[摘要] 压力表的误差主要有线性误差和非线性误差，线性误差相对简单，容易调修。而非线性误差的成因较多，该文着重对引起压力表非线性误差的常见原因进行分析，从而正确、快速地对压力表进行调修。
[关键词] 压力表 非线性误差 调修
弹簧管式一般压力表（以下简称压力表）的主要部件有弹簧管、机芯、示值机构、外壳等。弹簧管是压力表的感压元件，将压力变换成自由端的位移，机芯是压力表的心脏，将弹簧管自由端的微小位移量放大，达到易于观察读数的程度，通过指针在表盘上指示压力值，实现测量压力的目的。
压力表检定时，其误差主要是线性误差和非线性误差两类，线性误差是机芯的放大比调整不当引起的，通过调整机芯的放大比很容易就能纠正过来，而非线性误差的成因较多。因此本文着重对非线性误差的成因加以研究分析。
1 弹簧管引起的非线性误差
弹簧管在比例极限压力值以下的自由端位移与管内压力的关系为：
S=N∙P (1)
式中：S——弹簧管自由端位移；
N——特定参数，与弹簧管的材料、形状、壁厚度有关；
P——作用在弹簧管内的被测压力。
分析对象一旦确定，与弹簧管相关的参数N便确定下来，为常数。即：
P (2)弹簧管自由端的位移与弹簧管内的压力值成线性关系，不存在非线性误差。实际工作中我们发现，弹簧管成形不均匀，壁厚不均匀，或安装位置偏离使工作时发生擦碰，都会产生非线性误差，解决办法是更换弹簧管或校正安装位置。
2 传动机构引起的非线性误差
压力表弹簧管自由端的位移通过连杆传递给机芯，将压力变化产生的近似直线运动转换为旋转运动（见图1），该传动机构为偏轴曲柄连杆机构。
图1 偏轴曲柄连杆机构
其传动比公式为：i = 
(3)
式中：
——弹簧管自由端位移变化量；
——机芯扇形齿轮转角变化量。
传动比i是变量，它是随转角α变化的函数（如图2所示），就是说，当弹簧管自由端F点作等位移移动时，曲柄的E点并非等转角转动。因此，传动机构存在着非线性的变化关系。
图2 曲柄连杆机构传动比曲线
对特定的传动比曲线，曲柄在某一角度范围内转动时，曲柄连杆机构传动比i变化还是有较平缓的一段。在这一角度范围以外部份，曲柄连杆机构传动比i迅速变大，出现明显非线性误差。为获得压力表表盘的线性刻度，压力表设计时，就考虑到使曲柄连杆机构在曲线平缓域中工作，选取合适α0（曲柄起始角）值，就可以实现示值的近似线性。
调修时，由于曲柄的起始角α0不易观测，通常是用调整曲柄与连杆的起始角β0的方法，使曲柄连杆机构在平缓域中工作。
当曲柄连杆的起始角β小于线性起始夹角β0时，曲柄工作落在平缓域的左侧，左侧的传动比i值明显变大，出现“前快后慢”的非线性指示误差，反之，将出现“前慢后快”的非线性误差。实际工作中，把压力表装到校验台上，造压使压力表示值指针指示在中间值位置，此时，减小和增加相同的压力值（标准表上示值），观察被检压力表示值的变化，判断非线性误差是“前快后慢”或“前慢后快”，然后，根据被检压力表结构的不同，通过改变连杆长度或转动机芯来改变β角，使β角接近或等于β0，实现非线性误差的调整。
3 刻度盘偏心引起的非线性误差
由于安装或制造误差，使指针回转中心O'与表盘中心O不相重合(图3)，产生一个偏心值e,当指针转动φ角时，表盘上指示的角度为∠BOA，两者之差△φ为指针回转中心与表盘中心产生偏移值e带来的示值误差。
图3 表盘偏心示意图
在三角形△OO'B中，由正弦定理可得出：
= 
(4)式中：R——表盘半径。
由于e<<R,△φ角很小，可近似地认为sin△φ≈△φ，则有：
△φ= 
×sinφ (5)
由此可见，仪表指针回转中心与表盘中心不相重合，产生的示值误差值随指针转动角度不同而出现不同数值，带来了示值的非线性误差，调整时，通常是移动表盘或机芯，缩小偏心值。移动机芯时，不要改变曲柄起始角α0的值，否则，将会产生新的非线性误差。
4 结束语
影响压力表计量性能的因素是错综复杂的，难以从理论上精确推算，本文仅对以上三种压力表非线性误差较为常见的情况加以分析。第一种情况，由于弹簧管自由端的位移量微小，不易出现非线性误差，即使出现，常通过调整曲柄连杆机构，给予综合消除；第三种情况，由于e相对R值很小，带来的非线性误差值较小，指针轴偏离表盘中心容易发现，调整相对简单。实际工作中，非线性误差的调整大多数是第二种情况，也就是调整曲柄连杆起始角β0的值。调整时，先增压到压力表测量上限的一半，如果示值“前快后慢”，则顺时针方向旋转机芯，或将弹簧管自由端向外移；如果示值“前慢后快”，则逆时针方向旋转机芯，或将弹簧管自由端向内移，使夹角β约等于90°，从而使传动比落在平缓域内，示值近似线性变化。
可见，没有客观剖析压力表误差，引发误差的客观因素及其成因和影响大小，采用科学手段进行实践和修正，才能提高压力表误差调整的科学化程度，实现又快又好地使用压力表。
