李濤 吳穎 余妍熹

摘要：活塞式壓力計(jì)作為檢測(cè)壓力參數(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)器，其自身的準(zhǔn)確度會(huì)受到使用的環(huán)境或頻繁程度等影響，為了盡量減小這種影響，我們需要對(duì)活塞式壓力計(jì)進(jìn)行常規(guī)的針對(duì)性檢查校對(duì)。其中，重力加速度是不可忽視的一個(gè)因素。本文主要探索了重力加速度對(duì)活塞式壓力計(jì)準(zhǔn)確性的影響，通過實(shí)驗(yàn)證明重力加速度是影響活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確性的重要因素。希望本文可以拋磚引玉，給同行提供經(jīng)驗(yàn)和幫助。

關(guān)鍵詞：重力加速度；活塞式壓力計(jì)；準(zhǔn)確性

中圖分類號(hào)：Th823.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

活塞式壓力計(jì)，相對(duì)于其他壓力類標(biāo)準(zhǔn)器來說，具有更高準(zhǔn)確度以及穩(wěn)定性，當(dāng)前國(guó)際上常常被用來作為標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)裝置?；钊綁毫τ?jì)廣泛應(yīng)用于企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室以及計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，可以對(duì)各種類型的壓力表、精密壓力表、壓力變送器、數(shù)字壓力計(jì)等進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)，其適用范圍非常廣泛，因此活塞式壓力計(jì)本身的準(zhǔn)確性成為一個(gè)非常重要的問題。

1 活塞壓力計(jì)準(zhǔn)確性初探

在當(dāng)前的活塞壓力計(jì)的檢測(cè)條件下，我們可以確定的誤差來源有以下兩個(gè)主要的要點(diǎn)：首先是活塞自身的主要有效面積A，另一個(gè)就是砝碼本身的質(zhì)量m。受到每個(gè)地方的自身重力加速度參數(shù)不同的影響，活塞式壓力計(jì)本身的測(cè)量誤差影響也不小。因此，下面我們將對(duì)兩個(gè)不同地點(diǎn)的活塞式壓力計(jì)的重力加速度參數(shù)進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行修正。

在進(jìn)行活塞的有效面積檢定的時(shí)候，被檢定的活塞式壓力計(jì)在進(jìn)行有效面積參數(shù)的計(jì)算的時(shí)候，重力加速度本身可以在等式的兩邊進(jìn)行消除，所以針對(duì)有效面積鑒定的時(shí)候，重力加速度本身并不會(huì)對(duì)面積造成影響。

但是在活塞專用砝碼的測(cè)定當(dāng)中，我們就需要根據(jù)已經(jīng)測(cè)定好的活塞面積來計(jì)算對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量。這時(shí)的計(jì)算公式就為：

在這個(gè)式子當(dāng)中，m代表的就是專用砝碼的質(zhì)量，單位是kg，p代表的就是被測(cè)量的壓力數(shù)值，單位是Pa，A代表的就是被檢測(cè)活塞的本身有效面積構(gòu)建，單位是m2，ρa(bǔ)代表的就是周圍空氣的密度構(gòu)建，單位是kg/m3；ρm則代表著專用砝碼以及對(duì)應(yīng)的活塞和連接桿的材料自身的密度，單位是kg/m3，最后則是本文比較的重點(diǎn)，重力加速度g，單位是m/s2。從上述的公式我們可以看出，重力加速度是其中最為關(guān)鍵的計(jì)算參數(shù)，如果重力加速度準(zhǔn)確性降低，那么砝碼質(zhì)量校準(zhǔn)就會(huì)受到較大影響。

從JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)》檢定規(guī)程當(dāng)中我們可以看到，某地平均的重力加速度數(shù)值約為9.8015 m/s2，但是通過實(shí)際的工作地點(diǎn)的經(jīng)度緯度還有對(duì)應(yīng)的海拔高度進(jìn)行測(cè)算，經(jīng)過重力加速度的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算導(dǎo)入之后，得到的重力加速度和上文給出的加速度數(shù)值差距很大，因此我們需要進(jìn)行下一步的誤差計(jì)算。

2 重力加速度誤差分析

因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)本身的重力加速度數(shù)值測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，所以對(duì)當(dāng)前的活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確性會(huì)造成較大影響，我們對(duì)于該地區(qū)的壓力檢定室的地理位置以及對(duì)應(yīng)的海拔高度、針對(duì)性的緯度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析，計(jì)算出當(dāng)前的重力加速度數(shù)值，并且探索出在同一個(gè)地區(qū)內(nèi)部的重力加速度測(cè)定不準(zhǔn)確，對(duì)當(dāng)前的數(shù)值自身的誤差所造成的影響。

在進(jìn)行測(cè)量的檢定室自身的緯度數(shù)值為43.989°，海拔高度是730m。因此我們可以把這兩個(gè)數(shù)字帶入到重力加速度的計(jì)算公式當(dāng)中，得到下面的算式：

在這個(gè)算式當(dāng)中，R代表的是地球半徑，數(shù)值為6371×103m，h代表的是測(cè)量地點(diǎn)構(gòu)建下的海拔高度數(shù)值，φ代表的則是測(cè)量地點(diǎn)本身的精確維度。把上述數(shù)值帶入到公式當(dāng)中，得出的計(jì)算結(jié)果是g=9.8035 m/s2，和JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》當(dāng)中給定的本地區(qū)的數(shù)據(jù)9.8015m/s2進(jìn)行比較之后發(fā)現(xiàn)，重力加速度的誤差已經(jīng)達(dá)到了0.2‰的程度，這種誤差是僅允許最低級(jí)別的0.05級(jí)活塞砝碼才可以達(dá)到的，對(duì)于更高一級(jí)的0.02級(jí)別或者是0.005級(jí)別的活塞砝碼來說這個(gè)誤差太大，所以JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)》當(dāng)中給定的加速度只是一個(gè)平均測(cè)量值，如果直接引用這個(gè)數(shù)值，對(duì)活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確性影響非常大。

重力加速度本身和當(dāng)前的海拔高度以及對(duì)應(yīng)的緯度有著直接的關(guān)系。通過上文計(jì)算我們可以知道，在我們國(guó)家的領(lǐng)土范圍之內(nèi)，緯度數(shù)值僅僅相差了1°的兩個(gè)地方，其主要的重力加速度g數(shù)值就相差了0.0008m/s2左右，并且根據(jù)實(shí)際位置進(jìn)行上下浮動(dòng)。即使是在當(dāng)前的同一個(gè)緯度地區(qū)，海拔高度每增加30m，對(duì)應(yīng)的重力加速度g值就會(huì)減小大約0.0001m/s2左右。而與之對(duì)應(yīng)的則是，重力加速度g值每變化0.0001m/s2，對(duì)活塞本身的質(zhì)量誤差影響和干預(yù)的幅度就為0.001%。對(duì)于高精度質(zhì)量砝碼來說，這種變化幅度是十分劇烈的。因此為了滿足當(dāng)前的實(shí)際測(cè)量需求的情況構(gòu)建，我們建議根據(jù)需要在活塞式壓力計(jì)使用地點(diǎn)進(jìn)行重力加速度數(shù)值測(cè)量，并利用測(cè)得的數(shù)值重新對(duì)活塞砝碼的質(zhì)量進(jìn)行校準(zhǔn)，避免因重力加速度的不準(zhǔn)確，而對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成影響。同時(shí)，重力加速度在一個(gè)固定的地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，變化量是非常微小的，相對(duì)來說非常固定，盡管檢測(cè)重力加速度相對(duì)耗時(shí)耗力，但是只要在使用活塞壓力計(jì)的地點(diǎn)進(jìn)行一次測(cè)量后，就可以滿足以后的長(zhǎng)久使用需要。

3 結(jié)論

對(duì)于我們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境來說，壓力都是一個(gè)非常重要的檢測(cè)數(shù)據(jù)和參數(shù)，獲取準(zhǔn)確的壓力數(shù)據(jù)對(duì)于日常生產(chǎn)生活來說其重要意義不言而喻。我們?cè)谑褂没钊綁毫Φ臅r(shí)候，盡量不采用給出的平均重力加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，而是根據(jù)具體的地點(diǎn)，對(duì)經(jīng)緯度和海拔高度進(jìn)行重力加速度的測(cè)量，并且把相關(guān)測(cè)得數(shù)據(jù)應(yīng)用到活塞式壓力計(jì)的計(jì)量校準(zhǔn)工作當(dāng)中。這樣就可以最大限度提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，提升實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量校準(zhǔn)能力水平。

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