壓力表彈性元件的特性及評(píng)定方法
0.引言
彈性式壓力表、真空表、壓力真空表、氣壓表 以及其他各種專門用途的彈性式壓力儀表，主要用 于測(cè)量各種液體、氣體或蒸汽的表壓力和大氣壓力。 彈性式壓力儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、造價(jià)低廉、 測(cè)量范圍寬廣等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。
彈性式壓力儀表的工作原理是利用各種形式的 彈性元件作為敏感元件來感受壓力，彈性元件受壓 變形后產(chǎn)生的反作用力與被測(cè)壓力相平衡，此時(shí)彈 性元件的形變就是所受壓力的函數(shù)，這樣就可以通 過測(cè)量彈性元件的形變量來測(cè)得所受壓力的大小。
1.彈性元件的分類
根據(jù)彈性敏感元件形狀的不同，可以將其分為 彈簧管式（單圈彈簧管和多圈彈簧管即螺旋管)、膜 片式、膜盒式和波紋管式，圖1為彈性敏感元件的 分類。
2.彈性元件的主要特性
2.1彈性形變
在彈性極限范圍內(nèi)，彈性元件的形變與壓力成
正比。當(dāng)作用壓力取消后，彈性元件能恢復(fù)到初始 尺寸和形狀，這種現(xiàn)象稱為彈性形變。
2.2彈性后效
元件不是立即完成相應(yīng)的形變，而是在一段時(shí)間 內(nèi)持續(xù)發(fā)生形變的現(xiàn)象就叫做彈性元件的彈性后效。
2.3彈性滯后（彈性遲滯）
加在彈性元件上的負(fù)荷在其彈性極限范圍內(nèi)進(jìn) 行緩慢變化時(shí)，加載特性曲線與卸載特性曲線不重 合的現(xiàn)象，稱為彈性元件的彈性滯后（彈性遲滯)。
2.4永久形變（殘余形變）
有些彈簧管在去除外力后，經(jīng)過幾天的時(shí)間仍 不能恢復(fù)到原來的形狀和尺寸，說明彈簧管產(chǎn)生了 永久形變（殘余形變）。這種形變可分為三種情況：
彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生形變，當(dāng)壓力除 去后，彈性元件不能恢復(fù)到原來的形狀，這種形變 叫做塑性形變。
彈性元件在交變負(fù)荷作用下，容易產(chǎn)生微小 的應(yīng)力而疲勞，從而造成彈性元件的損壞，在除去 負(fù)荷后，不能恢復(fù)到原來的形狀，這種形變叫做疲 勞形變。
彈性元件持續(xù)地承受負(fù)荷，也會(huì)產(chǎn)生疲勞， 當(dāng)除去負(fù)荷后，彈性元件不能恢復(fù)到原來的形狀， 這種形變叫做彈性元件的蠕變。
為了盡可能地避免過早出現(xiàn)永久形變，需要給 彈性元件規(guī)定足夠的安全系數(shù)，將彈性元件的彈性 極限壓力與最大工作壓力（即壓力表的測(cè)量上限) 之比稱為安全系數(shù)，
Po k =
Pma
式中：k —安全系數(shù)；
p0 —彈性極限壓力，Pa;
Pmax —最大工作壓力，Pa 通常，一般壓力表k為2，精密壓力表k為4。
3.彈性元件對(duì)壓力表的影響及評(píng)定
從上述分析中可以看出彈性式壓力儀表的質(zhì)量 取決于彈性元件的優(yōu)劣：彈性后效是壓力儀表產(chǎn)生 示值誤差的主要因素，它對(duì)壓力儀表的定級(jí)起著決 定性作用；彈性滯后（彈性遲滯）是產(chǎn)生回程誤差 的主要原因；而當(dāng)彈性元件出現(xiàn)永久形變時(shí)，壓力 儀表往往已經(jīng)無法滿足使用要求，需要進(jìn)行更換了。 因此，對(duì)壓力表的檢定或檢驗(yàn)實(shí)際上主要就是對(duì)壓 力儀表彈性元件的彈性特性進(jìn)行評(píng)定。
在彈性元件式一般壓力表和精密壓力表的國(guó)家 計(jì)量檢定規(guī)程JJG 52-2013、JJG 49-2013和國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 1226-2010、GB/T 1227-2010 中制定了專門 的條款，對(duì)彈性元件的上述特性進(jìn)行評(píng)定：
對(duì)于彈性后效，在JJG 52-2013、JJG 49 - 2013中是以示值誤差檢定的方法進(jìn)行評(píng)定，在GB/T 1226-2010、GB/T 1227-2010中是以基本誤差檢驗(yàn)的 方法進(jìn)行評(píng)定；
對(duì)于彈性滯后（彈性遲滯），在JJG 52 - 2013、JJG 49-2013中是以回程誤差檢定的方法進(jìn)行 評(píng)定，在 GB/T 1226-2010、GB/T 1227-2010 中是以回差檢驗(yàn)的方法進(jìn)行評(píng)定；
對(duì)于永久形變，在 JJG 52-2013、JJG 49 - 2013 中是以在測(cè)量上限處耐壓3 min的方法進(jìn)行評(píng)定，在 GB/T 1226-2010、GB/T 1227-2010 中是以超壓試驗(yàn) 和交變壓力試驗(yàn)的方法進(jìn)行評(píng)定。
4.結(jié)語
可以看出，國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于 彈性元件的彈性后效和彈性滯后（彈性遲滯）的評(píng) 價(jià)方法是基本一致的。對(duì)于彈性元件永久形變的評(píng) 價(jià)，檢定規(guī)程采用的是在測(cè)量上限處耐壓3 min的 方法進(jìn)行評(píng)定，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)則采用了更為嚴(yán)格的超 壓試驗(yàn)和交變壓力試驗(yàn)的方法進(jìn)行評(píng)定。根據(jù)需要 進(jìn)行檢定或檢驗(yàn)即可確定壓力表的性能是否滿足使 用要求。
