《能源监测与评价》——能源监测技术（四）

二、压力测量技术

(一)稳态压力测量

1.液柱式压力计

液柱式压力计是用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量压力。它价格低廉，而且在±0.IMPa范围内有较高的准确度，故广泛地应用于气体压力的测量，包括测量低压、负压和压差，主要形式有U形管压力计和斜管压力计。

U形管压力计的结构如图2-14所示。U形管的两个端头，就是直接能感受压力的传感部位。U形管一般用直径为10mm的玻璃管，在U形管中装有已知密度的液体，一般为水、水银或四氯化碳等。设工作液为水，密度为Pwo，U形管压力计的一支管与大气相通，压力为pB，另一支管通人被测压力pA，则其压差Ap可写成

因为Pwo>>pair，可以忽略，故当U形管压力计中用水为工作液时，压差为

同理，当工作液为水银时，压差为

当压差一定时，工作液的密度可以决定U形管压力计的灵敏度。在同样的压差情况下，工作液为水的h值要比工作液为水银的h值高;在25℃下，水银的密度是水的密度的13.5倍。因此人们常常用水银式U形管压力计测量较大的压力或压差。

另外，由于水和水银的表面张力不同，充装水银的U形管压力计内的液柱面呈凸状曲面，读压差时，应从凸状曲面的顶点开始算起;相反，充装水的U形管压力计内的液柱面呈凹状曲面，应从它的凹状曲面顶点计算。

斜管压力计是U形管压力计中一支管倾斜到一定位置来测量压力的一种形式(见图2-15)，其特点是具有放大压力或压差的作用，通常称为斜管式微压计，工作液用较纯的酒精。由压力平衡可写出

2.弹性式压力计

这类压力计是根据弹性元件受压后产生的变形和压力之间的关系制成的。显然同样的压力下，不同结构、不同材料的弹性元件会产生不同的弹性变形。常用的弹性元件有弹簧管、波纹管、薄膜等，其中波纹膜片和波纹管多用于微压和低压测量;单圈和多圈弹簧管可用于高、中、低压或真空度的测量。下面介绍几种常用的弹性式压力计。

(1)弹簧管式压力计。弹簧管式压力计属于最普遍应用的一种压力计，它不仅可以测量100000～1000000000Pa的压力，还可以测量真空，其结构十分简单，是一种用扁圆形或椭圆形截面的管弯成圆弧状，一端固定，一端自由，而自由端是封闭的，见图2-16。

该压力计由固定端感曼被测压力，弹簧管内承受压力就会变形，首先是截面趋于圆形，紧接着弯曲的弹簧管伸展，使封闭的自由端外移，该自由端通过连接件带动压力表指针转动，从而该压力计测出压力的大小。