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活塞式压力计是基于什么工作的 |
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活塞式压力计是基于帕斯卡原理(静压传递原理) 和力的平衡原理工作的,其核心是通过砝码重力与被测压力产生的力相平衡来实现压力测量。以下是详细工作原理解析:
一、核心原理基础
帕斯卡原理
密闭液体中,任意一点的压力变化会均匀传递到液体各点,即施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。这一原理确保了被测压力能通过工作介质(液体或气体)均匀传递至活塞系统。
力的平衡原理
当活塞系统受到被测压力作用时,会产生一个向上的推力;同时,在活塞上方放置的标准砝码会产生向下的重力。当两者达到平衡时(活塞保持静止或匀速运动),被测压力的大小等于砝码重力与活塞有效面积的比值。
二、具体工作过程
系统构成
活塞式压力计主要由活塞组件(活塞 + 活塞筒)、砝码、工作介质(液体或气体)、压力发生装置(如手压泵) 和承重盘 等部分组成。
压力传递与平衡
压力输入:通过压力发生装置将被测压力施加到活塞筒内的工作介质中,介质将压力传递至活塞底部,产生向上的推力 F=p×A(p 为被测压力,A 为活塞有效面积)。
砝码加载:在活塞上方的承重盘上放置标准砝码,砝码重力 G=m×g(m 为砝码质量,g 为当地重力加速度)向下作用于活塞。
平衡状态:当 F=G 时,活塞处于平衡状态(静止或匀速转动)。
关键操作要求
活塞转动:为减少活塞与活塞筒之间的摩擦力,使用时需让活塞匀速转动(如顺时针旋转),确保力的平衡不受摩擦干扰。
有效面积校准:活塞的有效面积 A 需通过精密校准确定,是计算压力的关键参数。
三、工作介质与类型差异
液体活塞式压力计:常用工作介质为变压器油、蓖麻油等,适用于中高压测量(如 0.04MPa~1000MPa),代表规程为 JJG 59—2022。
气体活塞式压力计:以气体(如氮气)为介质,常用于低压或真空测量,代表规程为 JJG 236—2009《活塞式压力真空计检定规程》。
四、核心优势与应用
高精度:通过标准砝码和精密活塞面积校准,准确度等级可达 0.005 级~0.05 级,常用于压力计量标准器具的校准。
溯源性:作为压力量值传递的基准,可向下校准压力表、压力传感器等仪器。
应用场景:广泛用于航空航天、石油化工、计量检定等领域的压力测量与校准。
总结
活塞式压力计通过 “压力 - 重力” 的平衡关系,将抽象的压力量转化为可直接测量的砝码质量,结合帕斯卡原理实现高精度压力计量,是压力量值传递体系中的核心设备。
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