壓力表計量基礎知識講座

戴孝華/上海市計量測試技術研究院

壓力表計量基礎知識講座

戴孝華/上海市計量測試技術研究院

第十一講 彈性元件式一般壓力表的檢定（下）

12　專門用途的一般壓力表檢定

本節(jié)介紹專用一般壓力表技術要求和檢定方法。

12.1氧氣壓力表的檢定

12.1.1專用技術要求

對氧氣壓力表提出“禁油”要求，所以，應作無油脂檢查。

12.1.2檢定裝置的選擇

由于牽涉到“禁油”要求，選擇檢定裝置是一項非常重要的工作，目前使用的檢定裝置有如下幾種類型：

1）在油介質的檢定裝置上安裝“油水隔離器”和“油氣隔離器”。

2）使用有氣源的檢定裝置。

3）使用“壓力表和氧氣表兩用校驗器”。

4）使用“氧氣壓力表校驗器”，這是近幾年出現(xiàn)的新產(chǎn)品，它是由不銹鋼材料制造的，用水做工作介質， 使用該校驗器，可解除“禁油”不徹底的擔憂。

12.1.3氧氣壓力表作無油脂的檢查方法

檢查方法是借用注射器，將純凈的溫開水注入彈簧管內(nèi)，搖晃壓力表后，將水甩入裝有清水的器皿（如面盆）內(nèi)，如果水面上沒有彩色油花，則說明彈簧管內(nèi)沒有油脂，此時才可以對氧氣壓力表進行檢定；如果在水面上有彩色油花，則說明彈簧管內(nèi)有油脂，需要對彈簧管內(nèi)腔進行清洗。清洗的方法是同樣借用注射器將四氯化碳注入彈簧管內(nèi)，晃動壓力表后，將四氯化碳甩出，繼續(xù)用四氯化碳清洗2～3次，當四氯化碳甩在白紙上揮發(fā)后而沒有留下任何油跡，說明彈簧管內(nèi)的油脂已清洗干凈。值得注意的是，四氯化碳有毒，有損健康，應在通風的場地清洗氧氣壓力表。

12.2帶檢驗指針壓力表的檢定

12.2.1專用技術要求

1）輕敲表殼時，檢驗指針不得有移動現(xiàn)象；2）兩次升壓時指示指針兩次示值之差，應不大于最大允許誤差的絕對值。

12.2.2專用術要求的檢定方法

1）檢定前將檢驗指針和指示指針位于零點，用壓力發(fā)生器對精密壓力表和帶檢驗指針壓力表加壓力，對檢驗指針和指示指針一起進行示值檢定，在各檢定點記取示值，示值誤差均應不大于最大允許誤差。在輕敲表殼時，檢驗指針不得移動。

2）緩慢卸掉壓力，指示指針和精密壓力表指針回到零位，檢驗指針停留在檢定點位置上。

3）重新對精密壓力表和帶檢驗指針壓力表加壓力，再對指示指針的示值進行檢定，在各檢定點記取示值，示值誤差均應不大于最大允許誤差。

4）在各檢定點上兩次升壓指示指針示值之差，均應不大于最大允許誤差的絕對值。

12.3雙針雙管壓力表的檢定

12.3.1專用技術要求

1）雙管應互不連通；

2）雙針在偏轉過程中應互不影響；

3）雙針在各檢定點的示值之差，均應不大于最大允許誤差絕對值。

12.3.2專用技術要求的檢定方法

1）雙管（兩只彈簧管）互不連通檢查

將壓力表一只管接頭安裝在壓力表檢定裝置上（關閉精密壓力表下方閥門），加壓力直至測量上限，其指針指示到測量上限，另一指針仍在零位，同時，管接頭無油滲出，說明兩只彈簧管不連通。

2）雙針在偏轉過程中互不影響檢查

雙針在偏轉過程中應平穩(wěn)，兩根指針在偏轉過程中應互不影響。

3）兩根指針在各檢定點的示值之差，均應不大于最大允許誤差的絕對值。

12.4抗震壓力表的檢定方法

12.4.1檢定項目（見表14）

表14　抗震壓力表的檢定項目

12.4.2減幅比、脈動誤差的檢定方法

在檢定溫度條件下，將抗震壓力表安裝在能產(chǎn)生正弦波形、頻率為（60±5）次/min的上，逐漸加壓，加到測量范圍的中間值，使中間值停留在測量上限的40% ～ 50%的一個檢定點上，交變壓力變化幅值設定為測量上限的15%，待交變壓力穩(wěn)定后，讀取壓力表指針指示的實際變化幅值及變化幅值的中間壓力值，根據(jù)交變試驗機上的設定值，計算減幅比和脈動誤差。

12.4.3使用溫度影響公式

使用溫度影響公式 Δ =±（δ+ k·Δt）時，彈簧管作彈性元件沒有灌充液，k取值 0.04%/℃；彈簧管作彈性元件并灌有灌充液，k取值0.1%/℃；叉簧作彈性元件，k取值 0.16%/℃。

12.5輪胎壓力表的檢定

12.5.1準確度等級和最大允許誤差的關系（見表15）

表15　輪胎壓力表準確度等級和最大允許誤差的關系

12.5.2檢定項目（見表16）

12.5.3檢定溫度為：23℃±5℃（注意，與一般壓力表要求不一樣）。

12.5.4檢定方法

1）密封性檢查

使氣體壓力表校驗器產(chǎn)生測量上限值的壓力；將氣嘴頭安裝在輪胎壓力表上；將輪胎壓力表上的氣嘴頭與壓力表校驗器上的單向閥對接，使氣體進入輪胎壓力表內(nèi)并指示出壓力值，應無泄漏現(xiàn)象；氣嘴頭的正、反方向均應進行上述檢查。

表16　輪胎壓力表的檢定項目

2）示值誤差檢定

示值誤差檢定只進行正行程檢定，檢定方法與一般壓力表檢定方法相同。

指針式輪胎壓力表的指針在偏轉時，允許有輕微跳動，但不得有卡住現(xiàn)象。

3）回零機構的檢查

撳下指針式輪胎壓力表回零機構按銷時，指針能靈活地回到零位；撳下標尺式壓力表的標尺時，標尺能靈活地回到零位。

13 一般壓力表計量檢定技術的現(xiàn)狀及展望

以前很長一段時間里，壓力表的檢定工作由于受到體制、技術、經(jīng)費的影響，一直使用傳統(tǒng)的、老式的壓力表校驗器。在改革開放的政策推動下，我國的經(jīng)濟和科學技術得到了高速發(fā)展，壓力儀器儀表的需求量急劇增加，壓力表產(chǎn)品的數(shù)量在增長，品種在增多，準確度等級也在提高，這些因素有力地推動了壓力表計量檢定技術的發(fā)展。為適應當前計量檢定工作品種多、工作量大、送檢周期短的新形勢，如何確保計量檢定工作的質量和提高計量檢定技術水平，已是擺在壓力表計量檢定人員和生產(chǎn)企業(yè)面前的現(xiàn)實問題。

壓力表計量檢定技術的現(xiàn)狀和展望主要表現(xiàn)在四個方面。

13.1技術手段完成了從傳統(tǒng)手動到全自動的發(fā)展過程

目前我國壓力表的計量檢定技術已完成了由手動操作到半自動操作又到全自動操作的三個階段的發(fā)展。壓力表校驗器已由傳統(tǒng)的、老式的手動方式發(fā)展到多種新型結構的手動壓力表校驗器；壓力表校驗器已由手動的方式發(fā)展到電動壓力表校驗器。這種校驗器應用了電動泵、真空泵，其優(yōu)點是可以使檢定員做到干凈無油操作，不僅減輕了計量檢定人員的勞動強度，還提高了工作效率。目前，壓力表全自動檢定儀（圖6）已有產(chǎn)品提供，它由壓力源、壓力傳感器、圖像處理系統(tǒng)、電子控制箱、高速計算機、打印機等組成，其工作原理是采用高精度電機驅動自動加壓，通過高精度數(shù)字式壓力傳感器提供標準壓力，利用攝像、圖像處理系統(tǒng)識別壓力表示值與標準壓力進行比較，按檢定規(guī)程的要求對壓力表進行檢定，并可自動打印出檢定記錄和檢定證書。由此可見，我國壓力表的計量檢定技術已完成一個從手動到全自動的發(fā)展過程。

圖6　壓力表全自動檢定儀

13.2使用的工作介質有變化

長期來，檢定壓力表多使用油類工作介質，氣體介質多用于小壓力（測量上限不大于0.25 MPa）的壓力表，為了解決高壓力的檢定工作，采用油-氣隔離器和油-水隔離器的辦法。隨著科學技術的發(fā)展，在越來越多的工程技術領域中使用氣體介質壓力表的數(shù)量在增加，對壓力表提出“禁油”要求的范圍也在擴大，而測量壓力也越來越高。由于氣體壓力校驗器品種少，給氣體壓力表的檢定帶來困難，這個困難表現(xiàn)在制造氣體壓力容器的安全性（氣體爆炸的能量比液體爆炸能量大很多倍）難以達到。后來，雖然生產(chǎn)出一些氣體壓力表校驗器，但存在壓力不高和使用不方便的缺點。隨后設計者把注意力投向“水”的身上，國內(nèi)已有幾家壓力儀表公司在生產(chǎn)“水介質壓力表校驗器”了（如圖7所示）。但是無油精密壓力表從哪里來？簡單的辦法就是用四氯化碳進行除油清洗，這不是解決問題的根本辦法。從長遠發(fā)展的觀點出發(fā)，設計者又把目光投向“水”的身上，設計生產(chǎn)“水介質活塞式壓力計”，期待“水介質活塞式壓力計”產(chǎn)品早日投放市場。

圖7　水介質壓力表校驗器

13.3向數(shù)字化、智能化發(fā)展

目前國內(nèi)已出現(xiàn)數(shù)字顯示活塞式壓力計產(chǎn)品，如圖8所示（已安裝精密表），這是精密壓力表計量檢定技術發(fā)展的新成果。

數(shù)字顯示活塞式壓力計，顧名思義它可以顯示壓力值、活塞的旋轉速度、下降速度、活塞的工作位置和工作溫度等參數(shù)。從活塞式壓力計工作原理知道，當活塞式壓力計的活塞旋轉速度、下降速度、活塞的工作溫度符合檢定規(guī)程的計量技術要求時，活塞式壓力計賦予精密壓力表的壓力值才是最準確的，而通常使用活塞式壓力計檢定精密壓力表時，是無法準確知道這些參數(shù)的，通常測定活塞的旋轉速度，是采用原始的辦法，即在砝碼之間夾紙片后旋轉砝碼進行計數(shù)。現(xiàn)在使用數(shù)字顯示活塞式壓力計，這個原始的、落后的方法將被淘汰。另外，相對指針式壓力表而言，常說“活塞式壓力計是瞎子”，因為它給出的參數(shù)是看不出的，現(xiàn)在可以說，“活塞式壓力計長眼睛了”！

對于具有信號輸出接口的數(shù)字顯示活塞式壓力計，不僅為精密壓力表的檢定走向數(shù)字化、智能化提供平臺，更深遠的意義是能為量值傳遞方式的改革提供平臺。

圖8　數(shù)字顯示活塞式壓力計（已安裝精密壓力表）

13.4 鈹青銅彈簧管及其精密壓力表國內(nèi)已有企業(yè)開始試制

JJG 49—1999《精密壓力表》檢定規(guī)程修訂內(nèi)容之一，是將量傳比由1/3，改為1/4，其目的之一就有提升0.25級以上精密壓力表產(chǎn)品的發(fā)展，按照彈性元件特性，制造0.25級、0.16級、0.1級精密壓力表，最理想是使用鈹青銅彈簧管，以前國內(nèi)沒有生產(chǎn)單位，進口管子價格昂貴，故未形成市場。不久，0.25級鈹青銅管精密壓力表的產(chǎn)品將會投入市場，將我國精密壓力表制造技術的發(fā)展推向一個新臺階。

14　壓力表的計量校準

我國長期執(zhí)行的是計量檢定模式，目前已被計量校準模式打破，現(xiàn)在已形成檢定和校準兩種模式共存的狀態(tài)，所以，學習和實踐計量校準已成為計量檢定必不可少的工作。

14.1“校準”定義

JJF 1001—2011《通用計量術語及定義》規(guī)范4.10條，給出了“校準”定義。其定義是：在規(guī)定的條件下的一組操作，其第一步是確定由測量標準提供量值與相應示值之間的關系，第二步則是用此信息確定由示值獲得測量結果的關系，這里測量標準提供的量值與相應示值都具有測量不確定度。

注：① 校準可以用文字說明、校準函數(shù)、校準圖、校準曲線或現(xiàn)行表格的形式表示。某些情況下，可以包含示值的具有測量不確定度的修正值或修正因子。

② 校準不應與測量系統(tǒng)的調(diào)整（常被錯誤稱作“自校準”）相混淆，也不應與校準的驗證相混淆。

③ 通常，只把上述定義中的第一步認為是校準。

為此，壓力表計量檢定人員，應很好地理解校準定義，并指導自己的工作。

對校準的關注點是量值的溯源性和給測量結果提供測量不確定度。

14.2校準實驗室

從事校準工作的實驗室叫做校準實驗室。目前，已有許多法定計量技術機構通過“實驗室認可”，取得了進行校準的資質，可以開展計量校準工作，并為客戶出具校準證書。

14.3校準的依據(jù)

校準的依據(jù)應是校準規(guī)范，我國已頒布了JJF 1071-2000《國家計量校準規(guī)范的編寫規(guī)則》，到目前為止，包括壓力表在內(nèi)的壓力儀器儀表還沒有制定過校準規(guī)范。近期，部分壓力計量檢定人員寫測量不確定度評定時，都是用檢定規(guī)程作為評定依據(jù)，這是不合理的，由此造成在實際工作中對“檢定”和“校準”操作界面不清的局面。請壓力計量檢定人員一定牢牢記?。簷z定的依據(jù)是檢定規(guī)程；校準的依據(jù)是校準規(guī)范或與客戶的合同，如果沒有校準規(guī)范或合同，可以“參考檢定規(guī)程”。

14.4檢定與校準有關內(nèi)容的比較

檢定和校準是兩個十分重要的概念，又是兩個不同的概念，僅對具體測量操作過程而言，它們是完全一樣的、沒有區(qū)別的，但是，它們之間還是存在諸多的區(qū)別，為了加深對檢定和校準概念的認識和理解，現(xiàn)將它們的有關區(qū)別作一個比較，見表17。

通過比較可知，檢定關心的是評定計量器具是否符合法定計量要求，示值誤差是否合格；而校準關心的是給出的量值是否能溯源到國家基準，評定出測量不確定度是否滿足要求。隨著我國計量管理體制的改革，強制檢定計量器具的數(shù)量要逐步減少，而校準的計量器具數(shù)量要逐步增多，因此加強對校準的學習和實踐，盡快實現(xiàn)由檢定向校準的轉變。

表17　檢定與校準有關內(nèi)容的比較