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U形管壓力計(jì)的工作原理及誤差分析
1工作原理
圖3一是用U形管測(cè)最壓力的原理圖。它的兩個(gè)管口分別接壓力P1和P2。當(dāng)P1=P2時(shí)，左右兩管的液體高度相等;當(dāng)P1>P2時(shí)，U形管兩管內(nèi)的液面便會(huì)產(chǎn)生高度差，如圖3 -2所示。根據(jù)流體靜力學(xué)原理有
式中P -U形管壓力計(jì)工作液的密度，kg/m3 ;
g -U形管壓力計(jì)所在地的重力加速度，m/S2;
h -U形管左右兩管的液面高度差，m
如果將P2管通大氣壓，即p2= Po，則所測(cè)為表壓。由此可見(jiàn):
(1) U形管壓力計(jì)可以檢測(cè)兩個(gè)被測(cè)壓力之間的差值(即差壓)，或檢測(cè)某個(gè)表壓。
(2)若提高U形管內(nèi)工作液的密度p，則可擴(kuò)大儀表量程，但靈敏度降低，即在相同壓力的作用下，h值變小。
2誤差分析
用U形管壓力計(jì)進(jìn)行壓力測(cè)量，其誤差主要有:
(1)溫度誤差。這是指由于環(huán)境溫度的變化，而引起刻度標(biāo)尺長(zhǎng)度和工作液密度的變化，一般前者可忽略，后者應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)修正。例如，當(dāng)水從10℃變化到20℃時(shí)，其密度從 999.8kg/m，減小到998.3kg/m3，相對(duì)變化量為0.15%
(2)安裝誤差。安裝時(shí)應(yīng)保證U形管處于嚴(yán)格的鉛垂位置，在無(wú)壓力作用下兩管液柱應(yīng)處于標(biāo)尺零位，否則將產(chǎn)生安裝誤差。例如，U形管傾斜5時(shí)，液面高度差相對(duì)于實(shí)際值要偏大約0.38%。
(3)重力加速度誤差。由原理可知，重力加速度也是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素之一。當(dāng)對(duì)壓力測(cè)址要求較高時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋褂玫攸c(diǎn)改變時(shí)，也應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修正。
(4)傳壓介質(zhì)誤差。在實(shí)際使用時(shí)，一般傳壓介質(zhì)就是被測(cè)壓力的介質(zhì)。當(dāng)傳壓介質(zhì)為氣體時(shí)，如果與U形管兩管連接的兩個(gè)引壓管的高度差相差較大，而氣體的密度又較大時(shí)，必須考慮引壓管內(nèi)傳壓介質(zhì)對(duì)工作液的壓力作小若溫度變化較大，還需同時(shí)考慮傳壓介質(zhì)的
密度隨溫度變化的影響。當(dāng)傳壓介質(zhì)為液體時(shí)，除了要考慮上述各因素外，還要注意傳壓介質(zhì)和工作液不能產(chǎn)生溶解和化學(xué)反應(yīng)等。
(5)讀數(shù)誤差。讀數(shù)誤差主要是由于U形管內(nèi)工作液的毛細(xì)作用而引起的。山于毛細(xì)現(xiàn)象，管內(nèi)的液柱可產(chǎn)生附加升高或降低，其大小與工作液的種類、溫度和U形管內(nèi)徑等因素有關(guān)。當(dāng)管內(nèi)徑大于等于10mm時(shí)，U形管單管讀數(shù)的最大絕對(duì)誤差一般為1mm。此誤差不隨液柱高度而改變，是可以修正的系統(tǒng)誤差。
