關(guān)于自動校準壓力表的校準方法及其安裝保養(yǎng)之探析
淺析壓力表的幾種類型及如何對其安裝、維護和保養(yǎng)。
1.概述
1.1概念
壓力的定義：這里的壓力概念，實際上指的 是物理學(xué)上的壓強，即單位面積上所承受壓力的 大小。絕對壓力:以絕對壓力零位為基準，高于絕 對壓力零位的壓力。正壓:以大氣壓力為基準，高 于大氣壓力的壓力。負壓(真空）以大氣壓力為基 準，低于大氣壓力的壓力。差壓:兩個壓力之間的 差值。表壓:以大氣壓力為基準，大于或小于大氣 壓力的壓力。壓力表:以大氣壓力為基準，用于測 量小于或大于大氣壓力的儀表。
壓力表：在工業(yè)過程控制與技術(shù)測量過程 中，由于機械式壓力表的彈性敏感元件具有很高 的機械強度以及生產(chǎn)方便等特性，使得機械式壓 力表得到越來越廣泛的應(yīng)用。機械壓力表中的彈 性敏感元件隨著壓力的變化而產(chǎn)生彈性變形。機 械壓力表采用彈簧管(波登管)，膜片，膜盒及波紋 管等敏感元件并按此分類。所測量的壓力一般視 為相對壓力。一般相對點選為大氣壓力。彈性元件 在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生的彈性變形，通過壓力表 的齒輪傳動機構(gòu)放大，壓力表就會顯示出相對于 大氣壓的相對值或高或低)。在測量范圍內(nèi)的壓力 值由指針顯示，刻度盤的指示范圍一般做成270 度。
1.2 分類
壓力作為生產(chǎn)過程的重要參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn) 中占據(jù)了十分重要的地位。精密壓力表和普通壓 力表的計量校準工作是量傳工作的主要組成部 分。工礦企業(yè)和各級計量部門都廣泛開展了壓力 儀表的計量校準工作?？焖贉蚀_的校準精密壓力 表和普通壓力表是經(jīng)濟高速發(fā)展的必然要求，我 們以校準精密壓力表為例，探討使用數(shù)字式壓力 計自動校準精密壓力表和普通壓力表的校準方 法。該方法的校準記錄格式與傳統(tǒng)校準記錄格式 完全相同。該校準方法的理論基礎(chǔ)為基于數(shù)字式 壓力計、精密壓力表和普通壓力表在微分區(qū)間內(nèi) 是線性的。在此，我們對該方法進行驗證
2.活塞式壓力計與數(shù)字式壓力計簡介
活塞式壓力計作為高準確度計量儀器得到 了廣泛的認可，活塞式壓力計作為基準的地位幾 乎不可挑戰(zhàn)?；钊綁毫τ嬍切示軌毫Ρ砗?/span> 普通壓力表的傳統(tǒng)標準器?；钊綁毫τ嬍歉鶕?jù) 帕斯卡定律、流體靜力學(xué)平衡原理為基礎(chǔ)進行壓 力計量的?；钊綁毫τ嬀哂袦y量范圍寬、準確度 高、結(jié)構(gòu)簡單、重復(fù)性好等優(yōu)點。但是，活塞式壓力 計也有它的局限性，活塞式壓力計實際上是固定 值的標準壓力信號發(fā)生裝置，活塞式壓力計并不 能測量壓力值。另外，活塞式壓力計有受溫度影響 比較大、不易于攜帶、工作時需要調(diào)整水平和搬動 砝碼勞動強度大等不足，并且，活塞式壓力計很難 與計算機組成系統(tǒng)實現(xiàn)自動測量。
進入二十一世紀以來，計算機技術(shù)和微電子 技術(shù)得到了空前的發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的 壓力傳感器技術(shù)也得到了長足的進步。西方發(fā)達 國家在壓力傳感器的研制方面投入了巨大的人 力、物力和財力。從壓力傳感器的選材到計算機輔 助設(shè)計軟件和微刻蝕技術(shù)的應(yīng)用，使壓力傳感器 的性能有了質(zhì)的飛躍。各種不同敏感原理的壓力 傳感器研究也取得了巨大的成就。壓力傳感器受 溫度的影響大大減小，而壓力傳感器的穩(wěn)定性卻 大大提高。同時，基于計算機技術(shù)的壓力傳感器信 號處理技術(shù)更是突飛猛進，高分辨率的A/D轉(zhuǎn)換 技術(shù)和低漂移運算放大技術(shù)很好地保證了壓力傳 感器的應(yīng)用。 數(shù)字式壓力計就是壓力傳感器技術(shù) 的一種應(yīng)用。數(shù)字式壓力計經(jīng)過20多年的發(fā)展己 經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。根據(jù)國外文獻報道，一些數(shù) 字式壓力計的壓力測量指標己經(jīng)達到0.01%不確 定度/年。國內(nèi)也早在20世紀80年代就開展了數(shù) 字式壓力計的研究，并且取得了豐碩的成果。目 前，我們與世界先進水平的差距主要體現(xiàn)在壓力 傳感器生產(chǎn)工藝上。
3.用活塞式壓力計校準精密壓力表和普通壓力表
現(xiàn)在以校準精密壓力表為例，根據(jù)《彈簧管 式壓力表和真空表》JJG49- 1999國家規(guī)程，使用 活塞式壓力計校準精密壓力表的操作方法為:將 精密壓力表按使用工作位置安裝在裝置上。 精密 壓力表示值誤差點應(yīng)不少于8個點；點盡可能在 測量范圍內(nèi)均勻分布。時壓力從零位開始，應(yīng)平穩(wěn) 升壓或降壓，對各點進行示值，當(dāng)示值達到測量上 限后，切斷壓力源(或真空源)，耐壓3分鐘，然后 按原點平穩(wěn)地降壓或升壓回檢。在升壓或降壓時 應(yīng)避免有沖擊和回程現(xiàn)象。對每一點在升壓或降 壓時均應(yīng)該進行兩次讀數(shù)，第一次在輕敲表殼前 讀取;第二次在輕敲表殼后讀取(按分度值的1/10 估讀)。下面，我們選取一塊編號是P0016的0.4級 60MPa精密壓力表作為被檢儀表，為了減少活塞 式壓力計引入的不確定度，我們選用一等活塞式 壓力計做標準器。在上面的過程中，我們需要對精 密壓力表進行估讀。因為，精密壓力表的指針并不 一定在刻度線上，所以，我們估讀時很容易引入誤 差，并且工作也不方便。
4.數(shù)字式壓力計校準精密壓力表和普通壓力表
同樣執(zhí)行《彈簧管式壓力表和真空表》 JJG49- 1999國家規(guī)程，我們選用編號是1200056 準確度為0.05%F*S的數(shù)字式壓力計作為做傳遞 計量器具對編號是P0016的0.4級60MPa同一塊 精密壓力表進行校準。在該校準過程中，我們使用 CST2000S- 2精密壓力表軟件自動讀取數(shù)據(jù)并且 進行記錄。在上面的過程中，我們需將精密壓力表 的指針調(diào)整到測量點的刻度線上，按下計算機的 確定鍵，計算機通過RS232串行通訊口自動從數(shù) 字式壓力計讀取相關(guān)的數(shù)據(jù)。在記錄數(shù)據(jù)時，我們 按習(xí)慣將標準值記錄為整數(shù)點值而將被檢表值進 行計算后添入記錄，我們稱之為“反校法”計算公式如下：
P=2PS- PM
P:記錄中的記錄值
PS：記錄中的標準值
PM對應(yīng)PS的數(shù)字式壓力計測量值
5.數(shù)字式壓力計的線性度檢驗
雖然精密壓力表表盤分度在整個測量范圍 內(nèi)不是線性的，但是在相鄰讀數(shù)刻度線測量范圍 內(nèi)分度是線性的，根據(jù)《彈簧管式壓力表和真空 表》JJG49- 1999國家規(guī)程，我們在估讀精密壓力 表時也是按線性考慮的。使用數(shù)字式壓力計進行” 反校法”工作時，我們默認數(shù)字式壓力計在極小 的測量區(qū)間內(nèi)是線性的。我們選用編號是 1200056準確度為0.05%F*S的數(shù)字式壓力計進 行實驗，以考察其線性。我們在一等活塞式壓力計 的活塞連接件上添加質(zhì)量分別為2mg、5mg、10mg、 20mg的標準砝碼，以便使一等活塞式壓力計產(chǎn)生 不同的標準壓力。從數(shù)據(jù)我們可以看出，在極小的 測量區(qū)間內(nèi)，該數(shù)字式壓力計的線性變化不超過 0.003%。數(shù)字式壓力計作為新興的傳遞計量器具 己逐漸被人們接受，數(shù)字式壓力計具有小巧、通訊 方便等很多優(yōu)點。特別是隨著校準體系的推廣和 校準行為的現(xiàn)場化、自主化，0.05%F*S準確度量級 的數(shù)字式壓力計將有更大的應(yīng)用空間，因為它們 直接面對著產(chǎn)生過程儀表。通過以上實驗和分析， 兩種標準器的校準結(jié)果最大相差0.1MPa，并且數(shù) 字式壓力計具有很好的線性，另外，精密壓力表的 準確度也高于普通壓力表的準確度。 因此，在數(shù)字 式壓力計滿足傳遞準確度要求的情況下，我們使 用”反校法”進行精密壓力表和普通壓力表的校 準工作是可行的。
6.壓力表的安裝。
6.1壓力表的安裝位置應(yīng)符合安裝狀態(tài)的要 求，表盤一般不應(yīng)水平放置，安裝位置的高低應(yīng)便 于工作人員觀測。6.2壓力表安裝處與測壓點的距 離應(yīng)盡量短，要保證完好的密封性，不能出現(xiàn)泄漏 現(xiàn)象。6.3在安裝的壓力表前端應(yīng)有緩沖器;為便 于檢驗，在儀表下方應(yīng)裝有切斷閥;當(dāng)介質(zhì)較臟或 有脈沖壓力時，可采用過濾器、緩沖器和穩(wěn)壓氣 等。
7.壓力表要定期進行檢修維護
7.1經(jīng)過一段時間的使用與受壓，壓力表機 芯難免會出現(xiàn)一些變形和磨損，壓力表就會產(chǎn)生 各種誤差和故障。為了保證其原有的準確度而不 使量值傳遞失真，應(yīng)及時更換，以確保指示正確、 安全可靠。7.2壓力表要定期進行清洗。因為壓力 表內(nèi)部不清潔，就會增加各機件磨損，從而影響其 正常工作，嚴重的會使壓力表失靈、報廢。7.3在測 壓部位安裝的壓力表，根據(jù)JJG52- 1999規(guī)定，它 的檢定周期一般不超過半年。7.4測壓部位介質(zhì)波 動大，使用頻繁，準確度要求較高，以及對安全因 素要求較嚴的，可按具體情況將檢定周期適當(dāng)縮 短。
