重力加速度對活塞式壓力計準確性的影響

李濤 吳穎 余妍熹

摘要：活塞式壓力計作為檢測壓力參數(shù)的主要標準器，其自身的準確度會受到使用的環(huán)境或頻繁程度等影響，為了盡量減小這種影響，我們需要對活塞式壓力計進行常規(guī)的針對性檢查校對。其中，重力加速度是不可忽視的一個因素。本文主要探索了重力加速度對活塞式壓力計準確性的影響，通過實驗證明重力加速度是影響活塞式壓力計的準確性的重要因素。希望本文可以拋磚引玉，給同行提供經(jīng)驗和幫助。

關鍵詞：重力加速度；活塞式壓力計；準確性

中圖分類號：Th823.2 文獻標識碼：A

0 引言

活塞式壓力計，相對于其他壓力類標準器來說，具有更高準確度以及穩(wěn)定性，當前國際上常常被用來作為標準或基準裝置?；钊綁毫τ嫃V泛應用于企業(yè)的實驗室以及計量檢測機構中，可以對各種類型的壓力表、精密壓力表、壓力變送器、數(shù)字壓力計等進行計量校準，其適用范圍非常廣泛，因此活塞式壓力計本身的準確性成為一個非常重要的問題。

1 活塞壓力計準確性初探

在當前的活塞壓力計的檢測條件下，我們可以確定的誤差來源有以下兩個主要的要點：首先是活塞自身的主要有效面積A，另一個就是砝碼本身的質量m。受到每個地方的自身重力加速度參數(shù)不同的影響，活塞式壓力計本身的測量誤差影響也不小。因此，下面我們將對兩個不同地點的活塞式壓力計的重力加速度參數(shù)進行比對并進行修正。

在進行活塞的有效面積檢定的時候，被檢定的活塞式壓力計在進行有效面積參數(shù)的計算的時候，重力加速度本身可以在等式的兩邊進行消除，所以針對有效面積鑒定的時候，重力加速度本身并不會對面積造成影響。

但是在活塞專用砝碼的測定當中，我們就需要根據(jù)已經(jīng)測定好的活塞面積來計算對應的砝碼質量。這時的計算公式就為：

在這個式子當中，m代表的就是專用砝碼的質量，單位是kg，p代表的就是被測量的壓力數(shù)值，單位是Pa，A代表的就是被檢測活塞的本身有效面積構建，單位是m2，ρa代表的就是周圍空氣的密度構建，單位是kg/m3；ρm則代表著專用砝碼以及對應的活塞和連接桿的材料自身的密度，單位是kg/m3，最后則是本文比較的重點，重力加速度g，單位是m/s2。從上述的公式我們可以看出，重力加速度是其中最為關鍵的計算參數(shù)，如果重力加速度準確性降低，那么砝碼質量校準就會受到較大影響。

從JJG59-2007《活塞式壓力計》檢定規(guī)程當中我們可以看到，某地平均的重力加速度數(shù)值約為9.8015 m/s2，但是通過實際的工作地點的經(jīng)度緯度還有對應的海拔高度進行測算，經(jīng)過重力加速度的計算公式進行計算導入之后，得到的重力加速度和上文給出的加速度數(shù)值差距很大，因此我們需要進行下一步的誤差計算。

2 重力加速度誤差分析

因為這個地區(qū)本身的重力加速度數(shù)值測量結果不準確，所以對當前的活塞式壓力計的準確性會造成較大影響，我們對于該地區(qū)的壓力檢定室的地理位置以及對應的海拔高度、針對性的緯度進行實際測量的數(shù)據(jù)進行對應分析，計算出當前的重力加速度數(shù)值，并且探索出在同一個地區(qū)內部的重力加速度測定不準確，對當前的數(shù)值自身的誤差所造成的影響。

在進行測量的檢定室自身的緯度數(shù)值為43.989°，海拔高度是730m。因此我們可以把這兩個數(shù)字帶入到重力加速度的計算公式當中，得到下面的算式：

在這個算式當中，R代表的是地球半徑，數(shù)值為6371×103m，h代表的是測量地點構建下的海拔高度數(shù)值，φ代表的則是測量地點本身的精確維度。把上述數(shù)值帶入到公式當中，得出的計算結果是g=9.8035 m/s2，和JJG59-2007《活塞式壓力計檢定規(guī)程》當中給定的本地區(qū)的數(shù)據(jù)9.8015m/s2進行比較之后發(fā)現(xiàn)，重力加速度的誤差已經(jīng)達到了0.2‰的程度，這種誤差是僅允許最低級別的0.05級活塞砝碼才可以達到的，對于更高一級的0.02級別或者是0.005級別的活塞砝碼來說這個誤差太大，所以JJG59-2007《活塞式壓力計》當中給定的加速度只是一個平均測量值，如果直接引用這個數(shù)值，對活塞式壓力計的準確性影響非常大。

重力加速度本身和當前的海拔高度以及對應的緯度有著直接的關系。通過上文計算我們可以知道，在我們國家的領土范圍之內，緯度數(shù)值僅僅相差了1°的兩個地方，其主要的重力加速度g數(shù)值就相差了0.0008m/s2左右，并且根據(jù)實際位置進行上下浮動。即使是在當前的同一個緯度地區(qū)，海拔高度每增加30m，對應的重力加速度g值就會減小大約0.0001m/s2左右。而與之對應的則是，重力加速度g值每變化0.0001m/s2，對活塞本身的質量誤差影響和干預的幅度就為0.001%。對于高精度質量砝碼來說，這種變化幅度是十分劇烈的。因此為了滿足當前的實際測量需求的情況構建，我們建議根據(jù)需要在活塞式壓力計使用地點進行重力加速度數(shù)值測量，并利用測得的數(shù)值重新對活塞砝碼的質量進行校準，避免因重力加速度的不準確，而對檢測數(shù)據(jù)的準確性造成影響。同時，重力加速度在一個固定的地點進行測量的時候，變化量是非常微小的，相對來說非常固定，盡管檢測重力加速度相對耗時耗力，但是只要在使用活塞壓力計的地點進行一次測量后，就可以滿足以后的長久使用需要。

3 結論

對于我們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境來說，壓力都是一個非常重要的檢測數(shù)據(jù)和參數(shù)，獲取準確的壓力數(shù)據(jù)對于日常生產(chǎn)生活來說其重要意義不言而喻。我們在使用活塞式壓力的時候，盡量不采用給出的平均重力加速度數(shù)據(jù)進行檢測，而是根據(jù)具體的地點，對經(jīng)緯度和海拔高度進行重力加速度的測量，并且把相關測得數(shù)據(jù)應用到活塞式壓力計的計量校準工作當中。這樣就可以最大限度提高檢測數(shù)據(jù)的準確度，提升實驗室的計量校準能力水平。

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