壓力表非線性誤差分析與調(diào)整
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(duì)簡(jiǎn)單，容易調(diào)修。而非線性誤差的成因較多，該文著重對(duì)引起壓力表非線性誤差的常見(jiàn)原因進(jìn)行分析，從而正確、快速地對(duì)壓力表進(jìn)行調(diào)修。
彈簧管式一般壓力表（以下簡(jiǎn)稱壓力表）的主要部件有 彈簧管、機(jī)芯、示值機(jī)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(jī)芯是壓力表的心臟， 將彈簧管自由端的微小位移量放大，達(dá)到易于觀察讀數(shù)的程 度，通過(guò)指針在表盤(pán)上指示壓力值，實(shí)現(xiàn)測(cè)量壓力的目的。
壓力表檢定時(shí)，其誤差主要是線性誤差和非線性誤差兩 類(lèi)，線性誤差是機(jī)芯的放大比調(diào)整不當(dāng)引起的，通過(guò)調(diào)整機(jī) 芯的放大比很容易就能糾正過(guò)來(lái)，而非線性誤差的成因較多。 因此本文著重對(duì)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(cè)壓力。
分析對(duì)象一旦確定，與彈簧管相關(guān)的參數(shù)N便確定下來(lái)， 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(shí)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(shí)發(fā)生擦碰，都會(huì) 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(dòng)機(jī)構(gòu)引起的非線性誤差
壓力表彈簧管自由端的位移通過(guò)連桿傳遞給機(jī)芯’將壓 力變化產(chǎn)生的近似直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖1 )，該 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為偏軸曲柄連桿機(jī)構(gòu)。
傳動(dòng)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(shuō)，當(dāng)彈賛管自由端F點(diǎn)作等位移移動(dòng)時(shí)，曲柄 的E點(diǎn)并非等轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在著非線性的變 化關(guān)系。
對(duì)特定的傳動(dòng)比曲線，曲柄在某一角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)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(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i迅速變大，出現(xiàn)明 顯非線性誤差。為獲得壓力表表盤(pán)的線性刻度，壓力表設(shè)計(jì) 時(shí)，就考慮到使曲柄連桿機(jī)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(shí)現(xiàn)示值的近似線性。
調(diào)修時(shí)，由于曲柄的起始角％不易觀測(cè)，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(jī)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(shí)，曲柄工 作落在平緩域的左側(cè)，左側(cè)的傳動(dòng)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(shí)際工作中，把壓力表裝到校驗(yàn)臺(tái)上，造壓使壓力 表示值指針指示在中間值位置，此時(shí)，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(guò)改變連桿長(zhǎng)度或轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)芯來(lái)改變P角， 使P角接近或等于P。，實(shí)現(xiàn)非線性誤差的調(diào)整。
3.刻度盤(pán)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(pán)中心0 不相重合(圖3),產(chǎn)生一個(gè)偏心值e,當(dāng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)0角時(shí)，表 盤(pán)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(pán)中心產(chǎn)生偏移值e帶來(lái)的示值誤差。
在三角形AOO'B中，由正弦定理可得出:
由此可見(jiàn)，儀表指針回轉(zhuǎn)中心與表盤(pán)中心不相重合，產(chǎn) 生的示值誤差值隨指針轉(zhuǎn)動(dòng)角度不同而出現(xiàn)不同數(shù)值，帶來(lái) 了示值的非線性誤差，調(diào)整時(shí)，通常是移動(dòng)表盤(pán)或機(jī)芯，縮 小偏心值。移動(dòng)機(jī)芯時(shí)，不要改變曲柄起始角Oo的值，否則， 將會(huì)產(chǎn)生新的非線性誤差。
4.結(jié)束語(yǔ)
影響壓力表計(jì)量性能的因素是錯(cuò)綜復(fù)雜的，難以從理論 上精確推算，本文僅對(duì)以上三種壓力表非線性誤差較為常見(jiàn) 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(guò)調(diào)整曲柄連 桿機(jī)構(gòu)，給予綜合消除；第三種情況，由于e相對(duì)R值很小， 帶來(lái)的非線性誤差值較小，指針軸偏離表盤(pán)中心容易發(fā)現(xiàn)， 調(diào)整相對(duì)簡(jiǎn)單。實(shí)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(shí)，先 增壓到壓力表測(cè)量上限的一半，如果示值“前快后慢”，則順 時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)機(jī)芯，或?qū)椈晒茏杂啥讼蛲庖?；如果示?/span>“前 慢后快”，則逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)機(jī)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(dòng)比落在平緩域內(nèi)，示值近 似線性變化。
可見(jiàn)，沒(méi)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(jìn)行實(shí)踐和修正，才能 提高壓力表誤差調(diào)整的科學(xué)化程度，實(shí)現(xiàn)又快又好地使用壓 力表。
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