*砝碼質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檢定合格,但是在使用中有時還會存在示值不*、重復性超差等: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，在不同地區使用活塞式壓力計,要注意對砝碼的質量值按使用地點的重力加速度進行修正。重力加速度與海拔*度、 緯度有直接關系,這兩個參;數*般都是通過上網查閱資料獲得,而資料數值都是*在城市內的平均值，與實際使用地點有*定誤差，這個誤差在實際應用中很容易被忽略。

      1.問題的提出

      活塞*砝碼質量是根據已經測得的活塞面積，計算壓力對應的砝碼質量,不算壓力形變系數,其計算公式為:

      1  P。m=PxAx-x( 1+*)

      g  Pm式中:m-*砝碼質量,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,其*性直接影響活塞*度。

      從JJG59- -2007《活塞式壓力計檢定規程》附錄列表中可看到，每個省只給出少數重要城市的重力加速度,省內的中小城市大部分都沒有。比如,廣西壯族自治區只有南寧和柳州兩個城市的重力加速度值，經過筆者調查,許多城市的不少企業、計量檢定機構對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行計算,得出的實地重力加速度值與籠統采用省*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引入誤差對活塞式壓力計標準裝置的影響，以梧州市為例,通過對本單位海拔*度、緯度的數據進行分析，計算重力加速度值,并探討同--地區重力加速度測定不準對引人誤差數值的影響。

      經過查詢科技資料,得到梧州市的緯度是23.29,城區平均海拔*度是24m。海拔*度24m是市區防洪堤洪水警戒線*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 ,經過測量和仔細分析,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 ,引起活塞砝碼質量誤差達到0.01%，而二等活塞式壓力計*砝碼質量的*大允許誤差*為+0.02% .0.02級和0.005級活塞的砝碼質量要求更*。

      重力加速度與海拔*度、緯度有直接關系,經計算得知在我國*處的區域內，緯度相差10的兩地g值相差(0.0006~0.0009)m/s2，在同*-緯度地區海拔每升*30m , g值減小約0.0001m/s ;g值每變化0.000lm/s3,引起活塞質量的誤差大約為0.001%。*以為滿足實際測量的需要，應當給定*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進行修正，以減小計量誤差。

      3.實際使用中的應用

      2008年我*設備更新，配置-.套0.05級傳感器式壓力校驗儀,舊式0.05級活塞式壓力計標準裝置檢定證書在有效期內,且正常使用。在使用過程中發現,分別使用這兩套標準檢定同*塊*密壓力表，得出兩組檢定數據，雖然檢定結果都合格,但是*-組數據是正向偏差,另*-組數據是負向偏差。當時不能確定哪組數據更為*,后經了解*砝碼是退休的老同志配重，而這位退休的老同志計算*砝碼質量是采用南寧市的重力加速度g=-9.7877m/s2。而采用經修正的重力加速度g=9.7886m/s2,對*砝碼的質量進行計算重新配重,檢定同*塊*密壓力表,與新購置的0.05級傳感器式壓力計標準裝置*得數據基本--致。

      筆者在檢定各地活塞式壓力計的過程中發現,重力加速度很容易被忽視。在對梧州市某企業壓力計檢定裝置檢定中,發現其壓力值始終存在較大誤差。經過仔細檢查,*終發現其自動控制參數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，經過重新設置后誤差明顯縮小。

此后,在其他企業的自動壓力裝置檢定中也發現類似問題。很多活塞式壓力計的使用人員對儀器的參數不了解，尤其是重力加速度由于使用地點不*樣,其數值變化較大，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

當活塞式壓力計的工作壓力增大時,活塞、活塞筒會發生彈性形變，使得活塞系統的有效面積也發生變化,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 ,Pa+;P_壓力 值, Pa。

      當壓力>6MPa時，活塞系統的有效面積發生改變,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。

      經筆者調查,絕大部分企業、計量檢定機構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，其質量值依據檢定證書數據自行配重。于是檢定人員依據證書,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,活塞系統的有效面積會發生改變。

      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,Pa-'。

      在誤差計算分析前,先對JJG59--2007勘誤:規程附錄A-溫度修正和壓力形變系數A.3活塞、活塞筒材料的線膨脹系數、彈性模量和泊松比。

      3.實際使用中的應用

      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0.03%，超出了砝碼的*大允差值0.02%。計量檢定是*項嚴肅、嚴謹的工作，上級檢定機構在出具證書的時候不能夠籠統給出:*砝碼產生5MPa,砝碼質量計算值5.10760kg,數量11個,應該按次序給出單個砝碼的質量,否則誤導送檢單位。

      壓力計*砝碼是否需要按順序編號排放，應該進行誤差分析,需要按順序排放的,若不按順序排放則產生誤差;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,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*臺*。