李海兵 塔伊爾·斯拉甫力 卓華
(新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院,新疆烏魯木齊830011)
摘要:活塞式壓力計是壓力計量領域使用最廣泛的標準器。以活塞式壓力計為標準器時,其與被測壓力類儀表的高度差是重要的影響量?紤]測量高度差時需要測量活塞的下端面,對不同構造(規(guī)則圓柱體或具有限位裝置和空心結構的不規(guī)則體)的活塞進行分析,提出了測量原理、方法和過程。分別對油介質和氣介質的活塞式壓力計進行計算,結果顯示油介質活塞式壓力計未進行高度差修正時對測量結果影響較大,而氣介質活塞式壓力計對高度差的影響較小。
關鍵詞:壓力測量傳感器變送器誤差精度儀器儀表信號傳輸校準
0引言
活塞式壓力計以其較高的準確度、較好的長期穩(wěn)定性,成為壓力真空計量領域使用廣泛的標準器。活塞有效面積的測量方法分為起始平衡法和直接平衡法。使用直接平衡法時,需要準確測量高度差。對于高度差的測量,最重要的問題是準確確定活塞參考面,選擇盡量準確的測量方法來測量參考面的高度。無論活塞式壓力計的工作介質是氣體或液體,氣柱或液柱高度差在重力作用下引起的測量誤差都不容忽視,必須進行測量。首先必須確定一個參考位置,如活塞為圓柱體,則可選定活塞的下端面為參考面。壓力量值檢定或校準時應使標準與被測數字壓力計的參考端在同一水平面上,應重視高度差修正。下面對于規(guī)則圓柱體和非規(guī)則活塞(底部有限位結構和內部中空結構的活塞),討論和分析活塞下端面的測量原理、方法和過程。
1 活塞高度的測量原理
1.1規(guī)則圓柱體的活塞
對于規(guī)則圓柱體的活塞,其活塞的下端面為參考面,只需測量參考面的高度即可。圓柱體活塞的構造圖如圖1所示。
活塞分為I、Ⅱ(虛斜線部分)兩部分,p.、P2、p3分別對應水平面l、2、3處的壓力。考慮活塞p.處的面積So,如圖1所示,活塞處于空氣中的部分為I,進人工作介質中的部分為Ⅱ,重力為G,浮力為F浮,粘滯力為f,g為當地的重力加速度。
對于活塞建立平衡方程:
對活塞的Ⅱ部分進行受力分析:
對于規(guī)則圓柱體的活塞,其有效面積參考面處于p3所在的水平面,測量高度差時只需測量活塞桿的最底部即可。
1.2底部有限位結構的活塞
討論底部具有限位結構的活塞,其結構如圖2所示。限位結構(I和Ⅱ)位于活塞桿的底部,Ⅲ為理論計算模擬部分。對活塞限位結構部分進行理論分析,考慮浮力作用,效果如同在活塞桿最底部增加了AH,活塞的下端面處于水平面3所在的位置。vl+Vn=Vm,V為體積,具體分析過程與1.1同。
同理,各活塞式壓力計在其測量下限使用時限位結構未修正帶來的相對誤差見表1。由此可見未對限位結構修正的活塞式壓力計,其準確度等級遠遠不能滿足0. 05級的要求。
1.3中空結構的活塞
使用測量范圍為14—700 kPa的活塞式壓力計產生測量下限的標準壓力時,氣柱高度差未修正帶來的相對誤差代入式(2)計算,另一個活塞式壓力計在其測量下限使用時中空結構未修正帶來的誤差見表2。其中
3. 369 4×l0-3p,p為絕對壓力,單位Pa。由此可見,對于氣介質活塞式壓力計而言,中空結構的活塞其未修正高度值對測量結果的影響較小。
2測量方法和過程
活塞高度的測量過程如圖4所示。首先,使活塞處于平衡位置,做出高度標志線,以標志活塞位置;然后緩慢取出活塞,將其處于豎直方向并緊貼活塞筒,找到標志位置,使活塞筒的上部與高度標志線相齊,此時使用數顯高度卡尺測量活塞的下端面,高度值即為活塞下端面與參考面的高度差值。
3 高度差測量的應用
選用液體為介質的活塞式壓力計,應使精密表指針軸與活塞壓力計活塞的下端面處于同一水平面,當液柱高度差產生的壓力超過被檢表最大允許誤差的1/10時,應對由此產生的誤差按公式Ap=pgAH計算得出。△H的測量方法如圖5所示。
根據測量方法測出活塞的高度Hi,并測量精密表指針軸所在水平面的高度H2,則△日=H2 - Hi。
4結束語
在準確測量活塞的高度時,關鍵是確定參考面。規(guī)則圓柱體結構的活塞的下端面即為參考面;而非規(guī)則的活塞的參考面:對于油介質的活塞式壓力計,限位結構帶來的誤差影響其作為標準器的使用;以氣體為介質時,其中空結構帶來的誤差影響較小。只有掌握了活塞高度參考面的測量原理和方法,才能減小測量過程中的誤差,保證壓力量傳的一致性和準確性。
上一篇:海量環(huán)境監(jiān)測數據存儲與共享平臺
下一篇:返回列表