活塞压力计概述(3)

2010-01-04 岑月琴 DH一博登公司中国代表处

4.2.3 油介质活塞

　　油介质活塞测压介质和润滑液均为油，适于作为中、高压标准，并被广泛应用。

4.3 按测力方式分类

　　我们知道，活塞压力计是通过向长度和质盘溯源来定义压力的，质量的标准传递过程为砧码和天平组成的传递链，活塞压力计即可采用祛码测量压力作用在活塞有效面积上产生的力，也可采用天平测量压力作用在活塞有效面积上产生的力，由此，活塞压力计分为硅码式活塞压力计和天平式活塞压力计。对于砝码式活塞压力计，我们大家都不陌生，但对天平式活塞压力计，可能大家并不熟悉，这里简单予以介绍。

　　天平式活塞压力计天平式活塞压力计包括活塞组件、天平、标准砝码和底座。原理如[图4]，被测压力通过活塞转化为力，作用在的天平横梁的一端，另一端采用祛码平衡，根据所加平衡硅码及天平两端借长比，即可测出力值，即:Mgx1=PxAgx1'。天平可不等臂，从而可采用这种活塞压力计测里徽压和高压。其实，早期高压活塞压力计即采用这种结构，八十年代初计量院、上海计量所、西安自动化仪表研究所和上海天平厂曾经联合研制这种天平式微压活塞压力计，以装备计量院、上海计量所和西安自动化仪表研究所，并试制成功两台这样的设备，由于后续经费无法落实，没能完成调试工作.这两台设备目前封存在上海计量院和西安仪表厂。与我国同期研究这种活塞压力计的还有法国DH公司，他们在七十年代末开始设计并于八十年代初设计完成，成为商品。到目前已经多次更新换代，并采用电子天平，实现了活塞压力计的数字化和检定点的连续化。美国DHI和日本INLI及NASA合作，也在去年设计完成了三台FPG微压活塞压力计，并作为标准装备了NRLM, NASA和DHI。在这种活塞压力计的设计上，我国还是走在世界前列的，只可惜，我们没能坚持下来。

五、复杂活塞系统

　　所谓复杂活塞系统，是由活塞压力计演变出来的，完成一般活塞压力计所不能完成的特殊校准任务的活塞。这种活塞，对生产厂家的加工能力要求很高，所以，生产厂家不多，市场上也较少见。常见的有双量程活塞、压力倍增器和压力差分器。

5.1 双量程活塞

　　双量程活塞结构图

　　活塞组件包括低量程活塞、高量程活塞、辅助活塞和活塞筒。低压下，低量程活塞在压力作用下向上移动，顶起辅助活塞和祛码到工作位置，当压力继续增高到低量程活塞满量程时，继续升高压力，低量程活塞和活塞筒低部接触而停止工作。高量程活塞在压力作用下，继续向上顶起辅助活塞和祛码到高量程活塞的工作位里。一般活塞扭盖量程十分之一到满量程的压力范围，双量程活塞可扭盖量程百分之一到满量程的压力范围。而且使用起来非常方便。但是，加工这种活塞需要三个活塞面和两个活塞筒面同轴，这要比加工通常活塞(要求一个活塞面和一个活塞筒面同轴)困难得多。英国博登(Budenberg)压力表公司的580DX活塞压力计即为这种结构。

5.2 压力倍增器

　　压力倍增器的设计是为了把高压活塞压力计的量程向上延伸数倍，使高压活塞压力计即可做一般高压测量，也可做超高压测量。

　　压力倍增器的结构如[图6]：它包括两套耦合的活塞，低压活塞的面积是高压活塞的数倍(设为K)，当压力倍增器的祸合活塞达到平衡时，高压活塞上端的压力是低压活塞下端的压力的K倍。活塞的面积比K即为压力倍增器的计量参数。一般压力倍增器的两个活塞组采用同一材料制造，温度膨胀系数相同，K值不受温度影响。而由于两组活塞所受压力不同，K值是压力的函数:K=K0x(1+λp),λ可由试验得到。法国DH公司生产的超高压活塞压力计即采用了压力倍增器，这种超高压标准与可控间隙超高压活塞相比，测量起始压力低，结构小巧轻便，可以方便的移动。

5.3 压力差分器

　　压力差分器的设计是为了静压下小差压的测量，静压可为任何负压、正压，最高可达40MPa。结构如[图7]:它包括三组同轴的活塞，上、下活塞面积相等，中间活塞的面积是上、下活塞的数倍(设为K)。活塞之间有两个腔体，腔内被导入静压后由阀门分离，上方腔体加以小压力△p，则由此增加的向下的附加力为(S-s) xAp，要使压力差分器活塞平衡，则必须在下端活塞底部增加压力却，△p平面，使SX△P平面=(S-s)x△p，则