非接触式压力测量方法初探

　　1　引言

　　对系统液体压力的测量,传统的方法都是把感知元件与被测液体直接接触,这样就给测量工作带来了极大的不便,特别是在被测液体是强腐蚀、有毒、高压的情况下,对检测和维修人员具有极大的危害性。因此,利用非接触式测压方法对管道的压力进行检测来确定故障的发生位置、监控高压设备的压力,准确地找到故障源、及时地排除故障和保证设备、人员的安全,最大地节约人力和物力是有实际意义的。

　　2　接触式测压方法的发展

　　测试仪表的发展经历了机械式、数字式和智能式3个阶段,对于液压系统的压力测试仪表来说,目前使用广泛的有机械式检测、电气式检测、电阻式检测等。

　　(1)机械式检测　机械式检测压力是利用弹性元件作为压力敏感元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。当压力传感器与被测流体接触时,弹性元件会产生一定的变形,根据变形的大小就可以换算出被测流体的压力。这种压力仪表最常用的有弹簧管压力表,主要由3部分组成:感测元件为弹簧管(或为波登管);传动机构由杠杆机构、齿轮和齿弧组成;显示部分为指针和刻度盘。感测元件将压力转换为弹簧管封闭端的位移,通过放大元件,即传动机构,将位移转换为指针转动角;然后由刻度盘显示出来。在信号传递过程中,由于存在运动副之间的摩擦、运动件的惯性等因素,决定了此类仪表对信号的响应速度是不高的,因此它只能用于静态测量和指示性测量。

　　(2)电气式检测　电气式压力检测一般是用压力敏感元件(主要是压电材料)直接将压力转换成电阻、电荷量等电量的变化的一种检测方法。霍尔式压力传感器是这种检测方法的代表。它是根据半导体的霍尔效应原理制成的,虽然传递元件,即霍尔元件没有运动摩擦,但在压力液体的作用下敏感元件(如弹簧管)自由端会产生一定的位移,并且还要带动具有一定质量的霍尔元件运动,必然具有一定的惯量,这样就限制了它的响应速度,故霍尔式传感器也只能作为非动态的压力测量用。

　　(3)电阻式检测　这种检测是将高电阻的金属丝做成电阻应变片,在应用时,将应变片贴在一个金属薄壁圆筒上,当压力液体进入时,圆筒变形引起阻值的变化,从而测出液压。它有效地提高了检测的响应速度,解决了动态压力参数的测量。

　　(4)其他的检测方法　皮托管法是在皮托管柱形头部驻点位置开孔测量来流的总压或滞止压力,侧壁开有一圈小孔或狭缝测量当地的静压,常用于低压。液柱式压力检测是以流体静力学原理为基础的。它们一般采用水银或水为工作液,用U型管或单管进行测量,常用于低压、负压或压力差的检测。