图9.3　单圈弹簧管压力计的工作原理图

如图9.3所示为单圈弹簧管式压力计的工作原理图。弹簧管是一根圆弧形中空管子，截面为椭圆形或平椭圆形，引入压力这一端是固定端，固定在仪表壳体底座上。弹簧管的另一端为端部封闭的自由端，与传动部件相连。

当弹簧管内压力增加时，弹簧管短轴方向的内表面受力较大，短轴要伸长，长轴要缩短，管子截面积有变圆倾向，因而产生弹性变形使自由端向管子伸直方向移动，并产生位移，同时改变其中心角。自由端的位移由传动部件传出，再在显示部件上显示相应的压力值。薄壁椭圆形弹簧管受压后的位移量（中心角改变量）和所加压力有如下的函数关系

式中　θ——弹簧管中心角的初始角，（°）；

Δθ——受压后弹簧管中心角的改变量，（°）；

p——被测压力，Pa；(www.daowen.com)

μ——弹簧管材料的泊松比；

E——弹簧管材料的弹性模量，N/m2；

R——弹簧管曲率半径，m；

a，b——弹簧管椭圆横截面的长、短半轴，m；

δ——弹簧管壁厚，m；

α，β——与a/b有关的参数；

k——弹簧管结构参数，k＝Rδ/a2。

由式（9.10）可知，如果a＝b，则Δθ＝0，说明具有均匀壁厚的圆形弹簧管不能用作压力检测的敏感元件。对于单圈弹簧管中心角变化量Δθ一般较小，要提高Δθ，可采用多圈弹簧管，圈数一般为2.5～9。