一、测压仪器

在矿井通风测量仪器中，测定空气压力的便携式仪器有三类：一是测量压力的气压计；二是测量相对压力的压差计和皮托管；三是可同时测定压力、相对压力的精密气压计或矿井通风综合参数检测仪等。

（一）压力测量仪器

常用的是空盒气压计，其内部构造如图2-3所示。

图2-3 空盒气压计内部结构图

1、2、3、4—传动机构；5—拉杆；6—波纹真空膜盒；7—指针；8—弹簧

空盒气压计的感压元件是外表呈波纹形、内为真空的特殊合金金属膜盒。当压力增大或减小时，膜盒面相应地凹下、凸出，通过传动机构将这种微小位移放大后，驱动指针指示出当时测点的压力值。

测压时，将仪器水平放置在测点处，轻轻敲击仪器外壳，以消除传动机构的摩擦误差，放置3～5min待指针变化稳定后读数。读数时，视线与刻度盘平面要保持垂直，同时，还要根据每台仪器出厂时提供的校正表（或曲线），对读数进行刻度、温度及补偿校正。

常用的DYM3型空盒气压计的测压范围为80000～108000Pa，小分度为10Pa，经过校正后的测量误差不大于200Pa。因精度较低，一般只适用于粗略测量和空气密度测算。

（二）相对压力测量仪器

测量井巷中（或管道内）某点的相对压力或两点的压力差时，一般需要用皮托管配合压差计来进行。压差计有U形压差计、单管倾斜压差计、补偿式微压计等。

1、皮托管

皮托管是承受和传递压力的工具。它由两个同心圆管相套组成，其结构如图2-4所示。内管前端有中心孔，与标有“+”号的接头相通；外管前端侧壁上分布有一组小孔，与标有“-”号的接头相通，内外管互不相通。

图2-4  皮托管

使用时，将皮托管的前端中心孔正对风流，此时，中心孔接受的是风流的静压和动压（即全压），侧孔接受的是风流的静压。通过皮托管的“+”接头和“-”接头，分别将全压和静压传递到压差计上。

2、U形压差计

有U形垂直压差计和U形倾斜压差计两种，构造如图2-5所示。

图2-5  U形压差计

a—垂直形  b—倾斜形

1—U形玻璃管；2—标尺

U形垂直压差计由垂直放置的U形玻璃管和标尺组成，U形玻璃管中装入蒸馏水或酒精，当玻璃管两端分别接入不等的空气压力时，通过两端液面的高差，在标尺上读出两点之间的空气压力差。

U形垂直压差计精度低，但量程大，适用于精度要求不高，压差较大的地方，如矿井主通风机房内测量风硐内外的压差。为了减小读数误差，可使用U形倾斜压差计，其测得的读数按下式计算压差：

                          h＝ρgLsinα                          （2-13）

式中   h——两液面的垂直高差，即压差，Pa；

  ρ——玻璃管内液体的密度，kg/m3；

  L——两端液面倾斜长度差，mm；

  α——U形管倾斜的角度（可调整），对于U形垂直压差计α＝90º。

3、单管倾斜压差计

单管倾斜压差计的外部结构和工作原理如图2-6所示。它由一个大断面的容器10（面积为F1）和一个小断面的倾斜测压管8（面积为F2）及标尺等组成。大容器10和测压管8互相连通，并在其中装有用工业酒精和蒸馏水配成的密度为0.81kg/m3的工作液。两断面之比（F1/F2）为250～300。仪器固定在装有两个调平螺钉9和水准指示器2的底座1上，弧形支架3可以根据测量范围的不同将倾斜测压管固定在5个不同的位置上，刻在支架上的数字即为校正系数。大容器通过胶管与仪器的“+”接头相通，倾斜测压管的上端通过胶皮管与仪器的“-”接头相连，当“+”接头的压力高于“-”接头的压力时，虽然大容器内液面下降甚微，但测压管端的液面上升十分明显，经过下式计算相对压力或压差h：

                       h＝LKg  ，Pa                        （2-14）

式中 L——倾斜测压管的读数，mm；

K——仪器的校正系数（又称常数因子），测压时倾斜测压管在弧形支架上的相应数字。

图2-6  YYT—200型单管倾斜压差计结构

1—底座；2—水准指示器；3—弧形支架；4—加液盖；5—零位调整旋钮；

6—三通阀门柄；7—游标；8—倾斜测压管；9—调平螺钉；10—大容器；11—多向阀门

仪器的操作和使用方法如下：

（1）注入工作液。将零位调整旋钮5调整到中间位置，测压管固定在弧形支架的适当位置，旋开加液盖4，缓缓注入预先配置好的密度为0.81 kg/m3的工作液，直到液面位于倾斜测压管的“0”刻度线附近，然后旋紧加液盖，再用胶皮管将多向阀门11中间的接头与倾斜测量管的上端连通。将三通阀门柄6拨在仪器的“测压”位置，用嘴轻轻从“+”端吹气，使酒精液面沿测压管缓慢上升，察看液柱内有无气泡，如有气泡，应反复吹吸多次，直至气泡消除为止。

（2）调零。首先调整仪器底座上的两个调平螺钉9，观察水准指示器内的气泡是否居中，使仪器处于水平。顺时针转动三通阀门柄6到“校正”位置，使大容器和倾斜测压管分别与“+”接头和“-”接头隔断，而与大气相通。旋动零位调整旋钮5，使测压管的酒精液面对准“0”刻度线。

（3）测定。根据待测压差的大小，将倾斜测压管固定在弧形支架相应的位置上，用胶皮管将较大的压力接到仪器的“+”接头，较小的压力接到仪器的“-”接头。逆时针转动三通阀门柄6到“测压”位置，读取测压管上酒精液面的读数和弧形支架的K值，用式（2-14）计算压差值或相对压力。

常用的YYB—200B型单管倾斜压差计大测量值为2000Pa，小分刻度为2Pa，误差不超过大读数的1.0%。单管倾斜压差计是通风测量中应用广的一种压差计。

4、补偿式微压计

补偿式微压计可以作的压差测量，其主要构造和原理如图2-7所示。它有充水的大小两个容器2和1，下部用胶皮管9连通。大容器与仪器的“-”接头相通，小容器与仪器的“+”接头相通。转动读数盘3，大容器可随之上下移动。当“+”“-”接头的压力相同时，两容器液面处于同一平面上，通过装在小容器上的反射镜6可以看到水准器7的同它自己的像正好相接（如图2-7b所示）。当“+”接头压力大于“-”接头压力时，小容器液面下降，反射镜6内的和影像互相接触重叠，通过转动读数盘3，使两液面再次恢复到同一水平面上，由大容器的垂直移动距离（从标尺11和读数盘3上读出）来确定大小容器所受到的压力差。

图2-7  DJM9型补偿式微压计

1—小容器；2—大容器；3—读数盘；4—指针；5—螺盖；6—反射镜；

7—水准器；8—调节螺母；9—胶皮管；10—调平螺钉；11—标尺

仪器的操作和使用方法如下：

（1）注入蒸馏水并调零。转动读数盘3，使读数盘及位移指针4均处于“0”点。打开螺盖5，注入蒸馏水，直到从反射镜中观察到水准器7的正、倒影像近似接触。盖紧螺盖，缓慢转动读数盘使大容器2上下移动数次，以排除胶皮管9内的气泡。用调平螺钉10将仪器调平，慢慢转动调节螺母8使小容器微微移动，水准器中的正、倒影尖恰好相接触。若两个影尖重叠，表明水量不足，应再加水；若两个影尖分离，表明水量过多，应排出部分水量。

（2）测定。仪器调平、调零后，将被测压力较大的胶皮管接到仪器的“+”接头，压力较小的胶皮管接到仪器的“-”接头上。小容器1中的液面下降，从反射镜6中可观察到水准器的正、倒影像消失或重叠，顺时针缓慢转动读数盘3，直到两个影像再次恰好相接。指针4所指示的标尺整数与读数盘所指的小数之和，即为所测压力差值。

常用的补偿式微压计有DJM9型、YJB-150/250-1型、BWY-150/250型等。其中，DJM9型的测量范围为0～1500Pa，小分度值为0.1Pa。这类仪器的精度高，可用于微小压差测量，但受压力波动影响大，水准针尖不宜调准，多用于实验室内。

（三）矿井通风综合参数检测仪

我国生产的JFY型矿井通风综合参数检测仪，是一种能同时测量空气的压力、相对压力、风速、温度、湿度和时间的精密便携式本质安全型仪器，适用于煤矿井下使用。其主要技术参数如表2-2所示。

表2-2  JFY型矿井通风综合参数检测仪技术参数表

该仪器由压力传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器以及智能微机组成。其中的压力传感器采用高精度振动筒压力传感器，其结构如图2-8所示，主要由保护筒、激振元件、振动弹性体、温度传感器、真空腔和拾振元件等组成。振动弹性体3为一个薄壁圆筒（壁厚0.08mm），是感受压力的敏感元件，与保护筒1焊接在一起，共同构成真空腔，此腔是测压基准参考腔。激振元件2、拾振元件6与放大器构成测压振荡器，在常压下产生一个固有的振动频率f，当压力P变化时，振荡器的固有频率也发生变化，即压力P与频率f一一对应，并且单值连续。通过测量频率f（或周期T ）即可测出外界的压力P。

图2-8  振动筒压力传感器

1—保护筒；2—激振元件；3—振动弹性体；

4—温度传感器；5—真空腔；6—拾振元件；7—底座支架

仪器的操作方法参见仪器面板布置图2-9。测量前先将电源开关打到“通”的位置，电源电压指示灯亮，若指示灯发暗，说明电源电压不足，应先充电。

图2-9  JFY型矿井通风参数检测仪面板图

1—气孔；2—电源开关；3—电源电压指示灯；4—压力记忆开关；5—充电插座；6—压力键；7—压差键；8—温度键；9—相对湿度键；10—风速键；11—记风速键；12—读平均风速键；13—总清键；14—备用键；15—风速传感器；16—温度传感器；17—湿度传感器；18—液晶显示；19—单位显示；20—电子表

（1）测量压力。仪器通电后，整机进入自检状态，显示传感器的周期数，按“总清”键，则显示测点的压力，单位为hPa。

（2）测量相对压力。仪器通电后，只要按下“差压”键，并将记忆开关拨向“记忆”位置，则进入相对压力测定状态，此时，仪器将按键时测点的压力P0值记入内存中，并将此值作为后面的测压基准，当仪器发生位移或测点的压力变化后，面板上液晶窗口显示的总是压差值（⊿P =P -P0），单位为mmH2O。只要不断电和记忆开关处于“记忆”位置不变，后面的测压基准P0也不变。要想了解其它参数值，只要按下相应的键即可。

（3）测量温度和相对湿度。仪器通电后，不论处于何种状态，只要按下“温度”键，就显示当时测点的温度值；按下“湿度”键，就显示当时测点的相对湿度值。因温度和湿度传感器都有滞后现象，因此，从前一测点转到另一测点时，应等待2～5min后再读数。

（4）测量风速。可以测量点风速，也可以测量断面的平均风速。测量点风速时，只要把风速传感器上的箭头方向朝向风流，按下“风速”键读数即可，单位为m/s。要测断面的平均风速时，可利用机械风表测风时的定点法（如图1-10），先测1点风速，按下“风速”键，显示1点风速值。再按下“记风”键，显示该点风速后，又显示一下“1”，表示1点的风速已存入内存中；将传感器移到2点，按下“记风”键，显示2点的风速值后又显示一下“2”，表示2点的风速已存入内存；……，如此进行，直到将所有测点测完，后再按“读风”键，读出该巷道断面的平均风速值。

矿井通风综合参数检测仪广泛应用于矿井通风阻力测定、通风压能图测定等工作中。除此之外，常用的数字式气压计还有BJ—1型、WFQ—2型等，既能测压力又可测相对压力。