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关于二等标准活塞压力计活塞有效面积不确定度的分析

发布时间:2010-04-28 作者:张蕾 刘继武 来源:本站原创 浏览:1588

山东省枣庄市计量测试所 张蕾  刘继武

  一、问题的提出

  在检定弹簧管式精密压力表时通常选用二等标准活塞压力计。根据其工作原理,二等标准活塞压力计产生的压力为P=W/SW为砝码加活塞及上部圆盘的总重力,S为活塞的有效面积。因此,活塞式压力计的测量准确度主要取决于活塞的有效面积及专用砝码重量的测量准确度。由于专用砝码的测量准确度易于控制在0.005%之间,所以故活塞式压力计的测量准确度主要由活塞有效面积的测量准确度确定。国际法制计量组织建议,活塞初始有效面积的不确定度允许为综合准确度的50%。因此,分析活塞有效面积的不确定度,对提高活塞式压力计在测量中的准确度极为重要。因此本文重点对二等标准活塞压力计有效面积的不确定度进行分析。    

  二、对二等标准活塞压力计有效面积的不确定度进行分析

  标准活塞式压力计有效面积的不确定度,主要取决于以下8个方面的误差。影响活塞有效面积的误差主要有:

 1.一等标准活塞式压力计活塞有效面积传递误差
    二等标准活塞式压力计的活塞有效面积是由一等标准活塞传递而来的。其误差
    Δ1=±1×10-4

    2.一等标准活塞式压力计专用砝码质量传递误差
    Δ2≤1×10-4

    3.环境温度变化引起的误差
    温度对有效面积的影响也是不可忽略的。检定规程中规定,二等标准活塞式压力计应在(20±2)℃条件下检定。当T=22℃或T=18℃时,引起的误差变化为:
    Δ3=(a1+a2)(t-20)=±0.44×10-4
    式中,a1a2分别为活塞和活塞筒材料的线膨胀系数,均为11×10-6℃。

    4.检定活塞有效面积时,起始平衡零点变化也会引起活塞有效面积的变化,其误差
    Δ4=±0.5×10-4

    5.灵敏阀引起的误差
    Δ5=±0.2×10-4

    6.垂直性的影响引起的误差
    承重底盘平面对活塞中心线或承重杆中心线垂直性误差,其允许不垂直度≤5′。由此引起误差为:
    Δ6=±(1-cosa)/cosa=±(1-cos5′)/cos5′=±1.1×10-6=±0.01×10-4

    7.活塞受压变形引起的误差
    Δ7=±0.03×10-4

    8.使用地区的重力加速度测量准确度带来的误差
    重力加速度本身存在着测量误差,其最高准确度为:Δ=1/go×10-5=±1×10-6
    设测量误差Δg=±0.0005m/s2时,则有:
    Δ8=±0.0005/9.79735=±0.5×10-4
    式中,g=9.79735m/s2为枣庄地区重力加速度。
    上述8项误差互不相关,故用方和根法合成。
    将上述8项误差数据代入总不确定度公式,即可求得:
    
  由此可得,二等标准活塞压力计活塞有效面积的不确定度为1.7×10-4,而实际工作中测量不确定度不一定达到最大。    

  三、结论

  JJG59-1990《二、三等标准活塞式压力计》检定规程中规定的二等标准活塞压力计参数指标是合理的,按上述方法计算是可行的,能确保检定结果的准确可靠。

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