動壓

動壓是流體顆粒每單位體積的動能。動壓實際上是伯努利方程式之一，可以從運動中流體的能量守恆得出。在簡單的情況下，動壓等於停滯壓力和靜壓之間的差值。

動態壓力的另一個重要方面是，如尺寸分析所示，以速度 v行駛的飛機所經歷的空氣動力學應力（即受到空氣動力的結構內的應力）與空氣密度和平方 v，即與 q成比例。因此，通過查看飛行中 q的變化，可以確定應力如何變化，特別是當其達到最大值時。最大空氣動力學負載點通常被稱為最大Q值，並且在許多應用中是關鍵參數，例如在航天器發射期間。 ^[2] 

空氣做定向流動時具有動能，用E表示（J/m3），其動能所呈現的壓力稱為動壓（或速壓），用h（或h速）表示，單位Pa。 ^[3] 

設某點空氣密度為ρ（kg/m3），定向流動的流速為v（m/s），則單位體積空氣所具有的動能為E：

單位是J/m3。

E動對外所呈現的動壓為h：

單位是Pa 。

（1）只有做定向流動的空氣才呈現出動壓；

（2）動壓具有方向性，僅對與風流方向垂直或斜交的平面施加壓力。垂直流動方向的平面承受的動壓最大，平行流動方向的平面承受的動壓為零；

（3）在同一流動斷面上，因各點風速不等，其動壓各不相同； （4）動壓無絕對壓力與相對壓力之分，總是大於零。 ^[4] 

在礦井通風測量儀器中，測定空氣壓力的便攜式儀器有三類：一是測量絕對壓力的氣壓計；二是測量相對壓力的壓差計和皮托管；三是可同時測定絕對壓力、相對壓力的精密氣壓計或礦井通風綜合參數檢測儀等。

最常用的是空盒氣壓計，其內部構造如圖1所示。

其中，1、2、3、4—傳動機構；5—拉桿；6—波紋真空膜盒；7—指針；8—彈簧 空盒氣壓計的感壓元件是外表呈波紋形、內為真空的特殊合金金屬膜盒。當壓力增大或減小時，膜盒面相應地凹下、凸出，通過傳動機構將這種微小位移放大後，驅動指針指示出當時測點的絕對壓力值。

測壓時，將儀器水平放置在測點處，輕輕敲擊儀器外殼，以消除傳動機構的摩擦誤差，放置3～5min待指針變化穩定後讀數。讀數時，視線與刻度盤平面要保持垂直，同時，還要根據每台儀器出廠時提供的校正表（或曲線），對讀數進行刻度、温度及補償校正。

常用的DYM3型空盒氣壓計的測壓範圍為80000～108000Pa，最小分度為10Pa，經過校正後的測量誤差不大於200Pa。因精度較低，一般只適用於粗略測量和空氣密度測算。

測量井巷中（或管道內）某點的相對壓力或兩點的壓力差時，一般需要用皮托管配合壓差計來進行。壓差計有U形壓差計、單管傾斜壓差計、補償式微壓計等。

1）皮托管

皮托管是承受和傳遞壓力的工具。它由兩個同心圓管相套組成，其結構如圖2所示。內管前端有中心孔，與標有“+”號的接頭相通；外管前端側壁上分佈有一組小孔，與標有“-”號的接頭相通，內外管互不相通。

使用時，將皮托管的前端中心孔正對風流，此時，中心孔接受的是風流的靜壓和動壓（即全壓），側孔接受的是風流的靜壓。通過皮托管的“+”接頭和“-”接頭，分別將全壓和靜壓傳遞到壓差計上。

2）U形壓差計

有U形垂直壓差計和U形傾斜壓差計兩種。

U形垂直壓差計由垂直放置的U形玻璃管和標尺組成，U形玻璃管中裝入蒸餾水或酒精，當玻璃管兩端分別接入不等的空氣壓力時，通過兩端液麪的高差，在標尺上讀出兩點之間的空氣壓力差。

U形垂直壓差計精度低，但量程大，適用於精度要求不高，壓差較大的地方，如礦井主通風機房內測量風硐內外的壓差。為了減小讀數誤差，可使用U形傾斜壓差計，其測得的讀數按下式計算壓差：

h=ρgLsinα

式中 h——兩液麪的垂直高差，即壓差，Pa； ρ——玻璃管內液體的密度，kg/m3； L——兩端液麪傾斜長度差，mm； α——U形管傾斜的角度（可調整），對於U形垂直壓差計α=90º。

3）單管傾斜壓差計

單管傾斜壓差計由一個大斷面的容器10（面積為F1）和一個小斷面的傾斜測壓管8（面積為F2）及標尺等組成。大容器10和測壓管8互相連通，並在其中裝有用工業酒精和蒸餾水配成的密度為0.81kg/m3的工作液。兩斷面之比（F1/F2）為250～300。儀器固定在裝有兩個調平螺釘9和水準指示器2的底座1上，弧形支架3可以根據測量範圍的不同將傾斜測壓管固定在5個不同的位置上，刻在支架上的數字即為校正係數。大容器通過膠管與儀器的“+”接頭相通，傾斜測壓管的上端通過膠皮管與儀器的“-”接頭相連，當“+”接頭的壓力高於“-”接頭的壓力時，雖然大容器內液麪下降甚微，但測壓管端的液麪上升十分明顯，經過下式計算相對壓力或壓差h：

h=LKg ，Pa

式中 L——傾斜測壓管的讀數，mm； K——儀器的校正係數（又稱常數因子），測壓時傾斜測壓管在弧形支架上的相應數字。

4）補償式微壓計

補償式微壓計可以作精確的壓差測量。它有充水的大小兩個容器2和1，下部用膠皮管9連通。大容器與儀器的“-”接頭相通，小容器與儀器的“+”接頭相通。轉動讀數盤3，大容器可隨之上下移動。當“+”“-”接頭的壓力相同時，兩容器液麪處於同一平面上，通過裝在小容器上的反射鏡6可以看到水準器7的尖端同它自己的像正好相接。當“+”接頭壓力大於“-”接頭壓力時，小容器液麪下降，反射鏡6內的尖端和影像互相接觸重疊，通過轉動讀數盤3，使兩液麪再次恢復到同一水平面上，由大容器的垂直移動距離（從標尺11和讀數盤3上讀出）來確定大小容器所受到的壓力差。

儀器的操作和使用方法如下： （1）注入蒸餾水並調零。轉動讀數盤3，使讀數盤及位移指針4均處於“0”點。打開螺蓋5，注入蒸餾水，直到從反射鏡中觀察到水準器7的正、倒影像近似接觸。蓋緊螺蓋，緩慢轉動讀數盤使大容器2上下移動數次，以排除膠皮管9內的氣泡。用調平螺釘10將儀器調平，慢慢轉動調節螺母8使小容器微微移動，水準器中的正、倒影尖恰好相接觸。若兩個影尖重疊，表明水量不足，應再加水；若兩個影尖分離，表明水量過多，應排出部分水量。

（2）測定。儀器調平、調零後，將被測壓力較大的膠皮管接到儀器的“+”接頭，壓力較小的膠皮管接到儀器的“-”接頭上。小容器1中的液麪下降，從反射鏡6中可觀察到水準器的正、倒影像消失或重疊，順時針緩慢轉動讀數盤3，直到兩個影像尖端再次恰好相接。指針4所指示的標尺整數與讀數盤所指的小數之和，即為所測壓力差值。

常用的補償式微壓計有DJM9型、YJB-150/250-1型、BWY-150/250型等。

我國生產的JFY型礦井通風綜合參數檢測儀，是一種能同時測量空氣的絕對壓力、相對壓力、風速、温度、濕度和時間的精密便攜式本質安全型儀器，適用於煤礦井下使用。其主要技術參數如圖3所示。

該儀器由壓力傳感器、風速傳感器、温度傳感器、濕度傳感器以及智能微機組成。其中的壓力傳感器採用高精度振動筒壓力傳感器，主要由保護筒、激振元件、振動彈性體、温度傳感器、真空腔和拾振元件等組成。振動彈性體3為一個薄壁圓筒（壁厚0.08mm），是感受壓力的敏感元件，與保護筒1焊接在一起，共同構成真空腔，此腔是測壓基準參考腔。激振元件2、拾振元件6與放大器構成測壓振盪器，在常壓下產生一個固有的振動頻率f，當壓力P變化時，振盪器的固有頻率也發生變化，即壓力P與頻率f一一對應，並且單值連續。通過測量頻率f（或週期T ）即可測出外界的絕對壓力P。 ^[5]