温度变化对弹簧式一般压力表的影响

介绍了弹簧管式一般压力表分别在环境温度与检定温度下，温度变化对其的影响。

弹簧管式压力表(为叙述方便，以下简称压力表)主 要是由弹性元件在被测压力的作用下，产生弹性变形的 原理来测量压力。这些弹性元件由于受温度变化的影 响，将会引起材料的弹性模量E的改变。弹性模量E与 温度变化的关系为：

Ei = Eo (I - 9e XAf；

式中：Et 一当温度为t时，材料的弹性模量；（kg/ mm2) Eo —在标准温度to(—般为20 "Q时，材料的弹性 模量；（kg/mm2) 9e 一弹性模量的温度系数；（1/度）； At —显度变化量= t - to，温度差（~C)

由公式可知，模量E,随温度的升高而降低，说明其 弹性材料在同样压力下变形将增加，反映在压力仪表上 就是指针的指示值变大。反之，Et随温度降低而增大， 变形减小，仪表上的指针的指示值变小。

弹性模量具有随温度改变而变化的物理现象，必然 使弹性元件的灵敏度、刚度发生变化，从而使压力表的精 度等级产生变化。压力表为保证其自身的精度等级以及 仪表准确值，就必须在相应的环境温度下使用。在JJG52 -1999《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》国 家检定规程中明确规定压力表检定温度为⑶±5) C，同 时规定:压力表在检定时，所选择的标准器的综合误差应 不大于被检压力表基本误差绝对值的1/3。

在实际工作中，为了方便压力表使用单位，计量检定 人员经常携带标准器下到企业，在企业实验室对压力表 进行计量检定。大部分实验室尚未过渡到恒温条件。冬 天温度有时低至10 C以下，夏天高至30 C以上，达不到 检定温度条件，在此情形下，对温度的修正尤为重要。

如果环境温度偏离检定温度，将使压力表产生温度 影响附加值。这个附加值是不能修正的，它要和检定温 度下的示值允许误差叠加在一起。计算偏离检定温度后 的示值误差的公式为：

A = ±「S+ k XAt) (1)

式中M —超过检定温度后的示值误差，表示方法与 允许误差相同；压力表在检定温度下示值误差的最 大允许误差的绝对值，％ At —玉力表现场温度与检定 温度之差At = t2- t! ； t2 —国家标准规定的环境温度 的任意值，C； t! 一对一般压力表，当t2高于25 C时，t! 取25 C，当t2低于15C时，t1为15 C；对0.4级精密表， 当t2高于23 C时，fl = 23 C；当h低于17 C时，h = 17 C。对0.25级精密表，当t2高于22 C时，t1 =22 C；当 t2 低于 18 "C时，h = 18 C； k 一温度系数，k = 0.04 %/ C 或使用说明书提供的温度系数。

例如:在30 C环境温度下，用一块测量范围为（0? 6)Mpa，准确度等级为0.4级的精密压力表是否可检定测 量范围为(0?4)Mpa，准确度等级为2.5级的一般压力 表。

一般压力表在30 C以下的示值允许误差 AP1 = Ap = ±[2. 5% +0.04%/ C X 30 - 25 C] X 4Mpa = ±). 108Mpa

精密压力表在30 C下的示值允许误差 AP2= Ap = ±[0.4% + 0.04%/ C X 30 - 23 C] X 6Mpa = ±). 0408Mpa

量传比:0.0408Mpa>0.108Mpa/3 =0.036Mpa 由此可见，环境温度偏离检定温度而产生的示值误 差附加误差，使(0?6)Mpa，0.4级的精密表不能检定(0 ?4)Mpa，2. 5级一般压力表。因此不论现场仪表使用的 环境温度如何，周期检定必须在符合规定的实验室条件下进行。

规程中规定检定温度20 ±5 C是为了确保压力表自 身准确度等级。国家标准规定的压力表现场正常工作的 环境温度（-40 C?70 C)仅能保证仪表正常工作。由上 可知正常工作环境温度比检定环境温度范围大得多，这 显然会给测量带来误差，但只要不超出规定的范围，仪表 的示值误差限可按上式公式(1)求得，以获得被测量的真 值。另外仪表在正常工作环境温度下，将使其精度等级 发生改变。

如1.6级压力表，当t2 = 70 'C时，A = ± [1. 6 % + 0. 04 %/ 'C X 70 - 25 C] = ±3.4 %3.5 %。

t2 = + 10 'C时 A = ±[1.6 % + 0. 04 %/ C X 10 - 15 C] = ±1.8%?1.6%。

t2 = 30 'C时 A = ± [ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X 30 - 25 C] = ±1.8%1.6%

t2=0 C时,A = ±[ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X 0 - 15 C] =±2. 2 %2. 0 %

t2 = - 10 'C时 A = ±[ 1. 6 % + 0. 04 %/ C X - 10 - 15 C] = ±2. 6 %2. 5 %

计算表明，1. 6级压力表在70 C下工作将降为3. 5 级，在0 C以下工作，将降为2. 0级以上；在10 C或30 C 工作时，仍为1.6级。由此可见，压力表的最佳工作环境 温度为20 ±10 C，在此范围内，温度变化对压力表的影 响及其微小，可忽略不计。因而压力表的安装应尽量考 虑远离40 C以上的高温和寒冷结冰的环境，以保证仪表正常工作。