一種校準活塞壓力計的新方法-標準砝碼壓力值校準（三）

3、使用質(zhì)量級砝碼量傳壓力值

本實驗使用的雙量程活塞壓力計為美國Pressure-ments公司生產(chǎn)的，準確度等級為0.01級，壓力范圍為（0.1~3.5）/（2~70）MPa，標稱面積為0.8cm²/0.04cm²。由于某種原因更換了2~70MPa量程的活塞組件，壓力底座、（0.1~3.5）MPa活塞組件及配套砝碼未更換。砝碼為壓力級標識，活塞有效面積發(fā)生變化導致砝碼壓力值并不是整數(shù)值。需要尋找一種途徑使得可以繼續(xù)使用整套砝碼，而不影響其量傳的準確度。運用理論分析，通過公式計算得出砝碼對應的壓力值，給出整數(shù)壓力值對應的修正值。

使用帶溫度修正的起始平衡法對Pressurements生產(chǎn)的量程為（2~70）MPa的活塞式壓力計進行檢定，測得其參考溫度（20℃）下零壓有效面積為A_o=0.0403013cm²。由JJG59-2007活塞壓力計檢定規(guī)程計算得到標稱砝碼對應的名義質(zhì)量值：

式中：Σm_i為砝碼、活塞及連接件的質(zhì)量總和，A_o為零壓有效面積，p_i為對應的壓力值，ρ_a為大氣密度，ρ_m為砝碼密度，λ為壓力形變系數(shù)。實際砝碼質(zhì)量m_i^′對應的壓力值為：

式中：V為活塞桿浸人液體中的體積，-V（ρ_f-ρ_a）g為浮力修正項，γc為表面張力值。在《The Pressure Balance:Theory and Practice》一書中，Dadson等人研究了幾種典型結(jié)構(gòu)的活塞組件其液體浮力和高度差修正^[4]。活塞組件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2可見，活塞桿的真實作用面（最低端）處于作用面（x=0）下方H處。設(shè)x=0處的壓力值為P_o，最低端的壓力值為p₁，則p₁=p_o+（ρ_f -ρ_a）gH。又p=W/S，S為活塞有效面積，可得到W。=W₁-（ρ_f -ρ_a）gSH=W₁-V（ρ_f-ρ_a）g，再加上表面張力修正，即可得到真實的壓力值公式。出廠證書見表1，計算的參數(shù)見表2，其中名義質(zhì)量和實測壓力值由公式（1）和（2）得到，浮力修正值來源于pres-surements 活塞出廠證書。

表2中質(zhì)量均為真空質(zhì)量，其與折算質(zhì)量的關(guān)系為：

為了驗證結(jié)果我們采用比對實驗，由0.005級量程范圍為2~160MPa的DH·Budenberg（DHB）活塞壓力計對同一壓力模塊進行測試，將測得數(shù)據(jù)和Pressurements活塞進行比對。其比對結(jié)果如表3所示，其中表3中的修正值由表2中的實測壓力值得到。

采用的參考標準為FLUKE壓力模塊，量程為0~70MPa，從零點開始每隔10MPa遞變做上下行程的測量。表格中的數(shù)據(jù)為上下行程的平均值，結(jié)果按數(shù)據(jù)修約處理。

比對結(jié)果顯示，經(jīng)過Pressurements活塞修正后的壓力模塊示值與DHB活塞壓力計測得的數(shù)值相對誤差較小，在萬分之一以內(nèi)。由此可以證明，本文采用質(zhì)量級砝碼進行壓力值量傳是準確可靠的。當專用砝碼無調(diào)整腔時，或者客戶需要砝碼準確壓力值時，都可以采用本文的方法，經(jīng)過計算得到砝碼對應的壓力值。本文找到一種活塞壓力計校準的新方法，對現(xiàn)行有效的規(guī)程是一個有力的補充，同時可以保證壓力值量傳的準確可靠。

4、結(jié)束語

通過分析比較活塞壓力計檢定使用的直接平衡法和起始平衡法的適用范圍，指出在油介質(zhì)活塞壓力計的檢定中使用起始平衡法是合適的。同時通過理論分析和公式推導，得出了一種使用質(zhì)量級砝碼量傳壓力值的方法。在滿足現(xiàn)有規(guī)程的條件下，給出砝碼對應的壓力值而不是質(zhì)量值，特別適用于無調(diào)整腔的砝碼。實驗證明，這種方法是可行的，可以使壓力量傳誤差控制在允許范圍以內(nèi)。