淺談空盒氣壓表和氣壓計(jì)的計(jì)量檢定

金 路，陶笑昱，王 鵬

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 201114）

空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)是用于測量大氣壓力的儀器儀表。儀表的工作原理是：儀表膜盒在大氣壓力的作用下產(chǎn)生彈性形變，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作對應(yīng)表盤指針的轉(zhuǎn)動(dòng)來測量大氣的壓力值?？蘸袣鈮罕矸譃椋浩胀蘸袣鈮罕?、精密空盒氣壓表、高原空盒氣壓表。而空盒氣壓計(jì)則是利用儀表膜盒受大氣壓力作用產(chǎn)生的形變，進(jìn)而傳動(dòng)機(jī)構(gòu)令筆尖對應(yīng)的氣壓值在XY 軸標(biāo)準(zhǔn)（時(shí)間-氣壓）坐標(biāo)紙上進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，形成XY 軸的時(shí)間-氣壓記錄曲線來記錄當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫?shù)值[1]。

1 計(jì)量要求

依據(jù)檢定規(guī)程《JJG272-2007 空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)》對首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢定做了詳細(xì)的說明。如表1 所示，空盒氣壓表從測量范圍、測量精度和溫度系數(shù)分類：精密空盒氣壓表、普通空盒氣壓表、高原空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)[2]。

針對上述不同類別的儀表，規(guī)程中分別規(guī)定了大氣壓力的儀表測量范圍、整壓力10hPa 點(diǎn)修正值的要求、相鄰整壓力10hPa 點(diǎn)間修正值的變化量要求、溫度系數(shù)及補(bǔ)充修正值的具體要求。在JJG272-2007 規(guī)程的通用技術(shù)要求中，對外觀要求和其他要求也做了詳細(xì)的描述。其中，溫度系數(shù)檢定記錄表的格式可以參照附錄A；對于常年大氣壓低于960hPa 地區(qū)使用的空盒氣壓計(jì)，其示值檢定方法可采用常壓定域檢定方法參考規(guī)程的附錄B；空盒氣壓計(jì)示值檢定記錄表的格式參考規(guī)程的附錄C；而JJG272-2007規(guī)程的附錄D 及附錄E 分別是氣壓計(jì)示值檢定-記錄表格式和氣壓表補(bǔ)充修正值檢定-記錄表格式。空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)的檢定周期根據(jù)其使用環(huán)境條件和頻繁程度確定，空盒氣壓表一般不超過1 年，而空盒氣壓計(jì)一般不超過3 年[3]。

2 溫度系數(shù)檢定

外觀檢查完好的空盒氣壓表和氣壓計(jì)才能進(jìn)行溫度系數(shù)的檢定。首先，將被檢表的指針調(diào)整到當(dāng)前氣壓標(biāo)準(zhǔn)值附近，然后將標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和空氣氣壓表（空盒氣壓計(jì)）放入溫度系數(shù)計(jì)量檢定箱內(nèi)。儀表的溫度系數(shù)檢定在0℃～5℃和25℃～35℃的兩個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)任意一點(diǎn)進(jìn)行測量，這兩個(gè)溫度區(qū)間的檢定測量先后順序可以自行定義，只要求兩個(gè)檢定溫度點(diǎn)的溫差值大于20℃。而在整個(gè)溫度系數(shù)計(jì)量檢定的操作過程中，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力的變化值應(yīng)小于3hPa，并且在計(jì)量檢定箱內(nèi)穩(wěn)定的時(shí)間需大于2h，進(jìn)而在高溫和低溫兩個(gè)溫度點(diǎn)下分別讀取出：

1）氣壓標(biāo)準(zhǔn)器的氣壓值（精確到0.1hPa）。

2）標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的溫度值（精確到0.1℃）。

3） 空盒氣壓表氣壓計(jì)的氣壓值（精確到0.1hPa）。

完成上述數(shù)據(jù)讀取之后，進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理，將標(biāo)準(zhǔn)器氣壓值（經(jīng)示值修正后）減去氣壓表或氣壓計(jì)示值得到的各自比較的氣壓插值[4]。

Kt——溫度系數(shù)，單位hPa/℃，取兩位小數(shù)。

Δp1——在高溫點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)和被檢表的氣壓差值，單位hPa。

Δp2——在低溫點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)和被檢表的氣壓差值，單位hPa。

t1——高溫點(diǎn)的測量溫度值，單位℃。

t2——低溫點(diǎn)的測量溫度值，單位℃。

3 示值檢定

經(jīng)過溫度系數(shù)檢定的空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)才可以進(jìn)行示值誤差檢定，示值檢定之前需要將空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)放置，待溫度平衡至檢定室溫。溫度系數(shù)修正值=空盒氣壓表的溫度系數(shù)×檢定的標(biāo)準(zhǔn)溫度值[5]。

3.1 選檢定點(diǎn)

每次示值誤差檢定行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)必須是空盒氣壓表（空盒氣壓計(jì)）測量范圍的上限值和下限值。

1）對于空盒氣壓表檢定測試點(diǎn)的選定要求是：1010hPa 是比檢點(diǎn)，首次檢定檢定點(diǎn)的間隔為20hPa 或30hPa；后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)時(shí)，檢定點(diǎn)的間隔可放大至50hPa，并且要求在檢定全程范圍內(nèi)不少于5 個(gè)檢定點(diǎn)。

2）對于空盒氣壓計(jì)檢定測試點(diǎn)的選定要求是：首次檢定需要1050hP、1030hPa、1010hPa、990hPa、960hPa 五個(gè)檢定點(diǎn)，測量范圍為870hPa ～960hPa 的空盒氣壓計(jì)示值 檢 定 點(diǎn) 為960hPa、940hPa、920hPa、900hPa、870hPa五個(gè)點(diǎn)；后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)其檢定點(diǎn)可以減少中間點(diǎn)1010hPa 或920hPa 和測量范圍的上下限點(diǎn)。對于常年大氣壓低于960hPa 地區(qū)使用的空盒氣壓計(jì)，其示值檢定方法可采用常壓定域檢定方法。

3.2 檢定操作

空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)的示值檢定包括一次升壓行程及一次降壓行程，并且要求在計(jì)量檢定過程中升壓及降壓的變化速率應(yīng)小于5hPa/min，將空盒氣壓表（或空盒氣壓計(jì)）放入示值檢定箱中，調(diào)整由高壓至低壓，然后由低壓至高壓，順序可逆，持續(xù)改變壓力且中間需連續(xù)調(diào)整不可停頓的保持壓力變化趨勢。在檢定的高、低壓端點(diǎn)改變檢定行程方向時(shí)，應(yīng)先保持原壓力趨勢持續(xù)升高或降低到超出該檢定點(diǎn)壓力值2hPa ～3hPa，再逆向改變壓力值，調(diào)整到下一個(gè)示值檢定點(diǎn)。為了保證檢定數(shù)值的準(zhǔn)確性，每個(gè)檢定點(diǎn)的穩(wěn)定時(shí)間不少于5min。空盒氣壓表各個(gè)檢定點(diǎn)的氣壓差值平均值用公式計(jì)算：

p標(biāo)1——升壓行程檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)器值（修正后），hPa。

p標(biāo)2——降壓行程檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)器值（修正后），hPa。

p表1——升壓行程檢定點(diǎn)被檢值（修正后），hPa。

p表2——降壓行程檢定點(diǎn)被檢值（修正后），hPa。

Kt——溫度系數(shù)值，單位hPa/℃。

t1——升壓行程標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的溫度值，℃。

t2——降壓行程標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的溫度值，℃。

空盒氣壓計(jì)各檢定點(diǎn)的氣壓差值平均值參照上述，但是不需要做溫度系數(shù)的修正計(jì)算?？蘸袣鈮河?jì)需要將各個(gè)檢定點(diǎn)的氣壓差值平均值減去1010hPa 的氣壓差值平均值，所得差值就是0.0hPa 時(shí)的示值檢定最終結(jié)果。

4 補(bǔ)充修正值檢定

經(jīng)過氣壓示值檢定的空盒氣壓表，在自然條件下放置1 天（24h）之后，才可以進(jìn)行后續(xù)的補(bǔ)充修正值的計(jì)量檢定。檢定補(bǔ)充修正值的測量方法是將空盒氣壓表（空盒氣壓計(jì)）與標(biāo)準(zhǔn)器壓力設(shè)備放置在同一個(gè)氣壓實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，在相同大氣壓和室溫條件下進(jìn)行比較測量，需要注意的是空盒氣壓表與氣壓標(biāo)準(zhǔn)器的感壓傳感器位置應(yīng)處在同一水平高度?？蘸袣鈮罕淼娜勘容^讀數(shù)5 次，各個(gè)讀數(shù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)大于1h 間隔，將經(jīng)示值修正后標(biāo)準(zhǔn)氣壓值減去空盒氣壓表的氣壓值得到5 次測量的差值，再計(jì)算5 次差值的算數(shù)平均值作為被檢空盒氣壓表的補(bǔ)充修正值[6]。

5 常壓定域檢定

在高原地區(qū)（或常年氣壓低于960hPa 地區(qū)）使用的高原氣壓計(jì)，由于空盒氣壓表的測量靈敏度隨著大氣壓力的降低而逐漸增大。氣壓計(jì)常壓定域檢定方法，就是在常壓范圍的地點(diǎn)檢定氣壓計(jì)時(shí)采取了控制儀器靈敏度的方法，使氣壓計(jì)不僅在常壓范圍地點(diǎn)可以檢定合格，即使使用氣壓計(jì)的定域范圍地點(diǎn)也可以檢定合格。測定空盒氣壓計(jì)在常壓范圍的總變量與標(biāo)準(zhǔn)器總變量之差，總變量控制量μ 值：

p1——常壓范圍中點(diǎn)氣壓值，hPa。

p2——定域范圍中點(diǎn)氣壓值，hPa。

λ——空盒氣壓計(jì)的靈敏度系數(shù)值。

6 結(jié)論

本文闡述了依照檢定規(guī)程《JJG272-2007 空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)》，實(shí)現(xiàn)空盒氣壓表和空盒氣壓計(jì)的檢定過程，詳細(xì)闡述了儀表的整體計(jì)量要求、溫度系數(shù)檢定、示值誤差檢定、補(bǔ)充修正值檢定以及常壓定域檢定的操作和數(shù)據(jù)計(jì)算過程。經(jīng)測試比較，依照檢定規(guī)程的操作和計(jì)算流程可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)空盒氣壓表的計(jì)量檢定，達(dá)到了預(yù)期的檢定效果。