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精密压力表检定 西华大学技术监督学院 四川省质量技术监督学院 2013-03-23 摘要：在科技研究和工业生产过程中，压力是一个非常重要的参数。 它可以决定某些科研成果的高低，也可以决定某些生产过程能否正常进行。 在压力测量与检测技术中，压力仪器仪表种类繁多，应用广泛，其中弹性压力仪表的品种和数量占有相当大的比重。 弹性压力表用于安全保护场合，如锅炉安全压力表； 用于医疗保健，如血压计等，与人们的生命、健康和安全密切相关。 因此，属于我国《计量法》第九条规定的强制检定范围。 压力仪表在国民经济中有着广泛的应用。 在生产安全、医疗卫生、工业生产、农业生产、国防建设、科学研究等方面发挥着安全保障作用。 role in research等 关键词：安全防护、国防建设、科研不是Shift+6（？），而是直接按Tab在该行上方一个波浪号，然后采用“分布式对齐”的方式每一行字体，采用第五种字体。 看看变化。 最近比较忙，没时间跟大家详细说。 按照我给你的布局写目录。 记得写（1）。 好的。 一、单螺旋弹簧管压力表的结构与原理 （一）工作原理 单螺旋弹簧管压力表（简称压力表）的工作原理：弹簧管的自由端在压力下产生位移介质压力的作用，并借助于拉杆带动传动放大机构，指针在表盘上发生偏转，指示被测压力值。

我们知道，弹性敏感元件的单圈弹簧管遵循虎克定律，即应力与应变成正比，即敏感元件的弹性变形及其相关运动与被测压力成正比。 但在有限条件下，即在弹性极限范围内变形与压力成正比。 单螺旋弹簧管式是1847年由法国机械师Bourdain制造的，1849年获得专利后，首先用于测量压力。 一百多年来，弹簧管压力表一直是最重要的压力测量仪表，这主要是由于其体积小、结构简单、价格低廉、维修方便、测量范围广等优点。 (2)基本结构如图所示，弹簧管1弯成圆弧形，截面为扁平圆形或椭圆形，一端与底座(接头)9相连，另一端与底座(接头)9相连。用自由端螺纹塞或密封套密封，用拉杆2与形齿轮3连接，扇形齿轮是整个齿轮传动机构的组成部分。 它与小齿轮（中心齿轮与指针轴相同）4啮合，指针5固定在小齿轮轴上。 为了消除传动机构中活动间隙不固定的影响，在小齿轮的轴上安装了一个能产生反作用力矩的扁平螺旋游丝。 有变圆的趋势，因此管内腔产生应力迫使自由端移动，这个移动距离（通常称为位移）是通过拉出被测介质的压力值得到的。 因此，本压力表的组成部分可归纳为四部分： 1、敏感元件和机座。 包括弹簧管、密封塞、带螺纹接头的支撑件、拉杆、示值可调接头螺钉、固定螺钉等； 2、齿轮传动机构。

包括扇形齿轮、中心小齿轮（含指针轴）、游丝、上夹板、下夹板及夹板螺丝等， 3.显示装置。 包括表盘和指针； 4、保护装置。 包括玻璃盖。 表壳、衬圈和固定螺丝等。 (3) 敏感元件的特性 由于弹簧管的质量对精密手表的精度非常重要，这里讨论以下几点： 1. 比例极限和弹性极限比例极限 下面以低碳钢和应力-应变特性曲线为例。 材料内的相对变形与应力成比例增加的最大应力称为比例极限。 弹性极限，在一定的应力作用下，材料中的残余变形已达到预定的小值（花纹原始长度的0.002%～0.005%），则这种应力称为弹性极限，用弹性表示。 2、弹性元件的弹性变形 在压力的作用下，弹性敏感元件的几何形状和尺寸会发生变化。 在弹性极限范围内，变化与压力成正比。 撤去压力后，元件又能恢复到原来的尺寸，这种现象称为弹性变形。 3. 弹性元件的非弹性效应 弹性元件的弹性后效应。 是指当施加在弹性元件上的压力取消后，不能立即恢复到原来的形状和尺寸，但经过一定时间后，弹性元件可以恢复到原来的形状和尺寸。 这种现象称为弹性后效。 不同的弹性元件需要不同的恢复时间，有些恢复得非常快，几秒或几分钟。 然而，一些弹性部件需要几个小时，甚至几天几夜才能恢复。 弹性后效是所有弹性元件的一个特性，而且是一个重要的特性。 没有没有弹性后效的组件。

弹性后效也决定了仪表的精度，与比例极限有很大关系。 压力值越结晶，管的比例极限，弹性后效越大，质地好的部件弹性后效小。 因此，为减小弹性后效的影响，最有效的方法是减小元件所受的压力，即规定足够的安全系数。 弹性元件的弹性滞后。 组件在加载和卸载过程中，弹性曲线不重合的现象，或者说在相同的规定工况下，在全测量范围内，输出值的不重合程度同一测点的正负行程之差称为弹性滞后。 显然，在不同负载下，对应的滞后量不同，最大滞后值也不同。 滞后误差用最大滞后值与总位移的百分比表示。 式中：——最大滞后值[=]Wmax——最大载荷总排量。 弹性元件的残余变形。 当施加的压力解除时，弹性元件不仅不能恢复到原来的形状和尺寸，而且会与原来的形状和尺寸不同。 这是弹性元件经过一定时间后的积累。 这种现象称为残余变形。 如果施加的压力超过元件的弹性极限，元件可能会被破坏。 为避免弹性元件过早产生残余变形，一般规定弹性元件的最大压力仅为该比例极限的几分之一，即保留一定的安全系数（也称强度系数）。 安全系数K表示为公式 其中： - 弹性元件材料的比例极限Pmax - 最大工作压力 知道弹性元件的比例极限，可以选择元件的最大工作压力。

选择安全系数时，还应考虑弹性元件的疲劳特性。 例如，安全系数等于2的弹簧管，经受15万次压力波动后，改变示值是不好的。 弹性元件受温度影响。 弹性元件周围环境的温度变化会引起材料弹性模量E的变化。 弹性模量温度系数通常用来表示弹性模量随温度的变化。 的含义是：当温度变化1度时，弹性模量的相对变化量，即式中：-弹性模量的温度系数； E——材料在实际温度t下的弹性模量； ——材料在标准温度下的弹性模量； ——实际温度与标准温度之差； 弹性模量随温度升高而降低，必然会改变弹性元件的刚度和灵敏度。 在相同负载下，弹性元件的输出也随之变化，由此产生的误差称为温度误差。 二、精密压力表检定装置的选择、检定操作步骤及数据处理方法 （一）精密压力表检定装置标准装置的选择： 1、标准装置的允许误差不能大于允许误差的1/42测试的误差。 选用的标准器件如下： a． 活塞压力表； b. 活塞式压力真空表； C。 液体压力表； d. 其他符合标准仪表误差要求的压力测量标准装置； 压力表可统一检定8点以上（每个检定点加有相应的权重） 4、0.16级精度仪表检定可选用相应量程的二级标准压力表。 可选用0.06级精度仪表检定相应的计量 5.标准装置必须在有效期内。

辅助设备：1、压力源、真空源2、压力调节器3、油汽、油水分离器环境条件：1、环境温度0.06、0.1、0.16、0.25级精密仪表：（202）0.4、0.6级精密仪表(203) 2.相对湿度不大于85% 3.环境压力：大气压力 4.精密仪表在上述1、2、3条件下至少静置2小时后进行检查 校验工作介质： 1、对于测量上限不大于0.25MPa的精密仪表，工作介质为洁净空气或无毒、无害、化学性质稳定的气体。 2、对于测量上限大于0.25MPa的精密仪表，工作介质可为非腐蚀性液体。 3、测量上限不大于2.5MPa。 它实际上是一种用于测量气体压力的精密仪表，在检定介质时也可与气体一起工作。 （二）验证操作步骤及数据处理方法： 1、验证步骤 a． 外观检查精密量规各部件应装配牢固，无松动现象； 新制造的压力表涂层均匀光滑，无明显剥落现象。 表盘玻璃应为无色透明，无妨碍读数的缺陷和损伤； 表盘应平整光滑，标记清晰可辨； 应有制造单位或商标、产品名称、计量单位和编号、计量器具制造许可证标志和编号，真空应有（-）号或负号、精度等级、出厂编号； 指针的指示刃应垂直于分度盘，并能覆盖最短分度线的1/4~3/4。 分度盘平面间距离应在（0.5～1.5）mm范围内。

b. 零检查； 当没有压力或真空时，指针应位于零标记处。 C。 示值误差校准； （任何检定点的误差应大于允许误差）精密仪表按工作位置安装在检定装置上，密封无泄漏； 精度示值误差检定点应不少于8点（不包括零点）； 测试点应尽可能均匀地分布在测量范围内。 检定时，压力从零开始，稳步升高或降低压力，对各检定点的示值进行检定。 当示值达到测量上限时，切断压力源，耐压3分钟，然后按原检定点即可顺利降压或升压回测。 升压时应避免冲击和仰泳现象。 对于每个测试点，应在压力升高和降低时读取两个读数。 第一次阅读是在敲击案件之前进行的； ),并将敲击后的读数和前后敲击外壳引起的指针变化量分别记入检定记录表。 d. 验证返回错误（变体）； 对于同一个校验点，升压（或降压）和降压（或升压）校验时，敲击外壳前后的示值均在测量范围内，任何一个校验点的返回误差不应为大于允许误差的绝对值。 e. 敲击位移 对于每个验证点，升压（或降压）和降压（或升压）测试时，敲击外壳引起的指针变化量不应大于允许误差的1/2 . F。 测量上限耐压上限点时，关闭被测仪表开关，进行耐压3分钟，打开被测仪表开关，前后读数敲，将数据添加到记录表中。

G。 指针偏转稳定：在测量范围内，指针偏转应平稳，不应有跳动、卡滞现象。 H。 对0.06、0.1级精密量具进行3次连续检定； 0.16、0.25精密量规2次； 0.4 和 0.6 精密量规 1 次。 西安仪表厂生产的压力表，编号：881236，精度：以0.4级，量程0~0.6MPa为例，采用活塞式压力表，标准表为0.04~0.6Mpa，精度2级； 简述其操作步骤。 先检查校验仪上的两个开关是否闭合，然后装上被测精密压力表，打开油杯，逆时针转动手泵上的手柄，将油泵入泵内（为防止空气从进入开始，可以慢慢摇动手柄），手泵抽出泵长的2/3左右，然后将油压回油杯，重复操作至少2次，直到没有气泡为止泵，关闭油杯。 将压力表稳压点选为0.1、0.2、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.6MPa，打开被测仪表和校验仪的开关，增加压力（缓慢摇动增压器手柄顺时针打泵，在砝码盘上加一个0.1Mpa的专用砝码，旋转砝码）至第一个检定点（0.1MPa），以标准为准（此时手不能离开手泵上的把手），读数，（估计读数至刻度值的1/10，刻度值为0.005MPa）在原始记录表中填入读数，直到敲击压力表，然后敲击压力表的侧面，读取，并填入原记录表中的读数 敲击后按位置，继续加压至第二个校验点，重复刚才的操作，直至校验到上限刻度，然后关闭精度开关被测压力表，耐压三分钟 ，打开被测仪表的开关，然后敲一下表头，每次读数一次后，将读数填入原记录表降压。

继续降压到下一个检查点（0.5MPa），重复刚才的操作，再继续降压到第一个检查点（0.1MPa），重复刚才的操作。 校验完毕，继续减压至精密表距零点仅2~3小格，打开油杯，使指针自然归零。 最后，关闭被测仪表和测试仪的开关，顺时针摇动手泵手柄，将油杯压回油杯，合上油杯，取下被测精密压力表，盖上盖子，实验结束，收拾干净。 2.数据处理； 列：测试量程为0~0.6MPA，精度为0.4的精密表，使用标准为0,04~0.6MPA，精度为2级的活塞式压力表。测点：0.1、0.2、0.3 , 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.6（附验证数据） 数据处理如下； 允许误差 = 精度范围 % 允许误差 = 0.40.6% = 0.0024 MPa下）（具体数据见所附精密压力表检定记录表）检定结果：精密压力符合0.4级。 三。 精密压力表在检定过程中的误差及减少或消除的方法（一）温度变化引起的误差及校正要求在JJG49-99检定规程中，弹簧管式精密压力表和真空表检定的环境温度，以及规定严密的压力表在检定前应在温度环境中放置两小时以上。 接近错误。

精密压力表允许在203（0.4、0.6）和202（0.0、0.1、0.16、0.25），工作温度为10~+30。 温度变化引入的附加误差：因此，总误差是由温度变化引起的； (2)安装位置引入的误差及校正要求为安装精密仪表检定，特别是测量上限不大于0.6MPa(但不大于0.25MPa)的精密压力表，选用二级标准活塞式压力表，活塞下端应与压力表指针在同一水平面上，否则因液柱高差引起的压力值必须校正，见检定规程JJG49它在 -99 中指定。 我国各厂家生产的活塞式压力表，压力表的活塞下端面一般低于压力表的指针轴。 为了消除这种影响带来的附加误差，可以采用两种解决方案； 1、用一套专用的重物转换接头，将活塞下端面的位置抬高，使其与被测仪表的指针轴线处于同一水平面上。 2.使用计算方法 a． 测量被测仪表与活塞下端面的高度差，带入计算，并将此值加到各校验数据中。 b. 将其转换成一个小的权重，并添加到每个测试中。 （三）其他因素引起的误差 1、工作介质不同引起的介质误差。 比如常压下空气的密度是1.2kg/m3，而变压器油20点钟的密度是860kg/m3，两者相差七百多倍。

显然，弹簧管内气柱的压力误差可以忽略，但弹簧管内油柱的压力误差不可忽略。 根据试验数据，比较采用空气和变压器油作为压力传递介质的结果，精密压力表测量上限为0.25MPa的平均值的相对误差达到0.82%，1MPa的相对误差为0.22%。 . 2.5MPa达到0.12%。 因此，检定规程明确规定，测量上限不大于0.25的精密仪表的工作介质必须是空气或其他无毒、无害、化学性质稳定的气体。 测量上限不大于2.5MPa的测量气体压力的精密仪表，应以气体为工作介质进行检定。 这时最好以二等标准的气体活塞式压力表为准。 2、由于耐振压力表装有阻尼器，应考虑阻尼引起的误差，必要时予以修正。 3、校验时读取方法导致的错误。 （四）精密压力表选用和安装的注意事项 1、精密压力表的安装保障。 压力表的安装位置应符合安装状态的要求。 表盘一般不要水平，否则游丝会失去对齿轮间隙的控制。 位置的高度和照明应适合工作人员的观察。 当仪表测点与仪表安装处不在同一水平位置时，应考虑附加高度误差修正。

2、使用、贮存和运输注意事项 (1)仪表工作时，应处于正常工作状态，待被测压力（或抽真空）变化均匀缓慢时进行测量，以确保允许的基本不超过误差。 (2)仪表在下列条件下使用时，不应因增加附加装置而产生附加误差，否则应考虑修正： 为保证仪表不受被测介质侵蚀的影响或高粘度和结晶的影响，安装隔离装置； 为保证仪表不受被测介质的急剧变化或脉动压力的影响，安装了缓冲器以保证仪表不受振动影响，并安装了减振装置和固定装置； 为保证仪表不受被测介质高温的影响，加装充液弯头接头。 (3)严禁使用其他专用仪器。 也严禁对非特殊和可靠的设备进行测量。 更严禁使用通用压力表测量特殊介质的压力。 (4)精密压力表应有未过期的检定合格证，检定印章必须完整无损。 (5)仪表外壳应能保护内部零件免受污染和机械损伤。 如果不拆封条，则不能触摸仪表的内部部件。 (6)仪器存放环境温度以2010℃为宜，空气相对湿度不大于80%。 室内空气中不应含有能引起仪器腐蚀的有害物质。 (7) 仪器运输时，应将专用木箱或纸箱用干燥、清洁的纸条装入木箱内，以确保在运输过程中不被损坏。 4、不确定度分析 （1）概述 测量依据：JJG49-1999《弹簧管式精密压力表、真空表检定规程》。

环境条件：温度（202），相对湿度不大于80%。 测量标准：二等标准活塞式压力表。 被测对象：精密压力表。 测量过程：根据流体静力学原理，采用直接比较法，将二类标准活塞式压力表产生的压力与精密压力表指针指示的压力进行比较。 在活塞压力表上加上相应的专用砝码。 当重物作用在活塞有效面积上产生的压力与压力发生器产生的压力平衡时，被检精密压力表的指示值与标准装置产生的标准压力之间的差值数值是精密压力表的示值误差。 评定结果的使用：满足上述条件的测量结果一般可直接用于本不确定度评定方法。 表4-23和表4-24为Excel表格，分别用于计算精密压力表示值误差测量结果的组合样本标准差和扩展不确定度。 (2)建立数学模型Δ?PX?PN——被测精密压力表的示值误差，MPa； PX——被测精密压力表的实际示值，MPa； PN——标准活塞压力表的示值，MPa。 (3)各输入量的标准不确定度分量的评定 输入量PX的标准不确定度u(PX)有两个分量，一个是精密压力表在重复性条件下的测量重复性引起的精密压力表检定记录表，Type A评定方法采用，通过多组测量数据得到组合样本标准差sp，进而得到自由度较大的实验标准差。 精密压力表的估算误差引起的不确定度，已列入连续测量一栏。 二是环境温度引入的不确定性分量，采用B型评价方法。

输入量PN的标准不确定度u(PN)主要由标准活塞压力表的示值误差引起，采用B型评定法。 检定时，标准活塞式压力表的活塞下端面与精密压力表的指针轴线不在同一水平面上，两者液位差引起的偏差可以忽略不计。 以(1~60)MPa二级标准活塞式压力表检定级0.4、0~10MPa精密压力表测量上限10MPa点为例，对示值误差测量结果的各不确定度分量进行评价。 输入量PX的标准不确定度u(PX)的评定与检定 0.4级精密压力表应按规定进行两次上升和下降观测，并以算术平均值作为测量结果上报, 并取 10MPa 测量结果的组合样本 标准差，可选择 20 条测量记录。 组合样本标准偏差的计算电子表格单位：MPa 由于结果以算术平均值报告，则u1(PX)=sp/2=0.0032MPa，自由度?11=n-1=20-1=19。 则色散区间的半宽为kt2PX（C2单元格输入“=D6*2*B6”），标准不确定度u2(PX)=0.00042PX/估计Δu2(PX)/u2(PX)=0.1，其自由度?12=50。 输入量PN的标准不确定度分量u(PN)的评价可从标准活塞式压力表的检定证书得知。 半宽为0.05%PX（C3单元格输入“=0.05%*B6”），可认为该区间服从均匀包含因子k?，则标准不确定度u(PN)=0.05%PX/ ，估计Δu(PN)/u(PN)=0.1，其自由度?2=50。

(4) 组合标准不确定度和扩展不确定度的评定 同时完成组合标准不确定度uc(与PX单位相同)、有效自由度?eff和扩展不确定度U95(与PX单位相同)的计算。 本表第I列用于计算每个输出量的每个不确定分量的平方和每个输出量的每个不确定分量的4次方与自由度的商，为简单起见，将其隐藏。 各不确定分量汇总和扩展不确定度计算电子表格中输入量的估计值互不相关，组合标准不确定度由uc?计算。 有效自由度计算为 ?eff?uc4。 [ciuj(xi)]?cu 2i 2j(xi)四舍五入为50得到：取置信概率p=95%精密压力表检定记录表，由?eff=99，查t分布表，近似有效自由度k95=t95 (?eff) = t95(50) = 2.01 (5) 不确定度报告：10MPa扩展不确定度U95 = 0.013 MPa, ?eff = 50. 10MPa范围内各点测量扩展不确定度 11 12 [参考文献] [1] 《压力表》 《压力测量》姜思静主编，中国计量出版社[2]《压力测量与试验》徐迪昌主编，中国计量出版社【3】《弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》JJG52- 1999 国家技术监督局 [4] 中国计量网和中国计量论坛相关资料 13