压力表计量基础知识讲座

戴孝华/上海市计量测试技术研究院

压力表计量基础知识讲座

戴孝华/上海市计量测试技术研究院

第九讲 弹性元件式一般压力表的检定（上）

1 检定依据

1）JJG 2023 - 1989，0.1 ～ 10 MPa压力计量器具检定系统表。

2）JJG 2071 - 2013，－2.5 ～ 2.5 kPa 压力计量器具检定系统表。

3）JJG 52—2013《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》。

对于以上三项检定依据，我国计量法已有过精辟的阐述：“计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量检定系统表由国务院计量行政部门（即，国家质量监督检验检疫总局）制定。计量检定必须执行计量检定规程。国家计量检定规程由国务院计量行政部门制定。”因此，一般压力表的计量检定人员必须清楚：检定规程是计量检定的依据，为此必须执行检定规程。

2 准确度等级和最大允许误差

准确度等级和最大允许误差的关系见表1。

表1 准确度等级和最大允许误差

从表1可知：

1）一般压力表准确度等级分为1.0、1.6、2.5、4.0四个级别；零位，分为有止销和不带止销两种形式。

2）一般压力表的最大允许误差按其量程（测量范围上限～测量范围下限）的百分数（%）计算。

有止销的一般压力表最大允许误差前面没有“±”号，因为，在通用技术要求中要求：有止销的一般压力表，在无压力或真空时，指针应紧靠止销，所以，不存在负误差。

测量上限的90% ～ 100%测量范围内，1.0、1.6、2.5级压力表的最大允许误差允许降低1个级别，即放宽到1.6、2.5、4.0级，4级表保持不变。精密压力表没有降级要求。

3）检定1.5级压力表时，最大允许误差按1.6级计算，准确度等级可不更改。GB 1226—2010中已没有1.5级压力表内容（即国内已不生产1.5级压力表），考虑到有些单位仍在使用1.5级旧表，为此，检定规程中仍保留这项内容。

4）最大允许误差

最大允许误差的计算公式：Δ= ± 准确度等级× 量程。

最大允许误差的定义：对给定的测量、测量仪器或测量系统，由规范或规程所允许的、相对于已知参考量值的测量误差的极限值（JJF 1001.7.27-2011）。

3 计量性能要求

对一般压力表，计量性能有四项要求：示值误差、回程误差、轻敲位移和指针偏转平稳性。

3.1 示值误差

在测量范围内，任一个检定点的示值误差，均不大于最大允许误差。

3.2 回程误差

在测量范围内，任一个检定点的回程误差，均不大于最大允许误差的绝对值。

回程误差的定义是在同一个检定点上，减压时（反行程）的示值与加压时（正行程）的示值之差。这是从反、正行程来定义的，按照这个定义，回程误差就有正负号之分。回程误差就是弹性元件弹性滞后特性的反映，正负号没有实际意义，为了计算方便，可以不考虑反正行程顺序,而用绝对值来表示。

3.3 轻敲位移

轻敲表壳后，指针指示的示值变动量，均不大于最大允许误差绝对值的1/2。

对一般压力表的轻敲位移要求，与回程误差道理一样，为了计算方便，在实际计量检定时，也不考虑轻敲表壳前、后或轻敲表壳后、前的计算顺序，而用绝对值表示。

3.4 指针偏转平稳性

在测量范围内，指针偏转应平稳，无跳动和卡住现象。

这条内容是要求压力表内部零部件安装质量要好，所以，要求正反行程时指针偏转应平稳，不能出现指针跳动和卡住现象。

4 通用技术要求

4.1 外观

对外观提出六个方面要求。

4.1.1 外形

对一般压力表零部件安装牢固性和新制造的压力表涂层的光洁性提出了要求，还对使用气体为工作介质的压力表分度盘上颜色色标提出了要求（如氧气压力表，名称下面是一条天蓝色横线）。

4.1.2 标志

对一般压力表分度盘上应有产品名称、制造单位等数字、符号提出了要求。

4.1.3 读数部分

分别对表玻璃的透明性、分度盘上标志的齐全和清晰性、指针的长度和指示端的宽度都提出了要求。

4.1.4 测量上限量值数字

即1×10n、1.6×10n、2.5×10n、4×10n、6×10n（其中，n可以是正数、负数或零），这个量值数字是一个“系列数字”，每一块一般压力表的测量上限一定要从中选用，以满足系列化要求。

4.1.5 分度值（标尺间隔）

即1×10n、2×10n、5×10n（其中，n可以是正数、负数或零），也是一个“系列数字”，每一块一般压力表分度盘上的分度值一定要从中选用，以满足系列化要求。分度值（标尺间隔）定义是对应两相邻标尺标记的两个值之差（JJF 1001-2011）。请注意：定义中用的是“两相邻标尺标记”语句，所以，分度值不存在“最小”、“最大”的说法。

4.1.6 准确度等级（分度盘上小圆圈里的数字）

一般压力表准确度等级的约定数字就是1.0、1.6、2.5、4.0四个级别，其约定数字也是一个“系列数字”，一般压力表的约定数字一定要从中选用，以满足系列化要求（准确度等级定义，见JJF 1001-2011）。

4.2 零位

1）有止销的一般压力表，在无压力或真空时，指针应紧靠止销。

2）不带止销的一般压力表，在无压力或真空时，指针应位于零位标志内。

5 计量器具控制

5.1 检定条件

包含对标准器、环境条件、工作介质的要求。

5.1.1 标准器

标准器的最大允许误差绝对值应不大于被检表最大允许误差绝对值的1/4（简称量传比）。

通常检定一般压力表使用的标准器为精密压力表，也可以使用其他类型的标准器。

5.1.2 环境温度、湿度

1.0 、1.6、2.5、4.0级一般压力表的检定温度都是（20±5）℃；相对湿度不大于85%；大气压力为86 ～ 106 kPa。

这里的环境条件将保证一般压力表的示值误差、回程误差、轻敲位移满足计量性能要求的条件。当工作温度偏离检定温度时，会产生附加示值误差，附加示值误差有公式计算，附加示值误差是不能修正的。

5.1.3 工作介质

1）测量上限不大于0.25 MPa的一般压力表，工作介质为清洁的空气或无毒、无害和化学性能稳定的气体。

2）测量上限大于0.25 MPa至到250 MPa的一般压力表，工作介质为无腐蚀性的液体。

3）测量上限为400 ～ 1 000 MPa的超高压压力表，工作介质为药用甘油和乙二醇混合液。

5.2 检定项目

一般压力表的检定项目见表2。

表2 一般压力表的检定项目

5.3 检定结果的处理

检定合格的一般压力表，应出具检定证书，并给出合格的准确度等级。

检定不合格的一般压力表，出具检定结果通知书，并注明不合格项目和内容。

5.4 检定周期

一般压力表的检定周期一般不超过0.5 a。这里规定的“一般不超过0.5 a”，其含义是“最长不超过 0.5 a，即平时应根据一般压力表使用的频繁程度和工作环境条件随时进行检定，对性能较好的压力表，检定周期最长不超过0.5 a。

6 检定方法

一般压力表检定方法，是检定规程的核心内容，只有掌握了正确检定方法，才能使获得的示值数据正确、准确。

6.1 外观检查

用目力观察。

6.2 示值误差检定

6.2.1 检定前的准备工作

1）正确选择标准器

选择标准器的方法是按照一般压力表的测量范围、准确度等级、量传比进行综合考虑选择。

一般压力表检定规程JJG 52-2013中7.1.1条，推荐在七种标准器中选择，但实际使用比较多的还是精密压力表和真空表。对于小压力或微压可以选择液体式压力计作标准器，目前数字压力计规格比较多，也可选作标准器，但价格较高，选用时应全面考虑。

现在推荐两种选择精密压力表作标准器的检定方法：

第一种方法——试选法（常用的基本方法）

举例1：有一块准确度等级为4级、测量范围为0 ～ 10 MPa的一般压力表需要检定，如何选择精密压力表?

解：一般压力表的最大允许误差绝对值Δ= 4% ×10 MPa = 0.4 MPa，那么，Δ/4 = 0.1 MPa。

现根据量传比规定选择精密压力表，按照先选用高一档测量上限精密压力表的原则，试选0.4级、0 ～ 16 MPa的精密压力表，其最大允许误差绝对值为 Δ1= 0.4%×16 MPa = 0.064 MPa, 可见，Δ1＜Δ/4 = 0.1 MPa，满足要求。如果试选的精密压力表的最大允许误差绝对值大于Δ/4，则需要重新计算进行选择，直到满足要求为止。

举例2：有一块准确度等级为2.5级、测量范围为0 ～ 10 MPa的一般压力表需要检定，如何选择精密压力表?

解：一般压力表的最大允许误差绝对值Δ= 2.5% ×10 MPa = 0.25 MPa，那么，Δ/4 = 0.062 5 MPa。

现根据量传比规定选择精密压力表，按照先选用高一档测量上限精密压力表的原则，试选0.4级、0～16 MPa的精密压力表，其最大允许误差绝对值为Δ1= 0.4%×16 MPa = 0.064 MPa, 可见，Δ1＞ Δ/4 = 0.062 5 MPa，不满足要求。

解决办法1：选用0.25级精密压力表；如果没有0.25级精密压力表，就用解决办法2。

解决办法2：选用与一般压力表测量上限相同的0.4级精密压力表，即可满足要求。

下面再提供一个表格的数据，供大家参考：

精密压力表测量上限高于一般压力表测量上限一个档次时，在满足1/4 量传比的情况下，可以检验一般压力表的等级，见表3。

表3 精密压力表可检验一般压力表的等级

从表3中可以明显地看出：

0.4 级精密压力表是不能检定1级、1.6级的一般压力表；0.4级精密压力表只能检定七种测量上限的2.5级一般压力表。

第二种方法 —— 标志选择法

由于一般压力表和精密压力表的测量范围系列各有20种规格，准确度等级系列常用4种（精密压力表的0.06级和0.6级除外），对它们的选择关系有一个完整和全面的了解是非常必要的。现在按照选择相同测量上限和高一档测量上限的精密压力表作标准器的两种情况以及小于和等于量传比的两种情况绘制成“标志选择法”，见表4（将表4分解为表4-1、表4-2、表4-3）。当检定一般压力表时，可根据测量上限和准确度等级，很方便地从标志选择法表格中查到需要选择的精密压力表。

举例：按表4“标志选择法”选择精密压力表。

检定测量上限为1 MPa、准确度等级为1.6级的一般压力表，如何选择精密压力表？

方法1： 选择测量上限相同的精密压力表。在表4-1的第1行和第2行先找到一般压力表测量上限为1 MPa、1.6级的位置；在第1列和第2列找到测量上限为1 MPa、0.4级精密压力表的位置，列向和行向有同心圆交汇点，即为选作标准器的测量上限为1 MPa、0.4级精密压力表，量传比刚好等于1/4；如果找到测量上限为1 MPa、0.25级精密压力表的位置，列向和行向有黑圆点交汇点，即为选作标准器的测量上限为1 MPa、0.25级精密压力表，量传比小于1/4。

表4-1 标志选择法一

表4-2 标志选择法二

表4-3 标志选择法三

方法2： 选择测量上限高一挡的精密压力表。在表4-1的第1行和第2行先找到一般压力表测量上限为1 MPa、1.6级的位置；在表4-1的第1列和第2列找到测量上限为1.6 MPa、0.4级精密压力表的位置，列向和行向没有交汇点，说明量传比大于1/4，即测量上限为1.6 MPa、0.4级的精密压力表不能作标准器，但可以选择测量上限为1.6 MPa、0.25级的精密压力表作标准器，量传比刚好等于1/4。

使用“标志选择法”，对4种准确度等级而言，选择测量上限相同的精密压力表作标准器，有15种选择余地；选择测量上限高一挡的精密压力表作标准器，有9种选择余地。

2）正确选择检定装置

一般压力表的检定装置,通常由“压力表校验器”和“精密压力表”组成。传统的压力表校验器结构是比较简单的, 即在一个底座上装有手摇压力泵和两个压力表接头,一个接头安装精密压力表,另一个接头安装一般压力表。通常将一般压力表安装在检定装置上就可以对其进行检定。

图1为一般压力表校验器示意图，图2为新型结构压力表校验器，图3为压力表检定设备示意图（检定装置与被检定仪表连接图），图4为电动压力表检验仪外形图。

图1 一般压力表校验器

随着检定工作量的增加,由压力表校验器和精密压力表组成的检定装置，工作效率低和劳动强度大的缺点就显露出来了。由于制造技术水平的进步,压力表校验器产品结构近几年有了很大的变化。如图4（a）和图4（b）,其变化一是体现在用电动泵(和真空泵)加压代替手摇泵和手揿泵加压（减压），加压（减压）速度明显提高；二是体现在外形结构由台式结构变成落地式结构，操作台上无油，检定人员可以舒适地操作。这种电动式压力表校验仪不仅减轻了压力表计量检定人员的劳动强度，还大大地提高了工作效率。

图2 新型结构压力表校验器

图3 压力表检定设备

3）对实验室环境的要求

对实验室环境，即对检定温度和湿度的要求，应在检定规程规定的范围内。特别需要注意的是，环境温度不仅要满足一般压力表的要求（20±5） ℃，还要满足精密压力表的要求：0.25级（20±2） ℃、0.4级为（20±3） ℃。

4）对计量检定人员的要求

计量检定人员必须有扎实的压力计量基本知识，应了解精密压力表和一般压力表的工作原理和结构组成及作用，并持有检定员证书才能从事检定工作。

6.2.2 示值误差的检定方法

一般压力表示值误差检定方法是采用直接比较法, 即用一般压力表的示值与精密压力表的示值相比较的方法，两者示值的差值即为一般压力表的示值误差。

检定步骤：将一般压力表和精密压力表安装在压力表校验器上，并拧紧不能漏油，然后关闭压力表表接头下面的两个阀门，将油杯中的油抽入手摇泵内，关闭油杯。打开压力表接头下面的两个阀门，反复用手摇泵打开、关闭油杯排除管道内空气。空气排除后（没有气泡），关闭油杯，这时精密压力表和一般压力表指针都位于零位，进行记录。用手摇泵加压到第一个检定点，使精密压力表的指针对准示值，待压力稳定后，先读取精密压力表的示值，再读取一般压力表的示值（第一次读数）；随即，用手指轻敲一般压力表的表壳 ，指针摆动停下后，再读取一般压力表的示值（第二次读数）；两次读数按分度值的1/5估读，并记录。至此，完成第一个检定点正行程的检定工作。然后，再用手摇泵加压到第二个检定点,按上述方法进行检定，直到测量上限检定结束。关闭一般压力表表接头下面的阀门耐压3 min,同时打开精密压力表接头下面的阀门，卸掉精密表的压力，耐压3 min后，再用手摇泵给精密压力表加压到测量上限，同时打开一般压力表接头下面的阀门，对测量上限进行检定，然后缓慢均匀减压按原检定点反向进行检定，直至零位。同样，在每一个检定点要进行轻敲前后两次读数，按分度值的1/5估读，并记录，至此，完成一块一般压力表的检定操作。对真空表上限耐压3 min，应按当地当时的大气压的90%以上的疏空度进行操作。

图4 电动压力表校验仪

补充说明：JJG 52—2013规程 附录A中“4.示值检定”表格中缺少“轻敲表壳前被检仪表示值”内容，因为对每一个检定点应该有四次读数，才能看出“最大示值误差”是多少。而现在的表格里看不出来，建议压力表计量检定人员自行设计一个表格。

一般压力表示值误差的计算方法：

绝对误差:

式中：Δp— 一般压力表每次读数的示值误差；

p— 一般压力表每次读数的示值；

p0— 精密压力表每次读数的示值

引用误差：

式中：Δp— 一般压力表每次读数的示值误差（英文字母p是小写）；

P— 一般压力表的量程（英文字母P是大写）

6.2.3 讨论

是先对准精密压力表的示值进行读数，还是先对准一般压力表的示值进行读数？

上述介绍的检定步骤中，是采取先对准精密压力表的示值读数，再读取一般压力表的示值进行检定的，示值误差是一般压力表的示值减去精密压力表的示值，这是符合示值误差定义和比较法操作方法的，误差符号为非正即负。

通常检定一般压力表时，要对五个检定项目进行检定，如果先对准一般压力表的示值，首先遇到的问题是，按示值误差定义计算出的示值误差不是一般压力表的示值误差，而是精密压力表的示值误差，这就不符合量值传递规律。遇到的第二个问题是一般压力表的回程误差和轻敲位移无法真实地反映出来，所以，检定一般压力表时，先对准精密压力表的示值读数，再读取一般压力表的示值。

6.3 回程误差的检定方法

与示值误差检定方法同时进行，利用示值误差检定过程中读取的示值， 对同一个检定点，取正反行程轻敲表壳后的示值的差值作为回程误差。回程误差应不大于最大允许误差的绝对值。

6.4 轻敲位移的检定方法

与示值误差检定方法同时进行，利用示值误差检定过程中读取的示值，对每一个检定点，取正反行程轻敲表壳前、后示值的差值作为轻敲位移。轻敲位移均应不大于最大允许误差绝对值的1/2。

6.5 指针偏转平稳性检查

在示值误差正反行程检定过程中，指针的偏转应平稳，无跳动和卡住现象。

6.6 压力-真空表真空部分的检定方法

为便于理解真空部分的检定方法，在此给出压力-真空表的测量范围： -0.1 ～ 0.06 MPa、-0.1～ 0.15 MPa、-0.1 ～ 0.3 MPa、-0.1 ～ 0.5 MPa、-0.1～ 0.9 MPa、-0.1 ～ 1.5 MPa、-0.1 ～ 2.4 MPa共七种(注意：其量程，在数值上等于一般压力表的测量上限，这样最大允许误差才能一样)。

具体检定步骤与检定真空表步骤相同，但应注意如下要求：

对压力测量上限为0.06 MPa的压力真空表，真空部分需要检定三个检定点的示值（第一种测量范围）。

对压力测量上限为0.15 MPa的压力真空表，真空部分需要检定两个检定点的示值（第二种测量范围）。

对压力测量上限为0.3 ～ 2.4 MPa的压力真空表，抽真空时，指针能从零位向-0.1MPa方向偏转即可。

7 温度影响

一般压力表工作环境温度偏离检定温度后，最大允许误差的计算方法：

一般压力表的工作环境温度偏离检定温度（20 ±5）℃后，在当时工作温度条件下的示值误差的最大允许误差（%）按下式计算：