壓力表的計量檢定中,存在一些值得注意的問題。本論述對壓力表計量檢定中液柱差的影響,標(biāo)準(zhǔn)器的選擇,量程上限誤差的計算,以及正確的數(shù)據(jù)讀取方式等問題進行了簡單的分析和探討,并提出了一些有效的解決方案。
壓力表是指以彈性元件為敏感元件,測量并指示高于環(huán)境壓力的儀表。壓力表的應(yīng)用極為普遍,它幾乎遍及所有的工業(yè)流程和科研領(lǐng)域。壓力表顯示是否準(zhǔn)確,對設(shè)備、設(shè)施的運行至關(guān)重要,根據(jù)《中華人民共和國強制檢定的工作計量器具明細目錄》,凡是用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測的壓力表,都必須實施強制檢定。近年來,筆者在從事壓力表計量檢定的工作中,根據(jù)JJG52-1999《彈簧式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》,發(fā)現(xiàn)總結(jié)出了一些值得重視的問題,和大家探討。
1.檢定過程中液柱差的影響
根據(jù)流體靜力學(xué)平衡方程式:P=Pgh式中:P
壓力值P介質(zhì)的密度g當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萮—
液柱差可以看出,檢定壓力表時,壓力值與介質(zhì)的密度、
液柱差和重力加速度有關(guān)。由于標(biāo)準(zhǔn)器與被檢表受壓點的液柱差實測時至少存在0.5cm的誤差,即Ah=0.5cm,(在計算時以m為單位),故AP=PgAh=0.86X103kg/m3X9.7926m/s2X0.005m=42.108kg/ms2=42.108Pa
規(guī)程第5.2.4.1條規(guī)定“測量上限不大于0.25MPa的壓力表,工作介質(zhì)為清潔的空氣或無毒、無害和化學(xué)性能穩(wěn)定的氣體”和第5.3.3.1條規(guī)定“標(biāo)準(zhǔn)儀器與壓力表使用液體為工作介質(zhì)時,它們的受壓點應(yīng)基本上在同一水平面上。如不在同一水平面上,應(yīng)考慮由液柱高度差所產(chǎn)生的壓力誤差。”因此,我們在工作中可以采用通過加裝接頭等方法予以調(diào)整修正,來減少液柱差所造成的影響。
2.標(biāo)準(zhǔn)器的選擇
2.1同量程的選擇
選擇彈簧管式精密壓力表作為標(biāo)準(zhǔn)器,是此項檢定最為常見和普遍的選擇。以準(zhǔn)確度等級為0.4級的彈簧式精密壓力表作標(biāo)準(zhǔn)器為例。按式(1)則有:
從上式可以看出,選取一塊(0?2.5)MPa,0.4級的壓力表即可滿足需要。也就可以說,對于1.6級的壓力表可以采用同量程的0.4級的精密壓力表作為標(biāo)準(zhǔn)器。雖然規(guī)程上沒有對上述的選取方式予與否定,但是由于彈簧式精密壓力表本身設(shè)計的原因,這種選取方式不能說是好的選擇。按照彈簧管式壓力表通用選用原則,為保證壓力表的使用壽命,不易失準(zhǔn)和損壞,對壓力穩(wěn)定的情況下,規(guī)定被測壓力的最大值是選用壓力表滿量程值的2/3,最大也不允許超過3/4。所以如果采用上述選擇方式,有可能在標(biāo)準(zhǔn)器滿量程經(jīng)常使用中造成失準(zhǔn),且這種失準(zhǔn)很可能是不易察覺的。雖然可以采用縮短彈簧式精密壓力表的周期檢定的時間間隔的方法,也可采用增加對標(biāo)準(zhǔn)器進行期間核查次數(shù)的方法來予以彌補,但是這仍然不是最佳選取方式,筆者也不建議這樣選取。
2.2從上一量程選取
從2.1的論述可得,在檢定一塊(0?2.5)MPa,1.6級的壓力表時,在選擇標(biāo)準(zhǔn)器量程時應(yīng)選擇比壓力表(被檢表)大一量程的壓力表,即(0?4)MPa的精密壓力表,可得(4-0)
XS%<1/4(2.5-0)X1.6%S%燮0.25%式中5
為標(biāo)準(zhǔn)器等級顯然,選擇(0?4)MPa,只能選取精度等級大于或等于0.25級的精密壓力表。
因此,在壓力表的常規(guī)檢定中,建議使用精度等級為0.25級及其以上的精密壓力表作為標(biāo)準(zhǔn)器。
3.按壓力表量程的百分數(shù)計算誤差
規(guī)程3.1條的表1列出壓力表的準(zhǔn)確度等級和允許誤差及其關(guān)系。對于準(zhǔn)確度為1級、1.6級、2.5級的壓力表在測量上限的90%?100%范圍內(nèi)允許誤差分別按下一個等級計算,即按1.6級、2.5級、4級計算。然而,90%?100%范圍的確定卻不直觀。依據(jù)規(guī)程[1]5.3.3.3條示值檢定方法中“壓力表的示值檢定按標(biāo)有數(shù)字的分度線進行”。通常情況下可以把壓力表測量上限量值數(shù)字視為壓力表在測量上限的90%?100%范圍內(nèi)檢定點(個別非標(biāo)準(zhǔn)壓力表除外)。
4.壓力表數(shù)據(jù)讀取方式
正確讀取處理壓力表檢定的數(shù)據(jù),是壓力表檢定最為核心的內(nèi)容。規(guī)程5.3.3.2條規(guī)定“壓力表的示值應(yīng)按分度值的1/5估讀”。這條款包含了以下幾層內(nèi)容
讀取數(shù)據(jù)必須在壓力表(被檢表)上讀取壓力的量傳是由活塞式壓力計逐級傳遞到工作壓力器具,由于活塞壓力計結(jié)構(gòu)的特點,其無法讀取所加載砝碼以外的數(shù)據(jù),只能從被檢器具上讀數(shù),所以壓力檢定都統(tǒng)一遵循這一量傳模式。筆者發(fā)現(xiàn)許多檢定員在使用精密表作標(biāo)準(zhǔn)器與壓力表比對時,為了分辨力的原因,先將被檢壓力表升壓至檢定點處,后從精密表讀數(shù)并予以記錄,這顯然把關(guān)系顛倒了,是錯誤的。所以說,無論是采用彈簧管式精密壓力表還是精密數(shù)字壓力計作為標(biāo)準(zhǔn)器,必須在壓力表(被檢表)上讀數(shù),其他的讀數(shù)或自動紀(jì)錄方式,均不能采用。
讀取數(shù)據(jù)的有效位數(shù)是確定的
規(guī)程[1]4.1.5分度值規(guī)定“分度值應(yīng)符合如下系列中之一:(1、2、5)X10n,式中:n是正整數(shù)、負整數(shù)或零”。例如:一塊壓力表的分度值為0.01MPa,其1/5即為0.002MPa,也就是當(dāng)壓力表的指針走到一個分度1/5,尾數(shù)的估讀為0.002MPa,到2/5時,即0.004MPa,以此類推到0.010MPa。由此可以得出,其有效位數(shù)是3位且其尾數(shù)只能是2的整倍數(shù),是一個偶數(shù),不可能出現(xiàn)奇數(shù);同樣,一塊壓力表的分度值為0.2MPa,其1/5即為0.04MPa,也就是當(dāng)壓力表的指針走到一個分度1/5,尾數(shù)的估讀為0.04MPa,到2/5時,即0.08MPa,以此類推到0.20MPa。由此可以得出,其有效位數(shù)是2位,且其尾數(shù)只能是4的整倍數(shù),是一個偶數(shù),不可能出現(xiàn)奇數(shù);對于分度值0.5MPa,其1/5即為0.1MPa,也就是當(dāng)壓力表的指針走到一個分度1/5,尾數(shù)的估讀為0.1MPa,到2/5時,即0.2MPa,以此類推到0.5MPa。
壓力表的計量檢定是一項重要的基礎(chǔ)性工作,涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)、科學(xué)研宄、醫(yī)療衛(wèi)生等國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域。我們每一個計量檢定工作者,都應(yīng)該本著客觀公正,嚴謹細致的態(tài)度,為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)提供有力保障。 |