[其他]精密測量封閉容器內(nèi)高壓流體壓力的系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000004145
• 申請日: 1985-05-31
• 公開（公告）號: CN1004375B
• 公開（公告）日: 1989-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 何志邁;張于峰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 代理公司: 天津大學專利代理事務所
• 代理人: 諸凱;曹玉平

一種精密測量封閉容器內(nèi)高壓流體壓力的系統(tǒng)。本發(fā)明屬于對密閉系統(tǒng)內(nèi)任何高壓流體的壓力進行測量的裝置。本系統(tǒng)主要采用了電極式薄膜傳感器及耐高壓的Ｕ型管水銀壓差計，并將壓力分為整數(shù)與小數(shù)分別測取的方法，從而提高了測壓精度，并解決了敏感元件結(jié)構(gòu)復雜，靈敏度較低等同題。此系統(tǒng)也可測量處于高溫狀態(tài)下（＜２００℃）的流體，而且在測量過程中流體無損耗。其測壓方法對于工業(yè)方面，如化工設備等有一定的實用價值，電極式薄膜傳感器，可用于工業(yè)生產(chǎn)等等其它領域。

本發(fā)明屬于對密閉系統(tǒng)內(nèi)任何高壓流體的壓力進行測量的裝置。

測量封閉容器內(nèi)流體的壓力，為了保證被測流體的純度，防止泄漏，所以壓力的測量一般都是采用間接的方法，即利用敏感元件間接反映封閉容器中的壓力信號。這種測量裝置的量測精度及范圍受到儀表本身的限制，采用活塞式壓力計比較精確，但測得的壓力值都是整數(shù)。國外有的采用在活塞上附加小砝碼的方法，此法的缺點是：（a）反復倒換小砝碼極不方便;（b）附加的小砝碼的重心不可能通過活塞柱的軸心，因而產(chǎn)生側(cè)壓力和附加磨擦力，使活塞式壓力臺損傷，精度下降;（c）砝碼質(zhì)量折算的壓力值誤差較大。此外影響測量精度的另一個原因是敏感元件的靈敏度。一般國內(nèi)外采用的敏感元件都是電容壓力傳感器，它需要配備電容電橋二次儀表，不但傳感器本身結(jié)構(gòu)復雜，靈敏度也較低。例如日本慶應義塾大學熱物性研究室P、V、T（壓力，比容，溫度）裝置上的測壓系統(tǒng)的技術(shù)指標為：

測量范圍 0-100 bar

精度 ±0.014 bar

（Bulletin of the JSME.Vol.I8，No.126，Dec，1975.P.1448）

法國（BelleVue）高壓實驗室P.V.T實驗裝置上的測試方法及壓力傳感器，結(jié)構(gòu)復雜，精度也較低。

（Pressure-Volume-Temperature Behavior of Difluoromethane，JOURNAL OF CHEMICAL AND ENGINEERING DATA，Vol.13，No.1，JANUARY 1968，P16-18）

為了克服上述測量方法的不足，本發(fā)明主要采用了靈敏度較高的電極式薄膜傳感器做為敏感元件，并采用將壓力分為整數(shù)與小數(shù)分別測取的方法，為此，設計了耐高壓的U型管水銀壓差計。從而提高了測壓精度，并使敏感元件結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，靈敏度高。

圖1為該系統(tǒng)的工作原理圖。內(nèi)裝流體的封閉容器實驗塊1，電極式薄膜傳感器2，10，閥門3，4，氣體平衡箱5，6，高壓氣源及電磁閥門7，壓力表8，活塞式壓力計9，耐高壓的U型管水銀壓差計11，微量調(diào)節(jié)泵12，放氣閥13，汞位指示器14。

圖2為電極式薄膜傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。金屬電極15，壓環(huán)16，薄膜電極17，金屬密封墊18，進氣孔19、20，上蓋21，下蓋22，電極導體23。

圖3為耐高壓的水銀壓差計結(jié)構(gòu)示意圖。不銹鋼U型管24，汞位指示器25該指示器包括磁芯浮子26，差動線圈27，水銀28，撥動開關29，指示儀表30。

該測壓系統(tǒng)工作原理如下所述（見圖1）：將內(nèi)裝流體的封閉容器實驗塊1與電極式薄膜傳感器2連接，開啟閥門3，4及氣體平衡箱閥門5，6，開啟高壓氣源電磁閥門7，向系統(tǒng)充氣以達和流體的壓力相平衡。粗壓力變化可由壓力表8指示，根據(jù)壓力表指示，在活塞式壓力計9上增減相應的砝碼數(shù)，然后利用微量調(diào)節(jié)泵12，將薄膜傳感器2中的薄膜電極精密調(diào)節(jié)至平衡位置，這時流體壓力與氣源壓力平衡。關閉閥門4，通過充放氣閥7、13，調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力使電極式薄膜傳感器10中的薄膜電極處于平衡位置，這時活塞壓力計上砝碼重量即為流體壓力的整數(shù)部分?！泊吮∧鞲衅?0的加入是為了消除活塞壓力計內(nèi)油柱產(chǎn)生的壓力偏差，同時薄膜同活塞底柱處于同一水平線上）壓力的小數(shù)部分，即為耐高壓的U型水銀壓差計11內(nèi)水銀柱高差，可由汞位指示器讀出。