3. 1 熱壓罐壓力真空系統(tǒng)校準(zhǔn)方法
系統(tǒng)校準(zhǔn)方法是將壓力真空傳感器( 變送器)與顯示儀表組合成系統(tǒng)，組成系統(tǒng)后校準(zhǔn)數(shù)據(jù)一致，輸入值為標(biāo)準(zhǔn)壓力，輸出值同樣為壓力值，校準(zhǔn)示意圖如圖 4。
系統(tǒng)校準(zhǔn)方法是將壓力傳感器( 變送器) 與顯示記錄儀表組合成一套系統(tǒng)，可以說(shuō)該系統(tǒng)就是一臺(tái)數(shù)字壓力計(jì)，可以按照 JJG875 － 2005《數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程》進(jìn)行校準(zhǔn)，誤差計(jì)算公式為:δ = p － ps ( 3)式中: δ—熱壓罐壓力真空系統(tǒng)示值誤差;p—熱壓罐壓力真空系統(tǒng)讀數(shù);ps—標(biāo)準(zhǔn)示值。
3. 2 壓力傳感器( 變送器) 和儀表分離校準(zhǔn)法分離校準(zhǔn)法是分別校準(zhǔn)壓力傳感器( 變送器)和儀表，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力源給壓力傳感器( 變送器) 壓力信號(hào)，使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量壓力傳感器( 變送器)輸出電信號(hào)，同時(shí)給儀表輸入標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，測(cè)量?jī)x表壓力信號(hào)輸出值，校準(zhǔn)示意圖如圖 5。
分離校準(zhǔn)法具有局限性，由于壓力傳感器只考慮傳感器的線性誤差，而傳感器輸出信號(hào)沒有理論值無(wú)法進(jìn)行儀表示值誤差校準(zhǔn)，所以一般只適用于
壓力變送器，根據(jù)壓力變送器理論輸出值計(jì)算儀表輸入標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，誤差計(jì)算公式為:φ = I － Is ( 4)ω = pi － pis ( 5)式中: φ—熱壓罐壓力變送器示值誤差;
I—熱壓罐壓力變送器輸出電信號(hào)值;Is—熱壓罐壓力變送器輸出電信號(hào)理論值;ω—熱壓罐壓力真空儀表示值誤差;
pi—熱壓罐壓力真空儀表示值;pis—熱壓罐壓力真空儀表電信號(hào)對(duì)應(yīng)理論壓力值。
3. 3 系統(tǒng)校準(zhǔn)與分離校準(zhǔn)方法可行性分析壓力真空參數(shù)的校準(zhǔn)在行業(yè)校準(zhǔn)領(lǐng)域一般優(yōu)先選擇系統(tǒng)校準(zhǔn)方法，由于壓力傳感器( 變送器) 一般均為線性誤差，并且壓力真空參數(shù)校準(zhǔn)均為全量程校準(zhǔn)，系統(tǒng)校準(zhǔn)可覆蓋壓力真空設(shè)備全部范圍。分離校準(zhǔn)法一般不適用于壓力傳感器校準(zhǔn)，由于壓力傳感器的輸出信號(hào)不是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，壓力傳感器誤差分析只考核傳感器的線性誤差，例如 GE 公司生產(chǎn)的 PDCＲ330 － 16A 型壓力傳感器壓力量程為( 0 ～ 1000psi，輸出信號(hào)為( 0 ～ 100) mv，較大允許誤差為 ± 0. 2% FS，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表 5、表 6。
從表 5 和表 6 中可看出兩個(gè)壓力傳感器的線性誤差均為 0. 13% FS，滿足傳感器技術(shù)要求，但是兩個(gè)傳感器之間的差值為 0. 421% FS，按理論值計(jì)算表 6 中的示值誤差更是達(dá)到了 － 1. 064% FS，如果按理論值推倒計(jì)算均超出的傳感器技術(shù)要求; 并且有些公司生產(chǎn)的熱壓罐壓力真空設(shè)備采用系統(tǒng)集成的方法根本無(wú)法進(jìn)行分離測(cè)試，如德國(guó) Scholz 公司生產(chǎn)熱壓罐采用 Honeywell 壓力傳感器和顯示記錄儀表，集成在儀器柜內(nèi)，如采用分離法校準(zhǔn)對(duì)設(shè)備的損
傷比較大，均不建議采用分離法校準(zhǔn)。另外，從誤差分析的原理出發(fā)考慮分離法校準(zhǔn)擴(kuò)大了壓力真空系統(tǒng)的較大允許誤差。美國(guó)波音公司的熱壓罐壓力真空系統(tǒng)采用系統(tǒng)法校準(zhǔn)，真空段的較大允許誤差為 ± 5kPa，但如果按照大型客機(jī)采用分離法校準(zhǔn)傳感器較大允許誤差為 ± 5kPa，儀表的較大允許誤差為 ± 10kPa，累加后較大允許誤差為± 15kPa，擴(kuò)大了壓力真空系統(tǒng)的較大允許誤差。當(dāng)然分離法校準(zhǔn)對(duì)傳感器( 變送器) 和儀表的故障排除具有優(yōu)勢(shì)，可準(zhǔn)確的判斷故障，但會(huì)帶來(lái)大量的人工成本，綜上分析，分離法校準(zhǔn)加大了校準(zhǔn)復(fù)雜性，提高了校準(zhǔn)成本，擴(kuò)大的壓力真空系統(tǒng)的較大允許誤差，可以說(shuō)在質(zhì)量上放寬了對(duì)壓力真空系統(tǒng)的要求。
3. 4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
為驗(yàn)證系統(tǒng)校準(zhǔn)法與分離校準(zhǔn)法，通過(guò)熱壓罐同一壓力系統(tǒng)分別進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)法和分離校準(zhǔn)法，計(jì)算系統(tǒng)校準(zhǔn)法誤差和分離校準(zhǔn)法累加誤差，比較二者之間的差異驗(yàn)證兩種校準(zhǔn)方法。實(shí)驗(yàn)對(duì)象為美國(guó) ASC 公司生產(chǎn) Φ1 × 2m 熱壓罐壓力及儀表系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用壓力變送器配備計(jì)算機(jī)采集顯示系統(tǒng)，壓力變送器量程: ( 0 ～ 300) psi，輸出值( 0 ～ 5) V。
3. 4. 1 系統(tǒng)校準(zhǔn)法
使用 GE 公司生產(chǎn) DPI615 型便攜式壓力校驗(yàn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)壓力源，允差為 ± 0. 025% FS，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表 7
3. 4. 2 分離校準(zhǔn)法
使用 GE 公司生產(chǎn) DPI615 型便攜式壓力校驗(yàn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)壓力源，允差為 ± 0. 025% FS; 芬蘭貝美克斯公司生產(chǎn)的 MC6 過(guò)程測(cè)量?jī)x作為信號(hào)源和數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行電信號(hào)測(cè)量，允差為 ± 0. 02% 讀數(shù)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表 8。
將系統(tǒng)校準(zhǔn)法和分離校準(zhǔn)法的誤差進(jìn)行比對(duì)，如圖 6 所示。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)校準(zhǔn)法的示值誤差與分離校準(zhǔn)法的累加誤差是基本一致的，對(duì)熱壓罐壓力真空系統(tǒng)的校準(zhǔn)可以認(rèn)為是等同的。
4 結(jié)論
由于熱壓罐壓力真空系統(tǒng)控制性能不好會(huì)導(dǎo)致多余的孔隙發(fā)生壓縮、破碎并溶解在基體中，從而得到低孔隙含量的復(fù)合材料，會(huì)直接影響到復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐濕熱性能，因此它是復(fù)合材料工藝過(guò)程中的重要控制參數(shù)。按照分離校準(zhǔn)法校準(zhǔn)壓力真空系統(tǒng)從質(zhì)量方面考慮擴(kuò)大了較大允許誤差，從生產(chǎn)成本上考慮增加了標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，同時(shí)也增加了人工成本和校準(zhǔn)復(fù)雜性; 而壓力真空系統(tǒng)校準(zhǔn)法則覆蓋了整個(gè)壓力真空量程，能夠全面反應(yīng)壓力真空系統(tǒng)的真實(shí)準(zhǔn)確度。
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