反校法校準方法探討

關(guān)于使用數字式壓力計進(jìn)行自動(dòng)校準精密壓力表和普通壓力表的校準方法探討

一、概述

    壓力作為生產(chǎn)過(guò)程的重要參數，在工業(yè)生產(chǎn)中占據了十分重要的地位。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*都廣泛開(kāi)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，探討使用數字式壓力計自動(dòng)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校準記錄格式*相同。該校準方法的理論基礎為基于數字式壓力計、精密壓力表和普通壓力表在微分區間內是線(xiàn)性的。在此，我們對該方法進(jìn)行驗證

    二、活塞式壓力計與數字式壓力計簡(jiǎn)介

    活塞式壓力計作為高準確度計量?jì)x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?；钊綁毫τ嬍切示軌毫Ρ砗推胀▔毫Ρ淼膫鹘y標準器?；钊綁毫τ嬍歉鶕了箍ǘ?、流體靜力學(xué)平衡原理為基礎進(jìn)行壓力計量的?；钊綁毫τ嬀哂袦y量范圍寬、準確度高、結構簡(jiǎn)單、重復性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，活塞式壓力計也有它的局限性，活塞式壓力計實(shí)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(shí)需要調整水平和搬動(dòng)砝碼勞動(dòng)強度大等不足，并且，活塞式壓力計很難與計算機組成系統實(shí)現自動(dòng)測量。

    進(jìn)入二十一世紀以來(lái)，計算機技術(shù)和微電子技術(shù)得到了的發(fā)展，以微電子技術(shù)為基礎的壓力傳感器技術(shù)也得到了長(cháng)足的進(jìn)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計軟件和微刻蝕技術(shù)的應用，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，而壓力傳感器的穩定性卻大大提高。同時(shí)，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(jìn)，高分辨率的A/D轉換技術(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用。數字式壓力計就是壓力傳感器技術(shù)的一種應用。數字式壓力計經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展已經(jīng)得到了大量的應用。根據國外文獻報道，一些數字式壓力計的壓力測量指標已經(jīng)達到0.01%不確定度/年。國內也早在上世紀八十年代就開(kāi)展了數字式壓力計的研究，并且取得了豐碩的成果。目前，我們與*水平的差距主要體現在壓力傳感器生產(chǎn)工藝上。

    三、用活塞式壓力計校準精密壓力表和普通壓力表

    現在以校準精密壓力表為例，根據《彈簧管式壓力表和真空表》JJG49-1999國家規程，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(diǎn)應不少于8個(gè)點(diǎn)；點(diǎn)盡可能在測量范圍內均勻分布。時(shí)壓力從零位開(kāi)始，應平穩升壓或降壓，對各點(diǎn)進(jìn)行示值，當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(diǎn)平穩地降壓或升壓回檢。在升壓或降壓時(shí)應避免有沖擊和回程現象。對每一點(diǎn)在升壓或降壓時(shí)均應該進(jìn)行兩次讀數，*次在輕敲表殼前讀??；第二次在輕敲表殼后讀?。ò捶侄戎档?/font>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。數據記錄如表一：

    在上面的過(guò)程中，我們需要對精密壓力表進(jìn)行估讀。因為，精密壓力表的指針并不一定在刻度線(xiàn)上，所以，我們估讀時(shí)很容易引入誤差，并且工作也不方便。
四、數字式壓力計校準精密壓力表和普通壓力表同樣執行《彈簧管式壓力表和真空表》JJG49-1999國家規程，我們選用編號是1200056準確度為0.05%F·S的數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(jìn)行校準。在該校準過(guò)程中，我們使用CST2000S-2精密壓力表軟件自動(dòng)讀取數據并且進(jìn)行記錄。數據記錄如表二：在上面的過(guò)程中，我們需將精密壓力表的指針調整到測量點(diǎn)的刻度線(xiàn)上，按下計算機的確定鍵，計算機通過(guò)RS232串行通訊口自動(dòng)從數字式壓力計讀取相關(guān)的數據。在記錄數據時(shí)，我們按習慣將標準值記錄為整數點(diǎn)值而將被檢表值進(jìn)行計算后添入記錄，我們稱(chēng)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PS的數字式壓力計測量值

    五、數字式壓力計的線(xiàn)性度檢驗

    雖然精密壓力表表盤(pán)分度在整個(gè)測量范圍內不是線(xiàn)性的，但是在相鄰讀數刻度線(xiàn)測量范圍內分度是線(xiàn)性的，根據《彈簧管式壓力表和真空表》JJG49-1999國家規程，我們在估讀精密壓力表時(shí)也是按線(xiàn)性考慮的。使用數字式壓力計進(jìn)行“反校法”工作時(shí)，我們默認數字式壓力計在極小的測量區間內是線(xiàn)性的。我們選用編號是1200056準確度為0.05%F·S的數字式壓力計進(jìn)行實(shí)驗，以考察其線(xiàn)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。下面是我們在實(shí)驗點(diǎn)附近正向變化時(shí)的測量數據，記錄如表三：
從以上數據我們可以看出，在極小的測量區間內，該數字式壓力計的線(xiàn)性變化不超過(guò)0.003%。

     六、結論

     數字式壓力計作為新興的傳遞計量器具已逐漸被人們接受，數字式壓力計具有小巧、通訊方便等很多優(yōu)點(diǎn)。特別是隨著(zhù)校準體系的推廣和校準行為的現場(chǎng)化、自主化，0.05%F·S準確度量級的數字式壓力計將有更大的應用空間，因為它們直接面對著(zhù)產(chǎn)生過(guò)程儀表。

    通過(guò)以上實(shí)驗和分析，兩種標準器的校準結果zui大相差0.1MPa，并且數字式壓力計具有很好的線(xiàn)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，在數字式壓力計滿(mǎn)足傳遞準確度要求的情況下，我們使用“反校法”進(jìn)行精密壓力表和普通壓力表的校準工作是可行的。