測(cè)液體的種類和待測(cè)壓強(qiáng)(或壓差)的大小而定。

②彈性式壓力計(jì):以彈性元件受壓變形的大小來(lái)量測(cè)液體壓強(qiáng)，有多種型號(hào)。

③電氣式壓力計(jì):利用壓力傳感器感受液體壓強(qiáng),將它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(如電壓、電流、電容、電感等)，經(jīng)放大顯示記錄后，再將這些電信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的換算而求出壓強(qiáng)。壓力傳感器的形式多種多樣，如電阻應(yīng)變式、電容式、壓電式等。壓強(qiáng)的電測(cè)法比其他方法有更多的優(yōu)越性:電信號(hào)可以傳送到很遠(yuǎn)的距離，適于遙測(cè)、遙控;電測(cè)往往更為準(zhǔn)確快捷;只有電測(cè)法可以測(cè)量脈動(dòng)壓強(qiáng)，而另外兩種方法，只能測(cè)量時(shí)均壓強(qiáng);電信號(hào)通常更易于轉(zhuǎn)接，更適于直接用微機(jī)記錄、處理。

以單位面積的力進(jìn)行計(jì)量。中國(guó)的法定計(jì)量單位和國(guó)際單位制(SI)中的壓強(qiáng)單位是帕【斯卡】(Pa)。1Pa=1N/m2。過(guò)去工程上還以大氣壓強(qiáng)和液柱高計(jì)量壓強(qiáng)，實(shí)行法定計(jì)量單位后已逐漸不用。①以大氣壓強(qiáng)計(jì)量:一般取76cm水銀柱高所產(chǎn)生的壓強(qiáng)(約為10.33m水柱高)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)。工程上習(xí)慣采用10m水柱高的壓強(qiáng)為一個(gè)工程大氣壓(at)。②以液柱高計(jì)量:常用的有汞柱高或水柱高。不同計(jì)量單位之間的變換關(guān)系為: latm=1.033at=1.013×105Pa

=10.33mH2O=76mmHg