5.1. Схема мембраны деформационного манометра

Схема мембраны деформационного манометра приведена на рисунке 5.1.

Рис.5.1. Схема мембраны деформационного манометра

5.2. Определение диапазона измеряемых давлений

Механическое напряжение на мембране определяется по формуле

(5.1)

где р − давление, Па; D − диаметр мембраны, мм; h − толщина мембраны, мм.

Из формулы (5.1) определяем диапазон измерения давлений при заданных значениях напряжения мембраны:

− нижний предел измерений

(5.2)

Па

− верхний предел измерений

(5.3)

Па

5.3. Определение результата измерения давления при перемещении центра мембраны δ1.

Деформация мембраны связана с давлением, следующим соотношением

(5.4)

где Е_G − модуль упругости, Па.

Выразим из формулы (5.4) давление

(5.5)

Таким образом, при перемещении мембраны δ₁ = 0,5 мм давление составит

Па

5.4. Определение погрешности результата измерения по классу точности манометра

При заданном классе точности 1,6 нормируемое значение абсолютной погрешности измерений будет равно

(5.6)

где γ − приведенная погрешность манометра, %; Х_N − нормирующее значение, Па: в нашем случае, т.к. р_max = 373995,62Па принимаем, что верхний предел измерения манометра 400 кПа, т.е. Х_N = 400000Па.

Па

Запишем результат измерения

Р = (82760,17±6400)Па.

5.5 Определение погрешности измерений, если толщина пружины h выполнена с допуском ±0,01 мм

Подставим в зависимость (5.2) значения наибольшего давления и величину h с наибольшим и наименьшим размерами допуска

Па

Па

Наибольшую абсолютную погрешность определим по выражению

(5.7)

Па

Подставим в зависимость (5.2) значения минимального давления и величину h с наибольшим и наименьшим размерами

Па

Па

Минимальную абсолютную погрешность определим по выражению

(5.8)

Таким образом, видно, что погрешность от допуска на изготовления толщины мембраны зависит от измеряемого давления, т.е. является мультипликативной.

6 Измерение давления трубчато-пружинным деформационным манометром

В трубчато- пружинном манометре однотрубная пружина радиусом R₀ с первоначальным углом закручивания α = 270° и параметрами поперечного сечения а и b, выполнена из материала с модулем упругости ЕG.

Исходные данные представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Исходные данные

Параметр	Обозначение	Значение
1. Радиус	R0	32 мм
2. Параметры поперечного сечения	а b	16 мм 7,2 мм
3. Контролируемый параметр	р	6-0,2+0,4 МПа
4. Модуль упругости материала	ЕG	180 МПа

Требуется:

1. Изобразить схему пружинно-трубчатого манометра.

2. Выбрать класс точности трубчато-пружинного манометра для контролируемого параметра р.

3. Определить изменения угла закручивания конца пружины при наибольшем давлении р_mах.

4. Определить абсолютную погрешность измерений, если диаметр трубки D₀ выполнен с допуском ±1,0 мм.