對(duì)任何工業(yè)來(lái)說(shuō)，測(cè)量壓力是儀器儀表的最基礎(chǔ)的一項(xiàng)功能。從一家煉油廠到一臺(tái)推土機(jī)，對(duì)壓縮空氣，液壓機(jī)液體，過(guò)程液體，蒸汽或其他任何介質(zhì)的壓力測(cè)量，是件非常普通的事情，并且對(duì)所有形式的控制過(guò)程都起著非常重要的作用。所以，現(xiàn)在壓力測(cè)量設(shè)備無(wú)處不在，而且有很多種的選擇。大概地回顧一下技術(shù)可以讓壓力設(shè)備得到更好的應(yīng)用，盡管可能會(huì)有些特殊的例外點(diǎn)。

壓力，機(jī)械術(shù)語(yǔ)上也稱作壓縮應(yīng)力，其特殊的特性會(huì)對(duì)其測(cè)量的方法有影響：

■壓力測(cè)量通常需要確定單位面積下的單位力
■靜態(tài)和流動(dòng)的液體中都存在壓力測(cè)量的問(wèn)題
■液體壓力通常是用其與其它的東西比較得出差壓值。

兩種形式的壓力測(cè)量可以分為三類：

■絕對(duì)壓力是對(duì)于絕對(duì)真空得出的測(cè)量值，它完全消除了大氣壓力值對(duì)測(cè)量的影響。在一些應(yīng)用場(chǎng)合下，絕對(duì)壓力的讀數(shù)對(duì)控制過(guò)程上下之間的聯(lián)系很有幫助，所以這種方法是研究或設(shè)計(jì)時(shí)的首選。但是要在傳感器盒內(nèi)安裝一個(gè)全真空的部分是很不實(shí)際的，傳感器通常是用一個(gè)固定的校正系數(shù)或者用更為復(fù)雜的單元測(cè)量大氣壓力值來(lái)對(duì)儀表讀數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

■差壓是指一個(gè)區(qū)域或容器內(nèi)的壓力與另外一個(gè)之間的比較。其讀數(shù)就是這兩者之間的差值，并且即不需要考慮這兩者任何一方對(duì)應(yīng)的大氣壓值也不需要考慮其真空值。

■表壓，是差壓的一種形式，它是指一個(gè)區(qū)域或容器內(nèi)的壓力與大氣壓之間的比較。這個(gè)是最實(shí)用的一種形式。

兩種壓力測(cè)量最常用的計(jì)量單位是psi和bar。前者現(xiàn)在在美國(guó)是常用的，但是后者現(xiàn)在正變得越來(lái)越通用。bar由于其數(shù)值表示更為便捷，現(xiàn)在已經(jīng)大范圍地取代了帕和千帕。還有許多其他的計(jì)量單位，但是這些都是使用在特殊場(chǎng)合下的。psi和bar都使用后綴“a”或“g”來(lái)表示絕對(duì)壓力或表壓。當(dāng)沒(méi)有后綴時(shí)，默認(rèn)為表壓。

差壓值的測(cè)量不需要確定絕對(duì)壓力值或表壓值，因?yàn)閮烧咧g的測(cè)量只需要直接比較就可以了。其讀數(shù)就是兩者之間的差值，無(wú)法得出兩者各自的值。假設(shè)兩個(gè)容器之間的差壓值為50psi，一個(gè)容器內(nèi)可能為10psi另一個(gè)為60psi，或者是一個(gè)為5000psi另一個(gè)為5050psi。如果沒(méi)有其他傳感器的話是沒(méi)有辦法確定相對(duì)于大氣壓的值的。差壓通常使用后綴“d”。

通常地，機(jī)械儀表都標(biāo)配有曲面波登管，也有許多其他可用的配置。雖然有許多形式的儀表，但是電子式的最為常用。

圖1：傳統(tǒng)的機(jī)械表使用的是一個(gè)彎曲的，閉合的“波登管”，
當(dāng)內(nèi)部壓力增加的時(shí)候，可能會(huì)使其變直。
精度，測(cè)量范圍和安全

電子壓力儀表和機(jī)械儀表在表示精度時(shí)都是一樣的：按百分比確定誤差值。例如，一個(gè)高品質(zhì)的0－500psi的機(jī)械儀表的精度為滿量程的±0.5%。這就意味著在其測(cè)量范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)其誤差范圍為5psi（±2.5 psi）。電子傳感器和變送器通常也使用這樣的精度規(guī)范。由于量程與精度掛鉤，所以在允許的壓力波動(dòng)或突變范圍內(nèi)，選擇測(cè)量范圍離實(shí)際值最接近的儀器是非常重要的。換句話說(shuō)，如果你的過(guò)程是運(yùn)行在75psi壓力下的話，你選用精度都一樣的0－100psi的表會(huì)比0－500psi的表要好。在選擇和使用壓力儀器時(shí)，錯(cuò)誤的量程選擇是最常見的一種錯(cuò)誤。只考慮成本的采購(gòu)商會(huì)為了減小成本而選擇一種壓力儀器，然后試著將其應(yīng)用于一個(gè)很廣的使用范圍。這樣的結(jié)果使精度得不到保證。

一些變送器可以通過(guò)調(diào)節(jié)電路來(lái)調(diào)節(jié)其測(cè)量范圍。比如說(shuō)，一個(gè)設(shè)計(jì)為可以測(cè)量0－500psi的元器件可以通過(guò)調(diào)節(jié)讓其只顯示0－300的量程。這樣可以在4～20mA信號(hào)上得出相應(yīng)的讀數(shù)區(qū)間，但并不是真正的增加了精度。大多數(shù)情況下，其最大的誤差值將會(huì)和滿量程0－500的誤差值一樣。

圖2：這個(gè)壓縮空氣罐有絕壓和表壓兩個(gè)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)表壓改變到100psig
時(shí)，絕壓讀數(shù)改變到114.7psia。如果這個(gè)罐拿到外太空去，那么兩個(gè)轉(zhuǎn)
換器的讀數(shù)都是114.7psi，因?yàn)樗鼈兌际窍鄬?duì)于絕對(duì)真空得到的值。
GE-Druck 公司的生產(chǎn)經(jīng)理Tom Reid說(shuō)：“在你汽車輪胎里可能裝有2個(gè)或者3個(gè)傳感器，他們會(huì)給你的汽車儀表盤一個(gè)反饋信號(hào)。你不需要對(duì)你的右輪胎里的壓力降低進(jìn)行精確或快速的響應(yīng)。”同樣的，你也可以將這個(gè)應(yīng)用在只需要大致了解一個(gè)容器內(nèi)的壓力的情況下。只要機(jī)械結(jié)構(gòu)和外殼支持，那么就不會(huì)有其他問(wèn)題了。所有這些都是取決于這個(gè)過(guò)程是否需要精密的壓力測(cè)量。

威卡儀表公司壓力方面的專家Victor Miller強(qiáng)調(diào)：對(duì)一個(gè)應(yīng)用的深入理解將如何決定測(cè)量范圍和重現(xiàn)性的重要性?！坝脩敉ǔ２豢紤]在系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)變化，”他說(shuō)，“當(dāng)液體正在流動(dòng)時(shí)，閥門的突然關(guān)閉或開啟，會(huì)使液體產(chǎn)生一個(gè)壓力突變，然后以聲速在系統(tǒng)內(nèi)傳播，這可能使傳感器損壞或至少使其超出了，”相對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境來(lái)說(shuō)，靜態(tài)環(huán)境下和可壓縮流體不需要對(duì)壓力突變的情況進(jìn)行很多的保護(hù)。

選擇一個(gè)壓力儀器

一旦你決定在特定場(chǎng)合進(jìn)行壓力測(cè)量時(shí)，你除了可以從測(cè)量范圍和精度方面來(lái)選擇合適的設(shè)備，也可以從其他性能方面來(lái)進(jìn)行選擇。其他可考慮的方面如下：

材質(zhì)。儀表對(duì)接觸液體部件的材質(zhì)（即與過(guò)程液體接觸的部件）有特殊的規(guī)定?，F(xiàn)今已有了一個(gè)很廣泛的選擇范圍來(lái)適應(yīng)不同強(qiáng)度的液體或氣體。由于工廠的使用環(huán)境可能存在腐蝕性氣體，那么也可以選擇不同的外殼以防來(lái)自外部的破壞。特殊的材料價(jià)格很昂貴，因此請(qǐng)合理的選擇。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)。許多傳感器會(huì)帶有內(nèi)部凹槽，在正常運(yùn)行時(shí)里面充滿了過(guò)程液體。如果液體流動(dòng)是緩慢的話，那么少量的滯留液體是可以允許存在的，因?yàn)槠洳粫?huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生不良的影響。但是一些要求嚴(yán)格的過(guò)程是不允許這個(gè)存在的。傳感器通常帶有液體隔離膜并安裝在內(nèi)部以防止液體滲入及對(duì)過(guò)程流體的影響降到最低。隔離膜也可以是一個(gè)附件。

外殼。一個(gè)廢水處理廠和一個(gè)煉油廠對(duì)于安全等級(jí)的需要是不同的。對(duì)于一個(gè)需要隔爆型或本安型儀器的應(yīng)用場(chǎng)合，有許多的儀器可供選擇。而且很多公司都很清楚地知道在哪里使用什么樣的儀器。另一方面，如果不存在可能爆炸的環(huán)境的話，可供選擇的儀器就會(huì)更多。一個(gè)元器件是否龐大很大程度上取決于其輔助電子設(shè)備是否需要進(jìn)行通訊。如一個(gè)只有一個(gè)4－20mA輸出引線的簡(jiǎn)單傳感器就可以做得很小，但是一個(gè)可以與現(xiàn)場(chǎng)總線連接的智能型變送器就需要做得很大來(lái)安裝其附加的電路部分。