试论检定数字压力计影响测量结果因素

李通

（山西省计量科学研究院，山西太原030006）

试论检定数字压力计影响测量结果因素

李通

（山西省计量科学研究院，山西太原030006）

数字压力计属于检测装置，可感受被测量信息，同时可把测得信息按照一定规律转换成电信号或其他形式输出，实现信息传输、处理、存储、显示、记录等功能。主要针对这些影响结果的因素，提出相应的处理方法。

数字压力计；测量结果；影响因素

引言

数字压力计就是通过具体数字方式将压力测量数据予以显示。相对传统压力测试仪而言，其测量更为直观、连续，且有着准确、迅速、灵敏等特点［1］。近几年来，伴随现代科技的不断创新和发展以及实际生产生活的需求，已研发出了功能、参数多样，精确度高的数字压力计，取代了以往只可把压力最终测量结果以数字方式显示的新型数字式压力计，大幅提升了测量数据的准确性和实用性［2］。但在应用中会受到空气密度、传压流体高度差、压力分辨率、环境温、湿度及多次测量等因素的影响。

1 空气密度的影响

空气密度是最为重要，也是最为基本的一个物理量，和温度、湿度、海拔等有着密切关系。一般所说的空气密度是1.293 kg/m3，也就是环境温度为0℃、标准大气压下的一个密度［3］。因我国不同地区的海拔、空气密度差异，使得数字压力计的测量误差有明显差距。此外，在正常情况下，空气密度会伴随大气压的变化发生改变。一般情况下，秋冬大气压相对高于春夏两季，阴雨天要高于晴天。因此，大气压会伴随气候和天气的变化而改变，同样的空气密度也会随之而改变，在测量时不应采用1.293 kg/m3这一密度。可通过一定公式计算出所有测量的环境空气密度，如下：

其中：ρa表示所用环境的空气密度；P0表示测量区域大气压。

比如：在室温为20.5℃，相对湿度为58%，大气压80.5～80.8 kPa环境下，空气密度为0.95kg/m3，和标准环境下空气密度有25.7%的差距。

另外，应用活塞压力计对数字压力计进行测定时，因空气柱引起的误差计算为：

其中：△p表示被测压力值误差；g表示测量地区重力加速度；△h表示测压点间高度差。

按照此式算出结果，应在活塞压力计承重托盘上添加一个和△p压力值相同的砝码，以便修正空气密度引起的误差。基于此实验，在确定测压点间高度差时，空气密度和空气柱引起的误差值成正比；压力计测量上限和空气柱影响最终测量结果成反比。

2 传压流体高度差的影响

在应用活塞式压力计测定数字压力计过程中，相关介质不论是气体、液体、气柱还是液柱高度差基于重力影响出现的测量误差都是必须考虑到的，需对产生的误差进行有效修正。

当前，应用液体为介质活塞式压力计，主要有变压器油、葵二酸酯等，因被测定的数字压力计的测压点是有所差异的，液柱高度差通常对压力测量结果影响主要是测压点、所在环境间液柱高度差形成的压力：

其中：△p表示液柱差形成的压力；ρ1表示传压介质密度；g为所测地区重力加速度；△h表示两种压力计测压点高度差。

在实际测量中，如果应用液体充当传压介质，那么液柱高度差会显著影响测量结果，引起的误差属于系统性的，可进行修正。如果以气体作为传压介质，那么密度和误差成正比。

3 压力计分辨率的影响

这里的分辨率，就是数字压力计所能显示数字值最末一个值，在被测变化值低于分辨率时，最末数字是不需变化的，仍显示原值，能读出最小单位［4］。因数字压力计输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，也就是接近零点分辨率。有些在此点下显著非线性，这就会造成测量结果出现误差。因分辨率带来的影响，数字压力计b造成显示值误差区间的半宽度，显示值最末一个变化量就是0.000 1 MPa，应遵循均匀分布中所涵盖的因子k，因此需通过B类法进行测定。

4 环境温、湿度影响

空气密度会受到海拔、所测环境的温、湿度影响，密度高度通常是经过非标准温度修正之后的压力高度，造成稀薄空气的高密度高度条件就是高海拔、低大气压力、高气温，测定数字压力计时所在环境变化对测量结果带来的误差［5］。数字压力计的制作材料中，弹性元件会伴随环境变化而导致误差，所以制作材料应选用温度影响性小的材料；此外，传压介质密度同样会伴随温度变化而发生改变，譬如：纯水温度自15℃升至25℃时，它的密度会从最初的999.7kg/m2下降到998.2 kg/m2，下降了0.15%，这对于数字压力计的测量结果是有明显影响的。

当前，大部分生产厂家已对环境温、湿度对数字压力计测量结果的影响予以相应的补偿修正，便于在特定测量环境下温、湿度影响降至最低。一般情况下，数字压力计均对应一定的应用环境标准，在此标准下，数字压力计受到温湿度影响引起的误差是最小的；而对于超出该标准的温、湿度影响引起的测量误差，生产厂家需要提供具体指标。

5 多次测量重复性的影响

所谓多次重复测量就是在测量条件一致的状况下，对相同的被测量目标进行多次连续性测量所得结果的一致性。也就是说在最大限度一致的程序、操作人员、仪器设备、环境等条件下，对相同测量目标多次测量得到的结果分散性，及最大限度缩短间隔内达成重复测量的任务。数字压力计测量误差主要来自显示值测量重复性，为明确重复性测量引起的误差，可采取连续测量获取到测量列，应用A类法评定，对观测列开展统计分析，应用0.02级的活塞式压力计对0.05级数字压力计0～2 MPa予以测定。

数字压力计在进行压力测量过程中，会受到诸多因素的影响，包括空气密度、传压流体高度差、分辨率、环境温、湿度等，因此需要采取有效的修正措施，确保测量结果准确、客观、有效。

［1］马平原，迟琨.数字压力计检定压力表时标准值的设定［J］.中国计量，2016（2）:114-115.

［2］孙艳国.浅谈数字压力计标准装置期间核查［J］.石油工业技术监督，2014，30（7）:28-29.

［3］梁华.数字压力计测量结果的不确定度分析与评定［J］.商品与质量·学术观察，2013（9）：262-263.

［4］杜玫玫.数字压力计示值误差的不确定度评定［J］.中国计量，2011（8）:76-77.

［5］王金明.数字压力计示值误差测量值的不确定度评定［J］.计量与测试技术，2014，41（4）:70-71.

（编辑：贾娟）

Measurements of Factors Affect Test Digital Pressure Gauge

Li Tong
（Shanxi Institute of Metrology，Taiyuan Shanxi030006）

Digital pressure gauge belongs to the detection device can feel the measurement information is，while the measured information according to certain rules to convert electrical or other forms of output，to achieve information transmission，processing，storage，display，recording and other functions.This article focused on these factors affect the results，the corresponding treatment.

digital pressure gauge；measurement result；factors

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.14.29

TH765.321

A

2095-0748（2016）14-0063-02

2016-06-11

李通（1989—），男，山西太原人，本科，助理工程师，计量员，研究方向：压力计量。