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*砝碼質(zhì)量值的修正原理與方法介紹：
新購置的活塞式壓力計使用前要經(jīng)檢定合格,但是在使用中有時還會存在示值不*、重復(fù)性超差等:問題。這是因為活塞式壓力計受到重力加速度、空氣浮力、溫度和活塞有效面積隨壓力改變等幾個方面的影響。在實驗室條件下，空氣浮力、溫度的影響可以忽略不計,對于重力加速度的影響、活塞有效面積隨壓力改變的誤差修正則是必須考慮的。本文針對以上問題進(jìn)行討論闡述。
*、重力加速度的修正
由于各地重力加速度不同,對活塞式壓力計的誤,差影響很大，在不同地區(qū)使用活塞式壓力計,要注意對砝碼的質(zhì)量值按使用地點的重力加速度進(jìn)行修正。重力加速度與海拔*度、 緯度有直接關(guān)系,這兩個參;數(shù)*般都是通過上網(wǎng)查閱資料獲得,而資料數(shù)值都是*在城市內(nèi)的平均值，與實際使用地點有*定誤差，這個誤差在實際應(yīng)用中很容易被忽略。
1.問題的提出
活塞*砝碼質(zhì)量是根據(jù)已經(jīng)測得的活塞面積，計算壓力對應(yīng)的砝碼質(zhì)量,不算壓力形變系數(shù),其計算公式為:
1 P。m=PxAx-x( 1+*)
g Pm式中:m-*砝碼質(zhì)量,kg;P_-___被 測量壓力值,Pa;A- 被檢活塞的有效面積,m2;p.- 周圍空氣密度, kg/m';pm** 用砝碼活塞及其連桿材料密度,kg/m';g 活塞式壓力計使用地點的重力加速度,m/s2。
從以上公式可見,重力加速度是其中*個重要的計算參數(shù),其*性直接影響活塞*度。
從JJG59- -2007《活塞式壓力計檢定規(guī)程》附錄列表中可看到，每個省只給出少數(shù)重要城市的重力加速度,省內(nèi)的中小城市大部分都沒有。比如,廣西壯族自治區(qū)只有南寧和柳州兩個城市的重力加速度值，經(jīng)過筆者調(diào)查,許多城市的不少企業(yè)、計量檢定機(jī)構(gòu)對0.02級活塞*砝碼配重采用的是南寧市的重力加速度g=9.7877m/s2。在JJG59- -2007查不到本城市重力加速度就采用省*府城市的重力加速度，這種現(xiàn)象在全國比較普遍。而通過實際測量工作地點的緯度和海拔*度,以重力加速度計算公式進(jìn)行計算,得出的實地重力加速度值與籠統(tǒng)采用省*府的重力加速度值相差很大。
2.誤差計算及分析
為了研究實地重力加速度值測定不準(zhǔn)引入誤差對活塞式壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置的影響，以梧州市為例,通過對本單位海拔*度、緯度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算重力加速度值,并探討同--地區(qū)重力加速度測定不準(zhǔn)對引人誤差數(shù)值的影響。
經(jīng)過查詢科技資料,得到梧州市的緯度是23.29,城區(qū)平均海拔*度是24m。海拔*度24m是市區(qū)防洪堤洪水警戒線*度,而本單位*處位置明顯比洪水警戒線*很多,0.02級活塞式壓力計放置在實驗樓三樓,離地面至少10m ,經(jīng)過測量和仔細(xì)分析,海拔*度修正為60m。通過重力加速度計算公式
9.80665x( 1-0.00265cos2更)
2HI+-R式中:R-地球半徑, 等于6371x10m;H*-測 量地點的海拔*度;中_測量地點的緯度。
經(jīng)過計算,重力加速度g=9.7886m/s?,與南寧市的重力加速度9.7877m/s2相差0.0009m/s2 ,引起活塞砝碼質(zhì)量誤差達(dá)到0.01%，而二等活塞式壓力計*砝碼質(zhì)量的*大允許誤差*為+0.02% .0.02級和0.005級活塞的砝碼質(zhì)量要求更*。
重力加速度與海拔*度、緯度有直接關(guān)系,經(jīng)計算得知在我國*處的區(qū)域內(nèi)，緯度相差10的兩地g值相差(0.0006~0.0009)m/s2，在同*-緯度地區(qū)海拔每升*30m , g值減小約0.0001m/s ;g值每變化0.000lm/s3,引起活塞質(zhì)量的誤差大約為0.001%。*以為滿足實際測量的需要，應(yīng)當(dāng)給定*的使用地點的重力加速度值。其他省市可以參照上述方法,對重力加速度g進(jìn)行修正，以減小計量誤差。
3.實際使用中的應(yīng)用
2008年我*設(shè)備更新，配置-.套0.05級傳感器式壓力校驗儀,舊式0.05級活塞式壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定證書在有效期內(nèi),且正常使用。在使用過程中發(fā)現(xiàn),分別使用這兩套標(biāo)準(zhǔn)檢定同*塊*密壓力表，得出兩組檢定數(shù)據(jù)，雖然檢定結(jié)果都合格,但是*-組數(shù)據(jù)是正向偏差,另*-組數(shù)據(jù)是負(fù)向偏差。當(dāng)時不能確定哪組數(shù)據(jù)更為*,后經(jīng)了解*砝碼是退休的老同志配重，而這位退休的老同志計算*砝碼質(zhì)量是采用南寧市的重力加速度g=-9.7877m/s2。而采用經(jīng)修正的重力加速度g=9.7886m/s2,對*砝碼的質(zhì)量進(jìn)行計算重新配重,檢定同*塊*密壓力表,與新購置的0.05級傳感器式壓力計標(biāo)準(zhǔn)裝置*得數(shù)據(jù)基本--致。
筆者在檢定各地活塞式壓力計的過程中發(fā)現(xiàn),重力加速度很容易被忽視。在對梧州市某企業(yè)壓力計檢定裝置檢定中,發(fā)現(xiàn)其壓力值始終存在較大誤差。經(jīng)過仔細(xì)檢查,*終發(fā)現(xiàn)其自動控制參數(shù)中的重力加速度竟然還是出廠值,與實際使用地的重力加速度誤差很大，經(jīng)過重新設(shè)置后誤差明顯縮小。
此后,在其他企業(yè)的自動壓力裝置檢定中也發(fā)現(xiàn)類似問題。很多活塞式壓力計的使用人員對儀器的參數(shù)不了解，尤其是重力加速度由于使用地點不*樣,其數(shù)值變化較大，并且其*值的獲得也比較困難,往往被忽視。
二、活塞有效面積的修正1.問題的提出
當(dāng)活塞式壓力計的工作壓力增大時,活塞、活塞筒會發(fā)生彈性形變，使得活塞系統(tǒng)的有效面積也發(fā)生變化,這種面積的改變可以用下式表示:
A.=A.(1+λP)
式中:A。-某參考壓力下活塞的面積,m2;λ*壓力形變系數(shù) ,Pa+;P_壓力 值, Pa。
當(dāng)壓力>6MPa時，活塞系統(tǒng)的有效面積發(fā)生改變,造成誤差較大，影響了活塞式壓力計的*度,必須考慮有效面積的修正。
經(jīng)筆者調(diào)查,絕大部分企業(yè)、計量檢定機(jī)構(gòu)在送檢活塞式壓力計時,*送檢活塞筒活塞及其連接件,*砝碼并不送檢，其質(zhì)量值依據(jù)檢定證書數(shù)據(jù)自行配重。于是檢定人員依據(jù)證書,11個*砝碼每個都按照5.10760kg配重,這種方法是錯誤的,它忽略了活塞式壓力計的工作壓力增大時,活塞系統(tǒng)的有效面積會發(fā)生改變。
2.誤差計算及分析
由JJG59-2007可知,測量上限≥25MPa的活塞式壓力計且用于測量壓力值時，配套的*砝碼必須按順序號放置使用,*砝碼、活塞及其連接件質(zhì)量按以下公式計算:
AxP;m;= _x<(1+Pa )x[1+(2j-1 )x\xPj]g Pm
式中:m,- 按次序加載的第j塊砝碼的質(zhì)量,kg;P,-壓力增加的間隔值(如5MPa),Pa;A-活塞式壓力計活塞有效面積,m';g 使用地點重力加速度,m/s2;p.--_周圍空氣密度,kg/m3 ;Pm**砝碼、活塞及其連桿材料密度,kg/m;h-壓力形 變系數(shù),Pa-'。
在誤差計算分析前,先對JJG59--2007勘誤:規(guī)程附錄A-溫度修正和壓力形變系數(shù)A.3活塞、活塞筒材料的線膨脹系數(shù)、彈性模量和泊松比。
3.實際使用中的應(yīng)用
從_上面的誤差分析可知,如果活塞和活塞筒材料為合金鋼，若11個*砝碼每個都按照5.10760kg配重，*大誤差可達(dá)0.03%，超出了砝碼的*大允差值0.02%。計量檢定是*項嚴(yán)肅、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎霞墮z定機(jī)構(gòu)在出具證書的時候不能夠籠統(tǒng)給出:*砝碼產(chǎn)生5MPa,砝碼質(zhì)量計算值5.10760kg,數(shù)量11個,應(yīng)該按次序給出單個砝碼的質(zhì)量,否則誤導(dǎo)送檢單位。
壓力計*砝碼是否需要按順序編號排放，應(yīng)該進(jìn)行誤差分析,需要按順序排放的,若不按順序排放則產(chǎn)生誤差;不需要按順序排放的,若按順序排放則增加不必要的工作量。碳化鎢材質(zhì)的彈性模量比合金鋼、銅合金大,在相同條件下,壓力形變系數(shù)小，砝碼可以不按順序編號排放。為了工作方便，建議購買活塞和活塞筒材料為碳化鎢的活塞式壓力計。
壓力值與活塞的有效面積有關(guān),每臺活塞式壓力計有效面積不同，即使是同*廠家同*型號的活塞式壓力計有效面積也有差異，活塞式壓力計的*砝碼不能互用，*砝碼應(yīng)*臺*。
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