壓力表的誤差主要有線性誤差和非線性誤差,線性誤差相對簡單,容易調(diào)修。而非線性誤差的成因較多,該文著重對引起壓力表非線性誤差的常見原因進行分析,從而正確、快速地對壓力表進行調(diào)修。
彈簧管式一般壓力表(以下簡稱壓力表)的主要部件有彈簧管、機芯、示值機構(gòu)、外殼等。彈簧管是壓力表的感壓元件,將壓力變換成自由端的位移,機芯是壓力表的心臟,將彈簧管自由端的微小位移量放大,達到易于觀察讀數(shù)的程度,通過指針在表盤上指示壓力值,實現(xiàn)測量壓力的目的。
壓力表檢定時,其誤差主要是線性誤差和非線性誤差兩類,線性誤差是機芯的放大比調(diào)整不當(dāng)引起的,通過調(diào)整機芯的放大比很容易就能糾正過來,而非線性誤差的成因較多。因此本文著重對非線性誤差的成因加以研究分析。
1.彈簧管引起的非線性誤差
彈簧管在比例極限壓力值以下的自由端位移與管內(nèi)壓力的關(guān)系為:
S=NP(1)
式中:S——彈簧管自由端位移;
N——特定參數(shù),與彈簧管的材料、形狀、壁厚度有關(guān);
P作用在彈簧管內(nèi)的被測壓力。
分析對象一旦確定,與彈簧管相關(guān)的參數(shù)N便確定下來,為常數(shù)。即:
S=ocP(2)
彈簧管自由端的位移與彈簧管內(nèi)的壓力值成線性關(guān)系,不存在非線性誤差。實際工作中我們發(fā)現(xiàn),彈簧管成形不均勻,壁厚不均勻,或安裝位置偏離使工作時發(fā)生擦碰,都會產(chǎn)生非線性誤差,解決辦法是更換彈簧管或校正安裝位#。_
2.傳動機構(gòu)引起的非線性誤差
壓力表彈簧管自由端的位移通過連桿傳遞給機芯’將壓力變化產(chǎn)生的近似直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動(見圖1),該傳動機構(gòu)為偏軸曲柄連桿機構(gòu)。
傳動比i是變量,它是隨轉(zhuǎn)角a變化的函數(shù)(如圖2所示),就是說,當(dāng)彈賛管自由端F點作等位移移動時,曲柄的E點并非等轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動。因此,傳動機構(gòu)存在著非線性的變化關(guān)系。
對特定的傳動比曲線,曲柄在某一角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動時曲柄連桿機構(gòu)傳動比i變化還是有較平緩的一段。在這一角度范圍以外部份,曲柄連桿機構(gòu)傳動比i迅速變大,出現(xiàn)明顯非線性誤差。為獲得壓力表表盤的線性刻度,壓力表設(shè)計時,就考慮到使曲柄連桿機構(gòu)在曲線平緩域中工作,選取合適%(曲柄起始角)值,就可以實現(xiàn)示值的近似線性。
調(diào)修時,由于曲柄的起始角%不易觀測,通常是用調(diào)整曲柄與連桿的起始角Po的方法,使曲柄連桿機構(gòu)在平緩域中工作。
當(dāng)曲柄連桿的起始角P小于線性起始夾角P。時,曲柄工作落在平緩域的左側(cè),左側(cè)的傳動比i值明顯變大,出現(xiàn)“前快后慢”的非線性指示誤差,反之,將出現(xiàn)“前慢后快”的非線性誤差。實際工作中,把壓力表裝到校驗臺上,造壓使壓力表示值指針指示在中間值位置,此時,減小和增加相同的壓力值(標(biāo)準(zhǔn)表上示值),觀察被檢壓力表示值的變化,判斷非線性誤差是“前快后慢”或“前慢后快”,然后,根據(jù)被檢壓力表結(jié)構(gòu)的不同,通過改變連桿長度或轉(zhuǎn)動機芯來改變P角,使P角接近或等于P。,實現(xiàn)非線性誤差的調(diào)整。
3.刻度盤偏心引起的非線性誤差
由于安裝或制造誤差,使指針回轉(zhuǎn)中心O’與表盤中心0不相重合(圖3),產(chǎn)生一個偏心值e,當(dāng)指針轉(zhuǎn)動0角時,表盤上指示的角度為zBOA,兩者之差A(yù)0為指針回轉(zhuǎn)中心與表盤中心產(chǎn)生偏移值e帶來的示值誤差。
在三角形AOO'B中,由正弦定理可得出:
由此可見,儀表指針回轉(zhuǎn)中心與表盤中心不相重合,產(chǎn)生的示值誤差值隨指針轉(zhuǎn)動角度不同而出現(xiàn)不同數(shù)值,帶來了示值的非線性誤差,調(diào)整時,通常是移動表盤或機芯,縮小偏心值。移動機芯時,不要改變曲柄起始角Oo的值,否則,將會產(chǎn)生新的非線性誤差。
4.結(jié)束語
影響壓力表計量性能的因素是錯綜復(fù)雜的,難以從理論上精確推算,本文僅對以上三種壓力表非線性誤差較為常見的情況加以分析。第一種情況,由于彈簧管自由端的位移量微小,不易出現(xiàn)非線性誤差,即使出現(xiàn),常通過調(diào)整曲柄連桿機構(gòu),給予綜合消除;第三種情況,由于e相對R值很小,帶來的非線性誤差值較小,指針軸偏離表盤中心容易發(fā)現(xiàn),調(diào)整相對簡單。實際工作中,非線性誤差的調(diào)整大多數(shù)是第二種情況,也就是調(diào)整曲柄連桿起始角po的值。調(diào)整時,先增壓到壓力表測量上限的一半,如果示值“前快后慢”,則順時針方向旋轉(zhuǎn)機芯,或?qū)椈晒茏杂啥讼蛲庖;如果示?ldquo;前慢后快”,則逆時針方向旋轉(zhuǎn)機芯,或?qū)椈晒茏杂啥讼騼?nèi)移,使夾角P約等于90°,從而使傳動比落在平緩域內(nèi),示值近似線性變化。
可見,沒有客觀剖析壓力表誤差,引發(fā)誤差的客觀因素及其成因和影響大小,采用科學(xué)手段進行實踐和修正,才能提高壓力表誤差調(diào)整的科學(xué)化程度,實現(xiàn)又快又好地使用壓力表。 |