壓力基礎知識中國測試技術研究院流量所

甘蓉第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類壓力的單位1概述234壓力的基本概念壓力的單位壓力儀器儀表的分類概述第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

在國民經濟各部門中，凡是利用液體、氣體或蒸汽作為動力、傳遞介質、燃燒體等都要反映出壓力的作用。

這樣就需要各種壓力儀器儀表來指示出壓力的有無、大小和變化等情況，以保證生產和科研能正確控制，工作順利進行。

所以，壓力計量測試技術在國民經濟各領域得到越來越廣泛的應用。第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位在工業生產中，最普遍的是鍋爐中的蒸汽壓力和液壓機、水壓機等設備的壓力計量和測試；

交通運輸中的汽車、輪船、火車和飛機等使用的各類發動機動力、液壓、汽壓管道中的壓力測量；

冶金工業上的冶煉，熱風管道中的壓力參數的控制和測量；第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位石油化工工業中各種物理、化學反應的控制和監測；電力工業中，保證壓力計量測試正確，對于機組安全和經濟運行具有重要意義；在醫療衛生中血壓測量準確與否關系到醫生對病人的診斷和治療；

第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位在航空和航天工業中，一些重要的飛行參數，如高度、空速等技術性能參數均以壓力測試為基礎，據統計所有飛行器參數測試中，與壓力有關的參數測試占60%之多；在核工業和軍事工業中，許多重要場合均需壓力測量為基礎。第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位在科學研究中，許多實驗離不開壓力測量，如很多金屬和非金屬材料要經過壓力加工，以改變其組織結構和相態。絕大多數新型高強度材料和人造金剛石也是經高壓處理而成。在特定條件下，經高壓作用后氣態的氫可以轉變為固態的氫，它具有一切金屬的性質。在超高壓下非金屬碳也可轉變為具有金屬性能的碳。另外，在超高壓研究物質的相態和相變、溫度、磁場、電性能等都必須應用超高壓力測量技術。第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位隨著國民經濟的飛速發展，目前對動態壓力的測量，在線壓力測量，對壓力自動控制以及遠距離連續測量；在高、低溫，沖擊加速度和磁場等特定條件下的壓力測量；微小壓力和超高壓測量都提出了新的要求。第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位近年來，隨著集成電路，電子計算機技術和傳感器技術的飛速發展，對壓力測量技術又提出了新的更高的要求。這就不是僅對生產、試驗過程或其它運動過程中的壓力參數進行測試，收集和數據顯示，而且還要對其結果進行適當分析、處理、轉換、反饋或通訊控制等。從而把生產、試驗過程與被測參數的測試和數據處理構成一個完整、統一的整體。

過去需工作人員和儀器進行測試，而現在則由計算機通過接口控制，測試系統中的各個單元管理和控制操作測試過程，在軟件和硬件的統一控制下協調工作。第一部分壓力基礎知識Sectionheader壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位壓力計量測試技術工作，不僅是控制和調節生產和試驗過程，保證安全，測量數據及數據處理準確可靠。

而且更主要的是從基準器量值傳遞到標準器和工作計量器具；對各種基（標）準器的研制，對量值傳遞系統的研究；對檢定方法、校準方法、檢測技術規范的試驗研究、制定、宣貫實施等；如何選用基（標）準器、選用工作計量器具以及做好對基（標）準器和工作計量器具的維護、保養、修理以及周檢等工作。

如果上述工作做不好，將會直接或間接影響生產產品，科研成果，人身安全以及國民經濟各領域的工作。由此可見搞好壓力計量測試工作是何等重要。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念1壓力的定義及壓力計量

在物理學中，將液體、氣體（或蒸汽）介質垂直作用于單位面積上的壓力稱為“壓強”。

因此，在物理學中壓力是作用力的概念。工程技術上所用的壓力名詞與物理學中的壓強是同一概念。故我們現在所說的壓力均是指工程技術中使用的名詞。

壓力的定義是：垂直作用于單位面積上，而且均勻分布此面積上的力。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念1壓力的定義及壓力計量根據壓力的定義，其基本公式是：P=F/S式（1）式中P——作用的壓力F——作用的力S——作用面積從式（1）中可知，壓力與所承受力的面積成反比，而與作用力成正比，在同一作用力的情況下，當作用面積大時壓力小，作用面積小時壓力大；相反，當作用面積一定時，壓力隨作用力的增大而增大，隨著作用力的減小而減小。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念1壓力的定義及壓力計量在工程技術中，由于各種測試目的和要求不同，以及需要測試的環境條件也各不相同，所以，需要研究壓力測試的情況也不相同。當施力于物體上時，其體積和形狀就發生了變化。而當力停止作用后，物體又能恢復其原來體積和形狀的現象稱為彈性。所以，一般可用物體的彈性來表示壓力的量值。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念1壓力的定義及壓力計量

在固體中，當力作用于任何固定不動的物體上時，就會產生由物體體積改變所引起的應力；而在液體中，如將液體裝在用活塞密封的容器中。當在活塞上施力時，那么容器中產生的壓力會均勻分布到液體的所有質點（液體所占體積的各點），同時液體又將壓力垂直地傳到它周圍的器壁。在氣體中，壓力也是傳播到氣體所占體積的所有各點。氣體的體積隨壓力不同而改變。同時，氣體的彈力，即恢復其原來體積的能力也隨壓力成比例地改變。氣體和液體一樣，也能將壓力傳播到器壁，而且一般是向限制它的表面傳遞第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念1壓力的定義及壓力計量在工程技術中，壓力的量值一般都是采用根據物體上述的一些性質所制成的各類壓力儀器儀表來測量的。而用壓力儀器儀表來對目的物進行比較或測量壓力量值的過程叫壓力計量。由于應用壓力是多種多樣的，因此就產生了不同的壓力狀態。

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壓力的基本概念2靜止流體中的壓力流體靜壓力的方向永遠沿著作用力的法線方向，流體中任一點上各方向的靜壓力均相等。流體對裝流體的容器底部和側壁均有壓力作用，其任一點的壓力與流體表面到該點深度成正比。在同一水平面的所有各點壓力是相等的，而且同一深度各方向壓力相等。如果不是這樣，那么流體在該點某些方向上有不平衡的力，會使流體在該點處于運動中。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念2靜止流體中的壓力流體的自由面處于靜止，而且保持與水平面平行。加在密封液體上壓力，能夠按照原來的大小由液體向各個方向傳遞。這就是著名的帕斯卡定律。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語在工程技術中，為了區別測試的目的的不同，常使用以下壓力名詞術語：第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語絕對壓力PA絕對壓力是相對于絕對真空所測得的壓力，即從完全的零壓力開始所測得的壓力。它是液體、氣體或蒸汽所處空間的全部壓力，也叫不帶條件起算的全壓力。當然，得到完全真空是不可能的，因此一般說流體的絕對壓力應是流體的壓力與真空中殘余壓力的差值。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語絕對壓力PA但是，隨著科學技術的發展，已可能得到幾乎接近完全真空。對一般壓力計量測試而言，其真空度到（10-1

～10-2）Pa（均10-3～10-4mmHg）則可認為是完全真空，一般用PA或abs表示絕對壓力。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語大氣壓力P0大氣壓力就是地球表面上的空氣柱重量所產生的壓力。即圍繞地球的大氣層，由于它本身的重力對地球表面單位面積上所產生的壓力。它隨某一地點離海平面的高度，所處緯度和氣象情況而變化。并且隨著時間、地點的不同而變化。用符號P0表示。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語相對壓力Pa．表壓力（正壓力）Pg

表壓力是高于大氣壓力的絕對壓力與大氣壓力之差，或者相對將大氣壓力作為零壓力就稱為表壓力。一般壓力儀表，若無特殊裝置，其零點壓力實際就是當時的大氣壓力，所以，當PA>P0時表壓力Pg為：Pg=PA-P0

式（2）變換后得絕對壓力PA為：PA=P0+Pg

式（3）一般情況下，直接用P表示相對壓力。有時將大于大氣壓力的表壓力稱為正壓力。可用符號“+”表示。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語相對壓力Pb．負壓力（疏空或真空表壓力）Pv當絕對壓力小于大氣壓力時，大氣壓力與絕對壓力之差稱為負壓力（也稱疏空或真空表壓力），用Pv表示，或用符號“-”表示。所以，當PA﹤P0時，負壓Pv為：Pv=P0-PA

式（5）第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語相對壓力Pc．差壓Pd兩個壓力之間的差值稱為差壓，或者以大氣壓力以外的任意壓力作為零點所表示的壓力，用Pd表示。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語真空度（V）當絕對壓力低于大氣壓力稱為真空度。靜壓不隨時間變化的壓力叫靜壓。當然，絕對不變化是不可能的，因而規定壓力隨時間的變化，每秒鐘為壓力計分度值的1%，或每分鐘在5%以下變化壓力均稱為靜壓。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語動壓壓力隨時間的變化超過靜壓所規定的限度的變化叫動壓。一般又將非周期變化的壓力叫變動壓；把不連續而變化大的叫沖擊壓；作周期變化的叫脈動壓。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語大氣壓力、絕對壓力和相對壓力之間的關系圖1第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語大氣壓力、絕對壓力和相對壓力之間的關系從圖（1）中可見，各術語僅在所取的基準零點不同而已。

絕對壓力又稱絕壓是以完全真空即真正的零壓為基準點。

在工程技術中，如氣象用的氣壓計就是絕壓計；在指示飛行高度時也用絕壓計。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語大氣壓力、絕對壓力和相對壓力之間的關系從圖（1）中還可以看出，當絕對壓力大于大氣壓力時，

絕對壓力是表壓力與大氣壓力之和；當絕對壓力小于大氣壓力時，

絕對壓力是大氣壓力與負壓力之差，換句話，若負壓力取負值，則絕對壓力也是大氣壓力與負壓力之和即：PA=P0+P；當絕對壓力與大氣壓力相等時，只指示出大氣壓力。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

壓力的基本概念3壓力的名詞術語大氣壓力、絕對壓力和相對壓力之間的關系大氣壓力是絕對壓力的一種方式。

從式（2）、式（3）可知，

當PA=PB時Pg=0，即表壓為零，負壓也為零。

故表壓或負壓都是以大氣壓力為基準零點進行測量的。差壓可以是某任意點作為基準零點所求出兩壓力之差。實際上，表壓也是差壓，只不過此時將大氣壓力作為零對待而已。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

1國際單位制中的壓力單位及其物理意義國際單位制中的壓力單位是牛頓/米2，又稱帕斯卡，簡稱“帕”（以Pa表示）。它的物理意義是：一牛頓的力垂直均勻地作用于一平方米面積上所產生的壓力。即Pa=N/m2式中：Pa——帕斯卡（壓力單位）N——牛頓（力的單位）m——米（長度單位）第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

1國際單位制中的壓力單位及其物理意義

1971年十四屆國際計量大會上決定給予壓力單位具有專門名稱的導出單位。1984年我國也規定將帕斯卡作為法定的壓力計量單位。從壓力的定義已知，壓力的單位不是基本單位，而是一個導出單位，它是由力的單位和長度單位組合成的一個單位。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

1國際單位制中的壓力單位及其物理意義長度單位是長度基本單位m（米）導出即：m2（平方米）；力的單位是具有專門名稱的導出單位—N（牛頓），其定義為：當1kg（千克）質量的物體產生1m/s2（米/秒2）加速度的力為1N（牛頓），即：當均以基本單位表示時為：1N=1kg·m/s2

1牛=1千克·米/秒2

式（5）1Pa=(1kg·m/s2)/1m2=1m-1·kg·s-2

式（6）第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

2帕斯卡與其它壓力單位間的換算關系由于歷史原因，過去使用的壓力單位比較多的。雖然我國已規定只能使用國際單位制單位——帕斯卡，但隨著對外開放及技術引進，我國有許多單位隨設備進口的壓力儀表還有許多是我國法定計量單位以外的壓力單位制成的。為了便于換算在這里介紹幾種常見的壓力單位與帕斯卡的換算關系：第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

2帕斯卡與其它壓力單位間的換算關系1hPa(百帕)=100Pa（帕）1kPa（千帕）=1000Pa（帕）1MPa（兆帕）=1000000Pa（帕）1bar（巴）=100000Pa（帕）1mbar（毫巴）=100Pa（帕）1psi（磅力/平方英寸）=6894.76Pa（帕）1kgf/cm2（公斤力/平方厘米）=98066.5Pa（帕）1mmHg（毫米汞柱）=133.322Pa（帕）1mmH2O（毫米水柱）=9.80665Pa（帕）第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

1液體式

由于測試目的、要求和條件的不同，人們設計了多種壓力儀器儀表以適應需要。根據儀器儀表的作用原理可分為：

液體式壓力計是基于流體靜力學原理，利用液柱高度產生的力去平衡未知力的方法來測量壓力的儀器。被測的液柱高度差可以直接判讀、顯示或通過計算方法來確定。常用的液體壓力計有：水銀氣壓計、U型管壓力計、杯型壓力計、鐘罩式壓力計、補償式微壓計和斜管微壓計等。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

2彈性式

由于測試目的、要求和條件的不同，人們設計了多種壓力儀器儀表以適應需要。根據儀器儀表的作用原理可分為：彈性式壓力計的作用原理是利用彈性敏感元件（如彈簧管）在壓力作用下產生彈性形變，其形變的大小與作用的壓力成一定的線性關系，通過傳動機構（機芯）用指針或其它顯示裝置表示出被測的壓力的測量儀表。彈性式壓力計的彈性敏感元件有多種，可分為：彈簧管式，膜片式，膜盒式和波紋管式等。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

3活塞式

由于測試目的、要求和條件的不同，人們設計了多種壓力儀器儀表以適應需要。根據儀器儀表的作用原理可分為：活塞式壓力計的作用原理是利用流體靜力平衡原理和帕斯卡原理，由作用于已知活塞有效面積上的專用砝碼來進行測壓的儀器，常見的活塞式壓力計有：單（雙）活塞式壓力真空計、活塞式壓力計、帶液柱平衡活塞式壓力計、氣體活塞式壓力計、帶倍增器活塞式壓力計、可控間隙活塞式壓力計和浮球式壓力計等，由于活塞的機械加工的精度高，故活塞式壓力計的準確度也可做得很高，它可以做成計量標準直至國家基準。第一部分壓力基礎知識壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

4電測式

由于測試目的、要求和條件的不同，人們設計了多種壓力儀器儀表以適應需要。根據儀器儀表的作用原理可分為：電測式壓力計的工作原理是：通過某些轉換元件，將壓力變成電量來測量壓力的壓力計。電測式壓力計一般可分為二類，一類是壓力傳感器，另一類是壓力變送器，兩者區別是傳感器電信號輸出每個都不一樣；變送器輸出是統一電信號值，常見的有：應變式、固態壓阻式、壓電式、電感式、電容式、振頻式等，電測式壓力計特別適合自控和記錄等。壓力的基本概念壓力儀器儀表的分類概述壓力的單位

5數字式

由于測試目的、要求和條件的不同，人們設計了多種壓力儀器儀表以適應需要。根據儀器儀表的作用原理可分為：數字式壓力計是可以直接以壓力單位用數字顯示的壓力儀器，或者顯示某一標準數值，可根據其壓力的關系來確定壓力量值的壓力計。這類壓力計大部分是以壓力傳感器為感壓元件，然后將信號放大，經模/數轉換成具有壓力單位數值的壓力計。尤其在現代工程技術中，要求自動控制，這就要求既要能顯示生產工藝流程中的壓力參數，又要將壓力信號輸出供數據分析和處理。所以隨著科學技術的發展，帶有各種各樣功能的數字壓力計應運而生。第一部分壓力基礎知識

壓力儀器設備介紹國外進口1、高壓活塞式壓力計油介質：法國DH公司量程（0.2~1000）MPa最優不確定度15ppm美國DHI公司量程（0.2~500）MPa最優不確定度20ppm美國RUSKA公司量程（0.05~500）MPa不確定度20ppm氣介質：法國DH公司量程（0.2~100）MPa不確定度20ppm美國DHI公司量程（0.005~11）MPa不確定度20ppm美國RUSKA公司量程（0.014~7）MPa不確定度20ppm2、微壓活塞壓力計法國DH公司量程絕壓：（05.2）kPa表壓：（05.2）kPa測量不確定度<0.002Pa+0.004%讀數(01kPa)<0.01Pa+0.004%讀數(25.2kPa)美國DHI公司量程（0~15）kPa

不確定度30ppm美國RUSKA公司量程（0~7）kPa不確定度15ppm3、數字壓力控制器美國DHI公司氣體量程（0~10）MPa最優不確定度0.008%讀數液體量程（0~100）MPa最優不確定度0.01%讀數4、微壓數字壓力控制器美國MENSOR公司量程（0~15）kPa最優不確定度0.01%讀數可以有多個通道被選國內生產1、活塞式壓力計適合新規程要求的生產廠家及量程范圍：太行儀表廠：量程（-0.1~250）MPa最優不確定度0.005%絕壓、表壓可選上海健洲儀器廠：量程（-0.1~250）MPa最優不確定度0.005%陜西創威：量程（-0.1~250）MPa最優不確定度0.005%上海敏榆：量程（-0.1~250）MPa最優不確定度0.005%西安特種儀表研究所：量程（-0.1~250）MPa最優不確定度0.01%2、數字壓力儀