分析目前电信号远传压力表的结构和工作原理，具体提出了一种将弹簧压力表改装为电信号远传压力表简单而经济的方法.最后，以C型弹簧管压力表为例讨论了温度变化较大的环境下压力表的改装方案.
0.引言
1847年，法国人波登制成弹簧管压力表，由于结构简单、实用，很快在工业中获得广泛应用，是我国至今仍然常用的压力测量仪表.因此将弹簧管压力表改装为电信号远传压力表，可以在节约大量资金的前提下实现数字显示、远程监控等功能.
1.目前使用的主流远传压力表工作原理及状况
该种仪表由一个弹簧管压力表和一个滑线电阻式发送器等组成.仪表机械部分作用原理与一般弹簧管压力表相同，由于电阻发送器设置在齿轮传动机构上，因此当齿轮传动机构中的扇形齿轮轴产生偏转时，电阻发送器的转臂（电刷)也相应地得以偏转，由于电刷在电阻器上滑行，使得被测压力值的变化变换为电阻的变化，而传至二次仪压表上，指示出相应的读数值.同时，一次仪表也指示相应的压力值.但是此类产品受温度影响较大，当使用温度偏离20±5"C时，其温度附加误差约为0.4%/10'C.
2.C型弹簧管压力表的结构与工作原理
c型弹簧管压力表是弹簧管压力表中应用最广泛，最有代表性的仪表，本文以c型弹簧管压力表为例加以介绍.
2.1结构
C型弹簧管压力表(如图1)是由表壳部分、指针、刻度盘部分、弹簧弯管、传动机构部分和管接头等5个主要部分组成.
2.2工作原理
当被测压力进入弹簧管后，弹簧管的短轴增大.自由端产生位移，借助传动机构使指针在表的分度上产生角位移.当弹簧管产生的弹力与被测压力相平衡时，指针便停止转动指在其一分度上，其示值就是被测压力值，弹簧管在其弹性限度内产生的变形（自由端位移)与所受压力成正比关系(具有非线性误差).
3.C型弹簧管压力表改装原理、方案及实验数据分析
3.1改装原理
C型弹簧管压力表当被测压力进入弹簧管后，弹簧管的短轴增大，长轴减小，弹簧管的曲率半径变大，此时管外侧管壁缩短，内侧管壁伸长.在弹簧管的管壁上粘贴电阻应变片，既可以把管壁的伸缩变化测量下来,如果管壁的伸缩变化率(由于此变化与应变类似，采用电阻应变片测量)与管内压强呈线性变化则通过测量管壁变化即可以确定管内的压强.
3.2改装方案
1)常温下采用2片电阻应变片.
在常温下，由于弹簧管没有显著的温度影响,在C型弹簧管的内外两侧沿轴向各贴一枚应变片。
粘贴位置：由于管内压强相等,C型弹簧管同一侧各处伸缩变化率基本相等(连杆和机芯对C型弹簧管管端作用的拉力对管的影响非常小,并且可以通过测量电路消除掉），可以任选一处粘贴电阻应变片，其粘贴方式如图1所示的8、两片应变片.测量电桥如图2所示,8片接入为电桥中R1工作片,9片接入为R2工作片
2)温度变化较大的环境下,采用一个工作片和一个温度补偿片.
在温度变化较大的环境下，弹簧管会因为温度变化而产生曲率变化，选取图1中8号片作为工作片，接入图2测量电桥的R1工作片，另外,选取相同型号的压力表一个，在相同的位置粘贴一片应变片作为温度补偿片，接入为测量电桥的R2温度补偿片（同型号压力表多个工作片允许公用一个温度补偿片).
3.3测量仪器及数据
3.3.1电阻应变片
本次试验采用电阻阻值为R=120Q，灵敏系数为K=2.2，测量面积为S=2X4mm2的酚醛基电阻应变片.
3.3.2测量仪器及测量电路
测量仪器为YTR-5A型数字应变仪.其测量电路原理图如图2所示.
3.3.3压力表及试验方法和试验数据
本次试验采用的压力表精度等级为2.5,量程250MPa.温度为室温20±3C.应变片接入方法为3.3.2中的接入方法，即采用一个工作片和一个温度补偿片的方式.本次试验共重复进行了3次,3组数据如图3所示.由图3可以看出管壁的伸缩变化率与管内压强呈线性变化,且数据具有良好的重复性.本测试受条件限制未使用高精度的压力表，并且应变片敏感栅尺寸过大，使得实验结果的精度受到一定影响.
4.结束语
讨论了用电阻应变片将C型弹簧管压力表改装为电信号远传压力表的方法,并且讨论了在温度变化下不同的改装方式.如果将实验中放大器缩小3.66倍,则可以直接读出压力值,按照测量原理可以在节省大量资金的前提下,将弹簧管式机械显示的压力表改装成为电信号远程监测压力表. |
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