弹簧管式压力表示值检定方法的分析
在压力表示值检定的实际操作 过程中,笔者常发现检定员由于升降 压控制不好,出现逆向对准检定点的 错误操作。这种现象具有普遍性,究 其原因是压力计量检定员对示值误 差的成因和规律,以及对检定规程认 识不透所致,应予以重视。
一、示值误差分析
1.弹性后效误差
当作用于弹簧管的压力取消后, 弹簧管不能立即恢复原有的形状和 尺寸,即压力表指针不能回到零位, 而要经过一段时间间隔后弹簧管才 能恢复到原有的形状和尺寸,即压力 表指针才能回到零位,这种现象叫做 弹性后效(如图1所示)。
弹性后效是弹性元件的一种自然 特性,对示值误差的影响无法克服。
2.弹性迟滞误差
弹性迟滞误差是指弹簧管在升 压和降压过程中弹性特性曲线不重 合现象给压力表示值带来的误差。在 相同的规定工作条件下,在全量程范 围内,迟滞现象造成压力表在同一测 量点,正反行程输出值不一样(如图2 所示)。弹性迟滞是影响压力表示值 的一个最重要因素,不具有弹性迟滞 的弹簧管不存在。
3.空行程误差
空行程是指弹簧管压力表齿轮 传动放大和转换机构中,扇形齿轮与 中心齿轮啮合时齿和槽存在的几何 尺寸公差配合间隙。空行程引起的误 差属定值系统误差,理论上同一检定 点正反行程误差大小相等、符号相 反。弹簧管式压力表尽管在结构设计 上用游丝克服了这一误差,但完全消 除空行程误差是不可能的。
除上述因素外,影响示值误差的 其他因素还有弹簧管的蠕变,残余变 形等,在讨论示值检定方法时影响较 弱,不再详细讨论!
综合弹簧管后效误差、弹性迟滞 误差和空行程误差对弹簧管式压力 表示值误差的影响,定性分析可得到 示值误差特性曲线(如图3所示).
二、示值检定操作方法的讨论 国家计量检定规程JJG52-1987
规定,压力表的示值检定应按标有数 字的分度线逐点检定。检定时逐点升 压检定到测量上限后,再按原检定点 逐点降压回检到零点。示值检定应在 同一检定点升、降压各检一次,每一 次检定轻敲前后读数两次,计算出每 一检定点的示值误差参量:
基本误差等于轻敲表壳前和 轻敲表壳后的示值与标准器示值 之差!
回程误差"回等于升压时轻敲后的读数与降压时轻敲后的示值之差。
示值变动量!!&等于轻敲表冗前 后!值之差。
结合压力表误差特性曲线分析" 符合国家计量检定规程JJG52-1987 的要求的压力表检定正确操作方法 为:升、降压示值检定时,压力值应顺 向逼近对齐检定点,否则会产生错误 的检定结果。
以检定点!为例进行示值检定讨 论(见图3)。
若对!点升、降压遵从顺向逼近 对齐法,设升压检定时,被检压力表轻 敲前后示值分别为!1"和!;$';降压检定 时,被检压力表轻敲前后示值分别为 Pi"和!:$",则示值误差参量分别为 Spi-P! -P、P2 -P、P1-P、P2'-P Apt=P2~P2'
!pu=Pi -P$、P"—P"
若升压检定时由于升压过猛,使 压力值超过检定点尸,然后再降到“该 检定点尸”进行该点的示值的升压检 定(称先升后降逆向对齐法)。由压力 示值特性曲线分析可以看出,升压检 定被检压力表示值本应为尸1',先升后 降的结果是被检压力表的示值为尸2', 使升压检定实质上变成了降压检定 (轻敲前后的示值分别为P;'和P2')。 若该检定点降压检定操作正确,则意 味着本该对P点升、降压各检一次,实 质上进行了两次降压检定,示值误差 参量计算为
8n=P;'-P、Pi'-P ! Pt =P$'-P$'=0
!p变=Pi'—P$'
显然,示值检定结果是错误的, 尤其是该点的回程误差无法检出。
同理可证,降压检定时,由于压 力控制不好,先降后升对齐法的示值 检定结果也是错误的。
三、结论
依据压力值特性曲线的分析和国 家计量检定规程JJG52-1987对压力表 示值的要求,压力表示值检定的正确 操作方法应为:升、降压检定时,压力 值应顺向逼近对齐检定点,否则,压力 表的示值检定结果会产生错误。
该结论对弹簧管式精密压力表 的示值检定操作方法同样适用。对用 齿轮传动机构、蜗轮蜗杆传动机构的 机械式仪器仪表的示值检定操作方 法,也有一定的参考价值。
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