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

第十講 彈性元件式一般壓力表的檢定（中）

8 膜盒壓力表的檢定

8.1 檢定依據(jù)

檢定的依據(jù)：JJG 2023-1989《壓力計(jì)量器具》國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表；JJG 2071－2013 (－2.5 ～2.5 kPa )壓力計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表；JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程。另外，JJG 573-2003《膜盒壓力表》規(guī)程已作廢，“膜盒壓力表”規(guī)程內(nèi)容已并入JJG 52—2013。

8.2 計(jì)量性能要求

對(duì)膜盒壓力表的計(jì)量性能提出五項(xiàng)要求：零位誤差、示值誤差、回程誤差、輕敲位移和指針偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。

8.2.1 零位誤差

矩形膜盒壓力表的指針偏離零位分度線的位置應(yīng)不大于最大允許誤差的絕對(duì)值。

圓形膜盒壓力表和真空表的指針應(yīng)緊靠止銷并壓住零位分度線，圓形壓力真空表的指針應(yīng)位于零位分度線內(nèi)。

8.2.2 示值誤差、回程誤差、輕敲位移和指針偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求，與一般壓力表相同。

8.3 通用技術(shù)要求

對(duì)膜盒壓力表通用技術(shù)要求與一般壓力表相同。

本文只對(duì)膜盒壓力表的分度值作專門介紹，其測(cè)量范圍與分度值的關(guān)系，見(jiàn)表5。

從表5可以明確看出，膜盒壓力表允許使用“標(biāo)度因素”術(shù)語(yǔ)，目的是減少標(biāo)尺或分度盤上數(shù)字位數(shù)，使用“kPa”單位，可不用“標(biāo)度因素” 術(shù)語(yǔ)。

8.4 計(jì)量器具控制

強(qiáng)調(diào)一下工作介質(zhì)：膜盒壓力表主要用于測(cè)量氣體工作介質(zhì)的壓力，對(duì)工作介質(zhì)的要求是清潔而無(wú)腐蝕性的空氣。

8.5 檢定方法

8.5.1 標(biāo)準(zhǔn)器選擇

長(zhǎng)期來(lái)，我國(guó)缺乏微壓計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器產(chǎn)品，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)器是補(bǔ)償式微壓計(jì)和杯形液體式壓力計(jì)。隨著數(shù)字壓力計(jì)的廣泛使用，為標(biāo)準(zhǔn)器的選擇提供了一條新的途徑。

推薦五種標(biāo)準(zhǔn)器，供選擇使用（見(jiàn)表6）。

選擇補(bǔ)償式微壓計(jì)、精密杯形液體式壓力計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)要注意如下問(wèn)題:

表6 五種標(biāo)準(zhǔn)器

1）兩者都是液體式壓力計(jì)，選作標(biāo)準(zhǔn)器使用時(shí)，它們給出的標(biāo)準(zhǔn)壓力示值是用測(cè)壓公式計(jì)算出來(lái)的（標(biāo)尺的分度單位不是壓力單位），其壓力示值計(jì)算：

式中：p0— 補(bǔ)償式微壓計(jì)給出的標(biāo)準(zhǔn)壓力，Pa；

ρ— 工作介質(zhì)的密度，kg/m3（純水在20 ℃時(shí)的密度為998.2 kg/m3）；

g— 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋琺/s2（可查各地重力加速度數(shù)據(jù)）；

h—補(bǔ)償式微壓計(jì)上標(biāo)尺高度，m

2）選擇精密壓力表作標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)，可參見(jiàn)一般壓力表的內(nèi)容。

3）選擇活塞式壓力計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)，可參見(jiàn)精密壓力表的內(nèi)容。

8.5.2 示值誤差的檢定方法

示值誤差檢定方法，同樣是采用直接比較檢定方法，即用膜盒壓力表的示值與標(biāo)準(zhǔn)器給出的示值相比較的檢定方法，膜盒壓力表的示值與標(biāo)準(zhǔn)器的示值之差為膜盒壓力表的示值誤差。

舉例：現(xiàn)用二等補(bǔ)償式微壓計(jì)檢定膜盒壓力表，說(shuō)明檢定方法。

檢定步驟如下：從零點(diǎn)開(kāi)始，用壓力發(fā)生器加壓力到補(bǔ)償式微壓計(jì)和膜盒壓力表的第一個(gè)檢定點(diǎn)示值，待壓力穩(wěn)定后，先讀取補(bǔ)償式微壓計(jì)的示值（注意，下文有解釋），再讀取膜盒壓力表的示值（第一次讀數(shù)），然后用手指輕敲膜盒壓力表表殼，指針擺動(dòng)后停下，再讀取一次示值（第二次讀數(shù)），按分度值的1/5估讀，并進(jìn)行記錄，至此，完成第一個(gè)檢定點(diǎn)正行程的檢定工作。隨后，用壓力發(fā)生器繼續(xù)加壓力到第二個(gè)檢定點(diǎn)，按上述方法進(jìn)行檢定，直到對(duì)測(cè)量上限檢定結(jié)束，至此，完成膜盒壓力表的正行程檢定工作；對(duì)膜盒壓力表耐壓3 min后，用壓力發(fā)生器將壓力調(diào)節(jié)到測(cè)量上限，對(duì)測(cè)量上限進(jìn)行檢定，然后，緩慢均勻減壓按原檢定點(diǎn)反向進(jìn)行檢定，直至零位。同樣，在每一個(gè)檢定點(diǎn)都要進(jìn)行輕敲前、后兩次讀數(shù)，按分度值的1/5估讀，并記錄。至此，完成一塊膜盒壓力表的檢定工作。

用絕對(duì)誤差方法計(jì)算示值誤差的公式：

式中：Δp— 膜盒壓力表每次讀數(shù)的壓力示值誤差；

p— 膜盒壓力表每次讀數(shù)的壓力示值；

p0— 補(bǔ)償式微壓計(jì)每次讀數(shù)的壓力示值

特別注意式（2）中補(bǔ)償式微壓計(jì)壓力示值p0是如何讀出來(lái)的。

實(shí)際上，p0是不能從補(bǔ)償式微壓計(jì)上直接讀出來(lái)的，前面已經(jīng)講過(guò)，補(bǔ)償式微壓計(jì)的示值是按照式（1）計(jì)算出來(lái)的，在這里，要計(jì)算的其實(shí)也不是p0，而是根據(jù)已知的p0值，計(jì)算出標(biāo)尺分度的高度h（mm）。例如，檢定工作在上海某實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度為20 ℃，現(xiàn)在已知第一個(gè)檢定點(diǎn)的壓力為100 Pa,根據(jù)式（1），計(jì)算出h=p0/ρg＝ 100 Pa /（998.203 kg/m3×9.794 6 m/s2） ＝ 10 mm，用壓力發(fā)生器加壓，并調(diào)節(jié)壓力使水柱上端凹月面與10 mm處標(biāo)尺分度線相切，此時(shí)的壓力才代表p0值，其他檢定點(diǎn)的壓力示值也要按這樣方法進(jìn)行計(jì)算。

9 膜片壓力表的檢定

測(cè)量范圍和外殼公稱直徑的關(guān)系，見(jiàn)表7。

表7 測(cè)量范圍和外殼公稱直徑

當(dāng)膜片壓力表的工作環(huán)境溫度偏離檢定溫度后，在使用溫度影響公式 Δ = ±（δ＋kΔt）時(shí)，對(duì)金屬膜片，溫度系數(shù)k取值 0.04%/℃；對(duì)有涂覆層的膜片，溫度系數(shù)k取值 0.06%/℃。

10 隔膜壓力表的檢定

膜片壓力表和隔膜壓力表在結(jié)構(gòu)上的異同之處，可以見(jiàn)前面介紹過(guò)的內(nèi)容。

10.1 檢定項(xiàng)目

檢定項(xiàng)目，見(jiàn)表8。

表8 檢定項(xiàng)目

10.2 注意事項(xiàng)

1）對(duì)有調(diào)零裝置的隔膜壓力表，檢定前允許調(diào)整零位，但在檢定過(guò)程中不允許調(diào)整零位。

2）對(duì)帶軟性連接管的隔膜壓力表，當(dāng)受壓部位與通用性壓力表安裝位置有高差時(shí)，應(yīng)考慮由液位差h引起的附加壓力Δp的影響，如圖5所示。

圖5 液位差引起的附加壓力

11 帶有附加功能的一般壓力表的檢定

僅介紹帶有附加功能的一般壓力表的性能要求和檢定方法。

11.1 電接點(diǎn)壓力表的檢定

11.1.1 電性能要求

1）設(shè)定范圍

在壓力表測(cè)量范圍的5%～95%之間。

2）設(shè)定點(diǎn)偏差

設(shè)定點(diǎn)壓力示值與電信號(hào)切換時(shí)的壓力示值之差，即為設(shè)定點(diǎn)偏差，其要求見(jiàn)表9。

表9 設(shè)定點(diǎn)偏差

（3）上、下切換值和設(shè)定點(diǎn)偏差的確定

先用撥針器將設(shè)定指針撥動(dòng)到某設(shè)定點(diǎn)（壓力為p0）分度線上，再用壓力發(fā)生器對(duì)電接點(diǎn)壓力表和標(biāo)準(zhǔn)器緩慢均勻地加壓力，直到電接點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作（信號(hào)切換）并有輸出，這時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)器上讀取壓力值，此壓力值稱為上切換值（壓力為p1）；隨即，從該處緩慢均勻地減壓力，直到電接點(diǎn)再次發(fā)生動(dòng)作（信號(hào)切換）并有輸出，這時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)器上再次讀取壓力值，此壓力值稱為下切換值（壓力為p2）。

（4）設(shè)定點(diǎn)偏差

分別計(jì)算（p1-p0）和（p2-p0）設(shè)定點(diǎn)偏差。其值應(yīng)符合表9的要求。

3）切換差的檢定

切換差為同一設(shè)定點(diǎn)的上、下切換值之差，即（p1-p2）。其值對(duì)直接作用式電接點(diǎn)壓力表，應(yīng)不大于最大允許誤差的絕對(duì)值；其值對(duì)磁助直接作用式電接點(diǎn)壓力表，應(yīng)不大于量程的3.5%。

4）絕緣電阻檢定

電接點(diǎn)壓力表不接通工作電源，用直流電壓為500 V、10級(jí)的絕緣電阻表（又稱兆歐表），測(cè)量各接線端子與外殼之間的絕緣電阻，在穩(wěn)定10 s后讀數(shù)，應(yīng)不小于20 MΩ。

11.1.3 當(dāng)電接點(diǎn)壓力表的工作環(huán)境溫度偏離檢定溫度后，在使用溫度影響公式 Δ = ±（δ＋k·Δt） 時(shí)，溫度系數(shù)k取值 0.02%/℃。

11.2 電接點(diǎn)膜盒壓力表的檢定

11.2.1 電性能要求

1）設(shè)定范圍

在壓力表測(cè)量范圍的5%～ 95%之間，上、下限設(shè)定針之間的最大范圍應(yīng)不小于測(cè)量范圍的60%，最小范圍應(yīng)不大于測(cè)量范圍的5%。

2）設(shè)定點(diǎn)偏差

設(shè)定點(diǎn)的壓力示值與電信號(hào)切換時(shí)的壓力示值之差。設(shè)定點(diǎn)偏差應(yīng)不大于壓力表的最大允許誤差。

3）切換差

同一設(shè)定點(diǎn)的上、下切換值之差。其值應(yīng)不大于壓力表的最大允許誤差絕對(duì)值。

4）絕緣電阻

接線端子與外殼之間的絕緣電阻應(yīng)不小于20 MΩ 。

11.2.2 電性能的檢定方法

1）設(shè)定范圍的設(shè)定

使用撥針器撥動(dòng)“設(shè)定針”，觀察設(shè)定針的位置，應(yīng)能設(shè)定在測(cè)量范圍的5% ～ 95%之間。

2）設(shè)定點(diǎn)偏差的檢定

（1）設(shè)定點(diǎn)點(diǎn)數(shù)的確定：對(duì)二位式調(diào)節(jié)功能

3）切換差

在同一個(gè)設(shè)定點(diǎn)，電信號(hào)切換時(shí)壓力示值之差，其值應(yīng)不大于壓力表的最大允許誤差絕對(duì)值。

4）絕緣電阻

接線端子與外殼之間的絕緣電阻應(yīng)不小于20 MΩ。

11.1.2 電性能的檢定方法

1）設(shè)定范圍

使用安裝在表玻璃中央的撥針器撥動(dòng)“設(shè)定針”，觀察設(shè)定針的位置，應(yīng)能設(shè)定在測(cè)量范圍上限的5%～ 95%的范圍內(nèi)。

2）設(shè)定點(diǎn)偏差的檢定

（1）設(shè)定點(diǎn)點(diǎn)數(shù)的確定：對(duì)二位式調(diào)節(jié)功能的電接點(diǎn)壓力表，設(shè)定點(diǎn)選定在量程的25%、50%、75%三個(gè)點(diǎn)附近的分度線上；對(duì)三位式調(diào)節(jié)功能的電接點(diǎn)壓力表，帶上限的壓力表的設(shè)定點(diǎn)選定在量程的50%和75%兩點(diǎn)附近的分度線上，帶下限的壓力表的設(shè)定點(diǎn)選定在量程的25%和50%兩點(diǎn)附近的分度線上。

（2）帶上、下限的電接點(diǎn)壓力表，上、下限設(shè)定點(diǎn)偏差應(yīng)分別進(jìn)行檢定。的電接點(diǎn)膜盒壓力表，設(shè)定點(diǎn)選定在量程的25%、50%、75%三個(gè)點(diǎn)附近的分度線上；對(duì)三位式調(diào)節(jié)功能的電接點(diǎn)膜盒壓力表，帶上限的壓力表的設(shè)定點(diǎn)選定在量程的50%和75%兩點(diǎn)附近的分度線上，帶下限的壓力表的設(shè)定點(diǎn)選定在量程的25%和50%兩點(diǎn)附近的分度線上。

（2）帶上、下限的電接點(diǎn)膜盒壓力表，上、下限設(shè)定點(diǎn)偏差應(yīng)分別進(jìn)行檢定。

（3）上、下切換值和設(shè)定點(diǎn)偏差的確定

先用撥針器或?qū)Ｓ霉ぞ邔⒃O(shè)定指針撥到某設(shè)定點(diǎn)（壓力為p0）分度線上。再用壓力發(fā)生器對(duì)電接點(diǎn)膜盒壓力表和標(biāo)準(zhǔn)器緩慢均勻地加壓力，直到電接點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作（信號(hào)切換）并有輸出，這時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)器上讀取壓力值，此壓力值稱為上切換值（壓力為p1）；隨即，從該處緩慢均勻地減壓力，直到電接點(diǎn)再次發(fā)生動(dòng)作（信號(hào)切換）并有輸出，這時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)器上再次讀取壓力值，此壓力值稱為下切換值（壓力為p2）。

（4）設(shè)定點(diǎn)偏差計(jì)算

分別計(jì)算（p1-p0）和（p2-p0）設(shè)定點(diǎn)偏差，其值應(yīng)不大于壓力表的最大允許誤差。

3）切換差的檢定

切換差為同一設(shè)定點(diǎn)的上、下切換值之差，即（p1-p2）,其值應(yīng)不大于壓力表的最大允許誤差絕對(duì)值。

4）絕緣電阻檢定

電接點(diǎn)膜盒壓力表不接通工作電源，用直流電壓為500 V的絕緣電阻表（又稱兆歐表），測(cè)量各接線端子與外殼之間的絕緣電阻，在穩(wěn)定10 s后讀數(shù)，應(yīng)不小于20 Ω。

11.2.3 當(dāng)電接點(diǎn)膜盒壓力表的工作環(huán)境溫度偏離檢定溫度后，在使用溫度影響公式 Δ = ±（δ＋k·Δt）時(shí)，溫度系數(shù)k取值 0.1%/℃。

11.3 遠(yuǎn)傳壓力表的檢定

11.3.1 準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差的關(guān)系

見(jiàn)表10。

由表10可以看出，電位器式遠(yuǎn)傳壓力表，準(zhǔn)確度等級(jí)分為兩種，測(cè)量范圍的90%以上部分最大允許誤差允許降級(jí)；差動(dòng)式遠(yuǎn)傳壓力表，指示部分的準(zhǔn)確度等級(jí)為三種，信號(hào)部分的準(zhǔn)確度等級(jí)為四種，測(cè)量范圍的90%以上部分最大允許誤差不降級(jí)。

11.3.2 電氣參數(shù)

見(jiàn)表11。

11.3.3 檢定設(shè)備

1）標(biāo)準(zhǔn)器

推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)器是精密壓力表，或活塞式壓力計(jì)，或數(shù)字壓力計(jì)。

表10 準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差

表11 電氣參數(shù)

2）輔助設(shè)備

絕緣電阻表（又稱兆歐表）、直流電流表、 直流電壓表、負(fù)載電阻等。

3）檢定項(xiàng)目

見(jiàn)表12。

表12 檢定項(xiàng)目

11.3.4 檢定方法

1）零點(diǎn)誤差、示值誤差、回程誤差、輕敲位移和指針偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的檢定方法與一般壓力表檢定方法相同。

2）絕緣電阻檢查

（1）絕緣電阻要求

見(jiàn)表13。

表13 絕緣電阻要求 單位：MΩ

（2）遠(yuǎn)傳壓力表不接通工作電源，用直流電壓為500 V、10級(jí)的絕緣電阻表（又稱兆歐表）測(cè)量電位器式或差動(dòng)式遠(yuǎn)傳壓力表的輸出端子與外殼之間、輸出端子與電源端子、電源端子與表殼之間的絕緣電阻，穩(wěn)定10 s后讀數(shù)，絕緣電阻值應(yīng)滿足要求。

11.3.5 電位器式壓力表輸出信號(hào)誤差檢定（計(jì)算）

1）輸出電阻量程：

式中：R— 輸出電阻量程；

Rm— 測(cè)量上限實(shí)測(cè)電阻值；

RO— 零點(diǎn)實(shí)測(cè)電阻值

2）輸出信號(hào)誤差計(jì)算：

式中：ΔR— 輸出信號(hào)誤差，其值應(yīng)不大于最大允許誤差；

RC— 各檢定點(diǎn)輸出信號(hào)讀數(shù)；

RL— 各檢定點(diǎn)輸出信號(hào)理論值，其值用下式計(jì)算：

式中：m— 分度盤上的檢定點(diǎn)至實(shí)測(cè)零點(diǎn)的分度數(shù)；n— 分度盤上標(biāo)度分度總數(shù)

11.3.6 配動(dòng)圈儀表的差動(dòng)式遠(yuǎn)傳壓力表輸出信號(hào)的檢定

1）在示值誤差的正、反行程檢定過(guò)程中，讀取各檢定點(diǎn)的示值和動(dòng)圈儀表的示值。

2）示值誤差應(yīng)不大于最大允許誤差。

3）動(dòng)圈儀表示值誤差（輸出信號(hào)誤差）的允許值為輸出信號(hào)最大允許誤差與動(dòng)圈儀表最大允許誤差的代數(shù)和。

11.3.7 差動(dòng)式遠(yuǎn)傳壓力表輸出0 ～ 10 mA及4 ～20 mA信號(hào)的檢定

1）將差動(dòng)式遠(yuǎn)傳壓力表與直流電流表連接起來(lái)。

2）在示值誤差的正、反行程檢定過(guò)程中，讀取各檢定點(diǎn)的示值和電流表上的電流。

3）輸出電流的最大允許誤差計(jì)算：

式中：δ— 輸出電流的最大允許誤差，%；

Ii— 輸出電流的實(shí)測(cè)值，mA；

I0— 輸出電流的標(biāo)準(zhǔn)值，mA；

I— 輸出電流的范圍上下限之差

11.3.8 電刷平穩(wěn)性檢查

將電位器式遠(yuǎn)傳壓力表與顯示儀表連接起來(lái)，約在30 s內(nèi)，由零點(diǎn)均勻緩慢地加壓力直至測(cè)量上限，然后，以同樣的速度減壓力至零點(diǎn)，顯示儀表的指針應(yīng)平穩(wěn)地移動(dòng)，無(wú)跳動(dòng)和停滯現(xiàn)象。

11.3.9 遠(yuǎn)傳壓力表的工作環(huán)境溫度偏離檢定溫度后，在使用溫度影響公式 Δ = ±（δ＋k·Δt）時(shí)，對(duì)電位器式遠(yuǎn)傳壓力表，溫度系數(shù)k取值0.05%/℃。

（未完待續(xù)）