力学基础实验 教员：尹协振 实验室负责教师：王奎 联系电话： （ L ） （ 0 ） 教学实验室地点：力四楼四层 实验室主页：力学系 - 教育培养 - 教学实验室 - 流体力学实验室 USTC

第 8 章 流体压强、速度 和流量的测量 §8.1 流体压强的测量 §8.2 流体速度的测量 §8.3 流量测量 USTC

Chapter 8 Measurements of Pressure, Velocity and Flow Rate in Fluid Flow §8.1 measurements of pressure in fluid §8.2 measurements of velocity in fluid §8.3 measurements of flow rate USTC

特别说明 本课程中讲解涉及测量技术一般 限于低速流动。 USTC

§8.1 流体压强的测量 1 什么是流体的压强 2 静压探头 3 表面测压 4 总压探头 5 压力计 6 导管 7 动态压力测量 8 多点压力测量 USTC

1 什么是流体的压强（ pressure ）  静止流体  运动流体 静压 (Static pressure) 总压 (Total pressure) 滞止压力、驻点压力（ Stagnation pressure ） 动压 (Dynamic pressure) 表面压 (Surface pressure) USTC

1 什么是流体的压强  运动流体的静压 流场中某点的静压 是指该点三个主方向上法向应力的平均 值。  在静止流体中测量的都是静压。 USTC

1 什么是流体的压强  总压 指运动流体等熵滞止下来， 速度为零时的压强。  又称滞止压力、驻点压力。 USTC

1 什么是流体的压强  一维、定常、不可压、伯努利方程  动压 q  表面压 流体作用于表面的压强 USTC

2 静压探头  如何才能测量到流体静压？  原则上说不可能测量到流体静压。 USTC

2 静压探头 USTC Xs XhXh D X X h /D X s /D X h ： 3-8D, X s ： 8-15D d/D= 用于测量低速流动

2 静压探头 USTC 楔型探针 锥型探针 用于测量超声速流动

3 表面测压 USTC R=1/4 d R = d 82 0 R=1/4 d 1/8 d 1/2 d % -0.8% -0.5% +1.1% +0.3% +0.4% 0% -0.1% -0.3%

4 总压探头 静压管 + 总压管 = 风速管（皮托管） USTC V

4 总压排管 用于超声速气流 USTC ptpt p0p0 M > 1

5 压力计 一 次仪表和二次仪表 USTC 传感器或 探头 放大器、显示 器或压力计 管道

5 压力计 机械式压力计 USTC 膜盒、弹簧管

5 压力计 机械式压力计 注意事项 表压和绝对压力 精度 绝对误差和相对误差 USTC MPa 1..5

USTC 绝对误差 : 如果测量时指针对 4MPa ，问相对误差是多少 ? ？ 如果测量时指针对 0.5MPa ，问相对误差是多少 ? 测量时应该尽量选用量程合适的压力表。

5 压力计 液柱式压力计  大气压力计  U 型压力计  杯式压力计  倾斜压力计  多管压力计  补偿压力计 USTC

液柱式压力计 大气压力计 USTC h b a

液柱式压力计 U 型压力计 USTC p1p1 p2p2

液柱式压力计 杯式压力计 USTC p1p1 p2p2 h0h0 h1h1 Ra h2h2 hh K 压力计系数，出厂给定。

液柱式压力计 倾斜压力计 USTC p1p1 p2p2 LL 

液柱式压力计  多管压力计 USTC

液柱式压力计  补偿压力计 USTC

型号规格最小分 度值 基本误差外型尺寸 (DXH) 重量精度 等级 工作环境 YLB ~1.5KPa0.01mm±0.8Pa226X320 mm 5.5Kg 二等 标准 温度 20 ± 5 ℃ YLB ~2.5KPa0.01mm 在 -1.5KPa~1.5KPa 范围： ±0.8Pa 226X420 mm 8.5Kg 二等 标准 温度 20 ± 5 ℃ 在 -2.5KPa~2.5KPa 范围： ±1.3Pa

6 导管 USTC 模型 压力计或传感器 传替函数

USTC A B 无导管时： 有导管时： 导管传替函数测量

7 动态压力测量 压力传感器 （ 1 ）压电式压力传感器 （ 2 ）电阻式压力传感器 （ 3 ）硅压力传感器 （ 4 ）电容式压力传感器 （ 5 ）谐振式压力传感器 （ 6 ）光纤压力传感器 USTC

7 动态压力测量 USTC 灵敏度频响体积价格重复性线性环境 压电式☆ ☆☆ ☆☆ × ☆ × 电阻式电阻式 电位器式 × ☆ 应变式☆ × 锰铜式☆ × 硅式硅式 半导体应变☆☆ × 压阻式☆☆ ☆☆ ☆ ×× 电容式☆ × ☆ 电感式☆ 谐振式☆ ×× ☆ ☆☆ ☆☆ × 光纤式☆ × ☆

8 多点压力测量  机械式压力扫描阀 USTC T pipi

8 多点压力测量 USTC DSY-JB 电子扫描压力测量系统 RS-485 电子扫描测压仪 空空 压 力 校 准 单 元 压 力 校 准 单 元 控制压力控制压力 RS-232 系统计算机 校准压力校准压力 25 芯 电 缆 真空 正压  电子压力扫描阀

8 多点压力测量  电子扫描压力测量系统 压 力 扫 描 器 单 元压 力 扫 描 器 单 元 电源及信号电缆 校准压力 气 源气 源真 空真 空 DSY2000 系统原理图 控制压力 kPa 计算机 DS-32 压 力 校 准 单 元压 力 校 准 单 元 RS M/100M Base- T 数 采 控 单 元数 采 控 单 元 复零 / 满量程校准 Px1 C2 C1 Px2 Px32 PC104 计算机 采集卡 S1 S2 S16 T 压力传感器 温度传感器 LAN ZDS 智能压力扫描阀原理图 USTC

常用压力计量单位及其标识符号 ▲ 英寸水柱（ inH 2 O ） ※压力单位的英寸水柱符号为 inH 2 O 不要 书写为 inh 2 O ; ▲ 千克力 / 厘米 2 （ kgf/cm2 ） ※压力单位的千克力 / 厘米 2 符号为 kgf/cm2 不要书写为 Kgf/cm2 ; ▲ 物理大气压（ atm ） ※压力单位的物理大气压符号为 atm 不要 书写为 Atm ; ▲ 巴（ bar ） ; 毫巴（ mbar ） ※压力单位的巴和毫巴符号为 bar 和 mbar 不要书写为 Bar 和 mBar ; ▲ 托（ Torr ） ※压力单位的托符号为 Torr 不要书写为 torr. USTC ▲ 兆帕（ MPa ） ; 千帕（ kPa ） ; 帕（ Pa ） ※压力单位的兆帕符号为 MPa 不要书写为 Mpa mpa ; 千帕符号 kPa 不要书写为 KPa Kpa 或 kpa; 帕的符号 Pa 不要书写 为 pa ▲ 磅力 / 英寸 2 （ lbf/in 2, psi ） ※压力单位的磅力 / 英寸 2 符号为 lbf/in 2, psi 不要书写为 Ibf/ln 2 Psi ; ▲ 毫米汞柱（ mmHg ） ※压力单位的毫米汞柱符号为 mmHg 不要书 写为 mmhg ; ▲ 英寸汞柱（ inHg ） ※压力单位的英寸汞柱符号为 inHg 不要书 写为 inhg ; ▲ 毫米水柱（ mmH 2 O ） ※压力单位的毫米水柱符号为 mmH 2 O 不要 书写为 mmh 2 O ;