Fluke PG7000系列 氣體活塞式壓力計

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Fluke PG7000系列 氣體活塞式壓力計

氣體活塞式壓力計，量程最/高至 11 MPa
PG7102 使用氣體介質(zhì)，支持大氣壓以上的表壓和絕壓。通過內(nèi)部大氣壓計或外部大氣壓計，可以實(shí)現(xiàn)絕壓模式。PG7102不支持負(fù)壓。
PG7102 具有 PG7000 的所有標(biāo)準(zhǔn)特性，還具有下列特性：

• 簡化的氣動平臺，不包含真空參考功能。
• 與 PG7601 平臺使用同樣的活塞模塊。

PG7000 活塞式壓力計作為參考級壓力標(biāo)準(zhǔn)，提供了從真空至 500 MPa 的統(tǒng)一解決方案

• 良好的壓力標(biāo)準(zhǔn)，更低的不確定度
• 從真空至 500 MPa 的統(tǒng)一解決方案
• 實(shí)時輸出經(jīng)過充分驗(yàn)證的參考壓力
• 直觀的本地操作員界面
• 手動、半自動化及全自動化的配置

PG7000 系列活塞式壓力計基于此基本原理：在活塞上加載砝碼，用于向已知的有效面積施加已知的力。

*的模塊化活塞設(shè)計

除了精密的活塞制造工藝，福祿克在設(shè)計活塞的時候，采用了很多的專/利和特殊技術(shù)，從而保證了其精/確性，耐用性，方便性等。其中最重要的技術(shù)就是可更換的模塊化活塞設(shè)計和制造。為了保證活塞和套筒加工的精密性和一致性，它們都是一一對應(yīng)的，配套成對。傳統(tǒng)的活塞壓力計更換活塞和套筒時不是很方便，因此通常不同的量程只能使用不同的壓力平臺。而福祿克的活塞是模塊化的，也就是活塞和套筒組合好的。不同的模塊可以在一個共同的平臺上使用。

這種模塊化設(shè)計的活塞有以下幾個好處：

• 無需使用工具就可以在數(shù)秒鐘內(nèi)更換活塞模塊，也就是更換了壓力量程。
• 模塊為密封裝置，不會由于更換等原因造成活塞內(nèi)部受到污染而引起測量誤差。
• 由于模塊將活塞和套筒集成在一體，避免了反復(fù)拆裝，從而最大限度減少了磨損，保證了精度，提高了測試的一致性和復(fù)現(xiàn)性。

  精密的同心砝碼加載技術(shù)

  盡管有上面所說的優(yōu)/秀的活塞設(shè)計以及精密的活塞加工工藝，但是整個活塞壓力計的優(yōu)異性能還受到加載砝碼的影響。其主要影響包括活塞套筒的垂直性以及和砝碼加載的同心性。也就是活塞套筒的軸線和重力加速度方向盡可能平行，加載的砝碼盡可能與活塞套筒的軸線同心。保證活塞套筒的垂直性和砝碼加載的性能也是福祿克活塞壓力計的設(shè)計和制造重點(diǎn)之一。為了保證砝碼加載的性能，加載部分的獨(dú)立零部件減少至兩個，活塞蓋和砝碼加載盤。經(jīng)過精密加工后的砝碼加載盤在安裝好以后，與活塞軸心的誤差小于±20微米。這種設(shè)計和精密制造確保了砝碼加載和活塞套筒軸保持很好的同心。

  

  模塊化的活塞，精密的制造工藝加上精密的砝碼加載技術(shù)使得福祿克的活塞式壓力計保持優(yōu)良的技術(shù)水準(zhǔn)。 

  高度集成的智能系統(tǒng)

  傳統(tǒng)的活塞式壓力計大多是純機(jī)械的裝置，幾乎沒有任何電子的技術(shù)。在操作過程中，需要手工加壓，使活塞漂浮起來，并且手動讓其旋轉(zhuǎn)起來并保持一定的速度和穩(wěn)定性。然后觀察被檢測壓力儀表的數(shù)值，記錄測試結(jié)果并進(jìn)行相關(guān)的計算。這種傳統(tǒng)的操作全部是手動操作，很多步驟都是要依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來完成的?，F(xiàn)在福祿克DHI壓力計量部的新式活塞壓力計*改變了這種情況。在新的活塞式壓力計中采用了大量的高新電子技術(shù)，從而使全手動，繁瑣的活塞壓力計量變成簡單，自動和方便的方式。

  下面簡單介紹一下這個系統(tǒng)的構(gòu)成和主要特點(diǎn)：活塞壓力計主要由以下幾個部分構(gòu)成：活塞壓力電子平臺、終端控制和顯示器、活塞以及活塞套筒、砝碼組四大部分。此外還有壓力發(fā)生器/調(diào)節(jié)器等附件。

  這一整套系統(tǒng)完成了高智能，高性能的活塞壓力計量和測試，它提供了如下特殊性能：

  1. 高度集成的全智能電子檢測、控制

  活塞壓力計的底座是一個復(fù)雜的高性能計算機(jī)系統(tǒng)，嵌入了多功能的軟件，內(nèi)置了多種傳感器，充分發(fā)揮了計算機(jī)，數(shù)據(jù)采集和處理的優(yōu)勢。而智能底座連接至一個終端，作為和操作者的交互界面。它可以顯示各種提示，數(shù)據(jù)，結(jié)果等，也可以讓操作者利用鍵盤輸入各種指令。簡單，快速，方便。

  

  這種全電子的檢測控制系統(tǒng)*改變了傳統(tǒng)活塞壓力的方式和概念，將活塞壓力計帶入到智能電子儀器的時代。這種電子儀器的方式可以提供很多測量的參數(shù)，包括：相對濕度，大氣壓，環(huán)境溫度，活塞套筒溫度，參考真空（PG7601）。它還可以記錄和調(diào)用活塞套筒和砝碼的計量數(shù)據(jù)，計算補(bǔ)償?shù)膲毫? 質(zhì)量和質(zhì)量-壓力值，從而提供了基于性能的“就緒/未就緒”的狀態(tài)指示。

  底座還提供RS232和IEEE488接口，可以連接PC完成控制和顯示。

  2. 智能的活塞漂浮設(shè)計

  傳統(tǒng)的活塞壓力計，操作的時候最/為單調(diào)，需要細(xì)致操作反復(fù)調(diào)整壓力使活塞漂浮起來。只有當(dāng)施加的壓力和活塞加載的質(zhì)量一致或相等的時候活塞才會漂浮起來。小了活塞不能漂浮。大了，活塞可能會在沒有任何警告的情況下突然升起，造成活塞上沖，從而會損害活塞。因此，施加壓力的過程是非常精密的。為了不發(fā)生過沖得情況下找到這個壓力點(diǎn)，就需要緩慢謹(jǐn)慎地控制壓力。

  福祿克的活塞壓力計在設(shè)計的時候就考慮到這一點(diǎn)。在活塞的結(jié)構(gòu)中特別增加了活塞預(yù)載系統(tǒng)，從而可以檢測到活塞的漂浮（無論是手動操作還是自動操作）。當(dāng)活塞將要離開行程的末端（也就是即將浮起）的時候提前發(fā)出預(yù)警的信息。如圖所示，預(yù)載系統(tǒng)是由彈簧控制的行程停止機(jī)構(gòu)完成的。彈簧的彈力大約相當(dāng)于活塞上兩公斤質(zhì)量的重力。預(yù)載系統(tǒng)的原理就是通過彈簧提前施加了一個壓力，使得在施加的壓力等于加載砝碼的壓力之前就開始使活塞脫離行程末端。正是由于這個預(yù)載系統(tǒng)，福祿克的活塞壓力計就可以檢測到活塞的早期移動，并發(fā)出聲音，亮光等預(yù)警信號，提示活塞即將離開行程的末端開始浮起。只有活塞在行程的末端時預(yù)載系統(tǒng)才會工作，一旦活塞浮起來以后，預(yù)載系統(tǒng)不會影響活塞的正常移動。

  

  活塞預(yù)載系統(tǒng)提供了活塞漂浮的提前警告，使得操作人員在收到預(yù)警的提示后進(jìn)行小心謹(jǐn)慎的操作，從而使工作變得簡單輕松，更加方便。同時預(yù)載系統(tǒng)還有緩沖的作用，使活塞抵達(dá)行程末端時減小碰撞，降低了儀器的磨損和損壞。

  3. 智能的活塞旋轉(zhuǎn)

  活塞式壓力計在工作時，要求活塞必須旋轉(zhuǎn)并且保持一定的速度。對于高性能活塞套筒，活塞的旋轉(zhuǎn)必須非常恰當(dāng)。旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生向心力，向心力能使活塞在套筒內(nèi)保持軸心的對準(zhǔn)，確保一致的環(huán)隙，確保活塞自由度和靈活性。為了實(shí)現(xiàn)最/具可重復(fù)性的測量，轉(zhuǎn)速的一致性非常重要。此外，當(dāng)進(jìn)行測量時，不能施加活塞旋轉(zhuǎn)的力，否則它將會引起寄生力和難以估量的誤差。因此測量的準(zhǔn)確度與活塞旋轉(zhuǎn)的速度，旋轉(zhuǎn)下降速度等都有直接的關(guān)系。幾乎所有活塞壓力計都是使用手動旋轉(zhuǎn)的方式來使活塞旋轉(zhuǎn)，并且憑操作人員的觀測和感覺來判斷轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速下降等情況。

  福祿克的活塞壓力計是一款提供了轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速下降監(jiān)測功能的活塞壓力計。這些自動監(jiān)測功能保證了總是在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速下降限值范圍之內(nèi)獲取壓力讀數(shù)。這樣就使得計量更加科學(xué)和準(zhǔn)確，減少了人為的感覺和判斷的影響，通過客觀的測量取代了操作者主觀的判斷，同時減輕了操作者監(jiān)測轉(zhuǎn)速的工作量。在我們活塞壓力計的平臺中，旋轉(zhuǎn)可手動來提供，也可以通過馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)來提供。轉(zhuǎn)速監(jiān)測系統(tǒng)能夠確保在適當(dāng)?shù)南拗捣秶鷥?nèi)進(jìn)行測量。

  

  活塞旋轉(zhuǎn)可以通過特殊專/利設(shè)計的驅(qū)動系統(tǒng)來提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速智能地啟動或關(guān)閉，使轉(zhuǎn)速維持在有效數(shù)值范圍之內(nèi)。和傳統(tǒng)活塞的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動系統(tǒng)不同，這套專/利的驅(qū)動系統(tǒng)從來不會隨機(jī)或在無報警的情況下發(fā)生驅(qū)動接觸。無論活塞處于什么位置，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)都能夠啟動，并且不會影響其位置或設(shè)置壓力。當(dāng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)將要啟動或正在運(yùn)行時，則會發(fā)出警告。操作者也可以改變以上的規(guī)則，使得只有在收到操作者的命令后才會被啟動。

  4. 智能的監(jiān)測和提示

  前面提到過我們的壓力計是一個高度集成，全智能的自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)。這里面包括了智能的檢測控制，智能的活塞和智能的活塞旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榛钊\(yùn)動的準(zhǔn)確信息是高準(zhǔn)確度活塞壓力計獲得可靠性能所必需的。活塞位置和下降速率對于確?；钊幱谛谐讨械暮线m位置點(diǎn)以及正常的下降速率是非常重要的。盡管人們經(jīng)常會忽略對活塞狀態(tài)的監(jiān)測，很多都是憑感覺或經(jīng)驗(yàn)來判斷，但是對高精度的活塞壓力計，對測量的一致性和重復(fù)是非常重要的。

  福祿克活塞壓力計底座包含了計算機(jī)系統(tǒng)，嵌入式軟件，各種傳感器，配合智能的活塞和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通過一個終端顯示器提供了一系列的檢測信息。這些信息包括活塞狀態(tài)和各種系統(tǒng)參數(shù)：

• 活塞位置
• 活塞下降速率
• 活塞轉(zhuǎn)速
• 活塞旋轉(zhuǎn)減速

  

  活塞位置是通過砝碼加載承重套內(nèi)的一個線圈測得的；轉(zhuǎn)速是通過安裝桿內(nèi)的一個光電傳感器檢測承重套內(nèi)一個凹口圈的移動獲得的。兩套測量系統(tǒng)是*無干擾的。它們對活塞在軸向的移動均沒有影響。

  

  就緒/未就緒指示：

  福祿克的活塞壓力計用“就緒/未就緒”指示來方便用戶的操作，為操作人員提供清晰的“可行/不可行”的指示，表明測量數(shù)值是否在允差范圍內(nèi)。“就緒/未就緒”指示基于對各種工作狀態(tài)的測試，包括活塞位置、活塞下降速率、活塞轉(zhuǎn)速、活塞旋轉(zhuǎn)減速、溫度變化速率和真空參考（如適用）。當(dāng)所有的狀態(tài)都位于規(guī)定的限值范圍之內(nèi)時，則顯示“就緒”指示。如果任何條件超出了限值范圍，則顯示“未就緒”指示，并且顯示相應(yīng)的狀態(tài)。如果需要，用戶可以自定義各種“就緒/未就緒”標(biāo)準(zhǔn)。

  “就緒/未就緒”功能確保測量是在一致的條件下進(jìn)行的，無需操作者獨(dú)立地監(jiān)測多個變量及/或做出主觀判斷和決定。從而使壓力的計量更加可觀，更加科學(xué)，更具有一致性。

  5. 全自動砝碼加載系統(tǒng)

  福祿克的活塞式壓力計，還開創(chuàng)了活塞式壓力計的先河，提供了一套全自動的砝碼加載系統(tǒng)，使活塞的壓力計量的全自動真正成為可能。這套自動砝碼加載系統(tǒng)，大大提高了工作效率和測量的復(fù)現(xiàn)性，節(jié)省了人工的勞動，避免了人為操作時產(chǎn)生的誤差和誤操作。有關(guān)自動砝碼加載系統(tǒng)請參見自動砝碼加載系統(tǒng)部分的詳細(xì)介紹。

  *的砝碼制造技術(shù)

  砝碼組在活塞式壓力計中也同樣起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的概念主要砝碼的質(zhì)量準(zhǔn)確性問題。其實(shí)并不是如此簡單。對那些精度等級非常高的活塞壓力計來說，砝碼除了質(zhì)量的準(zhǔn)確度之外，其材料的質(zhì)量，加工的質(zhì)量等要求都是非常高的。例如砝碼材料的密度是否一致和均勻，如果材料本身的密度不均勻，就會導(dǎo)致生產(chǎn)出來的砝碼質(zhì)量不均勻，在旋轉(zhuǎn)起來后就會產(chǎn)生誤差。同樣，砝碼的加工是非常精密的加工，要確保其同心和均勻。福祿克所提供的砝碼組都是嚴(yán)格篩選了各種材料，精密加工而成。只有這樣精密的砝碼組配合全智能的活塞式壓力計才能獲得如此之高準(zhǔn)確度。

  

  砝碼是通過一個承重套被加載到活塞上的。承重套隨壓力計的平臺提供。承重套有長套和短套兩種類型。短套高度較矮，適合PG7601的真空壓力罩下使用，質(zhì)量為0.3 kg；長套適用于所有其它類型的PG7000活塞壓力計使用，質(zhì)量為0.8 kg。兩款承重套均由鈦金屬制成，使其質(zhì)/量最小而且堅固。而其它砝碼則是加載在承重套上。

  

  砝碼被加載到承重套上，靠重力加速，在活塞上施加一個已知的壓力，使定義的壓力得到平衡。一套完整的PG7000砝碼組包括10或5 kg的主砝碼，小砝碼從0.5 ~0.1 kg以5-2-2-1的序列組成，微調(diào)砝碼為50~0.01g。砝碼組的組成使得在砝碼組范圍內(nèi)的任何期望質(zhì)量均能以0.01 g為步長增長。利用不同大小的砝碼組和活塞套筒組合，總能組成一款適合您需求的PG7000系統(tǒng)。所有的主砝碼均由實(shí)心非磁性不銹鋼制成，均被調(diào)整到其標(biāo)稱質(zhì)量，并且沒有會影響到質(zhì)量穩(wěn)定度的空洞或微調(diào)硬件。由于加碼和卸碼是使用PG7000系統(tǒng)時常見的操作之一，因此單個砝碼和砝碼組的設(shè)計非常方便操作。在每個砝碼上均設(shè)計了方便取放的表面，并且提供了特定的砝碼盤來順序加碼和卸碼。

  COMPASS® for Pressure 校準(zhǔn)輔助軟件

  COMPASS 軟件可為被測設(shè)備 (UUT) 創(chuàng)建記錄，定義測試程序，并將該程序與 UUT 相關(guān)聯(lián)，運(yùn)行測試，采集參考及測試數(shù)據(jù)，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)及用戶定制的校準(zhǔn)報告。所有的參考數(shù)據(jù)、UUT 數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)被收集并存儲在數(shù)據(jù)庫及標(biāo)準(zhǔn)文件內(nèi)。COMPASS 可以通過操作員手動控制，也可以進(jìn)行全自動的控制。

Fluke PG7000系列 氣體活塞式壓力計