Перспективы развития поршневых манометров тесно связаны с об­щим развитием науки и техники. Здесь, в первую очередь, следует отме­тить достижения в создании новых материалов поршневых пар, повы­шающих точность их изготовления, прочностные характеристики и изно­состойкость, а также достижения в развитии микроэлектроники, пред­ставляющие новые возможности автоматизации поршневых манометров.

Повышение качества изготовления поршневых пар — одна из важней­ших задач в развитии поршневой манометрии. Применение в качестве материалов поршневых пар сверхтвердьи сплавов на основе карбида вольфрама, прочностные характеристики которых (твердость, модуль упругости) существенно выше, чем у обычно применяемых легирован­ных сталей, а температурный коэффициент линейного расширения ниже, позволяет соответственно снизить влияние измеряемого давления и тем­пературы на постоянство эффективной площади поршня и ее стабиль­ность в период эксплуатации манометра. При этом зазор уменьшается

до 0,1—0,3 мкм, что о еспечивает идеальную цилиндрическую форму по­верхностей поршневой пары, а следовательно, возможность определения эффективной площади поршня абсолютным (фундаментальным) мето­дом по результатам измерений диаметров поршня и цилиндра с эталон­ной точностью (&F < 0,001 %). Указанная точность в сочетании с метода­ми непосредственного сличения эталонов делает реальным уже в ближай­шие годы создание эталонов давления с погрешностью измерений менее 0,0005 %.

Совершенствование технологии изготовления поршневых пар разви­вается также в направлении создания манометров с наборами поршне­вых пар с различной эффективной площадью, имеющих заданные номи­нальные значения, которые позволяют при применении одного и того же комплекта грузов получать различные диапазоны измерений. При изго­товлении таких поршневых пар необходимы прецизионные круглошли-фовальные станки с программным управлением, обеспечивающие обра­ботку поршней и цилиндров с погрешностью менее 1 мкм. Наиболее по­следовательно указанное направление развивает фирма „Desgranges & Huot" (Франция), которая изготовляет манометры с взаимозаменяемы­ми поршневыми парами, имеющими эффективные площади 0,02; 0,05; 0,1, 0,2; 0,5; 1; 2; 5;. 10 см2, что позволяет на одном.манометре про­водить измерения в девяти различных диапазонах.

Развитие.электронной техники и, в частности, выпуск в обращение высокоточных электронных весов привели к созданию поршневых ма-, нометров с цифровым отсчетом, позволяющих непосредственно изме­рять давление во всем диапазоне без применения грузов. Сочетание ста­бильности поршневой пары, преобразующей измеряемое давление в си­лу, с эксплуатационными удобствами электронных весов, представляю­щими результат измерения на цифровое табло, позволяет перевести поршневую манометрию на качественно новый уровень — автоматизи­рованный. Применение микропроцессорной техники дает возможность учитывать влияние температуры и местного ускорения свободного паде­ния, отклонение действительной площади поршня от номинального зна­чения, а также получать результаты измерений в требуемых единицах давления.

Измерительная система манометра (рис. 31) содержит поршневую пару, состоящую из взаимно притертых поршня 1 и цилиндра 2; элект­ронные весы 9 с цифровым отсчетом и устройство для сопряжения порш­невой пары с весами, в которую входит распорка 6, шарнирно связан­ная шарами 5 и 7 с поршнем и присоединительным гнездом электронных весов. В связи с необходимостью вращения поршня вокруг его оси во время измерений между поршнем 1 и шариком 5 помещен опорный шариковый подшипник 4. Таким образом, по принципу действия изме­ряемое давление поршневой парой преобразуется в силу, которая опре­деляется по показаниям цифровых весов. Предусмотрена комплектация манометра сменными поршневыми парами с эффективной площадью от 10 до 0,02 см2, что позволяет измерять давления в диапазонах от 0 — 60 кПа до 0-30 МПа. Погрешность измерений, определяемая погрешнос-

тями поршневой пары и электрон­ных весов, составляет 6р
= 1 X X 10"4 + 5 • 10~s Pmax/P, где р -измеряемое давление; ртах — верхний предел измерений.

Как видно из формулы, при р ~> 0,5 Ртах погрешность измере­ний др < 0,02 %, что соответствует требованиям к образцовым мано­метрам 1-го разряда.

Помимо удобств, связанных с цифровым отсчетом давления без необходимости наложения грузов, электронные весы имеют стандарт­ный выходной сигнал на системы автоматизации и обработки резуль­татов измерений. Следует, однако, отметить, что электронные весы требуют периодического контроля, для проведения которого поршне­вая пара со стойкой 3 отсоединяет­ся от весов, а на кольцевой выступ 8 подпятника весов накладываются специальные калибровочные грузы. Тем не менее, перспективность дан­ного принципа действия для даль­нейшего развития поршневых мано-

Рис. 31. Цифровой поршневой манометр   метР0В
очевидна.

Далеко не исчерпаны возмож­ности дальнейшего развития авто­матизированных задатчиков  давления. Помимо   повышения качества изготовления поршневых пар как цилиндрических, так и нецилиндри­ческих, необходимо отметить следующие первоочередные направления:

повышение уровня автоматизации задатчиков и, в частности, автома­тическое введение поправок;

расширение диапазона измерений задатчиков с нецилиндрическим поршнем с переходом на жидкость в качестве рабочей среды.

Обратите внимание: