Приборы измерения давления

     7. Абсолютная, относительная, приведённая  погрешности измерительного прибора. Вариация показаний прибора 

     Абсолютной  погрешностью измерительного прибора называется разность между его показанием и истинным значением измеряемой величины. Так как истинное значение измеряемой величины установить невозможно, в измерительной технике используется так называемое действительное значение, полученное с помощью образцового прибора [1].

     Абсолютная  погрешность:  Δ = Х_п — Q₀ ,

где Х_п — значение, полученное при измерении величины рабочим измерительным прибором; Q₀ — действительное значение измеряемой величины.

     Относительная погрешность измерительного прибора - это отношение абсолютной погрешности к действительному значению, выраженное в %:

.

При вычислении относительной погрешности абсолютную погрешность можно также относить к показанию рабочего прибора X_п.

     Если  прибор работает в условиях, отличных от условий, оговоренных в паспорте, то возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора. К дополнительным погрешностям относятся: температурная погрешность, вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной; инструментальная погрешность, обусловленная отклонением положения прибора от нормального рабочего положения и т.п. За нормальную температуру окружающего воздуха принимают 20° С, а за нормальное атмосферное давление - 101325 Н/м² (760 мм рт. ст.).

     Приведённая погрешность – это отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению:

,

где Х_норм - деление шкалы поверяемого прибора (чаще всего).

     Вариацией измерительного прибора DN называется наибольшая экспериментально полученная разность между показаниями измерительного прибора при прямом и обратном ходе, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при одинаковых условиях измерения. Вариации вызываются трением в механизме прибора, зазорами (люфтами) в кинематических парах, гистерезисом и упругим последействием чувствительных элементов прибора. Таким образом, DN - это абсолютная вариация прибора.

     Приведенная вариация прибора e:

,

где ΔN – абсолютная вариация прибора; N_max и N_min – соответственно верхнее и нижнее предельные значения шкалы прибора. 

     8. Класс точности приборов 

     Обобщенной  характеристикой средств измерения  является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых  основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения, влияющими на точность, значение которых устанавливается в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств. Например, класс точности вольтметра характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонением от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других влияющих факторов [1].

     В настоящее время в нашей стране используются два вида классов точности: 1) по абсолютным погрешностям (порядковые номера классов); 2) по относительным погрешностям. В последнем случае класс точности — это отношение абсолютной погрешности Δ к диапазону шкалы прибора, выраженное в процентах.

     Государственными  стандартами для разных приборов установлены различные классы точности. Класс точности обозначается на циферблате прибора либо в паспорте прибора.

     Согласно  ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68) классы точности выбираются из ряда: 

     К=(1;1.5;2.0;2.5;3.0;4.0;5.0;6.0)*10ⁿ,

где n=1,0,-1,2....

      Средства  измерений с двумя и более  шкалами могут иметь соответственно два и более классов точности. 

     9. Устройство и принцип действия, и область применения приборов с упругими пружинными чувствительными элементами 

     Действие  пружинных приборов основано на измерении  величины деформации различного вида упругих элементов. Деформация упругого чувствительного элемента преобразуется передаточными механизмами того или иного вида в угловое или линейное перемещение указателя по шкале прибора [1].

     Наиболее  широко применяются приборы (манометры, вакуумметры, мановакуумметры и дифманометры) с одновитковой трубчатой пружиной. Основная деталь прибора с одновитковой трубчатой пружиной — согнутая по дуге окружности трубка эллиптического или плоскоовального сечения (рис. 2). Одним концом трубка заделана в держатель, оканчивающийся ниппелем с резьбой для присоединения к полости, в которой измеряется давление. Внутри держателя есть канал, соединяющийся с внутренней полостью трубки (рис. 2).

     Если  в трубку подать жидкость, газ или  пар под избыточным давлением, то кривизна трубки уменьшится, и она  распрямляется; при создании разрежения внутри трубки кривизна ее возрастает, и трубка скручивается. Так как один конец трубки закреплен, то при изменении кривизны трубки ее свободный конец перемещается по траектории, близкой к прямой, и при этом воздействует на передаточный механизм, который поворачивает стрелку показывающего прибора.

     Свойство  изогнутой трубки некруглого сечения изменять величину изгиба при изменении давления в ее полости является следствием изменения формы сечения. Под действием измеряемого давления внутри трубки эллиптическое или плоскоовальное сечение, деформируясь под действием силы F=P*S, где S=площадь воздействия давления, приближается к круговому сечению (малая ось эллипса или овала увеличивается, а большая уменьшается). 
 

           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис .2. Схема трубчатой  пружины (а) и ее

     эллиптическое (б), плоскоовальное (в) поперечные сечения:

     1 — трубка; 2 — держатель 

  10. Устройство и принцип действия  грузопоршневого манометра 

МП -60  

     Грузопоршневые  манометры в основном применяются  для градуировки и поверки  различных видов пружинных манометров, так как отличаются высокой точностью  и широким диапазоном измерений — от 0,098 до 980 МН/м² (1—10000 кгс/см²) [1].

     Принцип действия грузопоршневых манометров следующий. На поршень, свободно движущийся в цилиндре, действуют две силы: сила от давления жидкости, с одной стороны, и сила тяжести положенных на поршень грузов - с другой.

     Образцовый  грузопоршневой манометр (рис. 3) состоит  из колонки, укрепленной на станине прибора. В колонке имеется вертикальный цилиндрический канал, в котором движется пришлифованный поршень, несущий на верхнем конце тарелку для установки грузов. Верхняя часть колонки снабжена воронкой для сбора масла, просачивающегося через зазор между поршнем и цилиндром.

     В станине высверлен горизонтальный канал, в расширенной части которого движется посредством винтового  штока поршень 7, уплотненный манжетами. Канал в станине соединяется с каналом колонки и каналами двух бобышек, предназначенных для укрепления поверяемых манометров. Кроме того, с каналом станины соединен канал воронки 8, которая служит для заполнения системы маслом. 

 

Рис. 3. Схема образцового поршневого манометра:

1 — колонка; 2—  поршень; 3 и 5 —  воронки; 4 — бобышки; 

5 — канал; 6 — тарелка; 7 — поршень; 9 и  13 —вентили 

     Каналы  для отсоединения их от канала станины  снабжены игольчатыми вентилями  9—12. Назначение вентиля 13 — спуск масла из прибора. Максимальное давление, создаваемое грузами, 4,90 МН/м² (50 кгс/см²). Для поверки манометров на большее давление пользуются поршневым прессом, отсоединив от прибора поршневую колонку 1 вентилем 10. В качестве прибора сравнения применяют образцовый пружинный манометр: его присоединят к одной из бобышек 4, а поверяемый прибор — к другой бобышке. 

     11. Требования к специальным приборам  для измерения давления 

     1) герметичность внутренних деталей  манометров, находящихся под высоким давлением, для исключения выброса измеряемой среды в атмосферу;

     2) наличие в приборах для измерений  высоких давлений защитных средств от перегрузки. Например, для защиты от односторонних перегрузок применяются сдвоенные сильфоны, с сообщающимся каналом, полости которых заполнены практически несжимаемой жидкостью;

     3) точность зубчато-секторного передаточного  механизма в приборах с трубчатой  пружиной;

     4) отсутствие остаточной деформации  элементов в пружинных приборах;

     5) наличие аварийных датчиков, реагирующих  на резкое аварийное повышение давления [1].