[发明专利]精密测量封闭容器内高压流体压力的系统

说明书

本发明属于对密闭系统内任何高压流体的压力进行测量的装置。

测量封闭容器内流体的压力，为了保证被测流体的纯度，防止泄漏，所以压力的测量一般都是采用间接的方法，即利用敏感元件间接反映封闭容器中的压力信号。这种测量装置的量测精度及范围受到仪表本身的限制，采用活塞式压力计比较精确，但测得的压力值都是整数。国外有的采用在活塞上附加小砝码的方法，此法的缺点是：（a）反复倒换小砝码极不方便;（b）附加的小砝码的重心不可能通过活塞柱的轴心，因而产生侧压力和附加磨擦力，使活塞式压力台损伤，精度下降;（c）砝码质量折算的压力值误差较大。此外影响测量精度的另一个原因是敏感元件的灵敏度。一般国内外采用的敏感元件都是电容压力传感器，它需要配备电容电桥二次仪表，不但传感器本身结构复杂，灵敏度也较低。例如日本庆应义塾大学热物性研究室P、V、T（压力，比容，温度）装置上的测压系统的技术指标为：

测量范围0-100bar

精度±0.014bar

（BulletinoftheJSME.Vol.I8，No.126，Dec，1975.P.1448）

法国（BelleVue）高压实验室P.V.T实验装置上的测试方法及压力传感器，结构复杂，精度也较低。

（Pressure-Volume-TemperatureBehaviorofDifluoromethane，JOURNALOFCHEMICALANDENGINEERINGDATA，Vol.13，No.1，JANUARY1968，P16-18）

为了克服上述测量方法的不足，本发明主要采用了灵敏度较高的电极式薄膜传感器做为敏感元件，并采用将压力分为整数与小数分别测取的方法，为此，设计了耐高压的U型管水银压差计。从而提高了测压精度，并使敏感元件结构简单，容易加工，灵敏度高。

图1为该系统的工作原理图。内装流体的封闭容器实验块1，电极式薄膜传感器2，10，阀门3，4，气体平衡箱5，6，高压气源及电磁阀门7，压力表8，活塞式压力计9，耐高压的U型管水银压差计11，微量调节泵12，放气阀13，汞位指示器14。

图2为电极式薄膜传感器结构示意图。金属电极15，压环16，薄膜电极17，金属密封垫18，进气孔19、20，上盖21，下盖22，电极导体23。

图3为耐高压的水银压差计结构示意图。不锈钢U型管24，汞位指示器25该指示器包括磁芯浮子26，差动线圈27，水银28，拨动开关29，指示仪表30。

该测压系统工作原理如下所述（见图1）：将内装流体的封闭容器实验块1与电极式薄膜传感器2连接，开启阀门3，4及气体平衡箱阀门5，6，开启高压气源电磁阀门7，向系统充气以达和流体的压力相平衡。粗压力变化可由压力表8指示，根据压力表指示，在活塞式压力计9上增减相应的砝码数，然后利用微量调节泵12，将薄膜传感器2中的薄膜电极精密调节至平衡位置，这时流体压力与气源压力平衡。关闭阀门4，通过充放气阀7、13，调节系统内气体压力使电极式薄膜传感器10中的薄膜电极处于平衡位置，这时活塞压力计上砝码重量即为流体压力的整数部分。〔此薄膜传感器10的加入是为了消除活塞压力计内油柱产生的压力偏差，同时薄膜同活塞底柱处于同一水平线上）压力的小数部分，即为耐高压的U型水银压差计11内水银柱高差，可由汞位指示器读出。