二、壓力測(cè)量技術(shù)

(一)穩(wěn)態(tài)壓力測(cè)量

1.液柱式壓力計(jì)

液柱式壓力計(jì)是用一定高度的液柱所產(chǎn)生的靜壓力平衡被測(cè)壓力的方法來測(cè)量壓力。它價(jià)格低廉，而且在±0.IMPa范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確度，故廣泛地應(yīng)用于氣體壓力的測(cè)量，包括測(cè)量低壓、負(fù)壓和壓差，主要形式有U形管壓力計(jì)和斜管壓力計(jì)。

U形管壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。U形管的兩個(gè)端頭，就是直接能感受壓力的傳感部位。U形管一般用直徑為10mm的玻璃管，在U形管中裝有已知密度的液體，一般為水、水銀或四氯化碳等。設(shè)工作液為水，密度為Pwo，U形管壓力計(jì)的一支管與大氣相通，壓力為pB，另一支管通人被測(cè)壓力pA，則其壓差A(yù)p可寫成

因?yàn)镻wo>>pair，可以忽略，故當(dāng)U形管壓力計(jì)中用水為工作液時(shí)，壓差為

同理，當(dāng)工作液為水銀時(shí)，壓差為

當(dāng)壓差一定時(shí)，工作液的密度可以決定U形管壓力計(jì)的靈敏度。在同樣的壓差情況下，工作液為水的h值要比工作液為水銀的h值高;在25℃下，水銀的密度是水的密度的13.5倍。因此人們常常用水銀式U形管壓力計(jì)測(cè)量較大的壓力或壓差。

另外，由于水和水銀的表面張力不同，充裝水銀的U形管壓力計(jì)內(nèi)的液柱面呈凸?fàn)钋妫x壓差時(shí)，應(yīng)從凸?fàn)钋娴捻旤c(diǎn)開始算起;相反，充裝水的U形管壓力計(jì)內(nèi)的液柱面呈凹狀曲面，應(yīng)從它的凹狀曲面頂點(diǎn)計(jì)算。

斜管壓力計(jì)是U形管壓力計(jì)中一支管傾斜到一定位置來測(cè)量壓力的一種形式(見圖2-15)，其特點(diǎn)是具有放大壓力或壓差的作用，通常稱為斜管式微壓計(jì)，工作液用較純的酒精。由壓力平衡可寫出

2.彈性式壓力計(jì)

這類壓力計(jì)是根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生的變形和壓力之間的關(guān)系制成的。顯然同樣的壓力下，不同結(jié)構(gòu)、不同材料的彈性元件會(huì)產(chǎn)生不同的彈性變形。常用的彈性元件有彈簧管、波紋管、薄膜等，其中波紋膜片和波紋管多用于微壓和低壓測(cè)量;單圈和多圈彈簧管可用于高、中、低壓或真空度的測(cè)量。下面介紹幾種常用的彈性式壓力計(jì)。

(1)彈簧管式壓力計(jì)。彈簧管式壓力計(jì)屬于最普遍應(yīng)用的一種壓力計(jì)，它不僅可以測(cè)量100000～1000000000Pa的壓力，還可以測(cè)量真空，其結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，是一種用扁圓形或橢圓形截面的管彎成圓弧狀，一端固定，一端自由，而自由端是封閉的，見圖2-16。

該壓力計(jì)由固定端感曼被測(cè)壓力，彈簧管內(nèi)承受壓力就會(huì)變形，首先是截面趨于圓形，緊接著彎曲的彈簧管伸展，使封閉的自由端外移，該自由端通過連接件帶動(dòng)壓力表指針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而該壓力計(jì)測(cè)出壓力的大小。