数字压力计量中数据处理方法探析

魏元奎

（安徽省计量科学研究院 安徽合肥 230051）

数字压力计量中数据处理方法探析

魏元奎

（安徽省计量科学研究院 安徽合肥 230051）

在信息技术迅猛发展的今天，数字压力计量的出现在给压力计量带来许多便利的同时，也给其数据处理带来了一些困难。为克服这些困难就需要使用科学的数据处理方法，本文提出了反校验法，对数据处理改进给出了建议，并通过误差分析对该方法的有效性和检测结果准确性进行了论证。试验表明该方法不仅数据处理非常有效，而且误差与实际误差非常相近。

数字压力计量；数据处理；反校验法；改进

前言

在传统压力计量中，一般的压力表检定都是以精密压力表为标准，通过调整压力使其达到标准值，同时对被检表示数进行估读，然后将标准值与被检表数值进行比对，以检查被检表是否合格。由于这种检测方式需要对数据估读，这就增加了人为误差，从而影响了测量精度。而数字压力计量具有4位以上数据显示，不仅克服了估读误差，而且压力传感技术的引入提高了计量的精度。

1 数字压力计量数据处理中存在的问题

受技术水平制约，目前我国数字压力计量中的数据处理仍存在较多问题，如压力表使用问题、检定人员素质问题、检定工作流程不规范、检定结果准确性有待提高等等。其中检定结果准确性是相关领域工作的重点[1]。在压力表实际检定工作中，由于检定人员对该项工作缺乏足够的认识，对使用的数据处理方法缺乏详细的了解，没有对误差存在的弊端引起足够重视，且在整个检定流程中往往忽略部分必要的操作，导致数据处理存在较大误差，严重降低了检定的准确性与可靠性。另外，一些素质较低的检定人员态度不端正、缺乏应有的责任感，专业知识水平较低，对压力表等仪器操作不规范不合理，数据处理方法了解不全面，缩减试验步骤，当压力表示值达到上限后，没有耐压就直接进行倒序回检等，这些都直接造成了检定结果的误差。

2 数字压力计量数据处理方法

2.1 反校验法

所谓反校验法，就是指经过改进后将数字压力校验仪作为标准设备的一种压力表检定方法。该方法具有较高的科学性，与其他压力计量数据处理方法相比，其具有操作简单方便、检定效率高、节约检定时间、直接读数方式有效避免了人为估读的误差，大大提高了检定结果的准确性等优势。

2.1.1 反校验法

假设检定点为X，当进行降压检定时，调整压力同时敲打表壳，使被检表示数指向X刻度，将该数字压力计读数记为X1。当进行升压检定时，同样调整压力，轻敲表壳使被检表示数达到X刻度，记为X2。采用直接将数据填入不经过任何处理的直接读数法读出被检表的示数，此时标准压力值为X，降压数值为X1，升压数值为X2[2]。降压示值误差的计算公式为X1-X，回程误差的计算公式为|X2-X1|。反校验法不会改变标准压力值X，按照Xa=X+（X-X1）来处理降压示值，△1=Xa-X=X-X1来处理降压示值误差；按照Xb=X+（X-X2）来处理升压示值，△2=Xb-X=X-X2来处理升压示值误差，△3=|Xb-Xa|=|X2-X1|来计算回程误差。

2.1.2 理论示值分析

2.2 误差分析

检定完成后，需要对反校验法和直接读数法的示值误差进行分析，即将两者的示值误差分别与理论示值误差的偏差进行比较，分三种情况进行讨论[3]。如果升压示值与标准压力值相等，即X2=X，则升压示值误差等于0，示值误差偏差也等于0，说明反校验法与直接读数法的理论示值误差与理论示值误差偏差值相等。如果数字压力计量器具的升压示值大于压力表的标准压力值，即X2＞X，则反校验法与直接读数法的理论示值误差偏差比值小于1，说明反校验法的理论示值误差偏差小于直接读数法的理论示值误差偏差。如果数字压力计量器具的升压数值小于压力表的标准压力值，即X2＜X，则反校验法理论示值误差偏差与直接读数法的理论示值误差偏差比值小于1，说明反校验法的理论示值误差偏差小于直接读数法的理论示值误差偏差[4]。综合上述三种可能出现的情况可知，升压检定的反校验法理论示值误差偏差要小于等于直接读书法的理论示值误差偏差。降压检定的误差分析与升压检定误差类似，分上述三种情况进行讨论，可以得出类似的结论，即降压检定的反校验法理论示值误差偏差要小于等于直接读书法的理论示值误差偏差。整体而言，无论是升压检定还是降压检定，反校验法的误差和理论示值误差偏差均小于等于直接读数法的误差和理论示值误差偏差。

2.3 实例分析

为更为清晰科学的比较反校验法与直接读数法在数字压力计量中对数据处理误差产生的大小，本文以一个量程为4MPa、精度为2.5级的压力表为主要试验器材，对1MPa、2MPa、3MPa三个不同检定点进行了检定，试验结果见表1～2。从表中数据我们可以看出，使用反校验法得到的示值误差与理论示值更为接近，而直接读数法得到的示值误差与理论示值误差存在较大差异。而且，当调整或维修被检表时，被检表示值会在一定程度上被增大，从而导致示值误差越来越大，影响被检表功能的正常使用[5]。针对这一问题的解决，可以通过改进检定方法，即调整被检压力表使其达到一定检定点后，采用直接读数法读出表中的示值，然后采用反校验法对所得数据进行处理。经过这种方式改进后不仅可以有效降低示值误差，而且可以大大提高数据处理的效率，提高检定结果的准确性。

表1 反校验法不同检定点的示值误差与回程误差

表2 直接读数法不同检定点的示值误差与回程误差

3 数字压力计量中数据处理改进策略

虽然反校验法等当前现有数字压力计量数据处理方法能够有效提高检定结果准确性与检定效率，但面对发展迅速和科技水平不断提升的市场，其还必须进行不断的改进与创新，如引进新型计量器具和数据处理方法等，只有这样压力计量数据处理效率与质量才会不断加强。

由于压力数值决定着检定结果准确性的高低，所以在数字压力计量器具实际使用过程中，在其数据处理方式的改进过程中，应充分考虑压力数值的精度。目前，现有压力计量数据处理工具与方法很多都存在着缺陷与问题，且部分技术较为落后，使用具有一定局限性，对其自身与企业发展造成了一定阻碍。其中，还有一部分操作难度大、过程繁琐，既降低了检定的效率与准确率，又容易给处理人员造成不必要的麻烦。因此，改进现有压力计量数据处理方法，积极引进新型先进数据处理技术与仪器设备势在必行。有关技术部门与工作人员应尽可能采用更为科学合理的压力计量手段，增大资金投入，大力引进创新型人才，对自身现有数据处理技术进行创新，不断更新与完善激励机制，规范仪器设备操作，加快新产品研发进度，推广新产品使用范围。

4 总结

总之，数字压力计量器具及其数据处理方法是对传统计量器具一个质的飞跃，其所具有的诸多优点与在实际应用中所发挥的效用是不可否认的。在今后的发展过程中，相关技术人员应充分重视起对现有数据处理方法的改进与创新，积极弥补现有方法存在的不足与缺陷，不断提高压力计量数据处理技术水平，推动我国科技快速发展。

[1]尧礼辉，何共建，张胜宇.数字压力计量中数据处理方法的研究[J].计量与测试技术，2010，11：21～22+25.

[2]曾麟，周四清，龙彦韬，莫晓山，熊知明.对《数字压力计量中数据处理方法的研究》一文的质疑和思考[J].计量与测试技术，2012，05：41+43.

[3]陈明军.数字化压力计量系统中的数据处理方法分析[J].科技与企业，2015，19：215～216.

[4]王妮.基于单片机的数字式压力测量仪的研究[D].西安科技大学，2013.

[5]钱芸.智能数字压力校验仪的设计与实现[D].吉林大学，2006.

TH812

A

1004-7344（2016）02-0322-02

2015-12-21

魏元奎（1965-），男，工程师，大专，主要从事计量工作。