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關(guān)于美國(guó)羅斯蒙特ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x的工作原理
垂直均勻地作用于單位面積上的力稱為壓力，又稱壓強(qiáng)。ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x表是用來(lái)測(cè)量氣體或液體壓力的工業(yè)自動(dòng)化儀表，又稱壓力表或壓力計(jì)。
壓力表可以指示、記錄壓力值，并可附加報(bào)警或控制裝置。儀表所測(cè)壓力包括絕對(duì)壓力、大氣壓力、正壓力(習(xí)慣上稱表壓)、負(fù)壓(習(xí)慣上稱真空)和差壓。工程技術(shù)上所測(cè)量的多為表壓。壓力的國(guó)際單位為帕，其他單位還有：工程大氣壓、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。
壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)，如高壓容器的壓力超過(guò)額定值時(shí)便是不安全的，必須進(jìn)行測(cè)量和控制。在某些工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓力還直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，如生產(chǎn)合成氨時(shí)，氮和氫不僅須在一定的壓力下合成，而且壓力的大小直接影響產(chǎn)量高低。此外，在一定的條件下，測(cè)量壓力還可間接得出溫度、流量和液位等參數(shù)。
1643年，意大利人托里拆利首先測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓力值為760毫米汞柱，奠定了液柱式ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x表的基礎(chǔ)。1847年，法國(guó)人波登制成波登管壓力表，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，很快在工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用，一直是常用的ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x表。
二十世紀(jì)上半葉出現(xiàn)了遠(yuǎn)傳壓力表和電接點(diǎn)壓力表，從而解決了壓力測(cè)量值的遠(yuǎn)距離傳送和壓力的報(bào)警、控制等問(wèn)題。60年代以后，為適應(yīng)工業(yè)控制、航空工業(yè)和醫(yī)學(xué)測(cè)試等方面的要求，ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x表日益向體積輕巧、耐高溫、耐沖擊、耐振動(dòng)和數(shù)字顯示等方向發(fā)展。
平衡砝碼的質(zhì)量。
U形管壓力計(jì)的測(cè)量范圍一般為0～±800毫米水柱或毫米汞柱，精度為1級(jí)，可測(cè)表壓、真空度、差壓以及作校驗(yàn)流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差壓計(jì)。其特點(diǎn)是零位刻度在刻度板中間，使用前無(wú)須調(diào)零，液柱高度須兩次讀數(shù)。
波紋管壓力計(jì)
用波紋管作為感受壓力的敏感元件的壓力計(jì)叫做波紋管壓力計(jì)。
波紋管又稱皺紋箱，它是一種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，如下圖所示。
波紋管可以分成單層的和多層的。在總的厚度相同的條件下，多層波紋管的內(nèi)部應(yīng)力小，能承受更高的壓力，耐久性也有所增加。由于各層間的摩擦，使多層波紋管的滯后誤差加大。
在壓力或軸向力的作用下，波紋管將伸長(zhǎng)或縮短，由于它在軸向容易變形，所以靈敏度較高。當(dāng)波紋管作為壓力敏感元件時(shí)，將波紋管開(kāi)口的一個(gè)端面焊接于固定的基座上，壓力由此傳至管內(nèi)，在壓力差的作用下，波紋管伸長(zhǎng)或壓縮一直到壓力為彈性力平衡時(shí)為止，這時(shí)管的自由端就產(chǎn)生一定位移，通過(guò)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)后，使指針轉(zhuǎn)動(dòng)。管的自由端的位移與所測(cè)壓力成正比。
U形管壓力計(jì)的測(cè)量范圍一般為0～±800毫米水柱或毫米汞柱，精度為1級(jí)，可測(cè)表壓、真空度、差壓以及作校驗(yàn)流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)差壓計(jì)。其特點(diǎn)是零位刻度在刻度板中間，使用前無(wú)須調(diào)零，液柱高度須兩次讀數(shù)。
波紋管壓力計(jì)
用波紋管作為感受壓力的敏感元件的壓力計(jì)叫做波紋管壓力計(jì)。
波紋管又稱皺紋箱，它是一種表面上有許多同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，如下圖所示。
波紋管可以分成單層的和多層的。在總的厚度相同的條件下，多層波紋管的內(nèi)部應(yīng)力小，能承受更高的壓力，耐久性也有所增加。由于各層間的摩擦，使多層波紋管的滯后誤差加大。
在壓力或軸向力的作用下，波紋管將伸長(zhǎng)或縮短，由于它在軸向容易變形，所以靈敏度較高。當(dāng)波紋管作為壓力敏感元件時(shí)，將波紋管開(kāi)口的一個(gè)端面焊接于固定的基座上，壓力由此傳至管內(nèi)，在壓力差的作用下，波紋管伸長(zhǎng)或壓縮一直到壓力為彈性力平衡時(shí)為止，這時(shí)管的自由端就產(chǎn)生一定位移，通過(guò)傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)后，使指針轉(zhuǎn)動(dòng)。管的自由端的位移與所測(cè)壓力成正比。
波紋管對(duì)于低壓力比彈簧管和膜片靈敏得多，而且所能產(chǎn)生用以轉(zhuǎn)動(dòng)指針或記錄筆的力也有增大，其缺點(diǎn)是遲滯值太大（5～6%），因而在用作壓力敏感元件時(shí)，常和剛度比它大五～六倍的彈簧一起使用，這樣可使遲滯值減少至1%。
霍爾式壓力計(jì)
霍爾式壓力計(jì)是利用霍爾效應(yīng)制成的ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x器?；魻柺綁毫τ?jì)的原理如下圖所示。
被測(cè)壓力由彈簧管1的固定端引入，彈簧管自由端與霍爾片3相連接，在霍爾片的上下垂直安放著兩對(duì)磁極，使霍爾片處于兩對(duì)磁極所形成的非均勻線性磁場(chǎng)中，霍爾片的四個(gè)端面引出四根導(dǎo)線，其中與磁鋼2相平行的兩根導(dǎo)線與直流穩(wěn)壓電源相連接，另兩根用來(lái)輸出信號(hào)。當(dāng)被測(cè)壓力引入后，彈簧管自由端產(chǎn)生位移，從而帶動(dòng)霍爾片移動(dòng)，改變了施加在霍爾片上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，依據(jù)霍爾效應(yīng)進(jìn)而轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)的變化，達(dá)到了壓力一位移一霍爾電勢(shì)的轉(zhuǎn)換。
（1）壓力——霍爾片位移轉(zhuǎn)換
將霍爾片固定在彈簧管自由端。當(dāng)被測(cè)壓力作用于彈簧管時(shí)，把壓力轉(zhuǎn)換成霍爾片線性位移。
（2）非均勻線性磁場(chǎng)的產(chǎn)生
為了達(dá)到不同的霍爾片位移，施加在霍爾片的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不同，又保證霍爾片位移一磁感應(yīng)強(qiáng)度B線性轉(zhuǎn)換，就需要一個(gè)非均勻線性磁場(chǎng)。非均勻線性磁場(chǎng)是靠極靴的特殊幾何形狀形成的。
（3）霍爾片位移一霍爾電勢(shì)轉(zhuǎn)換
當(dāng)霍爾片處于兩對(duì)極靴問(wèn)的中央平衡位置時(shí)，由于霍爾片左右兩半所通過(guò)的磁通方向相反、大小相等，互相對(duì)稱，故在霍爾片左右兩半上產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)也大小相等、極性相反，因此，從整塊霍爾片兩端導(dǎo)出的總電勢(shì)為零，當(dāng)有壓力作用，則霍爾片偏離極靴間的中央平衡位置，霍爾片兩半所產(chǎn)生的兩個(gè)極性相反的電勢(shì)大小不相等，從整塊霍爾片導(dǎo)出的總電勢(shì)不為零。壓力越大，輸出電勢(shì)越大。沿霍爾片偏離方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布呈線性狀態(tài)，故霍爾片兩端引出的電勢(shì)與霍爾片的位移呈線性關(guān)系。即實(shí)現(xiàn)了霍爾片位移和霍爾電勢(shì)的線性轉(zhuǎn)換。
霍爾壓力計(jì)應(yīng)垂直安裝在機(jī)械振動(dòng)盡可能小的場(chǎng)所，且傾斜度小于3°。當(dāng)介質(zhì)易結(jié)晶或黏度較大時(shí)，應(yīng)加裝隔離器。通常情況下，以使用在測(cè)量上限值1/2左右為宜，且瞬間超負(fù)荷應(yīng)不大于測(cè)量上限的二倍。由于霍爾片對(duì)溫度變化比較敏感，當(dāng)使用環(huán)境溫度偏離儀表規(guī)定的使用溫度時(shí)要考慮溫度附加誤差，采取恒溫措施（或溫度補(bǔ)償措施）。此外還應(yīng)保證直流穩(wěn)壓電源具有恒流特性，以保證電流的恒定。
正確選擇和使用ROSEMOUNT壓力測(cè)量?jī)x表是實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力參數(shù)進(jìn)行正確、有效測(cè)控的首要前提。下面是一些研究人員根據(jù)自己以往在計(jì)量第一線的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。
量程的選擇
（1）在測(cè)穩(wěn)定壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇在接近或大于正常壓力測(cè)量值的115倍。
（2）在測(cè)波動(dòng)壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇在接近或大于正常壓力測(cè)量值的2倍。
（3）在測(cè)機(jī)泵出口壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇接近機(jī)泵出口最大壓力值。
（4）在測(cè)高壓壓力時(shí)，一般壓力表最大量程選擇應(yīng)大于最大壓力測(cè)量值的1.7倍。
（5）為了保證壓力測(cè)量值的精度，最小壓力測(cè)量值應(yīng)高于壓力測(cè)量量程的1/3處。
類型的選擇
（1）指示壓力表的選擇
A、測(cè)壓 > 0.4MPa時(shí)，可選用彈簧管壓力表。
B、測(cè)壓 < 0.04MPa時(shí)，可選用波紋管或膜盒壓力表。
C、測(cè)粘稠、易結(jié)晶、腐蝕性、含固體顆粒的場(chǎng)合，可采用膜片壓力表或附帶化學(xué)密封裝置。
D、測(cè)蒸汽或高于60℃的介質(zhì)壓力測(cè)量應(yīng)選擇不銹鋼壓力表或安裝冷凝圈。
E、脈動(dòng)壓力測(cè)量應(yīng)附加阻尼器或耐震壓力表。
F、測(cè)含有粉塵氣體時(shí)應(yīng)設(shè)置除塵器。
G、測(cè)含有液體的氣體壓力時(shí)應(yīng)設(shè)置氣液分離器。
H、測(cè)某些化工介質(zhì)應(yīng)選用專用壓力表:對(duì)含氨介質(zhì)壓力測(cè)量采用氨用壓力表;對(duì)氧氣壓力測(cè)量采用氧氣壓力表;對(duì)乙炔壓力測(cè)量采用乙炔壓力表;對(duì)含硫介質(zhì)壓力測(cè)量采用抗硫壓力表。
I、高壓壓力表（>10MPa）應(yīng)有滯壓安全措施。
（2）遠(yuǎn)距離壓力傳送儀表的選擇
A、對(duì)需要遠(yuǎn)距離測(cè)量或測(cè)量精度較高的場(chǎng)合，應(yīng)選擇壓力傳感器或壓力變送器;
B、在測(cè)量精度要求不高時(shí)，可選擇電阻式或電感式、霍爾效應(yīng)式遠(yuǎn)傳壓力表;
C、氣動(dòng)基地式壓力指示調(diào)節(jié)器適宜作就地指示調(diào)節(jié);
D、壓力變送器、壓力快關(guān)應(yīng)根據(jù)安裝場(chǎng)所防爆要求合理選擇。
精度等級(jí)的選擇
（1）一般用壓力表、膜盒壓力表和膜片壓力表，應(yīng)選用115級(jí)或215級(jí)。
（2）精密測(cè)量用壓力表，應(yīng)選用014級(jí)、0125級(jí)或0116級(jí)。
外形尺寸的選擇
（1）在管道和設(shè)備上安裝的壓力表，表盤(pán)直徑100mm或150mm。
（2）在儀表氣動(dòng)管路及其輔助設(shè)備上安裝的壓力表，表盤(pán)直徑為60mm。
（3）安裝在照明較低、位置較高或示值不易觀測(cè)場(chǎng)合壓力表，表盤(pán)直徑為150或200mm。
Rosemount? 3051 Coplanar? 壓力變送器
借助羅斯蒙特 3051 共面壓力變送器，受益于行業(yè)的性能和技術(shù)。該壓力變送器系列安裝了超過(guò) 1000 萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，為壓力、液位和流量測(cè)量提供了一體化解決方案。該變送器采用共面法蘭設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)安裝和應(yīng)用靈活性，易于安裝，并具有直接過(guò)程安裝能力，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的安裝和效率。
