精密壓力表檢定時(shí)液柱高度差修正問題的探討
―、問題的提出
精密壓力表是壓力量值傳遞中最基礎(chǔ)、應(yīng)用最廣 泛的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器之一，其量值的準(zhǔn)確與否會(huì)直接傳遞 給工作壓力表。筆者在進(jìn)行計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器期間核查時(shí)，用 (0.04~0.6)MPa和(0.1~6)MPa的二等活塞式壓力計(jì)分別 檢定同一塊0.25級(jí)l.OMPa的精密壓力表0.6MPa以下各 點(diǎn)，兩臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)器的檢定結(jié)果相差O.OOlOMPa。經(jīng)分析,原 因是：用（0.04~0.6)MPa二等活塞式壓力計(jì)檢定時(shí)，按 JJG49-1999《彈簧管式精密壓力表和真空表》檢定規(guī)程 的規(guī)定，對(duì)液柱高度差引起的壓力值進(jìn)行了修正，而用 (0.1~6)MPa的二等活塞式壓力計(jì)檢定時(shí)卻未修正。這 就引出了檢定上限值大于0.6MPa的精密壓力表時(shí),是否 對(duì)液柱高度差引起的壓力值進(jìn)行修正的問題。筆者認(rèn) 為有必要進(jìn)行探討。
二、誤差計(jì)算
JJG49-1999之5.3.2.2規(guī)定：“選用標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力 計(jì)檢定上限值不大于0.6MPa的精密壓力表時(shí),應(yīng)使精密 壓力表指針軸與活塞的下端面在同一水平面上。否則， 對(duì)液柱高度差引起的壓力值必須進(jìn)行修正,壓力修正值 Ap按公式計(jì)算。當(dāng)被檢精密壓力表指針軸高 于活塞下端面時(shí)，Ap取正值，應(yīng)在活塞壓力計(jì)的承重盤 上加上相應(yīng)Ap壓力值的小砝碼進(jìn)行修正。”那么，檢定上 限值大于0.6MPa的精密表時(shí)是否可以不修正呢？以選用 二等標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)檢定上限值為1.0MPa和1.6MPa、 準(zhǔn)確度等級(jí)為0.25級(jí)和0.16級(jí)的精密壓力表為例，兩塊 表的允許誤差絕對(duì)值分別為
1.0MPax0.25%=0.0025MPa
1,6MPaxO. 16%=0.00256MPa
精密壓力表指針軸與活塞下端面的高度差一般為(8~15)cm,以其最大值15cm計(jì)算，液柱高度差引起的壓 力值為
Ap=p-g-fc=0.86xl03x9.77707x0.15=1261Pa
=0.00126MPa
式中:p——工作介質(zhì)密度,kg/m3 (變壓器油在20X： 時(shí)的密度/9=0.86><1031^1113) ；g——檢定地點(diǎn)重力加速 度，m/s2(可以用標(biāo)準(zhǔn)重力加速度代替，因?yàn)樵谟?jì)算小砝 碼質(zhì)量時(shí)可消去——被檢表指針軸與活塞下端面的 高度差,m。
由計(jì)算結(jié)果可看出，液柱高度差引起的壓力值已超 過精密壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/2,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)程 規(guī)定的“標(biāo)準(zhǔn)器的允許誤差絕對(duì)值應(yīng)不大于被檢精密壓 力表允許誤差絕對(duì)值的1/4”的要求。即使以液柱高度差 最小值8cm計(jì)算出的Ap=0.00067MPa,也已經(jīng)大于兩個(gè) 被檢精密壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/4，不進(jìn)行修正顯 然是不行的。
三、產(chǎn)生問題的原因
為什么會(huì)出現(xiàn)上述問題呢？筆者認(rèn)為這是JJG49- 1999在修訂時(shí)對(duì)JJG49-1987該條款未加修改所致。在精 密壓力表的準(zhǔn)確度等級(jí)這一主要技術(shù)指標(biāo)中，JJG49- 1999之 3.1 比 JJG49-1987增加了 0.06 級(jí)、0.1 級(jí)、0.16級(jí) 3 個(gè) 更髙的準(zhǔn)確度等級(jí)；在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的誤差要求中，JJG49- 1999之5.2.1.1將JJG49-1987中標(biāo)準(zhǔn)器的允許誤差絕對(duì) 值應(yīng)不大于被檢精密壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/3提高 到1/4。可是，JJG49-1999之5.3.2.2卻未按上述兩款的要求作相應(yīng)的修改。這導(dǎo)致了 JJG49~1999本身?xiàng)l款之間的不 一致。其實(shí)，檢定上限值大于0.6MPa的精密壓力表時(shí)，該條 款中對(duì)液柱高度差引起的壓力值修正也無禁止性規(guī)定。
四、解決方法
根據(jù)上面的計(jì)算和分析，筆者認(rèn)為，當(dāng)選用標(biāo)準(zhǔn)活 塞式壓力計(jì)檢定精密壓力表時(shí)，若精密壓力表指針軸與 活塞的下端面不在同一水平面上，且液柱高度差引起的 壓力值大于被檢精密壓力表允許誤差絕對(duì)值的1/4時(shí)， 則必須進(jìn)行修正。具體修正步驟如下：
首先按JJG49-1999之5.3.2.2給出的公式計(jì)算液柱 高度差引起的壓力值，其中最關(guān)鍵的是要測(cè)量出被檢表 指針軸與活塞下端面的高度差/t。選活塞式壓力計(jì)底座 為基準(zhǔn)平面，用鋼板尺或高度尺測(cè)量出油缸上定位刻線 至底座平面的高度/，再把活塞從油缸內(nèi)取出并測(cè)量出 下端面至定位刻線的距離/!2(也可以把油缸從底座上卸 下，用深度尺直接測(cè)量出活塞下端面至底座平面的距離 最后把被檢精密壓力表安裝到活塞式壓力計(jì)輸 出接口上擰緊，測(cè)量出指針軸至底座平面的高度/13(由 于精密壓力表一般為$150型，其指針軸到接頭端面的 距離為12cm,測(cè)量出活塞式壓力計(jì)輸出接口上端面至 底座平面的距離，兩者相加也等于/^)。將高度差/i=A3- (M-h)代入公式即可計(jì)算出需修正的壓力值。
可按下式根據(jù)壓力修正值計(jì)算附加在活塞壓力計(jì) 上的小砝碼值：
Am=i ? Ap/g=s ~h'p
式中——活塞有效面積，cm2#——被檢表指針 軸與活塞下端面的高度差，cm;p——工作介質(zhì)密度， g/cm3(變壓器油在20$時(shí)的密度p=0.86g/cm3)。
由上式可以看出，小砝碼的計(jì)算與檢定地點(diǎn)的重力 加速度無關(guān)。實(shí)際工作中，在測(cè)量計(jì)算出高度差后，可以 不計(jì)算壓力修正值而直接計(jì)算出附加小砝碼的值。小砝 碼可用鐵、銅等金屬材料制作,在天平上測(cè)量。由于(0.04~ 0.6)MPa 二等活塞式壓力計(jì)一般已經(jīng)按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行了 液柱高度差引起的壓力值修正，所以，對(duì)于(0.1~6)MPa | 的二等活塞式壓力計(jì)只要用附加小砝碼進(jìn)行液柱高度 差引起的壓力值修正，就可以圓滿解決問題。
五、兩點(diǎn)建議
1.建議根據(jù)我國(guó)活塞式壓力計(jì)的規(guī)格，將JJG49- 1999之5.3.2.2中的“……檢定上限值不大于0.6MPa的精 密壓力表時(shí)……”修改為“……檢定上限值不大于6MPa 的精密壓力表時(shí)……”，把需要修正液柱高度差的活塞 式壓力計(jì)從原來的一個(gè)規(guī)格擴(kuò)大到兩個(gè)規(guī)格，使規(guī)程 的規(guī)定更明確具體、更便于操作。
2.建議有關(guān)活塞式壓力計(jì)生產(chǎn)企業(yè)，在出廠使用說 明書中標(biāo)明（0.04~0.6)MPa、(0.1~6)MPa的活塞式壓力 計(jì)活塞下端面與輸出接口上端面的高度差或兩者到底 座平面的距離，給用戶正確使用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器提供方便。
