活塞式壓力計(jì)

活塞式壓力計(jì)的寫(xiě)法

活塞式壓力計(jì)介紹

活塞式壓力計(jì)是一種最基礎(chǔ)的壓力標(biāo)準(zhǔn)器。主要由手搖壓力發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)活塞測(cè)量頭、標(biāo)準(zhǔn)砝碼組、液壓系統(tǒng)以及各種操控閥門(mén)組成。

主要技術(shù)指標(biāo)

功能：

量傳活塞壓力計(jì)；檢定壓力計(jì)、壓力表、壓力變送器等。

型號(hào)：

CW-6T、CW-60T、CW-250T、CW-600T、CW-800T、CW-1000T、CW-1600T、CW-2500T

測(cè)量范圍：

0.04～0.6MPa；

0.1～6MPa；

0.5～25Mpa；

1～60Mpa；1～80Mpa；

2～100MPa；

2～160Mpa；

5～250Mpa

準(zhǔn)確度：

0.005級(jí)（±0.005[[%]]）；0.01級(jí)（±0.01[[%]]）；

0.02級(jí)（±0.02[[%]]）；0.05級(jí)（±0.05[[%]]）

活塞材料：

活塞桿：碳化鎢活塞筒：碳化鎢砝碼材料：0.02[%]不銹鋼0.05[%]碳鋼

工作介質(zhì)

25MPa以下為變壓器油或變壓器油與煤油的混合油20℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度9~12厘池酸值不大于0.05毫克KOH/克。25MPa以上（含25MPa）為癸二酸酯（癸二酸二異戊酯或癸二酸二異辛酯）20時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度20~25厘池，酸值不大于0.05毫克KOH/克。

工作介質(zhì)

變壓器油或變壓器油與煤油的混合油20℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度9~12厘池酸值不大于0.05毫克KOH/克癸二酸酯（癸二酸二異戊酯或癸二酸二異辛酯）20時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度20~25厘池，酸值不大于0.05毫克KOH/克。

國(guó)外技術(shù)參數(shù)

高性能的活塞式壓力計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定度已經(jīng)使其成為高準(zhǔn)確度壓力計(jì)量領(lǐng)域不可或缺的一種工具。隨著準(zhǔn)確度水平的提高，質(zhì)量保證要求的增強(qiáng)以及工作時(shí)自動(dòng)化程度的提高，活塞式壓力計(jì)必須不斷革新以擔(dān)負(fù)起其在壓力量值傳遞體系中的關(guān)鍵角色。

福祿克公司壓力計(jì)量部（DHI）最著名于世的產(chǎn)品和技術(shù)就是其先進(jìn)的活塞式壓力計(jì)。這些高精度，高性能的活塞式壓力計(jì)代表著世界水平的活塞壓力計(jì)，其用戶都是計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，壓力產(chǎn)品的著名制造商以及那些國(guó)際著名企業(yè)和國(guó)防單位的計(jì)量部門(mén)。福祿克的活塞式壓力計(jì)之所以能夠達(dá)到如此高的水平，是基于其精湛的制作工藝，不斷開(kāi)發(fā)的各種專(zhuān)利技術(shù)以及數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)積累。

福祿克的DHI壓力計(jì)量部在開(kāi)發(fā)新一代活塞式壓力計(jì)時(shí)提出了四點(diǎn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，包括：

確保支持當(dāng)今以及未來(lái)準(zhǔn)確度的要求；

提供一臺(tái)現(xiàn)代化的全智能壓力校準(zhǔn)器，徹底改變壓力計(jì)量的傳統(tǒng)概念；

減小并盡可能消除操作者對(duì)測(cè)量的影響，提高測(cè)量的復(fù)現(xiàn)性；

改善活塞式壓力計(jì)的人機(jī)操作界面，使操作更簡(jiǎn)單，更方便，并提高工作效率。

基準(zhǔn)級(jí)活塞壓力計(jì)覆蓋完整壓力量程

福祿克的活塞式壓力計(jì)為基準(zhǔn)級(jí)壓力計(jì)量器具，其準(zhǔn)確度優(yōu)于讀數(shù)的0.002（20ppm），是目前世界上活塞式壓力計(jì)的水平。中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等三十多個(gè)國(guó)家的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)及國(guó)防部門(mén)的計(jì)量單位均采用福祿克的活塞壓力計(jì)產(chǎn)品作為壓力基準(zhǔn)裝置。

福祿克的活塞式壓力計(jì)產(chǎn)品覆蓋了從絕壓下非常低的氣壓到液體介質(zhì)高壓的完整壓力量程，提供從真空到500MPa完整的壓力基準(zhǔn)裝置解決方案，滿足直至計(jì)量部門(mén)的壓力計(jì)量需要。

盡管覆蓋不同的量程和介質(zhì)可能需要幾款活塞壓力計(jì)平臺(tái)和特定的附件，但是整個(gè)系列中都保持了一致的用戶界面和工作原理。在大多數(shù)情況下，僅需要兩款活塞壓力平臺(tái)，4種活塞套筒模塊和兩組砝碼即可獲得完備的氣壓和油壓的校準(zhǔn)能力。這樣就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的一致性，方便操作和培訓(xùn)。操作者無(wú)需學(xué)習(xí)和操作幾款完全不同的系統(tǒng)來(lái)覆蓋完整的壓力范圍。通過(guò)減少所支持的計(jì)量設(shè)備的數(shù)量來(lái)降低維護(hù)成本。

獨(dú)特的模塊化活塞設(shè)計(jì)

除了精密的活塞制造工藝，福祿克在設(shè)計(jì)活塞的時(shí)候，采用了很多的專(zhuān)利和特殊技術(shù)，從而保證了其精確性，耐用性，方便性等。其中最重要的技術(shù)就是可更換的模塊化活塞設(shè)計(jì)和制造。為了保證活塞和套筒加工的精密性和一致性，它們都是一一對(duì)應(yīng)的，配套成對(duì)。傳統(tǒng)的活塞壓力計(jì)更換活塞和套筒時(shí)不是很方便，因此通常不同的量程只能使用不同的壓力平臺(tái)。而福祿克的活塞是模塊化的，也就是活塞和套筒組合好的。不同的模塊可以在一個(gè)共同的平臺(tái)上使用。

這種模塊化設(shè)計(jì)的活塞有以下幾個(gè)好處：

無(wú)需使用工具就可以在數(shù)秒鐘內(nèi)更換活塞模塊，也就是更換了壓力量程。

模塊為密封裝置，不會(huì)由于更換等原因造成活塞內(nèi)部受到污染而引起測(cè)量誤差。

由于模塊將活塞和套筒集成在一體，避免了反復(fù)拆裝，從而限度減少了磨損，保證了精度，提高了測(cè)試的一致性和復(fù)現(xiàn)性。

精密的活塞模塊制造工藝

眾所周知，高性能活塞式壓力計(jì)的核心就是活塞系統(tǒng)本身的精密程度。活塞系統(tǒng)是由活塞以及活塞套筒組合而成?；钊吞淄驳呐浜铣潭仍胶茫湫阅芫驮礁?。

福祿克的活塞及其套筒都是使用特殊工藝制造，其的尺寸與設(shè)計(jì)值的偏差在0.2mm之內(nèi)。這樣就使得活塞和套筒之間的間隙非常小，例如35mm的氣壓活塞套筒的典型間隙小于1mm。這樣小的間隙就不是僅靠機(jī)械加工，包括最精密的機(jī)械加工所能夠達(dá)到的。要達(dá)到如此之高的精密程度，都是手工制作而成。而且活塞和套筒都是一一配對(duì)組成的。所有這些活塞組，也稱(chēng)之為活塞模塊，都是由有幾十年制作經(jīng)驗(yàn)的大師手工制作完成的。這已經(jīng)超出了一般傳統(tǒng)機(jī)械制造的概念。在福祿克公司DHI壓力部門(mén)，有數(shù)十位積累了數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)的制作工藝大師來(lái)專(zhuān)門(mén)制作這種高精密的活塞模塊（活塞及其套筒）。在的制作過(guò)程中，他們使用特殊的軟布不斷地打磨，并且憑著多年的經(jīng)驗(yàn)和感覺(jué)來(lái)判斷活塞和套筒的緊密結(jié)合程度。即使如此，能夠真正達(dá)到精度的活塞模塊的比例也只有不到10。因此這種高性能，高精度的活塞模塊就是一個(gè)非常精密的工藝品，價(jià)格自然不菲。這樣精密的活塞加工水平帶來(lái)的好處是：1）獲得的計(jì)量性能；2）化（延長(zhǎng)）了活塞的漂浮時(shí)間，方便了檢測(cè)；3）在高壓時(shí)減少了需要加砝碼的數(shù)量，減輕了校準(zhǔn)時(shí)的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。這些性能都給用戶帶來(lái)了很多實(shí)際的價(jià)值。

正是這種由工藝大師精心制作的活塞模塊才保證了福祿克活塞壓力計(jì)的高性能和高精度，同時(shí)也是其他壓力計(jì)廠商很難達(dá)到的水平。

精密的同心砝碼加載技術(shù)

盡管有上面所說(shuō)的的活塞設(shè)計(jì)以及精密的活塞加工工藝，但是整個(gè)活塞壓力計(jì)的優(yōu)異性能還受到加載砝碼的影響。其主要影響包括活塞套筒的垂直性以及和砝碼加載的同心性。也就是活塞套筒的軸線和重力加速度方向盡可能平行，加載的砝碼盡可能與活塞套筒的軸線同心。保證活塞套筒的垂直性和砝碼加載的性能也是福祿克活塞壓力計(jì)的設(shè)計(jì)和制造重點(diǎn)之一。為了保證砝碼加載的性能，加載部分的獨(dú)立零部件減少至兩個(gè)，活塞蓋和砝碼加載盤(pán)。經(jīng)過(guò)精密加工后的砝碼加載盤(pán)在安裝好以后，與活塞軸心的誤差小于±20微米。這種設(shè)計(jì)和精密制造確保了砝碼加載和活塞套筒軸保持很好的同心。

模塊化的活塞，精密的制造工藝加上精密的砝碼加載技術(shù)使得福祿克的活塞式壓力計(jì)保持世界的水平。

高度集成的智能系統(tǒng)

傳統(tǒng)的活塞式壓力計(jì)大多是純機(jī)械的裝置，幾乎沒(méi)有任何電子的技術(shù)。在操作過(guò)程中，需要手工加壓，使活塞漂浮起來(lái)，并且手動(dòng)讓其旋轉(zhuǎn)起來(lái)并保持一定的速度和穩(wěn)定性。然后觀察被檢測(cè)壓力儀表的數(shù)值，記錄測(cè)試結(jié)果并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。這種傳統(tǒng)的操作全部是手動(dòng)操作，很多步驟都是要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成的?，F(xiàn)在福祿克DHI壓力計(jì)量部的新式活塞壓力計(jì)徹底改變了這種情況。在新的活塞式壓力計(jì)中采用了大量的高新電子技術(shù)，從而使全手動(dòng)，繁瑣的活塞壓力計(jì)量變成簡(jiǎn)單，自動(dòng)和方便的方式。

下面簡(jiǎn)單介紹一下這個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成和主要特點(diǎn)：活塞壓力計(jì)主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：活塞壓力電子平臺(tái)、終端控制和顯示器、活塞以及活塞套筒、砝碼組四大部分。此外還有壓力發(fā)生器/調(diào)節(jié)器等附件。

這一整套系統(tǒng)完成了高智能，高性能的活塞壓力計(jì)量和測(cè)試，它提供了如下特殊性能：

1.高度集成的全智能電子檢測(cè)、控制

活塞壓力計(jì)的底座是一個(gè)復(fù)雜的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，嵌入了多功能的軟件，內(nèi)置了多種傳感器，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集和處理的優(yōu)勢(shì)。而智能底座連接至一個(gè)終端，作為和操作者的交互界面。它可以顯示各種提示，數(shù)據(jù)，結(jié)果等，也可以讓操作者利用鍵盤(pán)輸入各種指令。簡(jiǎn)單，快速，方便。

這種全電子的檢測(cè)控制系統(tǒng)徹底改變了傳統(tǒng)活塞壓力的方式和概念，將活塞壓力計(jì)帶入到智能電子儀器的時(shí)代。這種電子儀器的方式可以提供很多測(cè)量的參數(shù)，包括：相對(duì)濕度，大氣壓，環(huán)境溫度，活塞套筒溫度，參考真空（PG7601）。它還可以記錄和調(diào)用活塞套筒和砝碼的計(jì)量數(shù)據(jù)，計(jì)算補(bǔ)償?shù)膲毫?質(zhì)量和質(zhì)量-壓力值，從而提供了基于性能的“就緒/未就緒”的狀態(tài)指示。

底座還提供RS232和IEEE488接口，可以連接PC完成控制和顯示。

2.智能的活塞漂浮設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的活塞壓力計(jì)，操作的時(shí)候最為單調(diào)，需要細(xì)致操作反復(fù)調(diào)整壓力使活塞漂浮起來(lái)。只有當(dāng)施加的壓力和活塞加載的質(zhì)量一致或相等的時(shí)候活塞才會(huì)漂浮起來(lái)。小了活塞不能漂浮。大了，活塞可能會(huì)在沒(méi)有任何警告的情況下突然升起，造成活塞上沖，從而會(huì)損害活塞。因此，施加壓力的過(guò)程是非常精密的。為了不發(fā)生過(guò)沖得情況下找到這個(gè)壓力點(diǎn)，就需要緩慢謹(jǐn)慎地控制壓力。

福祿克的活塞壓力計(jì)在設(shè)計(jì)的時(shí)候就考慮到這一點(diǎn)。在活塞的結(jié)構(gòu)中特別增加了活塞預(yù)載系統(tǒng)，從而可以檢測(cè)到活塞的漂浮（無(wú)論是手動(dòng)操作還是自動(dòng)操作）。當(dāng)活塞將要離開(kāi)行程的末端（也就是即將浮起）的時(shí)候提前發(fā)出預(yù)警的信息。如圖所示，預(yù)載系統(tǒng)是由彈簧控制的行程停止機(jī)構(gòu)完成的。彈簧的彈力大約相當(dāng)于活塞上兩公斤質(zhì)量的重力。預(yù)載系統(tǒng)的原理就是通過(guò)彈簧提前施加了一個(gè)壓力，使得在施加的壓力等于加載砝碼的壓力之前就開(kāi)始使活塞脫離行程末端。正是由于這個(gè)預(yù)載系統(tǒng)，福祿克的活塞壓力計(jì)就可以檢測(cè)到活塞的早期移動(dòng)，并發(fā)出聲音，亮光等預(yù)警信號(hào)，提示活塞即將離開(kāi)行程的末端開(kāi)始浮起。只有活塞在行程的末端時(shí)預(yù)載系統(tǒng)才會(huì)工作，一旦活塞浮起來(lái)以后，預(yù)載系統(tǒng)不會(huì)影響活塞的正常移動(dòng)。

原理圖

活塞式壓力計(jì)是一種最基礎(chǔ)的壓力標(biāo)準(zhǔn)器。主要由手搖壓力發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)活塞測(cè)量頭、標(biāo)準(zhǔn)砝碼組、液壓系統(tǒng)以及各種操控閥門(mén)組成。本頁(yè)向您提供這種活塞式壓力計(jì)原理圖。如下圖所示：

活塞式壓力計(jì)原理圖

活塞式壓力計(jì)的工作原理如圖所示，當(dāng)油杯閥處于開(kāi)啟狀態(tài)下，可通過(guò)手搖壓力發(fā)生器（或稱(chēng)壓力校驗(yàn)器）為系統(tǒng)填充介質(zhì)；當(dāng)油杯閥處于關(guān)閉狀態(tài)下，活塞式壓力計(jì)便成為一個(gè)密閉的壓力系統(tǒng)。再通過(guò)手搖壓力發(fā)生器為這一密閉的系統(tǒng)進(jìn)行壓力操控。在整個(gè)工作進(jìn)程中，活塞式壓力計(jì)將遵循流體靜力學(xué)平衡原理穩(wěn)定工作。當(dāng)您在活塞底盤(pán)上添加或減少砝碼后，系統(tǒng)的壓力會(huì)隨之發(fā)生變化。要使系統(tǒng)的壓力與活塞底盤(pán)及其連接件和當(dāng)時(shí)所承載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量總和的作用力平衡，還需通過(guò)手搖壓力發(fā)生器為系統(tǒng)升壓（降壓）操控，使活塞底盤(pán)升（降）到指定位置。處于這種狀態(tài)下的系統(tǒng)壓力就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的壓力值。顯然，這就是壓力概念定義的實(shí)踐，這一壓力量值的準(zhǔn)確程度將完全取決于活塞系統(tǒng)的有效面積和專(zhuān)用砝碼的質(zhì)量精度。如果需要解除系統(tǒng)的密閉狀態(tài)，只要通過(guò)手搖壓力發(fā)生器將系統(tǒng)壓力下調(diào)到活塞底盤(pán)的初始位置后，緩慢開(kāi)啟油杯針閥即可?？梢?jiàn)，這種活塞式壓力計(jì)的工作原理十分簡(jiǎn)單。