恒溫恒濕試驗箱制冷系統壓縮機壓力的測量
一、壓力的概念
物理學中，把單位面積上所承受的垂直作用力稱為壓強，在制冷、冷凍設備工程中就稱為壓力。氣體的壓力是大量氣體分子熱運動時對壁面撞擊的結果。工程上壓力常以符號P表丁。
地球表面的空氣層在單位面積上所形成的壓力稱為大氣壓力，簡稱大氣壓。大氣壓用
符號B表示，大氣壓隨地理位置、海拔高度及氣候條件的不同而有所變化，海拔高的地區
大氣壓力小，同一地區冬天平均大氣壓較夏天大；即使是同一地區的同一天，由于天氣的
變化，大氣壓力也有微小的變化。
在國際單位中，力的單位是牛頓（N），面積的單位用平方米（m2），壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，即牛頓／米‘。用符號Pa表示為：
在制冷技術中，有時Pa太小，我們還經常采用兆帕（MPa）單位。
二、壓力的種類
在實際應用中，壓力有表壓力和壓力之分。
由于測量和計算的需要，在工程上氣體的壓力有壓力、表壓力和真空度之分。各
種壓力間的關系如圖1、3所示。壓力是指客器內的氣體或液體對于客器內壁的實際壓
力，用符號P本友示。而氣體的壓力大小常用具有彈簧管式的壓力表來測量。具有彈性的彎管（彈簧管）頂端焊死，另一端固定在壓力表表殼的接頭上。彈簧管外為當地大氣壓力B管內接被測壓力的制冷劑氣體。當管內外有壓力差時，彈簧管會產生伸直或彎曲的變形，
其被焊死的頂端一自由端產生位移，并借助杠桿系統帶動指針偏轉，在壓力表表面的壓力
刻度盤上指示出壓力的讀數，這個讀數就是表壓力，表壓力用符號P，來表示。表壓力是指壓力與當地大氣壓力之差，它們之間有如下關系式：
由此可見，壓力表上的讀數即為表壓力的大小。在工程上常用表壓力，但在制冷工程
的算上必須采用壓力。
當密閉容器中氣體壓力（壓力）低于大氣壓力時，大氣壓力與客器內氣體壓力之
差即稱為真空度，用符號P真 表示它們之間有如下關系式：
由上式可知，密閉客器中真空度P．越大，則其內壓力P絕 越小。在工程上，用
于測量高于大氣壓力的壓力儀表稱為壓力表，用于測量低于大氣壓力的壓力儀表稱為真空
表。如圖
lA所示壓力表既可測量高于大氣壓的壓力大小，又可以
測量低于大氣壓力的真空度大小，這種壓力表叫做連程壓力表，也
可以稱為真空壓力表。
用U形壓力計測量系統壓力的方法如下：當U形管兩邊接口均
與大氣相通時，兩端液體受當地大氣壓力的作用，液柱高度相等。
若將管的右端與受壓縮氣體的密閉客器相連時，右端的液柱向
左壓，兩端形成液位差，如圖1、耳所示。容器內壓力越大，則
液位差矗越高，矗表示容器內壓力大于大氣壓B的數值，這個差值
矗就是表壓力。
如果客器內壓力小于大氣壓力，在大氣壓B的作用下，左端的液柱向右壓，客器
內壓力越小，兩端的液位差矗越大，矗就是真空度。
三、壓力的測量
用來測量氣體或液體壓力的工業自動化儀表，又稱壓力表或壓力計。壓力表可以指示、
記錄壓力值并可附加報警或控制裝置。儀表所測壓力包括壓力、大氣壓力、正壓力（習
慣上稱表壓）、負壓（習慣上稱真空）和差壓。工程技術上所測量的多為表壓。壓力的國際單位為帕（Pa）。壓力的其他單位（非法定計量單位）還有：千克力／平方厘米（屹優土）、巴（bar）、毫米水柱（mmH刃）、毫米汞柱ho）（即托）等。
壓力是工業生產中的重要參數。如高壓客器的壓力超過額定值時便是不安全的，必須
進行測量和控制。在某些工業生產過程中，壓力不僅直接影響產品的質量和生產效率，如
生產合成氨時，氮和氫不僅需在一定的壓力下合成，而且壓力的大小直接影響產量的高低。
此外，在一定的條件下，測量壓力還可以間接得出溫度、流量和液位等參數。
1．簡史
1643年，意大利人且托里拆利首先測定標準的大氣壓力值為760mmH刃，奠定了液
柱式壓力測量儀表的基礎。1847年，法國人且波登制成的波登管壓力表，由于結構簡單、
實用，很快在工業中獲得廣泛應用，一直是常用的壓力測量儀表。20世紀上半葉出現遠傳
壓力表和電接點壓力表，從而解決壓力測量值的遠距離傳送和壓力的報警、控制問題。20
世紀60年代以后，為適應工業控制、航空工業和醫學測試等方面的要求，壓力測量儀表日
益向體積輕巧、耐高溫、耐沖擊、耐振動和數字顯示等方向發展。
2．分類
壓力測量儀表按工作原理分為液柱式、彈性式、彈簧管壓力表、負荷式和電測式等類
型。
（1）液柱式壓力測量儀表
液柱式壓力測量儀表常稱為液柱式壓力計。它是以一定高度的液柱所產生的壓力與被
測壓力相平衡的原理測量壓力的。多數是一根直的或彎成U形的玻璃管，其中充以工作液
體。常見的有單管壓力計、U形壓力計。常用的工作液體為蒸餾水、水銀和酒精。因玻璃
管強度不高并受讀數限制，所測壓力一般不超過0．3MPa。它的特點是靈敏度高。液柱式壓力計主要用作實驗室中的低壓基準儀表，以校驗工作用壓力測量儀表。由于工作液體的重度在環境溫度、重力加速度改變時會發生變化，對測量的結果常需要進行溫度和重力加速度等方面的修正。
（2）彈性式壓力測量儀表
彈性式壓力測量儀表是利用各種不同形狀的彈性元件在壓力下產生變形的原理制成的
壓力測量儀表。按采用的彈性元件不同分為彈簧管壓力表、膜片壓力表、膜盒壓力表和波
紋管壓力表等；按功能不同分為指示式壓力表、電接點壓力表和遠傳壓力表等。這類儀表
的特點是結構簡單，結實耐用，測量范圍寬（－0．1～1500MPa人是壓力測量儀表中應用最多的一種。
（3）彈簧管壓力表
彈簧管壓力表又稱為波登管壓力表，如圖1、5所示。壓力表中的彈簧的自由端是封閉
的，它通過拉桿帶動扇形齒輪轉動。測壓時，彈簧管在被測壓力作用下產生變形，因而彈
簧管自由端產生位移，位移量與被測壓力的大小成正比，使指針偏轉，在度盤上指示出壓
力值。如果表殼內通有大氣，壓力表測出的壓力為正壓或負壓；如果將表殼密封并油成真
空，壓力表測出的壓力就是壓力。彈簧管壓力表帶有隔離裝置時，尚可測量溫度較高
或具有腐蝕性、勃稠狀、易結晶和粉塵狀介質的壓力。在度較高（如0.25級以上）的
彈性式壓力測量儀表中，彈性元件多用恒彈性合金甚至石英玻璃制成。傳動機構的軸孔中
鑲嵌寶石軸承或滾動軸承。度盤標尺長，有的還能進行數字顯示。
（4）負荷式壓力測量儀表
負荷式壓力測量儀表常稱為負荷式壓力計。它是直接按壓力的定義制作的，常見的有
活塞式壓力計、浮球式壓力計和鐘罩式壓力計。
如圖1、6所示為活塞式壓力計的結構示意圖。琺碼和活塞系統的重力作用于工作介質
（油或氣），產生的壓力按帕斯卡原理（見流體靜力學）傳至壓力計各處，其值等于琺碼和活塞系統的重力除以活塞有效面積。調整琺碼即可獲得不同的壓力值。由于活塞和琺碼均可以加工和測量，這類壓力計誤差很小，主要作為壓力基準儀表使用，測量范圍從數十帕至2500MPa。提供的標準壓力值為斷續值，故操作較復雜。當活塞式壓力計的度在0.05級以上時，則需要對測量結果進行修正。修正的內容有環境溫度變化引起的活塞有效面積變化的影響、空氣浮力的影響、活塞底部和被校儀表中心的高度差的影響等。壓力高于25MPa時，尚須考慮高壓時活塞桿變形造成的誤差的修正。
（5）電測式壓力測量儀表
這類儀表利用金屬或半導體的物理特性直接將壓力轉換為電壓、電流信號或頻率信號
輸出，或是通過電阻應變片等將彈性體的形變轉換為電壓、電流信號輸出。代表性產品有
由壓電式、壓阻式、振頻式、電客式和應變式等壓力傳感器所構成的電測式壓力測量儀表。
度可達0．02級，測量范圍從數十帕至700MPa不等。
如圖1、7所示為壓阻式壓力傳感器的原理示意圖。它利用了半導體材料硅受壓后電阻
率改變與所受壓力有一定關系的原理。用集成電路工藝在單晶硅膜片的特定晶向上擴散一
組等值應變電阻，將電阻接成電橋形式。當壓力發生變化時，單晶硅產生應變，應變使電
阻值發生與被測壓力成比例的變化，電橋失去平衡，輸出電壓信號至顯示儀表顯示。
