Wiedza z zakresu kalibracji mechanicznej

Metody pomiaru ciśnienia można rozróżnić w zależności od zasad fizycznych leżących u ich podstaw. Rozróżnia się urządzenia do bezpośredniego i pośredniego pomiaru ciśnienia. Urządzenie do bezpośredniego pomiaru ciśnienia odnosi się bezpośrednio do definicji wielkości fizycznej, jaką jest ciśnienie; należą do nich na przykład manometry tłokowe i manometry cieczowe. Urządzenia do pośredniego pomiaru ciśnienia wykorzystują wtórne efekty fizyczne i na ich podstawie określają ciśnienie, tzn. mierzą wielkości, np. mechaniczne lub elektryczne, które mają wyraźny związek z ciśnieniem. Należą do nich na przykład manometry ze sprężystymi elementami pomiarowymi (manometry z rurką Bourdona, manometry membranowe itp.) oraz czujniki ciśnienia.

kalibracja ciśnienia

Podstawowym rozróżnieniem są manometry sprężynowo-sprężyste i elektroniczne. Manometry ze sprężystymi elementami pomiarowymi łączą w sobie wysoką jakość metrologiczną, prostą obsługę, wytrzymałość i możliwość adaptacji z zaletami produkcji przemysłowej i ekonomicznej. Dzięki sprężystym elementom pomiarowym nie ma potrzeby stosowania skomplikowanych układów elektrycznych lub pneumatycznych. Elektroniczne urządzenia do pomiaru ciśnienia lub przetworniki ciśnienia są szeroko stosowaną formą elementów czujników ciśnienia. Czujnik ciśnienia to element pomiarowy, który przekształca fizyczną zmienną pomiarową, jaką jest ciśnienie, w zmienną elektryczną.

Powszechnie stosowane są następujące metody czujników:

• Tensometr cienkowarstwowy
• Ceramiczny czujnik grubowarstwowy
• Czujnik piezorezystancyjny
• Czujnik piezoelektryczny
• Czujniki pojemnościowe

Ciśnienie bezwzględne (p abs)

• ciśnienie mierzone powyżej zera bezwzględnego
• Odniesienie: próżnia idealna
• Ciśnienie pomiarowe zawsze większe od ciśnienia odniesienia

Ciśnienie względne (p rel)

• Pomiar ciśnienia względnego mierzy różnicę w stosunku do ciśnienia panującego w otoczeniu.
• Zależy to od różnych parametrów (np. odległości od poziomu morza).
• W związku z tym mówi się o nadciśnieniu dodatnim i ujemnym.

dodatnie ciśnienie manometryczne

• ciśnienie mierzone powyżej barometrycznego ciśnienia dziennego powietrza
• Odniesienie: ciśnienie otoczenia
• Ciśnienie pomiarowe zawsze większe od ciśnienia odniesienia

ujemne nadciśnienie (próżnia)

• ciśnienie mierzone poniżej barometrycznego ciśnienia dziennego powietrza
• Odniesienie: ciśnienie otoczenia
• Ciśnienie pomiarowe zawsze niższe od ciśnienia odniesienia

Różnica ciśnień (Δ p)

• ciśnienie mierzone powyżej lub poniżej ciśnienia odniesienia
• Zmierzone ciśnienie mniejsze lub większe od ciśnienia odniesienia

Kalibracja przyrządów do pomiaru ciśnienia może być przeprowadzana według różnych procedur. Wybór procedury zależy od dokładności klasy wzorcowanego przyrządu pomiarowego. Przed wykonaniem serii pomiarów należy przeprowadzić obciążenie wstępne, aby upewnić się, że cały system rur jest szczelny. W tym celu do wartości końcowej zakresu pomiarowego urządzenia przykłada się ciśnienie; po czasie podtrzymania wynoszącym ok. 30 sekund można ponownie całkowicie zwolnić ciśnienie. Jeśli ciśnienie jest niestabilne, należy najpierw sprawdzić szczelność układu rur; jeśli ciśnienie jest stabilne, można rozpocząć kalibrację. W tym celu do kilku punktów pomiarowych (rozmieszczonych równomiernie w całym zakresie pomiarowym) podchodzi się najpierw z dołu do góry (w kierunku do góry), a następnie z góry do dołu (w kierunku do dołu). Czasy trzymania, punkty pomiarowe i liczba obciążeń wstępnych zależą od wybranej sekwencji kalibracji (A / B / C).

Opcje kalibracji ciśnienia: Do kalibracji przyrządów do pomiaru ciśnienia zaleca się stosowanie następujących systemów pomiarowych:

• Wagi ciśnieniowe (manometry tłokowe)
• Kwarcowe manometry spiralne
• Kalibratory i regulatory ciśnienia

W naszym laboratorium ciśnieniowym rozróżniamy wzorcowanie według dwóch kryteriów: Wagi ciśnieniowe i regulatory ciśnienia. Regulatory ciśnienia charakteryzują się wysoką dokładnością, mogą być zautomatyzowane, niezależnie regulują wymagane ciśnienia i dlatego idealnie nadają się do kalibracji norm roboczych. W przypadku wzorców odniesienia stosujemy bardziej złożoną metodę kalibracji z wykorzystaniem wag ciśnieniowych. Waga ciśnieniowa wykorzystuje fizyczną właściwość ciśnienia. W tym przypadku niezbędne ciśnienie jest wytwarzane za pomocą tarczy masowej i układu tłok-cylinder. Dzięki tej sprawdzonej metodzie można uzyskać dokładność niezbędną do kalibracji wzorców odniesienia.

Kalibracja ciśnienia

Do wzorcowania kluczy dynamometrycznych stosuje się głównie automatyczne i ręczne stanowiska pomiarowe. W tym przypadku przetwornik momentu obrotowego obraca się i w ten sposób wprowadza do narzędzia dokręcającego żądane momenty obrotowe. Norma przewiduje, że należy to zrobić na trzech różnych etapach, w zależności od wyposażenia testowego, i w każdym przypadku należy to powtórzyć pięć razy. Obowiązująca obecnie norma DIN EN ISO6789:2017 jasno definiuje etapy testu i obejmuje pełny zakres pomiarowy aparatury badawczej. Procedura kalibracji przetworników momentu obrotowego odbiega od tej zasady. Przetworniki momentu obrotowego są kalibrowane w sposób ciągły, np. w celu wykluczenia wpływu krótkotrwałego pełzania.

Podczas kalibracji kątów obrotu rozróżnia się bezpośrednie i pośrednie systemy pomiarowe. Systemy pomiaru bezpośredniego mierzą kąt obrotu na przykład za pomocą szklanej skali. Czujniki te są instalowane w urządzeniu kalibracyjnym z jak najmniejszą siłą poprzeczną i naprężeniami, a poszczególne serie pomiarowe są wykonywane stopniowo. Pośrednie systemy pomiarowe są zwykle instalowane w kluczach dynamometrycznych w postaci żyroskopu. W celu kalibracji, oprócz kąta obrotu, należy również przyłożyć moment obrotowy i utrzymać go podczas pomiaru.

Pomiar siły odbywa się na zoptymalizowanej pod kątem kalibracji maszynie do badań materiałowych, która ma odpowiednią sztywność i prostopadłość. Siły rozciągające i ściskające można przykładać i utrzymywać stopniowo za pomocą wrzecion. Kalibracja ta charakteryzuje się wysokim stopniem elastyczności w wyborze punktów pomiarowych.

Kalibracja siły