标准活塞式压力表的误差来源及修正方法
活塞式压力计是根据帕斯卡定律,以流体静力学原理 进行压力测量的。它是利用流体压力作用在活塞有效面积 上所形成的力与施加在活塞上端的已知作用力(专用砝 码、活塞及其连接零件所产生的重力)相平衡的原理进行 测量的计量标准器。影响活塞压力计测量准确性的因素很 多。现对主要影响因素及修正方法进行分析。
1.活塞有效面积不准引起的测量误差
主要是指确定活塞有效面积的不确定度及有效面积 的变化引起的压力测量误差,可以通过检定活塞有效面积 与调整专用砝码的质量来减小测量误差。活塞有效面积的 允许误差如下表:
为便于分析、说明。以二等活塞式压力计,准确度等级 为二等,面积标称值为1 cm2来进行分析,说明。
从上面表里的数据可知,该活塞有效面积的最大允许 误差为厶S= ?x0. 02% = ?.0002 cm2。测量时引起的
最大允许误差值为奶- se±o6oo62 ) MPa。
2.活塞专用砝码质量不准引起的误差
是指标准砝码实际值偏离理论值和砝码质量变化所 引起的测量误差。专用砝码质量允许误差如下表:
为便于分析、说明。以二等活塞式压力计,精度等级为0.05级的砝码来进行分析,说明。从上面表里的数据可知
专用砖码的最大允许误差为Am = mg X ( ± 0. 02% ) = ±
0. 0020mg,测量时引起的最大允许误差值为
Ap 7 m8 m ± Amg 、 A mg XJlP APm=(T5 iS-6—)= ±-5e^MPa°
3温度偏离参比温度引起的误差
是指活塞随温度的变化而引起有效面积的改变而产 生的误差。当活塞在规定的环境温度下工作时,它对测量 结果的影响较小,可以忽略不计,但当它的环境温度超过 规定的参比温度时,它将对测量结果带来较大的误差,此 时不能忽略温度变化的影响,必须对温度变化进行修正。 以减小温度变化带来的误差。修正公式为API = Pt(a, + a2) (20-t)。
式中APt棗温度变化时的压力修正值。
Pt棗压力计示值。
a,,a2活塞杆,活塞筒的膨胀系数,($ -1)。 与材料有关。
T?环境温度1。
4活塞弹性形变引起的误差
是指当压力作用于活塞上时引起活塞的变形,使得活 塞有效面积产生变化而引起的误差。可以通过修正来减小 误差。通常通过修正压力计配套专用砝码的质量来进行修 正。修正公式如下:
m = mi + (1 + 2pPi)kg 式+ :m一修正后的专用破码的质量,(kg)。
in丨一由测压公式P=,十算出的专用砝码的 质量,(kg)。
P—压力计变形系数,(MPa-1)。与材料有关(一 般取 2. 73xl0-6/ MPa)
Pi一1/2测量上限压力值,(MPa)。
一般小量程压力计无须进行此项修正。只对大量程压 力计如:25 MPa、60 MPa及以上压力计进行修正。
5.空气浮力彩响引入的误差
指空气对专用砝码所产生的浮力,使专用砝码的质量 减小,从而造成测量误差。可以通过浮力的修正来减小误 差。通常采用修正专用砝码来进行修正。公式如下:m = mi x (pa/pm + 1)。
式中:m -通过浮力修正后专用砝码质量(kg)。
m,-采用公式P =导计算出的专用砝码质量
Pa-空气密度(kg/m3 )。Pa = 1. 2 kg/m3。
Pm-专用砝码的密度(kg/m3 )。钢PmdJxlO3 kg/m3。招 Pm = 2. 7 x 103 kg/m3。
6.重力加速度彩响带来的误差
指使用地点的重力加速度与设计、制造、检定时所取 的重力加速度不同而造成的误差。若使用地点的重力加速 度与制造、检定时所取的重力加速度不同,会对测量结果 造成较大误差。可通过公式么?8 = ?(8/8»-1)进行修正。 式中:么?6~重力加速度不同时引入的压力修正值, (MPa)。
P—压力计示值。
go—设计、制造、检定地点所取的重力加速度,
(m/s2)。
G~使用地点的重力加速度,(m/s2)。
通常情况下检定单位在计算专用砝码的质量时采取 取用使用地点的重力加速度进行计算来消除该项误差。
7.液柱高度差引入的误差
指测压点与活塞下端面不在同一水平面时引人的误 差。可以通过液柱修正来减小误差。修正公式为:
APh = pgAh x 10'6 式中:APh -液柱髙度差的修正值(MPa)。 p-液体密度(kg/m3 )。
G-使用地点的重力家速度(m/s2)。
Ah-液柱髙度差(m)。
为了方便、省时、避免重复计算,可以采用以下2种方 法进行修正。
7. 1增加辅助接头,使测压点与活塞下端面在同一水平面。
7. 2用公式Am =APhs,/g计算出Am,只要在活塞底盘上增加一微小质量Am,也可修正液柱髙度差带来的引响。
式中:Am——须在底盘上增加的小质量(kg)。
APh?液柱髙度差的修正值(MPa)。
Se?活塞有效面积(m2)。 g~使用地点的重力家速度(m/s2)。
8.活塞承重盘与活塞杆不垂直引起起的误差
是指活塞杆与活塞承重盘不垂直使加在承重盘上的 专用砝码对活塞的有效作用力变小而引起的误差。可以通 过公式AP= -P(l-cosa)进行修正。
式中:AP -不垂直修正值(MPa)。
P-压力计示值(MPa)。 a-不垂直度,即倾角。
也可通过调整水平来减小误差。对于二、三等活塞式 压力计,规程要求a<5'时,产生的误差较小,可忽略不计, 当8> 5'时必须修正。使用时应尽量调整水平调整装置,使 活塞承重盘与活塞杆处于垂直状态。以减少活塞的磨损。
9.结束语
活塞式压力计是髙精度压力测量仪器,是检定、校准 压力表、数字压力计、压力开关、压力传感器等的标准仪 器,使用时必须满足规程规定的参比条件,否则应对引入 的误差进行修正。此外必须注意压力计使用地点的重力加 速度是否与检定时所取的重力加速度一致。如果不一致, 必须进行修正。如果活塞下端面与测压点不在同一水平 面,且APh大于压力计允许误差的1/5时必须进行:夜柱髙 度差的修正。活塞式压力计应定期进行维护、保养,当发现 工作介质较脏时应及时更换。每隔半年应进行一次转动延 续时间,下降速度等的性能试验,如果不能满足规程要求, 应及时送检。严禁压力计超检定周期使用。
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