壓力傳感器除了測(cè)量流體的壓力外,壓力表還可用于確定其他幾個(gè)物理量。在工業(yè)中,壓力表可用于確定儲(chǔ)罐中的液位或計(jì)算通過(guò)管道的流體流量。
液位計(jì)或體積計(jì)
確定罐中液位的一種方法是使用差壓計(jì)。通常,這是通過(guò)將壓力傳感器的一端放置在儲(chǔ)罐底部并將另一端暴露在開(kāi)放大氣中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它基本上測(cè)量罐底部的表壓。
罐底施加的壓力也稱為靜水壓力。靜水壓力由下式控制:
其中ρ是液體的密度,g是重力加速度常數(shù)(地球上的9.81 m/s2或32.17 ft/s2),h是罐中液體的高度。請(qǐng)注意,這個(gè)方程根本沒(méi)有體積薄而深的罐底部的靜水壓力是相同的,因?yàn)樗且粋€(gè)高度相同的非常大的罐。
靜水壓力隨深度增加
使用標(biāo)準(zhǔn)的4-20 mA傳感器,工程師可以校準(zhǔn)信號(hào)以對(duì)應(yīng)于絕對(duì)高度(以英尺或米為單位)或充滿百分比,其中4 mA信號(hào)表示水箱已空,20 mA信號(hào)表示那個(gè)水箱是滿的。已滿百分比的好處是技術(shù)人員可以快速瀏覽顯示屏,了解30%已滿和7米。
根據(jù)應(yīng)用的不同,充滿百分比的測(cè)量可能比體積測(cè)量更有用。如果您擔(dān)心油箱溢出,更容易理解30%滿與358加侖相比,技術(shù)人員必須回憶或研究該特定油箱的尺寸。
但是,對(duì)于某些應(yīng)用,例如配料和混合,體積可能更有用。如果技術(shù)人員知道(或可以找到)罐的尺寸,則可以校準(zhǔn)相同的標(biāo)準(zhǔn)4-20 mA傳感器以進(jìn)行體積測(cè)量。
流量計(jì)
所有流體都從高壓區(qū)流向低壓區(qū)。任何曾經(jīng)玩過(guò)水槍、松開(kāi)未系緊氣球的末端或?qū)⑺芰掀苛粼跓彳囍械娜硕加^察到了這種效果。
臨界孔板??装鍍?nèi)徑必須小于管徑
壓差測(cè)量可以使用相同的效果來(lái)確定有多少流體正在流動(dòng)。壓差測(cè)量可沿管道放置。帶有小孔的板,稱為臨界孔板,放置在兩個(gè)傳感元件之間。通過(guò)管道的流量越高,臨界孔口的壓降就越大。
在流體動(dòng)力學(xué)中,伯努利方程和文丘里效應(yīng)用于關(guān)聯(lián)流體速度、壓力、流動(dòng)特性(層流和湍流)和管道(和臨界孔口)的尺寸。對(duì)這些方程的完整解釋超出了本文的范圍。
良好的流量計(jì)測(cè)量的關(guān)鍵是驗(yàn)證臨界孔口直徑并確保它是流路中的最小直徑(最大極限)。盡管可以從流體動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算流量,但有時(shí)很難找到這些方程所需的所有參數(shù)。
相反,流量總是可以根據(jù)可信賴的流量計(jì)計(jì)算,或者對(duì)于非危險(xiǎn)液體,可以通過(guò)簡(jiǎn)單的桶測(cè)試來(lái)計(jì)算,其中允許流體流入桶中并在其中稱重一個(gè)指定的時(shí)間來(lái)找到質(zhì)量流量。
差壓表是工業(yè)上常用的。除了測(cè)量壓力以比較過(guò)程的不同部分外,它們還可以測(cè)量液位、體積和流量,具體取決于它們的配置。事實(shí)證明,大多數(shù)表壓傳感器在技術(shù)上都是差壓表,但一側(cè)暴露于大氣壓力,而不是過(guò)程的另一部分。