精密压力表检定时液柱高度差修正问题的探讨

―、问题的提出

精密压力表是压力量值传递中最基础、应用最广 泛的计量标准器之一，其量值的准确与否会直接传递 给工作压力表。笔者在进行计量标准器期间核查时，用 (0.04~0.6)MPa和(0.1~6)MPa的二等活塞式压力计分别 检定同一块0.25级l.OMPa的精密压力表0.6MPa以下各 点，两台标准器的检定结果相差O.OOlOMPa。经分析,原 因是：用（0.04~0.6)MPa二等活塞式压力计检定时，按 JJG49-1999《弹簧管式精密压力表和真空表》检定规程 的规定，对液柱高度差引起的压力值进行了修正，而用 (0.1~6)MPa的二等活塞式压力计检定时却未修正。这 就引出了检定上限值大于0.6MPa的精密压力表时,是否 对液柱高度差引起的压力值进行修正的问题。笔者认 为有必要进行探讨。

二、误差计算

JJG49-1999之5.3.2.2规定：“选用标准活塞式压力 计检定上限值不大于0.6MPa的精密压力表时,应使精密 压力表指针轴与活塞的下端面在同一水平面上。否则， 对液柱高度差引起的压力值必须进行修正,压力修正值 Ap按公式计算。当被检精密压力表指针轴高 于活塞下端面时，Ap取正值，应在活塞压力计的承重盘 上加上相应Ap压力值的小砝码进行修正。”那么，检定上 限值大于0.6MPa的精密表时是否可以不修正呢？以选用 二等标准活塞式压力计检定上限值为1.0MPa和1.6MPa、 准确度等级为0.25级和0.16级的精密压力表为例，两块 表的允许误差绝对值分别为

1.0MPax0.25%=0.0025MPa

1,6MPaxO. 16%=0.00256MPa

精密压力表指针轴与活塞下端面的高度差一般为(8~15)cm,以其最大值15cm计算，液柱高度差引起的压 力值为

Ap=p-g-fc=0.86xl03x9.77707x0.15=1261Pa

=0.00126MPa

式中:p——工作介质密度,kg/m3 (变压器油在20X： 时的密度/9=0.86><10311113) ；g——检定地点重力加速 度，m/s2(可以用标准重力加速度代替，因为在计算小砝 码质量时可消去——被检表指针轴与活塞下端面的 高度差,m。

由计算结果可看出，液柱高度差引起的压力值已超 过精密压力表允许误差绝对值的1/2,已远远大于规程 规定的“标准器的允许误差绝对值应不大于被检精密压 力表允许误差绝对值的1/4”的要求。即使以液柱高度差 最小值8cm计算出的Ap=0.00067MPa,也已经大于两个 被检精密压力表允许误差绝对值的1/4，不进行修正显 然是不行的。

三、产生问题的原因

为什么会出现上述问题呢？笔者认为这是JJG49- 1999在修订时对JJG49-1987该条款未加修改所致。在精 密压力表的准确度等级这一主要技术指标中，JJG49- 1999之 3.1 比 JJG49-1987增加了 0.06 级、0.1 级、0.16级 3 个 更髙的准确度等级；在对标准器的误差要求中，JJG49- 1999之5.2.1.1将JJG49-1987中标准器的允许误差绝对 值应不大于被检精密压力表允许误差绝对值的1/3提高 到1/4。可是，JJG49-1999之5.3.2.2却未按上述两款的要求作相应的修改。这导致了 JJG49~1999本身条款之间的不 一致。其实，检定上限值大于0.6MPa的精密压力表时，该条 款中对液柱高度差引起的压力值修正也无禁止性规定。

四、解决方法

根据上面的计算和分析，笔者认为，当选用标准活 塞式压力计检定精密压力表时，若精密压力表指针轴与 活塞的下端面不在同一水平面上，且液柱高度差引起的 压力值大于被检精密压力表允许误差绝对值的1/4时， 则必须进行修正。具体修正步骤如下：

首先按JJG49-1999之5.3.2.2给出的公式计算液柱 高度差引起的压力值，其中最关键的是要测量出被检表 指针轴与活塞下端面的高度差/t。选活塞式压力计底座 为基准平面，用钢板尺或高度尺测量出油缸上定位刻线 至底座平面的高度/，再把活塞从油缸内取出并测量出 下端面至定位刻线的距离/!2(也可以把油缸从底座上卸 下，用深度尺直接测量出活塞下端面至底座平面的距离 最后把被检精密压力表安装到活塞式压力计输 出接口上拧紧，测量出指针轴至底座平面的高度/13(由 于精密压力表一般为$150型，其指针轴到接头端面的 距离为12cm,测量出活塞式压力计输出接口上端面至 底座平面的距离，两者相加也等于/)。将高度差/i=A3- (M-h)代入公式即可计算出需修正的压力值。

可按下式根据压力修正值计算附加在活塞压力计 上的小砝码值：

Am=i ? Ap/g=s ~h'p

式中——活塞有效面积，cm2#——被检表指针 轴与活塞下端面的高度差，cmp——工作介质密度， g/cm3(变压器油在20$时的密度p=0.86g/cm3)。

由上式可以看出，小砝码的计算与检定地点的重力 加速度无关。实际工作中，在测量计算出高度差后，可以 不计算压力修正值而直接计算出附加小砝码的值。小砝 码可用铁、铜等金属材料制作,在天平上测量。由于(0.04~ 0.6)MPa 二等活塞式压力计一般已经按规程规定进行了 液柱高度差引起的压力值修正，所以，对于(0.1~6)MPa 的二等活塞式压力计只要用附加小砝码进行液柱高度 差引起的压力值修正，就可以圆满解决问题。

五、两点建议

1.建议根据我国活塞式压力计的规格，将JJG49- 1999之5.3.2.2中的“……检定上限值不大于0.6MPa的精 密压力表时……”修改为“……检定上限值不大于6MPa 的精密压力表时……”，把需要修正液柱高度差的活塞 式压力计从原来的一个规格扩大到两个规格，使规程 的规定更明确具体、更便于操作。

2.建议有关活塞式压力计生产企业，在出厂使用说 明书中标明（0.04~0.6)MPa、(0.1~6)MPa的活塞式压力 计活塞下端面与输出接口上端面的高度差或两者到底 座平面的距离，给用户正确使用计量标准器提供方便。