壓力表的調修與檢定結果的不確定度評定

孫洪林

摘要：壓力表具有易于生產、機械強度大和彈性敏感度高等性能優越的特點，在生產過程中的技術測量和控制測量方面，具有較為廣泛的應用。壓力表除周期檢定外，如果對其示值有懷疑，也可以進行檢定、調修，以保證壓力表的正常運行狀態。通過檢定或調修壓力表，使其滿足國家檢定規程所要求的技術指標。在壓力表的檢定過程中，需要調修的壓力表很多，這些問題的解決，不但可以節約社會資源，增加壓力表的使用周期，同時也會使我們更加了解壓力表的結構，提高檢定水平和工作效率。檢定結果的不確定度評定在實驗室比對、計量標準的新建和復核中極其重要，本文主要介紹了遇到有問題的壓力表時如何修理以及進行檢定結果的不確定度評定。

關鍵詞：壓力表 調修 示值準確 檢定結果的不確定度評定

Adjustment of Pressure Gauge and Uncertainty Assessment of Verification Results

Sun Honglin （Beijing Shijingshan District Inspection and Testing Center）

Abstract：? Pressure gauge is characterized by superior performances， such as easy production， high mechanical strength， high elastic sensitivity， etc. and is extensively applied in the technical measurement and control survey in the production process. The pressure gauge isnt limited to the periodic verification. In case of doubt about the indicating value， it can be verified and repaired to guarantee the normal operation status of pressure gauge. The pressure gauge is verified or repaired to meet the technical indicators required by national verification regulations. Many pressure gauges need repairing in the verification to save social resources and increase service life. Besides， we would have a better understanding the structure of pressure gauge， improving verification level and work efficiency. Uncertainty assessment of verification results is very important in the comparison of laboratory， new construction and review of measurement standards. The repair method of pressure gauge without fault and the uncertainty assessment of verification results are mainly introduced in this paper.

Key words：? pressure gauge， repair， indicating value accuracy， uncertainty assessment of verification results

0 引言

壓力表是利用彈性元件在壓力作用下的變形來測量壓力的，這個變形量通過傳動機構放大，由指針的傳動在分度盤上指示出來。在日常的檢定工作中，經常遇到有故障的壓力表，應對其進行調修，確保其示值準確，保護生產設備安全。檢定結果的不確定度評定，是實驗室計量標準運行狀態重要的評定標準，應予以高度重視。

1 壓力表檢定中常見的不合格項及調修方法

1.1 零位誤差不合格

（1）若指針松動，應對指針進行矯正，待檢定合格后敲緊。

（2）降壓后，若加壓口處堵塞，則需要用針頭疏通，并進行清洗。

（3）降壓后，若游絲回彈力不足，應打開中心齒輪與扇形齒輪的嚙合處，通過逆時針轉動中心齒輪軸來增大游絲力矩，加大回彈力。

（4）由于運輸過程中碰撞等原因，其零位不在合格范圍內，應將指針拆下，重新安裝在合格位置后固定。

1.2 指針偏轉平穩性不合格

（1）若指針與表面玻璃或者刻度盤有磨擦，可矯正指針或者加厚玻璃下面的墊圈，避免指針轉動時產生阻礙。

（2）若中心齒輪軸有彎曲，軸徑之間有摩擦，可取下齒輪軸矯正敲直。

（3）若兩齒輪嚙合處有雜污、毛刺等，可將齒輪進行清潔。

1.3 示值不穩定，壓力明顯下降

檢查壓力表與校驗器的連接處是否泄漏，如果未漏，考慮以下情況：

（1）若機座本身有砂眼導致泄漏，則需要更換相同規格的機座。

（2）若彈性元件密封性差，則需要更換同規格的彈性元件。

1.4 示值誤差不合格

（1）若彈性元件變形不規律，位移與壓力值不再構成正比例關系，則需要更換彈性元件。

（2）若彈性元件自由端與傳動部件的調整不準確，則需要重新檢查，根據壓力標準值調整。

（3）若指針位移無規律，則說明游絲松緊不一致，可調整游絲松緊，重新確定中心齒輪轉動位置，避免產生示值誤差。

（4）若齒牙嚙合點有污物、毛刺，也會引起示值超差，應及時清理。如果所有檢定點出現的誤差相同，應調整指針的位置予以避免。

1.5 回程誤差不合格

（1）若壓力表內部各部件結合處的間隙過大，例如軸向間隙與徑向間隙過大，軸與孔配合松動，多會引起回程誤差?？稍黾佑谓z的力矩來避免。齒牙磨損嚴重的應更換新配件。

（2）若機件在傳動時有摩擦阻礙，如齒輪配合過緊，軸彎曲與孔配合過緊，連桿連接處卡頓，齒輪有毛刺雜污等。應逐一檢查、設法排除。

2 測量結果的不確定度評定

2.1 概述

以0.05級數字壓力計作為計量標準器為例，本方法適用于壓力表測量結果的不確定度的評定。

（1）評定依據

JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。

（2）環境條件

溫度為（20±5）℃，相對濕度小于85%，恒溫2 h，介質為空氣。

（3）測量標準

0.05級、（0～1.6）MPa的數字壓力計（編號：211H152C0034）及壓力校驗臺。

（4）被測對象

1.6級，分辨率0.05 MPa，量程為（0～1.6）MPa一般壓力表。

（5）測量方法

通過升壓降壓一個循環，在各檢定點讀取被測壓力表與數字壓力計的示值，測量值減去標準值的差為該壓力表的示值誤差。

2.2 數學模型

數學模型為：

式中：δ——被檢壓力表示值誤差，MPa；

P1——某一檢定點被檢表的示值，MPa；

P0——數字壓力計標準壓力值，MPa。

2.3 靈敏系數

2.4 標準不確定度分量的來源

（1）數字壓力計引入的標準不確定度分量，用符號u1表示。

（2）被測壓力表引入的標準不確定度分量，用符號u2表示。

（3）環境溫度的不穩定引入的標準不確定度分量，用符號u3表示。

2.5 標準不確定度分量評定

2.5.1 由數字壓力計引入的標準不確定度u1

數字壓力計的準確度等級為0.05級，MPE：±0.000 8 MPa，按均勻分布，則由標準壓力計引入的標準不確定度分量u1為0.000 47 MPa

2.5.2 壓力表引入的標準不確定度u2

（1）由測量重復性引入的標準不確定度分量u21對壓力表的1.2 MPa測量點重復測量10次，測量結果見表1。

測量次數n=10，則測量結果的平均值、單次測量實驗標準偏差s分別為：

實際檢定時取2次測量的算術平均值為測量結果，壓力表測量重復性引入的標準不確定度為：

（2）壓力表示值估讀引入的標準不確定度u22

壓力表的分度值為0.05 MPa，按分度值的1/5估讀示值，則估讀誤差為0.01 MPa，區間半寬為0.005 MPa，服從均勻分布。壓力表示值估讀所引入的標準不確定度為：

由于被測儀表的示值估讀對測量重復性的結果有影響，而u22＞u21，所以忽略重復性引入的標準不確定度u2=u22=0.002 9 MPa。

（3）由環境溫度的不穩定引入的標準不確定度分量u3

實驗室溫度為21.5 ℃，相對濕度為52%，環境壓力為大氣壓，被測壓力表在環境條件下靜置2 h以上，符合JJG 52—2013的要求，因此環境溫度影響引入的標準不確定度可以忽略不計。

2.6 標準不確定度分量一覽表

2.7 合成標準不確定度

合成標準不確定度uc為

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2，則擴展不確定度為

U = kuc =2×0.003 MPa=0.006 MPa≈0.01 MPa

2.9 檢定結果不確定度報告

本標準裝置檢定1.6級、（0～1.6）MPa壓力表，在1.2 MPa測量值為y = 1.21 MPa，示值誤差的擴展不確定度為U = 0.01 MPa，k = 2。

3 結論

使用單位在使用過程中，不太注意操作規范，使壓力表出現的問題不斷增加，也造成了一定的浪費情況，所以在使用時一定要按照操作規范進行操作。本著節約資源的原則，還要采取定期對壓力表進行清洗等維護措施，以防壓力表內部不干凈引起的零件磨損，影響壓力表的靈敏度和精確度。在日常的檢定中，計量工作人員應盡量維修，使其達到計量檢定規程的要求，確保示值準確，保證壓力表的安全穩定運行。開展檢定結果的不確定度評定，是實驗室提高出具檢定結果可靠性的重要保障，是實驗室檢測能力水平高低的體現，是計量檢定不可缺少的環節。

參考文獻

[1]JJG 52—2013 彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表

[2]JJF 1059.1—2012 測量不確定度評定與表示

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