测量空气相对压力系数的系统误差分析

差压传感器测空气相对压力系数是中国地质大学（北京）大学物理实验中唯一1个热学实验。由于实验装置和所研究体系本身存在系统误差,导致实验测得结果与理论值产生了一定的偏差。经实验测得,误差主要来自差压传感器的输入电压、差压传感器的非线性特征、真空泵抽取的真空度、气体温度不均匀程度、空气的水蒸气含量等5个方面。经综合分析后,推导出测量装置的系统误差补偿公式,可对实验教学中直接测得的空气相对压力系数进行修正,以便得到更接近于真实值的结果,实现验证性实验的教学意义。

差压传感器的非线性对空气相对压力系数的影响研究

差压传感器测空气相对压力系数是大学物理实验中唯一一个热学实验。通过对空气相对压力系数的验证,可以让学生加深对气体状态方程的理解,同时学习差压传感器的工作原理及测量方法。抽取真空时,传感器会出现满量程或超出量程的情况,使显示出的电压值与实际气压值之间的关系呈现非线性,导致换算出的气压值与真实值存在偏差,从而给测定出的空气相对压力系数带来误差。通过大量实验,测定了非线性给实验带来的系统误差,同时推导出补偿公式,对测得的空气相对压力系数进行了修正。

传感器测量空气相对压力系数与真空度的关系

真空泵抽真空程度对实验室测量空气相对压力系数有很大的影响。实验采用控制变量法,对真空泵抽真空度与空气相对压力系数测量值之间的关系进行了研究。分析结果得出,当真空泵抽真空度大于50%时,空气相对压力系数测量值与真空度值之间基本符合线性关系,可以通过将空气相对压力系数标准值与测量值做比的方法得到对应的真空度值。同时,实验过程中出现真空泵抽真空度不够的情况时,可通过将最终测得的空气相对压力系数值乘以其对应真空度值的方法对实验结果进行修正。

真空泵对测量空气相对压力系数的影响

实验室利用差压传感器测量空气相对压力系数时,真空泵的抽真空度对于实验结果有很大的影响。实验采用控制变量法,对真空泵抽真空度这一影响因素进行了研究。结果表明,真空泵抽真空程度越高,测量所得空气相对压力系数值越小,并且越接近其真实值,空气相对压力系数测量值的改变量随真空度的增大而不断减小,二者之间呈现出一条斜率渐渐减小的曲线关系。真空泵无法完全抽真空时,可以通过将最终测得的空气相对压力系数值乘以其对应真空度值的方法对实验结果进行修正。