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活塞式压力计是根据流体静力学平衡原理和帕斯卡定律,利用压力作用在活塞上的力与砍码的重力相平衡的原理设计而成的。由于在平衡被测压力的负荷时,采用标准珐码产生的重力,因此又被称为静重活塞式压力计。其结构如图3-8所示,主要由压力发生部分和部分组成。
(1)压力发生部分。压力发生部分主要指手摇泵。通过加压手轮旋转丝杆,推动工作活塞(手摇泵活塞)挤压工作液,将待测压力经工作液传给测量活塞。工作液一般采用洁净的油或蓖麻油等。
(2)测量部分。测址活塞上端的菇码托盘上放有荷重菇码,活塞插人活塞筒内,下端承受手摇泵挤压工作液所产生的压力PO当作用在活塞下端的油压与活塞、托盘及珐码的质量所产生的压力相平衡时,活塞就被托起并稳定在一定位置上,这时压力表的示值为
式中P—被测压力,Pa ;
m1、m2和m3活塞、托盘和硅码的质量,kg;
A—活塞承受压力的有效面积,m2 ;
g—活塞式压力计使用地点的重力加速度,m/S2
2误差分析
A重力加速度的影响
重力加速度与所在地的海拔、纬度有关,可用下式计算
式中r—地球半径,按r=6371 x 103m计算;
H—压力计使用地点的海拔高度,m;
—压力计使用地点的纬度。
B空气浮力的影响
若考虑空气对砝码产生浮力的影响,则应在式(3-20)中引进空气浮力修正因子如下
式中P1、P2—当地空气和祛码的密度,kg/m3
可见,若忽略空气浮力的影响,将使所测压力值偏大。
温度变化的影响
当环境温度不是20℃时,应在式(3-20)中引进如下温度修正因子
式中a1、a2--活塞与活塞缸材料的线膨胀系数,℃-1
t--工作时的环境温度,℃;
AO--20℃时活塞的有效面积,m2
B—压力每变化9.80665 Pa时活塞有效面积的变化率,Pa-1
当活塞与活塞缸材料相同时
式中E—活塞与活塞缸材料的弹性模量,Pa;
u—活塞与活塞缸材料的泊松比;
r、R—活塞、活塞缸半径,m