[科普中国]-测压仪

测压仪是一种用于冶金工业轧钢机上测量轧制压力的仪器，是实现轧机自动化和钢板厚度自动控制的关键设备；也可以用于重工业、矿山和化工部门作为测力和称重工作的设备。

测压仪由压磁式测力与称重传感器（测压头）与相应的二次仪表组成。1

测压仪的作用测压仪是用来测定并指示轧制压力的元件。它可以置于压下螺丝和上支承辊轴承座之间，考虑到该处经常运动对固定测量线路带来的影响，有的把它安装在下支承辊轴承座的下面，但这时必须把测压仪密封好，防止水和氧化铁皮的浸蚀。也有把它置于压下螺母的上部。

测压仪对现代热带钢连轧机的操作起着重要的作用，在厚度自动控制系统中，它是一个重要的参变量，根据它所检测的值的大小，将信号输入于厚度自动控制系统中，以调整压下量，控制带钢的厚度。它也是轧机的一个安全指示信号，当指示的轧制力大于规定的负荷时，操作者即可采取措施，防止设备事故的发生。2

测压仪的分类测压仪通常又称为压头，种类很多，主要因由机械参数转换为电参数的传感元件的种类而异，在测量轧制压力中，应用较广的有电阻应变式和压磁式两种。电阻应变式的工作原理基于金属导体的应变效应，即导体的电阻随机械变形量而变化，输出功率较小，通常需经放大才能指示，抗干扰能力也比较差，故在轧机上作永久性压头应用不多。压磁式传感元件是利用铁磁材料（磁弹性）的物理效应：即应力对磁性的影响，将被测力转变成电参数。与电阻应变式、电感式、电容式、电压式等传感元件相比。它具有输出功率大，不用放大器，抗干扰能力强，精度高，线性度好，动态响应时间小（约几十毫秒）等优点。特别是它能在有灰尘、水和腐蚀性气体等恶劣环境中长期运行，维护方便且寿命较长，因此在轧钢机压力测量中得到广泛采用。

压磁式测力与称重传感器是一种基于磁性材料具有磁弹效应（即沿受力方向的导磁率将发生变化）的原理，将力或重量正比地转变为电信号的一二次变换器。

对测压仪，所施的压力越大，产生的感应电动势也越大。将这个感应电动势送人二次仪表，就可以建立力或重量与电压（或电流）的线性关系。

压磁式测压仪的原理压磁式传感元件是由许多冷轧硅钢片的冲片组成，片与片之间用环氧树脂粘贴起来。作几十吨至几千吨测量用的冲片的形状如下图所示，由四个单元组成，每个单元有四个小孔和两个大孔，大孔用于穿固定螺钉，小孔用于绕线圈。

一个单体的压磁式传感元件的原理如下图所示，孔1、2的中心联线和孔3、4的中心联线相互垂直，孔1和2间绕有励磁绕组（即一次绕组）W1、2，孔3和4间绕有次级绕组（二次绕组）W3、4，当励磁绕组中通过一定的交变电流时，铁芯中就产生磁场。现设想把孔间分成A、B、C、D四个部分，在不受外力时，铁芯中磁性各向同性，A、B、C、D四个部分的导磁率μ是相同的，这时磁力线呈轴对称分布，合成磁场强度 平行于二次绕组W3、4平面，磁力线不与W3、4交链，故不会在其中感应出电动势（下图a）。

在压力P的作用下，A、B区域产生很大的压应力σ（σ应在2公斤/毫米2以下，约为材料屈伏点的1/10左右，以保持冲片材料的磁弹性），于是A、B区域导磁率μ下降，磁阻增大（对磁致伸缩系数为正的材料如硅钢片而言），而C、D区域压应力很小，导磁率μ基本不变，这样部分磁力线不通过A、B区域，而绕过C、D区域闭合（上图b），于是磁力线被扭曲变形，合成磁场强度H不再与W3、4平面平行，磁力线与W3、4交链，在二次绕组矿W3、4中感应出电动势E。压力P愈大，转移的磁通愈多，E值也愈大。与压力P相对应的感应电势E，经过专门的测量电路，可用电流I或电压V显示出来，用仪表指示或作为厚度自动控制系统的输入信号。2

压磁式测压仪的结构大吨位压磁式测压仪多采用如下图所示的结构，测压元件放置在一个长方形的钢制壳体中，它与壳体之间用环氧酚醛玻璃布板隔开，测量导线从壳体的侧面引出。上盖板和下底板，也叫力传板，应有一定的硬度、强度和机械加工平直度，它与测压元件的接触面加工光洁度应在▽7以上，使之接触均匀。底板上的销钉用作测压仪的定位。

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学