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活塞压力计的工作原理、结构类型、误差因素的定量分析(二)

活塞系统的基本组成

活塞式压力计的基本组成原理如图 2 所示。

从图2 可以看出,活塞压力计由活塞、活塞筒、基座、砝码和压力接口组成。基座对活塞系统起支撑作用并使活塞底部工作面与传压介质相接触,基座底部的螺栓用于调节活塞系统与地面的垂直度。

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活塞/活塞筒(活塞系统组件)的类型

对活塞压力计测量结果影响最大的因素(尤其在高压力时)是压力对活塞有效面积的影响。这就是我们通常所说的“压力形变系数”。基于以上认识,我们通过多种方法对活塞系统组件加以完善,力图消除或减小“压力形变系数”对测量结果的影响。

 

最典型的活塞系统组件有三种结构形式,分别叫做“基本型”、“复入型”和“可控间隙型”。这三种结构形式的活塞系统组件由于其易实现性和商业上的可行性,至今仍被广泛采用。

 

基本型:基本型是所有活塞系统类型中最简单的一种结构。其结构原理如图 2 所示。基本型结构中,活塞筒的外表面始终暴露在大气中。活塞筒的直径会随着压力的增加而增大,从而导致活塞有效面积的增大,为“正”压力变形系数。

复入型 :如图3 所示。在这种结构类型中,将活塞系统内部压力施加到活塞筒外表面的一部分。这样以来,当系统压力增加时,活塞的有效面积通常会减小,为“负”压力变形系数。

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可控间隙型: 在这种结构类型中,活塞和活塞筒之间的间隙由作用在活塞筒外部(参与工作部分)的独立压力控制系统进行控制。目的是消除压力变形系数,使得活塞的有效面积不随系统试验压力的改变而变化。其结构原理图如图4 所示。

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