戴孝華/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

壓力表計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)講座

戴孝華/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

第十一講 彈性元件式一般壓力表的檢定（下）

12　專門(mén)用途的一般壓力表檢定

本節(jié)介紹專用一般壓力表技術(shù)要求和檢定方法。

12.1氧氣壓力表的檢定

12.1.1專用技術(shù)要求

對(duì)氧氣壓力表提出“禁油”要求，所以，應(yīng)作無(wú)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(xiàng)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(zhì)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(yàn)器”。

4）使用“氧氣壓力表校驗(yàn)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(zhì)， 使用該校驗(yàn)器，可解除“禁油”不徹底的擔(dān)憂。

12.1.3氧氣壓力表作無(wú)油脂的檢查方法

檢查方法是借用注射器，將純凈的溫開(kāi)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(méi)有彩色油花，則說(shuō)明彈簧管內(nèi)沒(méi)有油脂，此時(shí)才可以對(duì)氧氣壓力表進(jìn)行檢定；如果在水面上有彩色油花，則說(shuō)明彈簧管內(nèi)有油脂，需要對(duì)彈簧管內(nèi)腔進(jìn)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(dòng)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(dāng)四氯化碳甩在白紙上揮發(fā)后而沒(méi)有留下任何油跡，說(shuō)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(yīng)在通風(fēng)的場(chǎng)地清洗氧氣壓力表。

12.2帶檢驗(yàn)指針壓力表的檢定

12.2.1專用技術(shù)要求

1）輕敲表殼時(shí)，檢驗(yàn)指針不得有移動(dòng)現(xiàn)象；2）兩次升壓時(shí)指示指針兩次示值之差，應(yīng)不大于最大允許誤差的絕對(duì)值。

12.2.2專用術(shù)要求的檢定方法

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

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(yàn)指針停留在檢定點(diǎn)位置上。

3）重新對(duì)精密壓力表和帶檢驗(yàn)指針壓力表加壓力，再對(duì)指示指針的示值進(jìn)行檢定，在各檢定點(diǎn)記取示值，示值誤差均應(yīng)不大于最大允許誤差。

4）在各檢定點(diǎn)上兩次升壓指示指針示值之差，均應(yīng)不大于最大允許誤差的絕對(duì)值。

12.3雙針雙管壓力表的檢定

12.3.1專用技術(shù)要求

1）雙管應(yīng)互不連通；

2）雙針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)互不影響；

3）雙針在各檢定點(diǎn)的示值之差，均應(yīng)不大于最大允許誤差絕對(duì)值。

12.3.2專用技術(shù)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(guān)閉精密壓力表下方閥門(mén)），加壓力直至測(cè)量上限，其指針指示到測(cè)量上限，另一指針仍在零位，同時(shí)，管接頭無(wú)油滲出，說(shuō)明兩只彈簧管不連通。

2）雙針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中互不影響檢查

雙針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)平穩(wěn)，兩根指針在偏轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)互不影響。

3）兩根指針在各檢定點(diǎn)的示值之差，均應(yīng)不大于最大允許誤差的絕對(duì)值。

12.4抗震壓力表的檢定方法

12.4.1檢定項(xiàng)目（見(jiàn)表14）

表14　抗震壓力表的檢定項(xiàng)目

12.4.2減幅比、脈動(dòng)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(cè)量范圍的中間值，使中間值停留在測(cè)量上限的40% ～ 50%的一個(gè)檢定點(diǎn)上，交變壓力變化幅值設(shè)定為測(cè)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(shí)際變化幅值及變化幅值的中間壓力值，根據(jù)交變?cè)囼?yàn)機(jī)上的設(shè)定值，計(jì)算減幅比和脈動(dòng)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(shí)，彈簧管作彈性元件沒(méi)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(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差的關(guān)系（見(jiàn)表15）

表15　輪胎壓力表準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差的關(guān)系

12.5.2檢定項(xiàng)目（見(jiàn)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(yàn)器產(chǎn)生測(cè)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(yàn)器上的單向閥對(duì)接，使氣體進(jìn)入輪胎壓力表內(nèi)并指示出壓力值，應(yīng)無(wú)泄漏現(xiàn)象；氣嘴頭的正、反方向均應(yīng)進(jìn)行上述檢查。

表16　輪胎壓力表的檢定項(xiàng)目

2）示值誤差檢定

示值誤差檢定只進(jìn)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(zhuǎn)時(shí)，允許有輕微跳動(dòng)，但不得有卡住現(xiàn)象。

3）回零機(jī)構(gòu)的檢查

撳下指針式輪胎壓力表回零機(jī)構(gòu)按銷時(shí)，指針能靈活地回到零位；撳下標(biāo)尺式壓力表的標(biāo)尺時(shí)，標(biāo)尺能靈活地回到零位。

13 一般壓力表計(jì)量檢定技術(shù)的現(xiàn)狀及展望

以前很長(zhǎng)一段時(shí)間里，壓力表的檢定工作由于受到體制、技術(shù)、經(jīng)費(fèi)的影響，一直使用傳統(tǒng)的、老式的壓力表校驗(yàn)器。在改革開(kāi)放的政策推動(dòng)下，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)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(zhǎng)，品種在增多，準(zhǔn)確度等級(jí)也在提高，這些因素有力地推動(dòng)了壓力表計(jì)量檢定技術(shù)的發(fā)展。為適應(yīng)當(dāng)前計(jì)量檢定工作品種多、工作量大、送檢周期短的新形勢(shì)，如何確保計(jì)量檢定工作的質(zhì)量和提高計(jì)量檢定技術(shù)水平，已是擺在壓力表計(jì)量檢定人員和生產(chǎn)企業(yè)面前的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

壓力表計(jì)量檢定技術(shù)的現(xiàn)狀和展望主要表現(xiàn)在四個(gè)方面。

13.1技術(shù)手段完成了從傳統(tǒng)手動(dòng)到全自動(dòng)的發(fā)展過(guò)程

目前我國(guó)壓力表的計(jì)量檢定技術(shù)已完成了由手動(dòng)操作到半自動(dòng)操作又到全自動(dòng)操作的三個(gè)階段的發(fā)展。壓力表校驗(yàn)器已由傳統(tǒng)的、老式的手動(dòng)方式發(fā)展到多種新型結(jié)構(gòu)的手動(dòng)壓力表校驗(yàn)器；壓力表校驗(yàn)器已由手動(dòng)的方式發(fā)展到電動(dòng)壓力表校驗(yàn)器。這種校驗(yàn)器應(yīng)用了電動(dòng)泵、真空泵，其優(yōu)點(diǎn)是可以使檢定員做到干凈無(wú)油操作，不僅減輕了計(jì)量檢定人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了工作效率。目前，壓力表全自動(dòng)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(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成，其工作原理是采用高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)加壓，通過(guò)高精度數(shù)字式壓力傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)壓力，利用攝像、圖像處理系統(tǒng)識(shí)別壓力表示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力進(jìn)行比較，按檢定規(guī)程的要求對(duì)壓力表進(jìn)行檢定，并可自動(dòng)打印出檢定記錄和檢定證書(shū)。由此可見(jiàn)，我國(guó)壓力表的計(jì)量檢定技術(shù)已完成一個(gè)從手動(dòng)到全自動(dòng)的發(fā)展過(guò)程。

圖6　壓力表全自動(dòng)檢定儀

13.2使用的工作介質(zhì)有變化

長(zhǎng)期來(lái)，檢定壓力表多使用油類工作介質(zhì)，氣體介質(zhì)多用于小壓力（測(cè)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(xué)技術(shù)的發(fā)展，在越來(lái)越多的工程技術(shù)領(lǐng)域中使用氣體介質(zhì)壓力表的數(shù)量在增加，對(duì)壓力表提出“禁油”要求的范圍也在擴(kuò)大，而測(cè)量壓力也越來(lái)越高。由于氣體壓力校驗(yàn)器品種少，給氣體壓力表的檢定帶來(lái)困難，這個(gè)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(dá)到。后來(lái)，雖然生產(chǎn)出一些氣體壓力表校驗(yàn)器，但存在壓力不高和使用不方便的缺點(diǎn)。隨后設(shè)計(jì)者把注意力投向“水”的身上，國(guó)內(nèi)已有幾家壓力儀表公司在生產(chǎn)“水介質(zhì)壓力表校驗(yàn)器”了（如圖7所示）。但是無(wú)油精密壓力表從哪里來(lái)？簡(jiǎn)單的辦法就是用四氯化碳進(jìn)行除油清洗，這不是解決問(wèn)題的根本辦法。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)者又把目光投向“水”的身上，設(shè)計(jì)生產(chǎn)“水介質(zhì)活塞式壓力計(jì)”，期待“水介質(zhì)活塞式壓力計(jì)”產(chǎn)品早日投放市場(chǎng)。

圖7　水介質(zhì)壓力表校驗(yàn)器

13.3向數(shù)字化、智能化發(fā)展

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

數(shù)字顯示活塞式壓力計(jì)，顧名思義它可以顯示壓力值、活塞的旋轉(zhuǎn)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(jì)工作原理知道，當(dāng)活塞式壓力計(jì)的活塞旋轉(zhuǎn)速度、下降速度、活塞的工作溫度符合檢定規(guī)程的計(jì)量技術(shù)要求時(shí)，活塞式壓力計(jì)賦予精密壓力表的壓力值才是最準(zhǔn)確的，而通常使用活塞式壓力計(jì)檢定精密壓力表時(shí)，是無(wú)法準(zhǔn)確知道這些參數(shù)的，通常測(cè)定活塞的旋轉(zhuǎn)速度，是采用原始的辦法，即在砝碼之間夾紙片后旋轉(zhuǎn)砝碼進(jìn)行計(jì)數(shù)?，F(xiàn)在使用數(shù)字顯示活塞式壓力計(jì)，這個(gè)原始的、落后的方法將被淘汰。另外，相對(duì)指針式壓力表而言，常說(shuō)“活塞式壓力計(jì)是瞎子”，因?yàn)樗o出的參數(shù)是看不出的，現(xiàn)在可以說(shuō)，“活塞式壓力計(jì)長(zhǎng)眼睛了”！

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

圖8　數(shù)字顯示活塞式壓力計(jì)（已安裝精密壓力表）

13.4 鈹青銅彈簧管及其精密壓力表國(guó)內(nèi)已有企業(yè)開(kāi)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(jí)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(jí)、0.16級(jí)、0.1級(jí)精密壓力表，最理想是使用鈹青銅彈簧管，以前國(guó)內(nèi)沒(méi)有生產(chǎn)單位，進(jìn)口管子價(jià)格昂貴，故未形成市場(chǎng)。不久，0.25級(jí)鈹青銅管精密壓力表的產(chǎn)品將會(huì)投入市場(chǎng)，將我國(guó)精密壓力表制造技術(shù)的發(fā)展推向一個(gè)新臺(tái)階。

14　壓力表的計(jì)量校準(zhǔn)

我國(guó)長(zhǎng)期執(zhí)行的是計(jì)量檢定模式，目前已被計(jì)量校準(zhǔn)模式打破，現(xiàn)在已形成檢定和校準(zhǔn)兩種模式共存的狀態(tài)，所以，學(xué)習(xí)和實(shí)踐計(jì)量校準(zhǔn)已成為計(jì)量檢定必不可少的工作。

14.1“校準(zhǔn)”定義

JJF 1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》規(guī)范4.10條，給出了“校準(zhǔn)”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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供量值與相應(yīng)示值之間的關(guān)系，第二步則是用此信息確定由示值獲得測(cè)量結(jié)果的關(guān)系，這里測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值都具有測(cè)量不確定度。

注：① 校準(zhǔn)可以用文字說(shuō)明、校準(zhǔn)函數(shù)、校準(zhǔn)圖、校準(zhǔn)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(cè)量不確定度的修正值或修正因子。

② 校準(zhǔn)不應(yīng)與測(cè)量系統(tǒng)的調(diào)整（常被錯(cuò)誤稱作“自校準(zhǔn)”）相混淆，也不應(yīng)與校準(zhǔn)的驗(yàn)證相混淆。

③ 通常，只把上述定義中的第一步認(rèn)為是校準(zhǔn)。

為此，壓力表計(jì)量檢定人員，應(yīng)很好地理解校準(zhǔn)定義，并指導(dǎo)自己的工作。

對(duì)校準(zhǔn)的關(guān)注點(diǎn)是量值的溯源性和給測(cè)量結(jié)果提供測(cè)量不確定度。

14.2校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室

從事校準(zhǔn)工作的實(shí)驗(yàn)室叫做校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室。目前，已有許多法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)通過(guò)“實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可”，取得了進(jìn)行校準(zhǔn)的資質(zhì)，可以開(kāi)展計(jì)量校準(zhǔn)工作，并為客戶出具校準(zhǔn)證書(shū)。

14.3校準(zhǔn)的依據(jù)

校準(zhǔn)的依據(jù)應(yīng)是校準(zhǔn)規(guī)范，我國(guó)已頒布了JJF 1071-2000《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范的編寫(xiě)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(méi)有制定過(guò)校準(zhǔn)規(guī)范。近期，部分壓力計(jì)量檢定人員寫(xiě)測(cè)量不確定度評(píng)定時(shí)，都是用檢定規(guī)程作為評(píng)定依據(jù)，這是不合理的，由此造成在實(shí)際工作中對(duì)“檢定”和“校準(zhǔn)”操作界面不清的局面。請(qǐng)壓力計(jì)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(zhǔn)的依據(jù)是校準(zhǔn)規(guī)范或與客戶的合同，如果沒(méi)有校準(zhǔn)規(guī)范或合同，可以“參考檢定規(guī)程”。

14.4檢定與校準(zhǔn)有關(guān)內(nèi)容的比較

檢定和校準(zhǔn)是兩個(gè)十分重要的概念，又是兩個(gè)不同的概念，僅對(duì)具體測(cè)量操作過(guò)程而言，它們是完全一樣的、沒(méi)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(duì)檢定和校準(zhǔn)概念的認(rèn)識(shí)和理解，現(xiàn)將它們的有關(guān)區(qū)別作一個(gè)比較，見(jiàn)表17。

通過(guò)比較可知，檢定關(guān)心的是評(píng)定計(jì)量器具是否符合法定計(jì)量要求，示值誤差是否合格；而校準(zhǔn)關(guān)心的是給出的量值是否能溯源到國(guó)家基準(zhǔn)，評(píng)定出測(cè)量不確定度是否滿足要求。隨著我國(guó)計(jì)量管理體制的改革，強(qiáng)制檢定計(jì)量器具的數(shù)量要逐步減少，而校準(zhǔn)的計(jì)量器具數(shù)量要逐步增多，因此加強(qiáng)對(duì)校準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，盡快實(shí)現(xiàn)由檢定向校準(zhǔn)的轉(zhuǎn)變。

表17　檢定與校準(zhǔn)有關(guān)內(nèi)容的比較