液柱高度差對(duì)一般壓力表檢定結(jié)果的影響
在壓力表檢定中，常使用油、水、空氣作為介質(zhì) 來(lái)傳遞壓力，對(duì)壓力表進(jìn)行檢定。油、水、空氣等統(tǒng) 稱為流體。如圖1所示，在一般壓力表檢定過(guò)程中， 由于一般壓力表的外売尺寸不同，造成被檢壓力表 與精密壓力表中心軸不在同一高度，即兩者之間存 在高度差。若設(shè)處于較高位置的壓力表處的壓力為 p0，則處于較低位置的壓力表處的壓力為p =p0+pgh。 檢定壓力表時(shí)，隨著檢定壓力增加xp，則基本方程變 為p +xp = (p0+xp ) +pgh。因而測(cè)量高度差的存在在檢定 過(guò)程中始終會(huì)對(duì)檢定結(jié)果帶來(lái)一定的影響。這種影 響，隨著壓力表測(cè)量上限的降低而增大，隨著一般壓力表與精密壓力表兩者外売尺寸相差增加而增大。目 前，一般壓力表的外売尺寸常見(jiàn)的有$60mm、 $100mm、$150mm、$250mm。精密壓力表的外売尺寸 一般為^ 150mm,大多數(shù)企業(yè)在檢定壓力表時(shí)，通常 配備“壓力表/氧氣表兩用校驗(yàn)儀”或“壓力表校驗(yàn) 儀”，這些儀器常用的工作介質(zhì)為變壓器油（20°C時(shí)， p=0.86x103kg/m3)和水(20°C 時(shí)p=1x103kg/m3)。在壓力 表檢定過(guò)程中，只讀取被檢壓力表與精密壓力表的示 值差，而忽略了被檢壓力表與精密壓力表因高度不同 帶來(lái)的附加誤差。有些單位在使用油為介質(zhì)的壓力表 校驗(yàn)儀上安裝油水隔離器檢定氧氣壓力表，這也會(huì)加 大被檢壓力表與精密壓力表的高度差，帶來(lái)更大的附 加誤差。因高度不同帶來(lái)的誤差計(jì)算公式為Ap =pgh (式中:p——液體密度;g——當(dāng)?shù)刂亓铀俣?h—— 被檢壓力表與精密壓力表高度差），當(dāng)高度差的存在 對(duì)檢定結(jié)果的影響不能忽略不計(jì)時(shí)，就要對(duì)檢定結(jié)果 進(jìn)行修正。處于較高位置的壓力表示值加上Ap才能 與處于較低處壓力表實(shí)際壓力相等。下面，用表格的形式（見(jiàn)表1)對(duì)不同外売尺寸的被檢壓力表與精密壓 力表高度差對(duì)檢定結(jié)果的影響進(jìn)行分析，來(lái)確定高度 差對(duì)檢定結(jié)果的影響程度(徐州重力加速度g= 9.7967m/s2)。
由流體靜力學(xué)的基本方程jp+xp = (p 0+xp ) +pgh得 知，在一個(gè)固定的測(cè)量系統(tǒng)中，pgh為一定值，隨著 (pc+xp)的增大，即檢定過(guò)程中輸入壓力逐漸增大,pgh 對(duì)檢定結(jié)果的影響逐漸減小，直至可以忽略不計(jì)。由 于被檢壓力表的測(cè)量上限不同、允許誤差不同，則被 檢壓力表與精密壓力表因高度不同帶來(lái)的誤差對(duì)檢 定結(jié)果的影響程度也不同。下面，以1.6級(jí)壓力表為
例，用Ap與MPE的比值(Ap 高度差對(duì)檢定結(jié)果的影響;MPE——壓力表最大允許誤差）來(lái)分析被檢壓 力表與精密壓力表外売尺寸相差最大的狀態(tài)下（即 外売尺寸為$60mm、中250mm壓力表），高度差對(duì)不 同測(cè)量上限1.6級(jí)壓力表測(cè)量結(jié)果的影響。Ap與MPE 比值越大，液柱高度差對(duì)檢定結(jié)果的影響越大，如表 2所示。
由表2看出，使用液體作介質(zhì)，檢定外売尺寸為 $60mm、$250mm的壓力表時(shí)，高度差對(duì)0.4MPa以下 的壓力表的測(cè)量結(jié)果影響較大。一些單位由于沒(méi)有配 備用氣體作介質(zhì)的壓力表檢測(cè)設(shè)備，常常用液體作介 質(zhì)的壓力表檢測(cè)設(shè)備檢定測(cè)量上限在0.25MPa以下的 一般壓力表，這樣，會(huì)帶來(lái)很大的附加誤差。對(duì)于一般 氣體，如空氣、氮?dú)狻⒀鯕獾?/span>，公式p^^+pgh也完全適 用，但由于氣體密度P較小(20°C時(shí)，/9=1.2kg/m3)，/ogh通 常可以忽略不計(jì)，這時(shí)可以認(rèn)為整個(gè)平衡的氣體中， 壓力處處相等。因此，在檢定測(cè)量上限小于0.25MPa的 —般壓力表時(shí)，一定要嚴(yán)格按照J(rèn)JG52-2013《彈性元 件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》 的要求，用氣體介質(zhì)對(duì)壓力表進(jìn)行檢定，以消除高 度差的影響。在檢定測(cè)量上限為0.4MPa、0.6MPa的 壓力表時(shí)，一定要使用變接頭，改變被檢壓力表或 精密壓力表的高度，減小高度差，以消除高度差對(duì) 檢定結(jié)果的影響。有條件的單位最好配備以氣體為 介質(zhì)的壓力表校驗(yàn)器，來(lái)檢定測(cè)量上限在0.4MPa以 上的壓力表。
以上分析的是被檢壓力表與精密壓力表高度差 對(duì)1.6級(jí)壓力表檢定結(jié)果的影響，這種影響在準(zhǔn)確度 較高或測(cè)量上限較小的壓力儀器儀表檢定中會(huì)更加 明顯。如果將表2中1.6級(jí)0.4MPa的壓力表?yè)Q成同量程 0.5級(jí)的數(shù)字壓力計(jì)，則Ap/MPE就會(huì)由原來(lái)的1/7變成 1/3。近年來(lái)大量投入使用的壓力傳感器、數(shù)字壓力 表，它們的準(zhǔn)確度高，外形尺寸小，與傳統(tǒng)的彈簧管式 壓力表外形尺寸相差更大，且受壓部位在底部，高度 差會(huì)更大。因此，對(duì)于從事壓力儀表檢定的人員，一定 要采取措施，減小標(biāo)準(zhǔn)器與被檢壓力儀表的高度差， 使檢定結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
