压强量测

液柱式压力计是量测液柱高度表示压强的装置。常用的有以下两种。

(1)测压管。直接用水柱高度表示压强(或称测压管高度)。施测时，在测量压强的边壁上开测压孔，然后用不锈钢管或紫铜管、橡皮管等将测压孔连通至测压管(通常用玻璃管)。如果压强较大，测压管过高，测量不便，则可改用较重的工作液体如水银。

(2)比压计。用来测量两点之间的压强差的装置。又称U形管压差计。在U形玻璃管内充填非挥发性测压用工作液体，水和水银是两种最常用的工作液体。

这两种压力计仅适用于测定恒定流时的时均压强。由于测量结果稳妥可靠，操作简便，为实验室中最基本的测压仪器。

机械式压力计即压力表，是利用金属弹性元件受压变形的特性来量测压强。通过结构设计，这些元件可在外力作用下产生变形，带动传动机构，从而使被测压强显示在率定好的表盘上。压力表的形式繁多，常见的有弹簧式、管环式、隔膜式和风箱式等4种。

在正常压强量程内，压力表的准确度不及液柱式压力计。使用时，须事先进行率定。

电测压力传感器应用非电量电测原理，将感受到的液体压力转换成电信号，并与放大器和记录器相配合，可以精确、快速地测定动态、静态压力和脉动压力。常用的压力传感器有应变片压力传感器与晶体压力传感器两种。

(1)应变片压力传感器。用电阻应变片作为敏感元件，当传感器的弹性承压元件受压力作用变形时，粘贴在其上的应变片发生电阻的变化。通过二次仪表将此变化转换成与被测压力成正比的电信号输出。

(2)晶体压力传感器。利用晶体在某一特定轴向受力时产生电荷的压电效应，其电荷量与施加压力成正比。具有压电效应的天然晶体有石英、电气石和罗谢耳盐等。其中，以石英性能最好，可用以制成各种耐高温高压的压力传感器。

20世纪70年代以来，随着半导体集成电路技术的发展，超小型的硅片晶体压力传感器得到愈来愈广泛的应用。硅晶片厚度只有0.05 mm，具有压阻效应，受压后电阻率会发生变化。在其上集成有测量电桥和处理电路，经二次仪表可得到与压力成正比的电信号输出。

晶体压力传感器可具有极高的响应速度(1MHz以上)，目前广泛用于水工、航空和船舶等方面的实验研究。

对流体作用于单位面积上的法向力的测定，压强通常分为相对压强和绝对压强。前者是测点水压强与大气压强之差;后者是包括大气压强在内的总压强。测定压强的仪表称为压力计，按其作用原理可分为液柱式压力汁、机械式压力计和电测压力传感器等。

包括相对压强与绝对压强的量测，前者更为常见。实验室中、水利工程及各种工业部门中，压强量测都很重要。测量压强的仪器叫压力计或压力表，按作用原理可分为三类。

①液柱式压力计:测出液柱高度换算为测点压强。有直接用液柱高度表示测点压强的简单测压管。还有部分填充非挥发性液体(不同于待测液体)的 U形管压力计或压差计，填充液体可为水银、油或水，视待测液体的种类和待测压强(或压差)的大小而定。

②弹性式压力计:以弹性元件受压变形的大小来量测液体压强，有多种型号。

③电气式压力计:利用压力传感器感受液体压强,将它转换成电信号(如电压、电流、电容、电感等)，经放大显示记录后，再将这些电信号经过相应的换算而求出压强。压力传感器的形式多种多样，如电阻应变式、电容式、压电式等。压强的电测法比其他方法有更多的优越性:电信号可以传送到很远的距离，适于遥测、遥控;电测往往更为准确快捷;只有电测法可以测量脉动压强，而另外两种方法，只能测量时均压强;电信号通常更易于转接，更适于直接用微机记录、处理。

以单位面积的力进行计量。中国的法定计量单位和国际单位制(SI)中的压强单位是帕【斯卡】(Pa)。1Pa=1N/m2。过去工程上还以大气压强和液柱高计量压强，实行法定计量单位后已逐渐不用。①以大气压强计量:一般取76cm水银柱高所产生的压强(约为10.33m水柱高)为标准大气压(atm)。工程上习惯采用10m水柱高的压强为一个工程大气压(at)。②以液柱高计量:常用的有汞柱高或水柱高。不同计量单位之间的变换关系为: latm=1.033at=1.013×105Pa

=10.33mH2O=76mmHg