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压力表非线性误差分析与调整

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  • 发布时间:2014-09-02
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弹簧管式-般压力表 (以下简称压力表 )的主要部件有弹簧管、机芯、示值机构、外壳等。弹簧管是压力表的感压元件,将压力变换成自由端的位移,机芯是压力表的心脏,将弹簧管自由端的微小位移量放大,达到易于观察读数的程度,通过指针在表盘上指示压力值,实现测量压力的目的。

压力表检定时,其误差主要是线性误差和非线性误差两类 ,线性误差是机芯的放大比调整不当引起的,通过调整机芯的放大比很容易就能纠正过来,而非线性误差的成因较多。

1 弹簧管引起的非线性误差弹簧管在比例极限压力值以下的自由端位移与管内压力的关系为:SNP (1)式中:S--弹簧管自由端位移;N--特定参数,与弹簧管的材料、形状、壁厚度有关;P--作用在弹簧管内的被测压力。

分析对象-旦确定,与弹簧管相关的参数N便确定下来,为常数。即:SoC P (2)弹簧管自由端的位移与弹簧管内的压力值成线性关系,不存在非线性误差。实际工作中我们发现,弹簧管成形不均匀,壁厚不均匀,或安装位置偏离使工作时发生擦碰, 都会产生非线性误差,解决办法是更换弹簧管或校正安装位置。

,t2 传动机构引起的非线性误差压力表弹簧管自由端的位移通过连杆传递给机 q-将压力变化产生的近似直线运动转换为旋转运动 (见图 1),该传动机构为偏轴曲柄连杆机构。

22 2013年第 3期 (总第 75期)图 1 偏轴曲柄连杆机构其传动比公式为:. (3)式中: --弹簧管自由端位移变化量;- - 机芯扇形齿轮转角变化量。

传动比 i是变量,它是随转角 变化的函数 (如图 2所示 ),就是说,当弹簧管自由端 F点作等位移移动I时,曲柄的 E点并非等转角转动。冈此,传动机构存在着非线性的变化关系。

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、 、、 j ,,- - - 图 2 曲柄连杆机构传动比曲线J 0 对特定的传动比曲线,曲柄在某-角度范围内转动时,曲柄连杆机构传动比 i变化还是有较平缓的-段。在这-角度范围以外部份,曲柄连杆机构传动比 i迅速变大,出现明显非线性误差。为获得压力表表盘的线性刻度,压力表设计时,就考虑到使曲柄连杆机构在曲线平缓域中工作,选认适 % (曲柄起始角 )值,就可以实现示值的近似线性。

调修时,由于曲柄的起始角 00不易观测,通常是用调整曲柄与连杆的起始角 ‰的方法,使曲柄连杆机构在平缓域中工作。

当曲柄连杆的起始角 B小于线性起始夹角 13。时,曲柄工作落在平缓域的左侧,左侧的传动比i值明显变大,出现前快后慢”的非线性指示误差,反之,将出现前慢后快”的非线性误差。实际工作中,把压力表装到校验台上,造压使压力表示值指针指示在中间值位置,此时,减型增加相同的压力值 (标准表上示值 ),观察被检压力表示值的变化,判断非线性误差是前快后慢”或前慢后快”,然后,根据被检压力表结构的不同,通过改变连杆长度或转动机芯来改变 D角,使 p角接近或等于fo,实现非线性误差的调整。

3 刻度盘偏心引起的非线性误差由于安装或制造误差,使指针回转中心 O与表盘中心O不相重合(图3),产生-个偏心值e,当指针转动 角时,表盘上指示的角度为 BOA,两者之差/x 为指针回转中心与表盘中心产生偏移值 e带来的示值误差。

/ ,o e ol /,/ 图 3 表盘偏心示意图在三角形AOOB中。由正弦定理可得出:e R-sin-A 4式中:R--表盘半径。

由于 e<

4 结束语影响压力表计量性能的因素是错综复杂的,难以从理论上精确推算,本文仅对以上三种压力表非线性误差较为常见的情况加以分析。第-种情况,由于弹簧管 自由端的位移量微小,不易出现非线性误差,即使出现,常通过调整曲柄连杆机构,给予综合消除;第三种情况,由于e相对 R值很小,带来的非线性误差值较小,指针轴偏离表盘中心容易发现,调整相对简单。实际工作中,非线性误差的调整大多数是第二种情况,也就是调整曲柄连杆起始角 Do的值。调整时,先增压到压力表测量上限的-半,如果示值前快后慢”,则顺时针方向旋转机芯,或将弹簧管自由端向外移;如果示值前慢后快”,则逆时针方向旋转机芯,或将弹簧管自由端向内移,使夹角 13约等于 9Oo,从而使传动比落在平缓域内,示值近似线性变化。

可见,没有客观剖析压力表误差,引发误差的客观因素及其成因和影响大小,采用科学手段进行实践和修正,才能提高压力表误差调整的科学化程度,实现又快又好地使用压力表。

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