引 　 言

壓力計(jì)量基準(zhǔn)器為guojia壓力基準(zhǔn)裝置，guojia壓力基準(zhǔn)裝置主要由一套相同結(jié)構(gòu)的５個(gè)活塞系統(tǒng)組成 ［１ ］ 。壓力工作基準(zhǔn)也由０．００５級(jí)活塞式壓力計(jì)構(gòu)成，其次有０．０１級(jí)活塞式壓力計(jì)、０．０２級(jí)活塞式壓力計(jì)、 ０．０５級(jí)活塞式壓力計(jì)以及其他壓力計(jì)量器具構(gòu)成了壓力計(jì)量器具檢定系

統(tǒng)表。活塞式壓力計(jì)具有測(cè)量范圍寬、測(cè)量準(zhǔn)確度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單計(jì)量性能穩(wěn)定、易于量值溯源等優(yōu)勢(shì)。其作為壓力標(biāo)準(zhǔn)在壓力量量值傳遞中的地位也就可想而知了。因此活塞式壓力計(jì)的計(jì)量也就變得尤為重要。

 

１　 活塞壓力計(jì)簡(jiǎn)介

        活塞式壓力計(jì)是根據(jù)帕斯卡原理、流體靜力學(xué)平衡原理為基礎(chǔ)進(jìn)行壓力計(jì)量的 ［１ － ２ ］ 。活塞式壓力計(jì)主要有活塞系統(tǒng)（活塞和活塞筒組成）、專用砝碼和校驗(yàn)器３大部件組成。活塞系統(tǒng)作為活塞式壓力計(jì)的核心部件，活塞和活塞筒是活塞式壓力計(jì)核心數(shù)據(jù)———活塞有效面積的來源；專用砝碼是根據(jù)活塞有效面積與使用地重力加速度經(jīng)過計(jì)算，加工的具有固定質(zhì)量用于復(fù)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)壓力值的圓盤型砝碼 ［２ － ３ ］ ；校驗(yàn)器也稱為造壓泵或壓力計(jì)底座，主要由壓力泵、連接管和閥門組成，用于安裝活塞系統(tǒng)且有造壓功能的裝置。

 

        活塞式壓力計(jì)壓力產(chǎn)生的原理如式（１ ）所示：Ｐ ＝ｍｇ／ Ａ ｅ （１ ）

式中： Ｐ 為活塞產(chǎn)生的壓力； ｍ 為專用砝碼的質(zhì)量；ｇ 為使用地的重力加速度； Ａ ｅ 為活塞的有效面積。

 

２　 活塞式壓力計(jì)的計(jì)量

        結(jié)合 ＪＪＧ５９ － ２００７ 《活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》的要求，活塞式壓力計(jì)的計(jì)量檢定是在相應(yīng)的環(huán)境條件下（不同準(zhǔn)確度等級(jí)都有與之對(duì)應(yīng)的溫度和濕度要求）進(jìn)行的，檢定項(xiàng)目主要包括外觀檢查、活塞系統(tǒng)檢查、專用砝碼和稱重盤檢查、活塞有效面積測(cè)量、專用砝碼質(zhì)量測(cè)量、垂直度測(cè)量、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)延續(xù)時(shí)間測(cè)量、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)下降速度測(cè)量、鑒別力測(cè) 量、密 封 性 檢 測(cè)、活 塞 有 效 面 積 周 期 變 化 率 判定 ［２ ， ４ ］ 。其中活塞有效面積測(cè)量是整個(gè)活塞式壓力計(jì)的計(jì)量檢定的核心工作。本文主要針對(duì)活塞有效面積測(cè)量進(jìn)行研究。

 

２．１　 活塞有效面積測(cè)量

        活塞有效面積測(cè)量主要包括直接平衡法和起始平衡法兩種 ［５ － ６ ］ 。

直接平衡法：

        １ ）確定標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)與被檢活塞式壓力計(jì)的活塞及其連接件質(zhì)量；

        ２ ）測(cè)量?jī)商谆钊�式壓力�?jì)參考平面的高度差； ３ ）開始平衡點(diǎn)的測(cè)量，地衣平衡點(diǎn)壓力值一般 選 擇 活 塞 式 壓 力 計(jì) 測(cè) 量 范 圍 上 限 的 １０％ ～２０％ ，分別在兩套壓力計(jì)上加載相應(yīng)的專用砝碼，校驗(yàn)器加壓使標(biāo)準(zhǔn)與被檢活塞式壓力計(jì)都升至工作位置，此過程中兩套壓力計(jì)均應(yīng)以 ３０～６０ｒ ／ ｍｉｎ 的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)保持在各自的工作位置。如不平衡，在上升活塞上加載相應(yīng)的小砝碼，直至平衡。然后以同樣辦法依次升壓、降壓測(cè)量其他檢定點(diǎn)，檢定點(diǎn)一般不少于 ５ 個(gè)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到被檢活塞的有效面積。直接平衡法的平衡原理如式（２ ）所示：

        式中： ｍ 標(biāo)碼 ｉ 為第 ｉ 個(gè)平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量； ｍ 檢碼 ｉ 為第 ｉ 個(gè)平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量； ｍ 標(biāo)活 為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿質(zhì)量； ｍ 檢活 為被檢活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿質(zhì)量；ρ 標(biāo)碼為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρ 檢碼 為被檢活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρ 標(biāo)活 為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿平均密度；ρ 檢活 為被檢活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿平均密度；ρ ａ 為空氣密度； ρ 介 為活塞式壓力計(jì)使用介質(zhì)的密度； Ａ 標(biāo) 為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的有效面積；Ａ 檢 ｉ 為第 ｉ個(gè)平衡點(diǎn)計(jì)算得到的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積；ｇ 為當(dāng)?shù)刂亓�加速度；�?為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)與被檢活塞式壓力計(jì)工作位置的高度差（標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)工作位置高度減去被檢活塞式壓力計(jì)工作位置高度）。被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積平均值為#終的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積如式（３ ）所示：

        式中：ｎ 平衡點(diǎn)的測(cè)量次數(shù)。

 

        起始平衡法：

         １ ）起始平衡點(diǎn)的確定，一般選擇活塞式壓力計(jì)測(cè)量范圍上限的 １０％～２０％ 壓力值的點(diǎn)作為起始平衡點(diǎn)，分別在兩套壓力計(jì)上加載相應(yīng)數(shù)量的砝碼，校驗(yàn)器加壓使標(biāo)準(zhǔn)與被檢活塞式壓力計(jì)都升至工作位置，此過程中兩套壓力計(jì)均應(yīng)以 ３０～６０ｒ ／ ｍｉｎ 的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)保持在各自的工作位置，如不平衡，在上升活塞上加載相應(yīng)的小砝碼，直至平衡。起始平衡后，壓力計(jì)上加載的所有砝碼作為起始平衡質(zhì)量，保持不變； 

        ２ ）以同樣辦法依次升壓、降壓測(cè)量其他檢定點(diǎn)，檢定點(diǎn)一般不少于 ５ 個(gè)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得到被檢活塞的有效面積。起始平衡法的平衡原理如式（４ ）所示，

        式中： ｍ 標(biāo)碼（ｉ ＋１ ） 為第（ ｉ ＋１ ）個(gè)平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量； ｍ 檢碼（ｉ ＋１ ） 為第（ ｉ ＋１ ）個(gè)平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量； ｍ標(biāo)碼１為起始平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量； ｍ檢碼１為起始平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ρ 標(biāo)碼 為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρ 檢碼 為被檢活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρ ａ 為空氣密度； ρ 介 為活塞式壓力計(jì)使用介質(zhì)的密度； Ａ 標(biāo) 為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的有效面積；Ａ 檢（ ｉ ＋１ ） 為第（ｉ ＋１ ）個(gè)平衡點(diǎn)計(jì)算得到的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積；ｇ 為當(dāng)?shù)刂亓�加速度�?/div>