數(shù)字壓力計(jì)量中數(shù)據(jù)處理方法探析

魏元奎

（安徽省計(jì)量科學(xué)研究院 安徽合肥 230051）

數(shù)字壓力計(jì)量中數(shù)據(jù)處理方法探析

魏元奎

（安徽省計(jì)量科學(xué)研究院 安徽合肥 230051）

在信息技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，數(shù)字壓力計(jì)量的出現(xiàn)在給壓力計(jì)量帶來(lái)許多便利的同時(shí)，也給其數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了一些困難。為克服這些困難就需要使用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，本文提出了反校驗(yàn)法，對(duì)數(shù)據(jù)處理改進(jìn)給出了建議，并通過誤差分析對(duì)該方法的有效性和檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行了論證。試驗(yàn)表明該方法不僅數(shù)據(jù)處理非常有效，而且誤差與實(shí)際誤差非常相近。

數(shù)字壓力計(jì)量；數(shù)據(jù)處理；反校驗(yàn)法；改進(jìn)

前言

在傳統(tǒng)壓力計(jì)量中，一般的壓力表檢定都是以精密壓力表為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)整壓力使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，同時(shí)對(duì)被檢表示數(shù)進(jìn)行估讀，然后將標(biāo)準(zhǔn)值與被檢表數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，以檢查被檢表是否合格。由于這種檢測(cè)方式需要對(duì)數(shù)據(jù)估讀，這就增加了人為誤差，從而影響了測(cè)量精度。而數(shù)字壓力計(jì)量具有4位以上數(shù)據(jù)顯示，不僅克服了估讀誤差，而且壓力傳感技術(shù)的引入提高了計(jì)量的精度。

1 數(shù)字壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理中存在的問題

受技術(shù)水平制約，目前我國(guó)數(shù)字壓力計(jì)量中的數(shù)據(jù)處理仍存在較多問題，如壓力表使用問題、檢定人員素質(zhì)問題、檢定工作流程不規(guī)范、檢定結(jié)果準(zhǔn)確性有待提高等等。其中檢定結(jié)果準(zhǔn)確性是相關(guān)領(lǐng)域工作的重點(diǎn)[1]。在壓力表實(shí)際檢定工作中，由于檢定人員對(duì)該項(xiàng)工作缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，對(duì)使用的數(shù)據(jù)處理方法缺乏詳細(xì)的了解，沒有對(duì)誤差存在的弊端引起足夠重視，且在整個(gè)檢定流程中往往忽略部分必要的操作，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理存在較大誤差，嚴(yán)重降低了檢定的準(zhǔn)確性與可靠性。另外，一些素質(zhì)較低的檢定人員態(tài)度不端正、缺乏應(yīng)有的責(zé)任感，專業(yè)知識(shí)水平較低，對(duì)壓力表等儀器操作不規(guī)范不合理，數(shù)據(jù)處理方法了解不全面，縮減試驗(yàn)步驟，當(dāng)壓力表示值達(dá)到上限后，沒有耐壓就直接進(jìn)行倒序回檢等，這些都直接造成了檢定結(jié)果的誤差。

2 數(shù)字壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理方法

2.1 反校驗(yàn)法

所謂反校驗(yàn)法，就是指經(jīng)過改進(jìn)后將數(shù)字壓力校驗(yàn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的一種壓力表檢定方法。該方法具有較高的科學(xué)性，與其他壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理方法相比，其具有操作簡(jiǎn)單方便、檢定效率高、節(jié)約檢定時(shí)間、直接讀數(shù)方式有效避免了人為估讀的誤差，大大提高了檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性等優(yōu)勢(shì)。

2.1.1 反校驗(yàn)法

假設(shè)檢定點(diǎn)為X，當(dāng)進(jìn)行降壓檢定時(shí)，調(diào)整壓力同時(shí)敲打表殼，使被檢表示數(shù)指向X刻度，將該數(shù)字壓力計(jì)讀數(shù)記為X1。當(dāng)進(jìn)行升壓檢定時(shí)，同樣調(diào)整壓力，輕敲表殼使被檢表示數(shù)達(dá)到X刻度，記為X2。采用直接將數(shù)據(jù)填入不經(jīng)過任何處理的直接讀數(shù)法讀出被檢表的示數(shù)，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓力值為X，降壓數(shù)值為X1，升壓數(shù)值為X2[2]。降壓示值誤差的計(jì)算公式為X1-X，回程誤差的計(jì)算公式為|X2-X1|。反校驗(yàn)法不會(huì)改變標(biāo)準(zhǔn)壓力值X，按照Xa=X+（X-X1）來(lái)處理降壓示值，△1=Xa-X=X-X1來(lái)處理降壓示值誤差；按照Xb=X+（X-X2）來(lái)處理升壓示值，△2=Xb-X=X-X2來(lái)處理升壓示值誤差，△3=|Xb-Xa|=|X2-X1|來(lái)計(jì)算回程誤差。

2.1.2 理論示值分析

2.2 誤差分析

檢定完成后，需要對(duì)反校驗(yàn)法和直接讀數(shù)法的示值誤差進(jìn)行分析，即將兩者的示值誤差分別與理論示值誤差的偏差進(jìn)行比較，分三種情況進(jìn)行討論[3]。如果升壓示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值相等，即X2=X，則升壓示值誤差等于0，示值誤差偏差也等于0，說明反校驗(yàn)法與直接讀數(shù)法的理論示值誤差與理論示值誤差偏差值相等。如果數(shù)字壓力計(jì)量器具的升壓示值大于壓力表的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，即X2＞X，則反校驗(yàn)法與直接讀數(shù)法的理論示值誤差偏差比值小于1，說明反校驗(yàn)法的理論示值誤差偏差小于直接讀數(shù)法的理論示值誤差偏差。如果數(shù)字壓力計(jì)量器具的升壓數(shù)值小于壓力表的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，即X2＜X，則反校驗(yàn)法理論示值誤差偏差與直接讀數(shù)法的理論示值誤差偏差比值小于1，說明反校驗(yàn)法的理論示值誤差偏差小于直接讀數(shù)法的理論示值誤差偏差[4]。綜合上述三種可能出現(xiàn)的情況可知，升壓檢定的反校驗(yàn)法理論示值誤差偏差要小于等于直接讀書法的理論示值誤差偏差。降壓檢定的誤差分析與升壓檢定誤差類似，分上述三種情況進(jìn)行討論，可以得出類似的結(jié)論，即降壓檢定的反校驗(yàn)法理論示值誤差偏差要小于等于直接讀書法的理論示值誤差偏差。整體而言，無(wú)論是升壓檢定還是降壓檢定，反校驗(yàn)法的誤差和理論示值誤差偏差均小于等于直接讀數(shù)法的誤差和理論示值誤差偏差。

2.3 實(shí)例分析

為更為清晰科學(xué)的比較反校驗(yàn)法與直接讀數(shù)法在數(shù)字壓力計(jì)量中對(duì)數(shù)據(jù)處理誤差產(chǎn)生的大小，本文以一個(gè)量程為4MPa、精度為2.5級(jí)的壓力表為主要試驗(yàn)器材，對(duì)1MPa、2MPa、3MPa三個(gè)不同檢定點(diǎn)進(jìn)行了檢定，試驗(yàn)結(jié)果見表1～2。從表中數(shù)據(jù)我們可以看出，使用反校驗(yàn)法得到的示值誤差與理論示值更為接近，而直接讀數(shù)法得到的示值誤差與理論示值誤差存在較大差異。而且，當(dāng)調(diào)整或維修被檢表時(shí)，被檢表示值會(huì)在一定程度上被增大，從而導(dǎo)致示值誤差越來(lái)越大，影響被檢表功能的正常使用[5]。針對(duì)這一問題的解決，可以通過改進(jìn)檢定方法，即調(diào)整被檢壓力表使其達(dá)到一定檢定點(diǎn)后，采用直接讀數(shù)法讀出表中的示值，然后采用反校驗(yàn)法對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過這種方式改進(jìn)后不僅可以有效降低示值誤差，而且可以大大提高數(shù)據(jù)處理的效率，提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表1 反校驗(yàn)法不同檢定點(diǎn)的示值誤差與回程誤差

表2 直接讀數(shù)法不同檢定點(diǎn)的示值誤差與回程誤差

3 數(shù)字壓力計(jì)量中數(shù)據(jù)處理改進(jìn)策略

雖然反校驗(yàn)法等當(dāng)前現(xiàn)有數(shù)字壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理方法能夠有效提高檢定結(jié)果準(zhǔn)確性與檢定效率，但面對(duì)發(fā)展迅速和科技水平不斷提升的市場(chǎng)，其還必須進(jìn)行不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新，如引進(jìn)新型計(jì)量器具和數(shù)據(jù)處理方法等，只有這樣壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量才會(huì)不斷加強(qiáng)。

由于壓力數(shù)值決定著檢定結(jié)果準(zhǔn)確性的高低，所以在數(shù)字壓力計(jì)量器具實(shí)際使用過程中，在其數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)過程中，應(yīng)充分考慮壓力數(shù)值的精度。目前，現(xiàn)有壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理工具與方法很多都存在著缺陷與問題，且部分技術(shù)較為落后，使用具有一定局限性，對(duì)其自身與企業(yè)發(fā)展造成了一定阻礙。其中，還有一部分操作難度大、過程繁瑣，既降低了檢定的效率與準(zhǔn)確率，又容易給處理人員造成不必要的麻煩。因此，改進(jìn)現(xiàn)有壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理方法，積極引進(jìn)新型先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與儀器設(shè)備勢(shì)在必行。有關(guān)技術(shù)部門與工作人員應(yīng)盡可能采用更為科學(xué)合理的壓力計(jì)量手段，增大資金投入，大力引進(jìn)創(chuàng)新型人才，對(duì)自身現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，不斷更新與完善激勵(lì)機(jī)制，規(guī)范儀器設(shè)備操作，加快新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度，推廣新產(chǎn)品使用范圍。

4 總結(jié)

總之，數(shù)字壓力計(jì)量器具及其數(shù)據(jù)處理方法是對(duì)傳統(tǒng)計(jì)量器具一個(gè)質(zhì)的飛躍，其所具有的諸多優(yōu)點(diǎn)與在實(shí)際應(yīng)用中所發(fā)揮的效用是不可否認(rèn)的。在今后的發(fā)展過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分重視起對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)與創(chuàng)新，積極彌補(bǔ)現(xiàn)有方法存在的不足與缺陷，不斷提高壓力計(jì)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)水平，推動(dòng)我國(guó)科技快速發(fā)展。

[1]堯禮輝，何共建，張勝宇.數(shù)字壓力計(jì)量中數(shù)據(jù)處理方法的研究[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2010，11：21～22+25.

[2]曾麟，周四清，龍彥韜，莫曉山，熊知明.對(duì)《數(shù)字壓力計(jì)量中數(shù)據(jù)處理方法的研究》一文的質(zhì)疑和思考[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012，05：41+43.

[3]陳明軍.數(shù)字化壓力計(jì)量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理方法分析[J].科技與企業(yè)，2015，19：215～216.

[4]王妮.基于單片機(jī)的數(shù)字式壓力測(cè)量?jī)x的研究[D].西安科技大學(xué)，2013.

[5]錢蕓.智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，2006.

TH812

A

1004-7344（2016）02-0322-02

2015-12-21

魏元奎（1965-），男，工程師，大專，主要從事計(jì)量工作。