压力测量知识

压力畲驶郜杏测量知识

压力定义

压力定义为液体、气体和蒸汽施加在单醐蛑臀谁位面积上的作用力。施加的压力可以以绝对压力、相对压力或压差压力的方式来测量，通过直接测量施加压力或者间接测量反映气体特性的物理量都能得到需要测量的压力，利用气体特性进行间接测量的一个例子是气体分子的热传导或电离特性等。

在机械压力计和电子薄膜传感器发明之前，压力测量使用的是液体压力计，其中用到了水银或水。

压力标准

在物理学中，压力的符号是P,在国际单位制SI中其测量单位为帕斯卡,符号是Pa.1帕斯卡为垂直作用于1平方米上的1牛顿力,其它常用描述压力状态的压力单位为psi(磅/平方英尺）。压力单位的使用随地区和行业变化而不同，在美国多用psi，而欧洲喜好用bar。在真空行业中，美国用torr，欧洲用mbar，而,亚洲则用Pa。

国际标准化组织的ISO2533:1975标准规定一个标准大气压为101,325Pa(1atm,1013.25mbaror14.6959psi)。在地球表面，我们周围的大气压力是不一样的，随天气、气候和海拔高度变化。典型海平面的大气压变化范围从925至1050hpa（hpa就是百帕，也属于压力单位，但不是常用的压力单位，常出现在德国的生产厂商的产品资料中。1hpa=100Pa,百帕是表示每平方米单位面积所承受的压力是100N），地球表面的气压每上升一米减小0.1hpa（直至到达6公里海拔高度）。若要更精确计算气压随海拔的变化，还需要考虑空气温度的因素。

绝对压力

绝对压力是相对于理想真空的零压力所测量到的压力数值。测量绝对压力测量的探头中，膜片的一面即为密封的永久真空气室，另一面暴露在需要测量压力的工作介质中。

相对压力

相对压力是以周边的大气压力为参考值所测得的压力数值。使用膜片作为压力探头的压力传感器，其膜片的一面暴露于周边的大气压力下，另一面才暴露于施压的介质中。当暴露于真空时，相对压力的探头读数为负值，当暴露于一个压力大于周边大气压时，读数为正值。当另一面暴露于一个周边大气压时，膜片两边的压力平衡，探头的读数为零。

有一种相对压力探头，其中暴露于大气压力的一面为密封气室，压力为静态的标准大气压1bar。这种密封探头主要用于高压力场合，从安全的角度看，仅用一层薄膜片将高压介质与周边大气隔开是不太妥当的，因为周边大气有可能小于一个标准大气压。

压差压力

压差压力是两个独立压力的差值。压力传感器中，膜片的一面暴露于一种压力介质，另一面暴露于另一种压力介质，两者压力值之差即为压差压力。

间接压力

气体压力值小于一个大气压即被称为真空。在真空中压力通常是用间接方式测量的。因为在压力低于1×10-5hPa(高真空状态)时，气体密度太小，气体分子施加在器壁上的作用力不能用直接测量的方法获得，比如膜片的偏转或变形。所以，在高真空下用间接的手段来测量压力。例如压力可以通过测量一根悬浮在规管中的热丝或微加工硅片上的热阻元件向气体介质传导的热量来确定。热丝皮拉尼或MEMS皮拉尼规能测量低至1×10-5hPa的压力。

在超高真空范围的压力测量要用到热或冷阴极电离规，这些规通过电离气体分子间接测量压力，能测量低至1×10-12hPa的压力。

小结

压力和真空测量广泛用于工业和科研中.其中会用到不同类型的探头、手段和测量技术。根据不同应用和要求，选择不同的测量技术和探头类型。

培训资料