标准补偿式微压计技术改造的验证方法

李海兵　卓　华　陈武卿 / 新疆维吾尔自治区计量测试研究院

标准补偿式微压计技术改造的验证方法

李海兵卓华陈武卿 / 新疆维吾尔自治区计量测试研究院

0　引言

补偿式微压计是通过液体高度复现压力量值，是压力计量的基本方法之一，具有结构简单、制造容易、测量可靠、准确度较高、使用方便、售价便宜等特点。补偿式微压计也存在缺点：（1）使用时需要修正，否则误差很大；（2）读数不够方便，需要有一定的经验；（3）工作介质受温度影响较大［1］。使用时需修正，指的是对当地的重力加速度、环境的温度、湿度和大气压力值进行修正，减小误差。

如图1所示，温度、湿度、压力检测仪通过RS232接口与计算机通信，对这三个参数进行修正。使用工业相机显微镜，通过高速USB接口外接计算机输出，实时准确观测零点液位的微小变化，同时可对检测数据进行自动计算、自动处理［2］。最后考虑了标准器与被检设备不在同一水平面时的液位高度差修正问题［3］，验证本项目对补偿式压力计的校准测试能力的提高。

图1　补偿式微压计的技改原理图

1　补偿式微压计的验证

1.1验证的目的、依据、项目、样品与设备

基于本单位科研技改项目《补偿式微压计读数装置》，为检验技改前后该补偿式微压计装置的稳定性、重复性及测量不确定度能力的变化，与中国计量科学研究院气体压力基准PG8601型活塞式压力计做了一次设备验证。本次设备验证的依据为JJG 875-2005《数字压力计检定规程》。验证的项目为数字压力计的示值测量，验证点分别为300、600、900、1 200、1 500、1 800、2 200、2 500（单位：Pa）。参比设备为DHI公司的PG8601型活塞式压力计，分辨力为0.001 Pa，不确定度为0.008 Pa + 3.3×10-5Pa。验证样品为准确等级0.02级的数字压力计，型号PACE6000，编号3751550，测量范围0～7 kPa。从验证过程与验证结果来看，所选择的样品稳定性较好，从而使结果的可比性更优。

验证设备的技术指标见表1，其中验证设备1（活塞式压力计）的准确度等级（或重复性与稳定性）要优于验证设备2（一等补偿式微压计），故将其作为指定设备（即参考设备），将验证设备2的检定数据（技改前与技改后）与其进行比较。

1.2测量不确定度分析

验证结果及对应测量不确定度分析，结果见表2和表3，表中的En值按式（1）计算

式中：X — 指定设备的测量值；

x — 另一台验证设备的测量值；

Uref— 指定设备测量值的测量不确定度；

表1　验证设备的技术指标

Ulab— 另一台验证设备测量值的测量不确定度

当|En|≤1时验证结果为满意，当|En|＞1时验证结果为不满意，当出现0.8≤|En|＜1的情况时，应分析原因并采取适当的预防措施。补偿式微压计技改前和技改后验证的结果见表2和表3。指定设备的测量次数为5次，每次升压、降压检定循环次数为2次；另一台设备的测量次数为9次，每次升压、减压检定循环次数为2次。

为了使观测更加方便，直接观测示值误差和测量不确定度，使用图像表示技改前、技改后的数字压力计各试验点验证数据、测量不确定度汇总，如图2所示。

本次验证结果采用归一化偏差En进行评价，见式（1）。使用图像来表示各试验点测量结果的En值分布，如图3所示。

表2　技改前数字压力计检定设备验证

表3　技改后数字压力计检定设备验证

图2　示值误差及其测量不确定度分布图

1.3验证结果与评价

通过数据分析，可以看出所有验证点的验证结果均为满意。对比技改前和技改后发现，除了600 Pa，其余各测量点的归一化偏差En前＞En后，这证明技改后的校准测试能力要比技改前的要高。在数字压力计测量结果示值误差的不确定分析中，各测量点的扩展不确定度Ulab前≥Ulab后。

图3　测量点En分布图

2　结语

通过设备验证工作发现，技术改造后的补偿式微压计其校准测试能力得到了提高。最关键的是，使用带放大装置的CCD工业相机观测零点液位的变化，使得检定工作效率得到提高，同时减少了人为因素带来的误差。

［1］ 胡央丽，胡安伦.二等标准补偿式微压计全国比对后的问题［J］.上海计量测试，2011（5）：35-40.

［2］ 李海兵，卓华，仝立功.传统补偿式微压计的技术改造［J］. 计量与测试技术，2014（4）：53-56.

［3］ 王金库，李燕华，悦进.补偿式标准微压计使用中的高度差修正分析［J］. 计量技术，2009（1）：52-53.