MEASUREMENT PRINCIPLE
测量原理
基于弹性元件受力变形原理
被测压力使弹性敏感元件产生弹性形变,形变量与压力成对应关系,经机械传动放大机构转换为指针偏转角,在刻度盘上指示压力值。
1.1 波登管(弹簧管)工作机理
敏感元件为波登管——一根横截面呈椭圆形(或扁圆形)的弹性金属管,弯成 C 形(低压常用)、盘簧形或
螺旋形(高压/大量程用),一端固定在接头上(固定端),另一端封闭自由(自由端):
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被测介质经接头进入波登管内腔,压力作用于管子内侧;
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椭圆截面在压力作用下趋于变成圆形截面,管壁产生环应力;
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环应力使 C 形管弧度减小、管体向外伸展,由于固定端不动,自由端产生位移;
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自由端位移量与压力成近似线性关系(低压范围内),经拉杆→机芯(扇形齿轮-中心齿轮)传动放大(放大比约数十至上百倍),驱动指针旋转;
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压力消失后,波登管依靠自身弹性复位,指针回零(配合游丝消除齿隙)。
盘簧管、螺旋管形式相当于将 C 形管"加长",自由端位移更大、灵敏度更高,用于大量程或提高精度。
1.2 关键特性说明
位移-压力关系
自由端位移一般仅 2~5mm,经放大后指针转角约 270°(刻度盘标准角度);
温度影响
环境温度偏离 20±5℃ 时,示值附加误差 ≤0.4%/10℃;
测量基准
表压(以大气压为零点);真空表测负压(-0.1~0MPa);压力真空表两者兼测;
材料弹性来源
弹簧管采用冷作硬化型材料(常用磷铜 QSn4-0.3,高压用不锈钢/合金钢),经冷作加工硬化及定性处理获得高弹性与强度。