教材章节24.docx

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教材章节24

教材章节

§2－4　压力检测　　　　（2学时）

讲授

时间

起

年月日

止

教

材

分

析

教

学

目

标

知识目标

1．了解压力概念及压力检测方法；

2．掌握常用压力检测技术；

3．了解差压（压力）变送器；

4．明确测压检测仪表的使用。

以实现知识与技能、

过程与方法、

情感态度和价值观等新课程的三维目标

能力目标

社会能力

掌握压力检测，以适应社会需要

专业能力

对常用压力检测技术的理解的专业能力

方法能力

意义学习法、任务探究法、发现学习法

情感目标

1.发挥教师的主导作用，使学生正确认识知识和问题增长见识

2．调动学生的主体作用，激发兴趣，唤起创新意识；鼓励质疑发挥创新潜能；展开想象，促进创新思维　

重点

常用压力检测技术

难点

常用压力检测技术

关键

重点的讲授

教具

指导

思想

根据我校的办学思路是职业教育的“半工半读”形式的素质教育，主要是培养学生的创新能力和实践能力。

学情

分析

从两个方面着手：

（1）从学生的知识结构来看：

经过半年共同课的学习，再加上学生已有的生活经验和教训，对于本节内容的学习来讲，已有一定的基础。

……　

（2）从学生学习方法来看：

本节课内容比较贴近现实生活，学生会产生浓厚的学习兴趣，主动去参与学习活动，锐利进取，获取知识，锻炼能力，提高认知能力，……

教法

联系实际的谈话法；

讨论教学法；

行为主义教学理论下的程序教学法

学法

情感教学理论下的意义学习法

建构主义教学理论下的任务探究法；

认知教学理论下的发现学习法

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

A．项目导入

（2分钟）B．项目确定

C．项目分析

（3分钟）

D．项目实施

（30分钟）

通过学生将来工作中或生活中有时需要误差的实例进行项目导入，拓展思维，提高学生职业素养。

1．压力概念及压力检测方法

2．常用压力检测技术

3．差压（压力）变送器

任务一：

压力概念及检测方法

《一》压力的基本概念及单位

1．定义：

在工程上，“压力”定义为垂直均匀作用于单位面积上的力，通常用p表示（对应着物理学中的压强）。

2．单位：

帕斯卡（Pa）

《二》压力的表示方法

1．绝对压力：

被测介质作用在容器表面积上的全部压力

2．大气压力：

由地球表面空气柱重形成的压力，称为大气压力。

进入课堂、问好

举例：

在水泥生产和热工测量中，压力是重要的参数，那么，我们如何进行压力　压力检测呢？

问：

什么是压力呢？

全体起立

学生思考

学生抄笔记

设疑导入

教法：

行为主义教学理论下的程序教学法（主线）

学法：

情感教学理论下的意义学习法（主线）

学法：

建构主义教学理论下的任务探究法

教学

环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师

活动

学生

活动

3．表压力：

通常压力测量仪表处于大气中，则其测得的压力值等于绝对压力和大气压力之差，称为表压力。

4．真空度：

当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，即负压力，其与大气压力差值的绝对值称为真空度。

5．差压：

不同两处的压力之差称为差压。

《三》压力检测的主要方法：

1．重力平衡方法：

2．机械力平衡方法：

3．弹性力平衡方法：

4．物性测量方法

任务二：

常用压力检测技术

《一》弹性压力计

（一）测量原理：

弹性压力计利用弹性元件受压变形的原理进行测量的。

弹性元件在弹性限度内受压变形，其变形大小与外力成比例，外作用力取消后，元件将恢复原有形状。

利用变形与外力的关系，对弹性元件的变形大小进行测量，可以求得被测压力。

（二）弹性压力计的组成：

　弹性元件：

弹性膜片（或波纹管或弹簧管）

　变换放大机构

　指示机构

　调整机构

教师说：

刚才我们讲了压力概念及压力检测方式，那么，常用压力检测技术有哪些呢？

学生思考并抄笔记

设疑引入任务二

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

（三）弹性压力计的型式

1．弹簧管压力计：

（1）结构：

弹簧管、拉杆、扇形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、调整螺钉、接头。

（2）工作原理：

①测量原理：

被测压力由接口引入，使弹簧管自由端产生位移，通过拉杆使扇形齿轮逆时针偏转，带动啮合的中心齿轮转动，与中心齿轮由的指针同时顺时针偏转，并在面板的刻度标尺上指示被测压力值。

②调整仪表的量程：

通过调整螺钉可以改变拉杆与扇形齿轮的结合点位置，从而改变放大经，调整仪表量程。

③减小仪表的变差：

转动轴上装有游丝，以消除两个齿轮啮合的间隙，减小仪表的变差。

④机械调零：

直接改变指针套在转动轴上的角度，可以调整仪表的机械零点。

（3）优点：

结构简单，使用方便，价格低廉，测压范围宽，精度最高可达0.1%，应用十分广泛。

教师说：

各种弹性元件组成了多种型式的弹性压力计。

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

2．波纹管差压计

（1）结构：

包括波纹管、量程弹簧组、扭力管组件、连杆、挡板、芯轴、平衡附件等。

（2）工作原理：

仪表两侧的高压、低压波纹管感受引入的差压信号，两个波纹管由连杆连接，内部充满流体用以传递压力。

差压信号引入后，低压波纹管自由端带动连杆位移，连杆上的挡板推动摆杆使扭力管机构偏转，扭力管芯轴的扭转发生角度变化，扭转角变化传送给仪表的显示机构，可以给出相应的被测差压值。

（3）调整仪表的量程：

量程弹簧的弹性力与被测差压的作用力相平衡，改变量程弹簧的弹性力大小可以调整仪表的量程。

《二》活塞式压力计

1．测量原理：

活塞式压力计基于静力平衡原理进行压力测量的，是负荷式压力计，是检验、标定压力表的压力传感器的仪表。

2．工作原理：

活塞、活塞缸、加压泵和被校压力表共同形成一个连通器，

教师重点强调

刚才我们讲的是差压法测量流量，那么，如何用容积法测量流量呢？

教师重点强调

学生深刻记忆

学生思考并回答：

椭圆齿轮流量计

设疑引入任务四

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

中间充清洁的变压器油。

活塞的上部承重盘及砝码产生的压力与通过加压泵的外加压力平衡，此时是外加压力等于砝码的重量与活塞有效面积的比。

3．使用：

活塞式压力计应放置在平稳、无振动的工作台上，使用前校准水平，工作温度超过（205）C时需进行修正。

使用时使活塞不断旋转，以减少摩擦，保证测量精度。

《三》应变片式压力传感器

1．压力传感器的定义：

能够检测压力并提供远传信号的装置称为压力传感器，这是压力检测仪表的重要组成部分。

2．应变式压力传感器的组成：

由应变元件与弹性元件组成应变式压力传感器。

3．工作原理：

基于导体和半导体的“应变效应”，即当导体和半导体材料发生机械变形时，其电阻值将发生变化。

应变片或应变丝粘贴在弹性元件上，在弹性元件受压变形的同时应变元件亦发生应变，其电阻值将有相应的改变。

4．应变式压力传感器的型式：

圆膜片、弹性梁、应变筒等多种型式

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

任务三：

差压（压力）变送器：

《一》测量原理：

根据力矩平衡原理工作的。

《二》组成：

主要由压差测量、机械力转换、高频位移检测放大器和电磁反馈机构四部分组成。

1．差压测量与力矩平衡系统

当被测压力通过高压室和低压室的比较产生压差后，该压差

作用在具有一定有效面积的敏感元件上，形成作用力Fi。

在

Fi的作用下，主杠杆按逆时针偏转，形成推动适量机构沿水平方向移动的力F1。

通过矢量机构产生向上的分力F2，F2牵引副杠杆以O2支点按顺时针方向偏转，使固定在副杠杆上的检测片移近差动变压器，使气隙减小，差动变压器的输出电压增大，并通过放大器使电流I0增大。

输出电流流过反馈线圈，在永久磁钢的作用下产生反馈力Ff,该反馈力作用在副杠杆上使其按逆时针方向偏转。

反馈力Ff与作用力F2在副杠杆上形成的力矩达到平衡时，杠杆系统保持稳定状态，使输出电流信号能够反映被测差压的大小。

2．振荡放大电路

（1）组成：

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

差动变压器、低频放大电路、检波电路和功率放大器四部分组成。

（2）工作原理：

当被测压力信号经力矩平衡系统转换成差动变压器上检测片的位移s后，差动变压器将该位移变为变压器的输出电压。

同时借助变压器输出端的电感效应，与配傔电容形成低频振荡回路，从而使振荡频率与变压器输出电压保持相应的对应关系。

检波电路从低频振荡器中获取交变信号，再由功率放大电路放大成标准的输出电流，并由串接在输出回路上的电阻分取反馈电压，以形成反馈力矩使变压器达到平衡工作状态。

（3）差动变送器的零点调整和迁移

1．零点调整：

通过调整调零弹簧，改变副杠杆上的附加力矩，实现杠杆系统的机械零点调整。

2．零点迁移：

通过调整零点迁移弹簧，改变施加于主杠杆上的附加力矩，实现零点迁移。

任务四：

测压检测仪表的使用：

《一》测压仪表的选择

1．概述：

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

选择合适的仪表要根据生产过程提出的技术要求、被测介质的性质以及现场环境条件，结合各类压力表的特点，合理地选择测压仪表的种类、型号、量程和精度等级等。

2．测压仪表量程的选择：

为了保证测压仪表安全可靠地工作，仪表的量程要根据被测压力的大小及在测量过程中被　测压力变化的情况等条件来选取。

（1）选取仪表量程要留有余地，在测量稳定压力时，最大测压力不能超过测量上限的

；

（2）在测量脉动压力时，最大被测压力不能超过测量上限值的

；

（3）在测量高压时，最大被测压力不能超过测量上限值的

；

（4）一般被测压力的量程的最小值不低于测量上限值的

；

（5）根据被测压力的最大值和最小值计算出仪表的上下限后，要按压力信笺仪表的标准系列选定量程。

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

3．仪表的测量精度的确定：

要根据被测压力所允许的最大绝对误差来确定，不必追求高精度，能满足使用要求即可。

4．测压仪表的使用注意：

测压仪表在使用中要定期进行校验，以保证测量结果有足够的准确性。

5．测压仪表的安装：

压力仪表应安装在易于观测和检修的地方，仪表安装处尽量避免振动和高温，对于特殊介质要采取必要的防护措施。

当仪表位置与取压点不在同一水平高度时，要考虑液体介质的液柱静压对仪表示值的影响，并进行必要的修正。

《二》测压系统的安装

（一）取压点位置和取压口形式：

1．取压点位置避免处于管路弯曲、分叉、死角或流动形成涡流的区域。

不要靠近有局部阻力或其他干扰的地点，当管路中有突出物体时，取压点应在前方。

2．取压点位置开孔的轴线应垂直于设备的壁面，其内端面与设备内壁平齐，不应有毛刺或突出物。

3．测量液体介质的压力时，取压口应在管道下部，以避免气体进行引压管；测量气体介质

教学环节

教学内容设计

教学实施

教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

F．技能的

培养

（35min）

的压力时，取压口应在管道上部，以避免液体进入引压管。

（二）引压管路的敷设

1．引压管的内径、长度的选定与被测介质有关，一般情况下，内径为610mm，长度不得超过5060m。

2．引压管路水平敷设时，要保持一定的倾斜度，以避免引压管中积存液体或气体，应有利于积液或积气的排出。

当被测介质为液体时，引压管向仪表方向倾斜；当被测介质为气体时，引压管向取压口方向倾斜。

倾斜度一般大于3%5%。

3．当被测介质容易冷凝或冻结时，引压管路需有保温伴热措施。

4．根据被介质情况，在引压管路上要加装附件。

为排除积液或积气加装集液器、集气器，对腐蚀性介质加装隔离器，对高温蒸汽介质加装凝液器等。

5．在取压口与仪表之间要装切断阀，以备仪表检修时使用，切断阀应靠近取压口。

认识压力表

学生分成五组，讨论并认识压力计，从每一组抽出一人回答以下问题

1．弹簧管压力计的原理

给出任务

讨论

教法：

讨论法

教学环节

教学内容设计

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教学方法

教学手段

教师活动

学生活动

E．项目评价

（5分钟）

F．项目延伸

（2分钟）

G．项目作业

（3分钟）

2．波纹管压力表的原理

3．膜式压力表的原理

各小组对压力检测的学习进行总结，反馈学生信息，表扬优胜小组及同学。

学生相互交流在实际操作中遇到问题，解决方法。

指出学生在操作中的不足及典型错误。

师生共同总结这节课我们有什么收获

延伸压力检测，明确其本质，提出其后续工作更为重要，为以后课程埋下伏笔，培养学生创新精神。

1．温故

2．知新：

自主学习，预习物位检测

3．拓展：

搜集压力检测的有关素材，讨论压力检测的基本知识

评价

小结

解惑

提出设问埋下伏笔激发学生继续求知的欲望

解释分析

作业要求

回味

总结

分享

保持高涨的求知热情，明确下一步的学习任务

设计思考

回顾项目内容，加深学生记忆

根据学生的不同程度布置作业