Файл: Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 138
Скачиваний: 0
п о р ш ня |
1 см2 , ширина к а ж д о г о из двух кольцевых |
выступов ци |
|
линдра 5 мм) . |
|
|
|
Д л я |
измерения атмосферного давления сначала резервуар ба |
||
рометра |
подключается к откачной системе и в нем создается |
абсо |
|
лютное |
(остаточное) давление 0,02—0,05 мм рт. ст., которое контро |
||
лируется по термопарному манометру абсолютного |
давления |
типа |
ВТ-2. Одновременно путем наложения градуировочных грузов пор шень барометра устанавливается в нулевое положение, фиксируе
мое по ш к а л е микроскопа. |
|
После этого резервуар |
барометра сообщается с атмосферой, |
а на грузоприемный диск |
н а к л а д ы в а ю т с я грузы в количестве, необ |
ходимом дл я приведения поршня в нулевое положение. Измеряемое
атмосферное |
давление, соответствующее |
моменту первого урав |
|
новешивания, |
определяется по формуле (V.5), в которой |
величина |
|
Р'а определяется по показаниям манометра |
абсолютного |
давления |
|
ВТ-2. |
|
|
|
Основной |
параметр — приведенная площадь поршня — опреде |
ляется методом многократных сличений с эталонным ртутным ба
рометром В Н И И М . Применяемый |
метод обеспечивает |
возможность |
||||
определения |
величины F с предельной |
погрешностью |
не более |
|||
0,003—0,004%. |
|
|
|
|
|
|
Барометры этого типа имеют следующую метрологическую ха |
||||||
рактеристику: |
|
|
|
|
|
|
пределы |
измерения |
|
|
700—780 мм рт. ст., |
||
пределы допускаемой |
погрешности |
± 0 , 0 0 5 % |
от измеряе |
|||
номинальное значение |
приведенной |
мой величины |
|
|||
|
|
|
||||
площади поршня |
|
|
I см2 . |
|
|
|
Несмотря |
на высокие |
метрологические |
качества |
грузопоршне |
||
вых барометров с поршнем, уравновешенным столбом |
ртути, их |
|||||
выпуск ограничился небольшой |
партией, |
изготовленной |
опытным |
|||
производством В Н И И Г К . |
|
|
|
|
Основные причины прекращения выпуска заключались в необ ходимости применения ртути, в наличии стеклянных деталей, за труднявших транспортировку приборов, а т а к ж е в большой инер ционности приборов.
БЕЗ РТУТНЫЕ ГРУЗОПОРШНЕВЫЕ БАРОМЕТРЫ
Работы по созданию безртутных грузопоршневых барометров вы
сокой точности |
проводились одновременно во В Н И И Г К |
и во |
В Н И И М . |
|
|
Во В Н И И Г К |
по предложению К. И. Хансуварова и под его ру |
|
ководством и во В Н И И М под руководством П. В. Индрика |
были |
разработаны конструкции прецизионных грузопоршневых баромет
ров, метрологические качества которых |
позволили применить |
их |
в качестве образцовых барометров 1-го |
р а з р я д а или рабочих |
эта |
лонов. |
|
|
71
В основу была положена принципиальная схема грузопоршневого вакуумметра, предложенная ранее П. В. Индриком [30] и приме ненная в грузопоршневых маиовакуумметрах с поворотным порш
нем, а т а к ж е в вакуумметрах |
ВП |
и В П П . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Образцовый грузопоршневой барометр конструкции К. И. Хан- |
||||||||||||||||||||||
суварова, |
которому присвоено обозначение БП-1у, |
разработан |
во |
|||||||||||||||||||
В Н И И Г К |
(1957—1958 гг.). |
Барометр |
предназначен |
д л я |
поверки |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
образцовых |
стационарных |
и |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
переносных |
|
|
|
барометров, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
имеющих |
погрешность |
|
не |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
менее 0,05 |
мм |
|
рт. ст., |
а |
так |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ж е |
|
д л я |
непосредственного |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измерения |
|
|
атмосферного |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
давления . Основными узла |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ми барометра БП - 1у явля |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ются поршневая пара, у р а в |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
новешивающий |
|
механизм |
и |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсчетное устройство. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поршневая пара |
(рис.27) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
состоит из поршня, притер |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
того |
к |
цилиндру |
|
по |
трем |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
узким кольцевым |
выступам. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
верхней |
части |
цилиндра |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
присоединен колпачок с нип |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пелем, при |
помощи |
которого |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пространство |
над |
поршнем |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подключается |
|
к |
вакуумному |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
насосу. К нижней части ци |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линдра |
присоединена |
ворон |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка, |
заполняемая |
|
рабочей |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкостью |
|
|
|
(приборным |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
маслом |
марки |
М В П ) , |
кото |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р а я |
под |
действием |
атмос |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ферного |
давления |
поступает |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
зазор |
м е ж д у |
поршнем |
и |
||||||||
Рпс. 27. |
Схема |
грузопоршневого |
(безртутно |
цилиндром, |
|
создавая |
|
гид |
||||||||||||||
равлический |
|
затвор |
и |
сма |
||||||||||||||||||
го) барометра |
типа |
БП-1у с поршнем, урав |
з ы в а я поверхности цилиндра |
|||||||||||||||||||
|
новешенным |
противовесом: |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
и |
поршня. Поршень |
приво |
|||||||||||||||||
/ — пружина |
жесткости; |
2 — противовес; |
3 — коро |
|||||||||||||||||||
дится |
во |
вращение |
с |
по |
||||||||||||||||||
мысло; |
4 — воронка; |
5 — электродвигатель; |
6 — |
|||||||||||||||||||
термопарная |
лампа; |
7— |
колпачок; |
8 — вентиль; |
мощью |
электродвигателя |
и |
|||||||||||||||
9— цилиндр; |
10 — поршень; / / — поводковый |
меха |
||||||||||||||||||||
низм; 12 — грузоприемный |
диск; 13 — микроскоп |
роликового |
поводкового |
ме |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ханизма . |
Н и ж н и й |
конец |
||||||||||
поршня опирается |
|
на подпятник, |
подвешенный |
с помощью цепочек |
к коромыслу, цилиндрическая ось которого на двух ленточных под весках подвешена к стойке. К левому плечу коромысла, несущему противовес, присоединена пружина жесткости. Д л я слива просо чившейся через зазор между поршнем и цилиндром жидкости пре-
72
дусмотрен вентиль. В |
верхней части колпачка смонтирована |
л а м п а |
|
термопарного манометра абсолютного давления ВТ-2. |
|
||
Д л я фиксирования |
положения поршня применен измерительный |
||
микроскоп. |
|
|
|
Барометр снабжен |
комплектом из 6 грузов по 150 г, 2 кольце |
||
вых грузов |
по 50 г и 4 грузов по 10 г, а т а к ж е набором грузов мас |
||
сой до 10 |
г. |
|
|
Работа барометра БП - 1у основана на принципе комбинирован |
|||
ного уравновешивания |
атмосферного давления: основная |
часть |
давления уравновешивается весом грузов, а небольшие изменения
давления — при помощи пружины |
жесткости. |
Собственный |
вес |
|||||
поршня уравновешен при помощи |
противовеса. |
|
|
|
|
|||
Атмосферное давление определяется по формуле |
|
|
||||||
|
|
- ^ ) + à 4 - + p ' a , |
|
|
|
(vi.i) |
||
F |
\ |
Р м / |
F |
|
|
|
|
|
где m — масса грузов; AG— |
изменение усилия |
на |
поршень, созда |
|||||
ваемого уравновешивающим |
механизмом при |
отклонении |
поршня |
|||||
от нулевого положения, определяемое по ш к а л е микроскопа; F — |
||||||||
приведенная площадь поршня; |
Р'я |
— абсолютное |
давление |
н а д |
||||
поршнем, определяемое по манометру ВТ-2. |
|
|
|
|
||||
Предел допускаемой |
погрешности барометра |
БП - 1у ± 0 , 0 0 5 % |
||||||
от величины измеряемого атмосферного давления . |
|
|
|
|||||
Поверка барометра состоит в основном в определении приведен |
||||||||
ной площади поршня и массы грузов. Приведенная площадь |
поршня |
определяется путем многократных сличений с ртутным эталонным барометром ВІТИИМ. Номинальное значение приведенной площа ди поршня 1 см 2 .
П о аналогичной схеме построен стационарный грузопоршневой
барометр |
конструкции П. В. Иидрика [36]. |
Барометр |
применяется |
в качестве |
рабочего эталона атмосферного |
давления . |
Конструктив |
ные отличия барометра Индрика от барометра БП - 1у следующие:
поршень |
барометра |
не уравновешен (вес поршня и |
грузоприем- |
|||
кого устройства учитывается при определении величины |
атмосфер |
|||||
ного д а в л е н и я ) ; |
|
|
|
|
|
|
приведенная площадь поршня в пять раз |
больше |
п л о щ а д и |
||||
поршня барометра БП-1у; |
|
|
|
|
||
диаметр |
грузов (около 0,5 м) значительно |
больше |
диаметра |
|||
грузоприемного устройства барометра БП-1у; |
|
|
|
|||
барометр |
является |
стационарным |
прибором; транспортировка |
|||
его значительно сложнее транспортировки барометра |
БП-1у; |
|||||
барометр |
не имеет |
механизма |
принудительного |
|
в р а щ е н и я |
|
поршня; |
|
|
|
|
|
|
вместо пружины жесткости и микроскопа в |
барометре |
И н д р и к а |
применены тангенсные весы, позволяющие измерять изменение на грузки на поршень в пределах 0,5—1,0 г с погрешностью ± 2 5 мг [36].
73
Г л а в а V I I . О Б Р А З Ц О В Ы Е Г Р У З О П О Р Ш Н Е В Ы Е
МАНОМЕТРЫ АБСОЛЮТНОГО Д А В Л Е Н И Я
О б р а з ц о в ы е грузопоршневые манометры абсолютного давления вы соких классов точности применяются для градуировки и позерки различных технических приборов, предназначенных для измерения абсолютного давления . Кроме того, их используют для поверки приборов, которые предназначены для измерения величин, связан
ных функциональной зависимостью с абсолютным давлением |
{на |
||||||||||
пример, барометрических |
высотомеров, применяемых |
для |
опреде |
||||||||
л е н и я |
высоты полета самолетов, |
н других летательных |
а п п а р а т о в ) . |
||||||||
Они |
применяются |
т а к ж е |
д л я непосредственных |
измерений |
абсо |
||||||
лютного давления, требующих высокой точности. |
|
|
|
|
|||||||
Грузопоршневые манометры |
абсолютного |
давления |
рассчитаны |
||||||||
на диапазон от 1 до 2500—3000 мм рт. ст. Серия образцовых |
гру |
||||||||||
зопоршневых манометров, |
разработанных во |
В Н И И Г К за послед |
|||||||||
нее |
десятилетие, применяется |
в |
поверочных |
и |
научных |
учрежде |
|||||
ниях |
|
Госстандарта |
С С С Р , |
а т а к ж е в системе |
метеослужбы |
и в дру |
|||||
гих |
ведомствах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наибольшее распространение получили образцовые грузопорш |
|||||||||||
невые |
манометры |
абсолютного |
давления |
М А Д , |
М С - 1 , МС-2, |
||||||
МАД-2500, М П А . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МАНОМЕТР АБСОЛЮТНОГО ДАВЛЕНИЯ МАД
Схема манометра [37] показана на рис. 28.
Измерительная часть прибора состоит из двух взаимно уравно
вешенных дифференциальных |
поршней, притертых к |
цилиндрам. |
||
П о р ш н и соединены м е ж д у собой трубкой, заполняемой |
дибутилфта- |
|||
латом или приборным маслом |
М В П . Д л я подачи в прибор |
рабочей |
||
жидкости служит сильфонный |
пресс и воронка. Пространство, |
рас |
||
положенное под одним поршнем, подключено к воздушному |
прес |
|||
су, а под другим — к вакуумному насосу. |
|
|
|
|
Измеряемое давление создается и регулируется |
при |
помощи |
||
воздушного пресса и буферного баллона . Д л я измерения |
давления |
из пространства под одним из поршней откачивают воздух, а на
другой н а к л а д ы в а ю т грузы |
в количестве, |
необходимом |
д л я |
вос- |
|
•становления |
равновесия поршней. |
|
|
|
|
Д а в л е н и е |
определяется по |
формуле |
|
|
|
|
р*=¥ |
( і — |
( ѵ і і |
. 1 |
) |
где Ра. — измеряемое давление; m — масса грузов, наложенных на трузоприемный диск поршня, воспринимающего давление; Fi — при веденная площадь узкой части этого поршня; Р'а — остаточное дав ление под вторым поршнем, измеряемое манометром ВТ-2.
74
П р е д е лы измерения манометра составляют от 0,015 до 3 кгс/см2 .
Предел допускаемой погрешности |
± 0 , |
0 5 % |
от измеряемой вели |
|||||
чины в интервале от 0,2 до |
3 кгс/см 2 |
и ± 0 |
, 0 8 |
мм рт. ст. в |
интервале |
|||
10—150 мм рт. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Принципиальная |
схема |
манометра М А Д |
позволяет |
применять |
||||
его для измерения как абсолютного |
давления, так и |
атмосферного, |
||||||
т. е. в качестве образцового |
барометра, а т а к ж е для |
измерения |
из |
|||||
быточного давления и разрежения . Однако применение такого |
при |
|||||||
б о р а для измерения |
указанных трех |
величин |
вряд ли |
целесообраз- |
Рис. 28. Схема манометра абсолютного давления типа МАД с взаимно уравновешенными поршнями:
/ — воронка; |
2, 8—цилиндры; |
3, 7 — дифференциальные |
|
поршни; 4 — соединительная |
трубка; 5—манометр |
BT-2; |
|
6 — буферный |
баллон; 9 — воздушный пресс; |
10—масля |
|
|
ный |
пресс |
|
но ввиду того, что конструкция манометра более сложна, чем при
боров, непосредственно предназначенных д л я этих целей |
(БП-1у, |
|||||||||
МП-2,5, В П ) . Кроме |
того, манометры М А Д , состоящие из |
системы |
||||||||
двух |
взаимно |
уравновешенных дифференциальных поршней, обла |
||||||||
д а ю т большей |
инерционностью, |
а |
технология их изготовления |
бо |
||||||
лее |
сложна . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Манометры |
М А Д |
поверяются |
в метрологических институтах |
по |
||||||
методике, изложенной |
в технических условиях завода-изготовителя, |
|||||||||
методом сличения |
с образцовыми |
грузопоршневыми |
приборами |
|||||||
1-го р а з р я д а — манометром МП-2,5 и барометром БП-1у. |
|
|
||||||||
Манометры |
М А Д |
сличают с образцовыми барометрами |
БП-1у |
|||||||
путем одновременного |
измерения |
обоими приборами |
атмосферного |
|||||||
д а в л е н и я окружающего |
воздуха. |
|
|
|
|
|
75