淺析壓力校驗(yàn)儀的選擇

馮繼偉，孔令方

(中國(guó)人民解放軍63981部隊(duì)，湖北武漢430311)

0 引言

在國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究以及人們生活、企業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域中，凡利用液、氣、汽等介質(zhì)作為動(dòng)力來(lái)源，進(jìn)行加熱、密封試驗(yàn)和性能試驗(yàn)等的活動(dòng)，都需要用“壓力”這個(gè)物理量來(lái)進(jìn)行反應(yīng)。因此，需要使用各種能顯示壓力量值的儀器儀表來(lái)監(jiān)控壓力的大小和變化等，以保證生產(chǎn)、科研的人們生活的正常運(yùn)行。壓力表是對(duì)“壓力”這個(gè)物理量最直觀的反映，因此在生產(chǎn)生活中處處可以看到壓力表的身影。從精密壓力表到一般壓力表為了保證各種被檢壓力表量值的準(zhǔn)確可靠，因各計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)都依據(jù)國(guó)家新修訂的計(jì)量檢定規(guī)程JJG 59-2007《活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》，建立了適合自己的活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置。以前有經(jīng)驗(yàn)的老師傅告訴我:根據(jù)被檢表的量程選取壓力校驗(yàn)儀，要做到一一對(duì)應(yīng)，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)在看來(lái)這樣的方法在以前是正確的，但是隨著電子式壓力表的流行，用(彈簧管式)精密壓力表檢定一般表的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去了，目前流行的數(shù)字壓力校驗(yàn)儀具有測(cè)量精度高、分標(biāo)率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，成為了壓力表計(jì)量校準(zhǔn)的首選，可是如何才能選取最合適的數(shù)字壓力校驗(yàn)儀一方面能夠滿足計(jì)量校準(zhǔn)的要求，另一方面有能夠完全覆蓋被檢表，達(dá)到資源的最佳搭配。

1 壓力表測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的組成和工作原理

1.1 組成及原理

活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置主要由活塞組件、專(zhuān)用砝碼、壓力校驗(yàn)儀及附件等組成，以流體力學(xué)平衡原理及帕斯卡定律為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行壓力的測(cè)量，其中活塞可以在活塞筒內(nèi)進(jìn)行垂直的上下運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)壓力通過(guò)工作介質(zhì)作用于活塞底面而產(chǎn)生的力與加在活塞上端的砝碼及活塞本體的重力相平衡。壓力計(jì)算公式為

式中:F為流體作用壓力，活塞及所加砝碼在重力場(chǎng)中產(chǎn)生的力，F(xiàn)=mg，Pa;m為專(zhuān)用砝碼(包括活塞桿及連接件)質(zhì)量，kg;g為使用地點(diǎn)的重力加速度，m/s2;A為活塞有效面積;P為被測(cè)壓力，N/m2。

1.2 功能

活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠?qū)y(cè)量范圍一定，準(zhǔn)確度等級(jí)一定的彈性元件式一般壓力表、精密壓力表、壓力真空表進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)。

1.3 主要依據(jù)的檢定規(guī)程

根據(jù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的技術(shù)參數(shù)以及主要檢定對(duì)象，可依據(jù)的技術(shù)規(guī)范主要有兩個(gè):JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規(guī)程》;JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》。

2 壓力校驗(yàn)儀的選型規(guī)則

活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置中壓力校驗(yàn)儀的選型是依據(jù)被檢表的情況進(jìn)行的，具體選型規(guī)則為:

1)首先明確幾個(gè)概念:技術(shù)人員需要對(duì)被校準(zhǔn)對(duì)象有個(gè)明確的認(rèn)知，在已知的被校準(zhǔn)壓力表中，最大量程為Pmax、最小壓力量程為Pmin、被校準(zhǔn)壓力表的準(zhǔn)確度為ΔPv(verification被檢)、作為標(biāo)準(zhǔn)壓力校驗(yàn)儀的數(shù)字壓力計(jì)的準(zhǔn)確度為△Ps(standard標(biāo)準(zhǔn));

2)依據(jù)JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規(guī)程》、JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》中關(guān)于壓力校準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，壓力校驗(yàn)儀準(zhǔn)確度與被檢表準(zhǔn)確度要滿足1:4的關(guān)系，因此在進(jìn)行擇壓力校驗(yàn)儀量程的選擇時(shí)，應(yīng)該首先計(jì)算被檢表量程倍數(shù)x=ΔPv/(ΔPs×4);

3)壓力校驗(yàn)儀量程必須按照從大到小的順序進(jìn)行選擇，具體的選擇步驟為:

①第一只壓力校驗(yàn)儀的量程P1必須選擇被校準(zhǔn)表中量程最大的那一塊，也就是P1=Pmax，依據(jù)其倍數(shù)關(guān)系可知，第一只壓力校驗(yàn)儀P1能夠覆蓋到被檢表的量程是P1/x;

②第二只壓力校驗(yàn)儀的量程P2，應(yīng)選擇小于P1/x的下一被檢表量程，依據(jù)其倍數(shù)關(guān)系可知，第二只壓力校驗(yàn)儀P2能夠覆蓋到被檢表的量程是P2/x;

③第三只壓力校驗(yàn)儀的量程P3，應(yīng)選擇小于P2/n的下一被檢表量程，依據(jù)其倍數(shù)關(guān)系可知，第三只壓力校驗(yàn)儀P3能夠覆蓋到被檢表的量程是P3/x;

④第四只壓力校驗(yàn)儀的量程P4，應(yīng)選擇小于P3/x的下一被檢表量程，依據(jù)其倍數(shù)關(guān)系可知，第四只壓力校驗(yàn)儀P4能夠覆蓋到被檢表的量程是P4/x;

以此方法類(lèi)推，直到選取的壓力校驗(yàn)儀的量程能夠覆蓋到最小的被檢表量程Pmin為止。

3 舉實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明

一個(gè)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)被檢的壓力表有如下量:5，10，25，60，100，160 kPa及1，2，6，10，16，25，30，40，60 MPa，該批儀表的最高準(zhǔn)確度為1.0%FS。則標(biāo)準(zhǔn)表的選取步驟為:

①在已知的被校準(zhǔn)壓力表中，最大量程為Pmax=60 MPa、最小量程為Pmin=5 kPa、被校準(zhǔn)壓力表的準(zhǔn)確度為ΔPv=1.0%、作為標(biāo)準(zhǔn)壓力校驗(yàn)儀的數(shù)字壓力計(jì)的準(zhǔn)確度為ΔPs=0.05%;

②依據(jù)被檢表量程倍數(shù)

③按照壓力校驗(yàn)儀的選型規(guī)則進(jìn)行選型

第一只壓力校驗(yàn)儀量程必選選擇被校準(zhǔn)表的最大量程，也就是60 MPa的壓力校驗(yàn)儀，根據(jù)被檢表量程倍數(shù)x=5可知，第一只壓力校驗(yàn)儀能覆蓋到被檢表的量程為60 MPa/5=12 MPa;

第二只壓力校驗(yàn)儀量程應(yīng)選擇小于12 MPa的下一被檢表量程，根據(jù)被檢表量程倍數(shù)x=5可知，第二只壓力校驗(yàn)儀能覆蓋到被檢表的量程為10 MPa/5=2 MPa;

第三只壓力校驗(yàn)儀量程應(yīng)選擇小于2 MPa的下一被檢表量程，根據(jù)被檢表量程倍數(shù)x=5可知，第三只壓力校驗(yàn)儀能覆蓋到被檢表的量程為2 MPa/5=0.4 MPa;

第四只壓力校驗(yàn)儀量程應(yīng)選擇小于0.4 MPa的下一被檢表量程，根據(jù)被檢表量程倍數(shù)x=5可知，第四只壓力校驗(yàn)儀能覆蓋到被檢表的量程為160 kPa/5=32 kPa;

第五只壓力校驗(yàn)儀量程應(yīng)選擇小于32 kPa的下一被檢表量程，即25 kPa，根據(jù)被檢表量程倍數(shù)x=5可知，第五只壓力校驗(yàn)儀能覆蓋到被檢表的量程為25 kPa/5=5 kPa;

也就是說(shuō)，購(gòu)置以上五塊規(guī)格的壓力校驗(yàn)儀就能夠?qū)崿F(xiàn)被檢表的校準(zhǔn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上只是舉了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，對(duì)一般壓力表計(jì)量校準(zhǔn)中壓力校驗(yàn)儀的選擇進(jìn)行了闡述。以期能夠使從事壓力計(jì)量檢定工作的技術(shù)人員很好的把握壓力校驗(yàn)儀的選取，能夠避免不需要的浪費(fèi)，將有限的資金真正的投入到需要的地方。