压力表计量基础知识讲座

戴孝华/上海市计量测试技术研究院

压力表计量基础知识讲座

戴孝华/上海市计量测试技术研究院

第六讲 压力表的结构及工作原理（下）

6 具有附加功能的压力表

带有附加功能的压力表,目前可归纳为三种:电接点压力表、电接点膜盒压力表和远传压力表。它们的共同特点是增加了压力表的使用功能,扩大了压力表的使用范围。

6.1 电接点压力表

6.1.1 结构

电接点压力表是在一般弹簧管压力表内安装电接点装置而构成。目前电接点装置分为直接作用式和磁助式电接点装置两种形式。磁助式电接点装置的结构如图11所示。

图11 磁助式电接点装置结构示意图

电接点压力表的总体结构，通常表现为：压力表指针（通常称为指示指针）上装有一根支柱电触头；电接点装置的接点已制成可转动、有电触头的限位指针（通常称设定针），电接点装置安装在压力表的接头上，电触头有电信号线引到外壳上的接线盒上；表玻璃中央装有可拨动设定针的旋钮。

6.1.2 工作原理

被测量压力介质作用于弹簧管后产生弹性变形，引起弹簧管管端位移，通过拉杆带动齿轮传动机构将管端位移进行放大，并带动指示指针在分度盘上指示出被测量的压力值。指示指针在转动时，其上的支柱电触头与设定好限位位置的设定指针上的触点相接触（断开或接通）的瞬间，电气线路接通控制系统，在设定压力处发出报警信号（指示灯或电铃），以达到对使用的设备进行需要的位式控制。

6.1.3 分类

1）按测量压力类别分为电接点压力表、电接点真空表和电接点压力真空表。

2）按工作原理分为直接作用式电接点压力表和磁助式电接点压力表。

3）按控制方式分为两位式电接点压力表（单限报警）和三位式电接点压力表（上下限报警）。

4）因工程需要而派生出的品种有防爆电接点压力表、防爆感应式接点压力表、耐振型电接点压力表、防蚀型电接点压力表和无触点电接点压力表。

6.2 电接点膜盒压力表

6.2.1 结构

电接点膜盒压力表的结构是在一般膜盒压力表内安装有电接点装置而构成。

6.2.2 工作原理

在被测量气体介质压力作用下，膜盒发生弹性变形，膜盒的自由端产生位移，由拉杆带动传动机构，指示指针在分度标尺（或分度盘）上指示出被测量压力值。指示指针在转动时，其上的触点与设定好限位位置的设定指针上的触点相接触（断开或接通）的瞬间，电气线路接通控制系统，在设定压力处发出报警信号（指示灯或电铃），以达到对使用的设备进行需要的位式控制。

6.2.3 分类

1）按测量压力类别分为电接点膜盒压力表、电接点膜盒真空表和电接点膜盒压力真空表。

2）按控制方式分为两位式电接点膜盒压力表（单限报警）和三位式电接点膜盒压力表（上下限报警）。

6.3 远传压力表

6.3.1 结构

远传压力表是在一般弹簧管压力表内安装有远传装置而构成。远传装置分为电位器式和差动变压器式两种类型。

远传压力表不仅能在测量点指示压力，还可将电信号传输给远距离的二次仪表进行压力指示或控制功能。

6.3.2 工作原理

远传压力表的工作原理如图12所示。

（a）图，电位器式远传压力表的工作原理：被测量压力作用下，弹簧管产生弹性变形，引起弹簧管管端位移，通过齿轮传动机构带动指针在分度盘上指示出被测量的压力值；与此同时，由弹簧管管端带动的电刷在扇形齿轮的电位器上滑动，由滑线电阻输出与指示压力相对应的电阻信号传到远离测量点的二次仪表，实现远距离控制。

图12 远传压力表工作原理图

（b）图，差动变压器式远传压力表的工作原理：被测量压力作用弹簧管后产生变形，引起管端位移，通过齿轮传动机构带动指针在分度盘上指示出压力值；与此同时，由弹簧管管端带动的铁芯在线圈内移动，即差动变压器输出0 ～ 10 mA和4 ～ 20 mA的电流信号，可与DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表中的显示记录调节仪联合使用,以实现远距离控制。

6.3.3 分类方法

7 专门用途的一般压力表

7.1 氧气压力表等的结构和工作原理

1）氧气、氢气、乙炔气及其他可燃性气体的压力表，按准确度等级分类,属于一般压力表，所以，它们的结构和工作原理与一般压力表完全相同，这里不再重复。

2）氧气压力表等气体压力表的分度盘上标有被测量介质的名称或测量介质的颜色警示标记。 采用颜色警示标记时，应在分度盘上的压力表名称下面画一条横线，横线的颜色应符合表2的规定。

3）氧气压力表表盘上名称下面除有天蓝色横线外，还应标有红色“禁油”二字。

表2 被测量介质的名称及颜色警示标记

7.2 带检验指针的压力表

又称留底压力表或记忆压力表。

7.2.1 结构

在一般压力表的指针轴上再安装一根可以转动的“检验指针”而构成，检验指针由调整轴、轴套、弹簧、外套组成。

7.2.2 工作原理

在被测量压力作用下，弹簧管产生弹性变形，引起弹簧管管端位移，通过拉杆带动传动机构将管端位移进行放大，同时带动指示指针和检验指针转动，在标有法定计量单位的分度盘上指出被测量压力值。当压力达到安全压力或特殊要求压力时压力突然卸载，指示指针迅速回到零位，检验指针留在原来位置指示压力。如继续使用压力表，应将检验指针拨回到零位再用。

7.2.3 用途

主要用于需要知道安全压力或特殊压力的生产过程中。例如，用于材料拉伸试验机上，在压力逐渐增加过程中，材料被拉断时，压力随即卸载，指示指针回到零位，检验指针则留在原位，这时就可以知道材料拉断时的压力是多少，而且工作人员可以不在试验现场。

7.3 双针双管压力表

7.3.1 结构

两只一般压力表安装在一个表壳内，具有两只压力接头，其特点是两根指针安装在同一根指针轴上，使用同一块分度盘。为便于识别，两只接头和两根指针上分别涂以两种颜色。外形如图13所示。

图13 双管双针压力表的外形

7.3.2 工作原理

与一般压力表的工作原理相同。

7.3.3 用途

双针双管压力表，主要用在机车车辆上液压系统或储气缸内的两个相同压力或不相同压力的测量；也可以用于对铜合金及锡铅合金焊料无腐蚀性、无凝固、非结晶的各种压力介质的压力测量。

7.4 抗震压力表

7.4.1 结构

按使用弹性元件的不同分为两种：一是用弹簧管作弹性敏感元件的抗震压力表，其结构与一般压力表的结构相同；二是用叉簧作弹性敏感元件的抗震压力表，其结构如图14所示。它由螺纹接头、密封垫、膜片组、叉簧、传动机构和指示部分等组成。

抗震压力表表壳内通常灌充甘油或硅油作为工作介质。

7.4.2 工作原理

用弹簧管作弹性敏感元件的抗震压力表的工作原理与一般压力表的工作原理相同。

用叉簧作弹性敏感元件的抗震压力表的工作原理：被测量压力介质作用于护塞，通过阻尼器，利用毛细通道限制流体流速的原理，使脉动压力受到抑制，将脉动压力变成平稳压力，此压力作用于叉簧引起弹性变形而产生微量位移，借助连杆带动传动机构进行放大，同时使指针转动，在分度盘上指示出被测量压力。

图14 叉簧抗震压力表结构示意图

7.4.3 分类

分为有灌充液并带阻尼器和有灌充液不带阻尼器的直接指示式抗震压力表。

7.4.4 带阻尼器抗震压力表的特殊要求

1）减幅比不大于0.5。

减幅比定义是抗震压力表指针实际指示压力变化幅度与输入压力变化幅度之比。

2）脉动误差不大于最大允许误差的2倍。

脉动误差定义是抗震压力表实际指示压力变化范围中值与输入压力变化范围中值之比。

这两项特殊要求，在行业标准（JB/T 6804－2005）中已规定为出厂检验项目，检验时，需要使用交变试验机设备。

7.5 轮胎压力表

7.5.1 结构

总体上分为两种形式，即指针式和标尺式，指针式轮胎压力表使用得比较多，其结构主要由进气阀、导气杆、具有弹簧管的压力表表头、气嘴头、回零机构等组成。标尺式轮胎压力表的结构主要由进气阀、柱塞、标尺、气嘴头、回零机构等组成。

7.5.2 工作原理

指针式轮胎压力表：被测量压力通过气嘴头作用于弹性敏感元件上，使其产生弹性变形，引起的位移通过传动机构放大并推动指针在分度盘上指示出被测量压力值。

标尺式轮胎压力表：被测量压力通过气嘴头作用于带有标尺的柱塞上，使其产生位移，并保持在一定的位置上，此时标尺指示出被测量的压力。7.5.3 轮胎压力表 修订过的国家计量检定规程（JJG 927 —2013）已出版使用。

7.6 船用压力表

7.6.1 结构

船用压力表的结构与一般压力表的结构相同。与一般压力表相比，具有三个特点：一是指针和分度盘上涂有永久性发光剂，以保证在暗室中可清晰读数；二是压力表要有抗盐雾能力、外壳要有防溅防护能力；三是压力表能在偏离正常安装位置22°的摇摆时仍能正常工作。

7.6.2 工作原理

船用压力表的工作原理与一般压力表的工作原理相同。

7.6.3 船用压力表的质量管理

与一般压力表相比，除了应有“制造计量器具许可证”外，还要有“船用产品型式认可证书”。

7.7 记录式压力表

记录式压力表的结构和工作原理，请看第五讲中波纹管压力表的内容。

7.8 超高压力压力表

结构和工作原理与一般压力表相同。

超高压力压力表的特点是测量的压力高和表壳外径大。目前,国内生产的超高压力压力表的压力测量范围分为0 ～ 400 MPa、 0 ～ 600 MPa和0 ～1 000 MPa三种规格，准确度等级一般为1.6级，表壳外径尺寸为250 mm。超高压力压力表的弹簧管用高强度钢材加工制造。

7.9 空盒气压表和空盒气压计

7.9.1 结构

空盒气压表和空盒气压计都是用于测量大气压力的仪器。空盒气压表是指针式结构，它的指针始终指示当时当地的大气压力，并附有测量温度的温度计，俗称“附温表”。空盒气压计是记录式结构，它的记录笔也是始终记录当时当地的大气压力，并附有自记钟。

空盒气压表一般分为：精密空盒气压表、普通空盒气压表和高原空盒气压表三种。

空盒气压计按记录周期分为：日记型和周记型两种。

7.9.2 工作原理

空盒气压表的工作原理:利用金属膜盒在大气压力作用下产生弹性变形而引起位移，通过传动机构放大并带动指针转动，在分度盘上指示出当时当地的大气压力。

空盒气压计的工作原理:利用金属膜盒（组）在大气压力作用下产生弹性变形而引起位移，通过传动机构放大并带动记录笔在转动的时间－气压坐标记录纸上记录当时当地的大气压力。

7.10 差压压力表

差压压力表通常可简称为差压表，主要用于测量两个相关压力的压力差，目前使用比较多的是微差压表，差压表依据选用不同的弹性敏感元件有不同的结构，本文介绍的是膜片式差压表。

7.1 0.1 膜片式差压压力表的结构

膜片式差压压力表的结构如图15所示。它由测量膜片1、低压腔2、高压腔3、扭矩装置9、传动机构10、指示机构等组成，两个双向阀5起超压保护作用，即当压力差超过允许值，双向阀就自动关闭，以防止差压表损坏。

图15 膜片式差压表结构原理图

7.1 0.2 膜片式差压压力表的工作原理

膜片式差压压力表的工作原理如图15所示，它的测量系统由低压腔2、高压腔3、密封腔4和测量膜片1组成。图中左侧箭头代表被测量低压力进入端，图中右侧箭头代表被测量高压力进入端。当低压端和高压端同时进入不同压力后，测量膜片1在压力差的作用下发生弹性变形而产生位移，这个位移通过连接杆6上的横杆带动拨叉7转动，由于拨叉7和扭矩杆8是一体的，通过扭矩装置9将位移传递到传动机构10上，传动机构将位移进行放大同时带动指示指针在标有法定计量单位的分度盘上指示出差压值。