溫度變化對彈簧式一般壓力表的影響
介紹了彈簧管式一般壓力表分別在環境溫度與檢定溫度下,溫度變化對其的影響。
彈簧管式壓力表(為敘述方便,以下簡稱壓力表)主 要是由彈性元件在被測壓力的作用下,產生彈性變形的 原理來測量壓力。這些彈性元件由于受溫度變化的影 響,將會引起材料的彈性模量E的改變。彈性模量E與 溫度變化的關系為:
Ei = Eo (I - 9e XAf;
式中:Et 一當溫度為t時,材料的彈性模量;(kg/ mm2) ; Eo —在標準溫度to(—般為20 "Q時,材料的彈性 模量;(kg/mm2) ; 9e 一彈性模量的溫度系數;(1/度); At —顯度變化量= t - to,溫度差(~C)
由公式可知,模量E,隨溫度的升高而降低,說明其 彈性材料在同樣壓力下變形將增加,反映在壓力儀表上 就是指針的指示值變大。反之,Et隨溫度降低而增大, 變形減小,儀表上的指針的指示值變小。
彈性模量具有隨溫度改變而變化的物理現象,必然 使彈性元件的靈敏度、剛度發生變化,從而使壓力表的精 度等級產生變化。壓力表為保證其自身的精度等級以及 儀表準確值,就必須在相應的環境溫度下使用。在JJG52 -1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》國 家檢定規程中明確規定壓力表檢定溫度為⑶±5) C,同 時規定:壓力表在檢定時,所選擇的標準器的綜合誤差應 不大于被檢壓力表基本誤差絕對值的1/3。
在實際工作中,為了方便壓力表使用單位,計量檢定 人員經常攜帶標準器下到企業,在企業實驗室對壓力表 進行計量檢定。大部分實驗室尚未過渡到恒溫條件。冬 天溫度有時低至10 C以下,夏天高至30 C以上,達不到 檢定溫度條件,在此情形下,對溫度的修正尤為重要。
如果環境溫度偏離檢定溫度,將使壓力表產生溫度 影響附加值。這個附加值是不能修正的,它要和檢定溫 度下的示值允許誤差疊加在一起。計算偏離檢定溫度后 的示值誤差的公式為:
A = ±「S+ k XAt) (1)
式中M —超過檢定溫度后的示值誤差,表示方法與 允許誤差相同;壓力表在檢定溫度下示值誤差的最 大允許誤差的絕對值,%; At —玉力表現場溫度與檢定 溫度之差At =| t2- t!| ; t2 —國家標準規定的環境溫度 的任意值,C; t! 一對一般壓力表,當t2高于25 C時,t! 取25 C,當t2低于15C時,t1為15 C;對0.4級精密表, 當t2高于23 C時,fl = 23 C;當h低于17 C時,h = 17 C。對0.25級精密表,當t2高于22 C時,t1 =22 C;當 t2 低于 18 "C時,h = 18 C; k 一溫度系數,k = 0.04 %/ C 或使用說明書提供的溫度系數。
例如:在30 C環境溫度下,用一塊測量范圍為(0? 6)Mpa,準確度等級為0.4級的精密壓力表是否可檢定測 量范圍為(0?4)Mpa,準確度等級為2.5級的一般壓力 表。
一般壓力表在30 C以下的示值允許誤差 AP1 = Ap = ±[2. 5% +0.04%/ C X 30 - 25| C] X 4Mpa = ±). 108Mpa
精密壓力表在30 C下的示值允許誤差 AP2= Ap = ±[0.4% + 0.04%/ C X 30 - 23| C] X 6Mpa = ±). 0408Mpa
量傳比:0.0408Mpa>0.108Mpa/3 =0.036Mpa 由此可見,環境溫度偏離檢定溫度而產生的示值誤 差附加誤差,使(0?6)Mpa,0.4級的精密表不能檢定(0 ?4)Mpa,2. 5級一般壓力表。因此不論現場儀表使用的 環境溫度如何,周期檢定必須在符合規定的實驗室條件下進行。
規程中規定檢定溫度20 ±5 C是為了確保壓力表自 身準確度等級。國家標準規定的壓力表現場正常工作的 環境溫度(-40 C?70 C)僅能保證儀表正常工作。由上 可知正常工作環境溫度比檢定環境溫度范圍大得多,這 顯然會給測量帶來誤差,但只要不超出規定的范圍,儀表 的示值誤差限可按上式公式(1)求得,以獲得被測量的真 值。另外儀表在正常工作環境溫度下,將使其精度等級 發生改變。
如1.6級壓力表,當t2 = 70 'C時,A = ± [1. 6 % + 0. 04 %/ 'C X| 70 - 25 | C] = ±3.4 %^3.5 %。
t2 = + 10 'C時 A = ±[1.6 % + 0. 04 %/ C X| 10 - 15 | C] = ±1.8%?1.6%。
t2 = 30 'C時 A = ± [ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X| 30 - 25 | C] = ±1.8%^1.6%
t2=0 C時,A = ±[ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X| 0 - 15| C] =±2. 2 %^2. 0 %
t2 = - 10 'C時 A = ±[ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X| - 10 - 15| C] = ±2. 6 %^2. 5 %
計算表明,1. 6級壓力表在70 C下工作將降為3. 5 級,在0 C以下工作,將降為2. 0級以上;在10 C或30 C 工作時,仍為1.6級。由此可見,壓力表的最佳工作環境 溫度為20 ±10 C,在此范圍內,溫度變化對壓力表的影 響及其微小,可忽略不計。因而壓力表的安裝應盡量考 慮遠離40 C以上的高溫和寒冷結冰的環境,以保證儀表正常工作。
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