导读：0.02级活塞式压力计测量不确定度的评定。0.02级活塞式压力计作为检定静态压力的计量标准，其作为测量标准的不确定度评定尤为重要，本文根据工作原理建立数学模型，分析不确定度来源，给出测量标准的合成不确定度和扩展不确定度。 

　　活塞式压力计作为一种高效测压仪器，具有稳定性高，成本和维护费低等特点，主要用于计量检测机构、校准实验室以及生产或科学实验环节作为压力标准器。 

　　1 概述 

　　活塞式压力计是基于流体静力学平衡原理、帕斯卡定律测量压力的高精度压力测量仪器设备。主要由活塞组件、专用砝码和加载造压装置等组成。加放于活塞承重盘上的砝码及活塞本体的重力，作用在活塞筒内可以垂直升降、自由转动的活塞杆上，产生的压力与被测压力相平衡，就能精确测量被测压力。因工作介质不同（可为气体或液体），还可以有很宽的压力测量范围，广泛应用于小压力、中压力、高压力、甚至超高压力的测量。 

　　2 不确定度评定 

　　2.1 测量方法 

　　将活塞式压力计与标准活塞式安装在校验器上，调节好活塞系统水平及其垂直度，根据流体静力学平衡原理及帕斯卡定律，用直接测量法进行压力测量，从而测得被检压力值。 

　　2.2 数学模型： 

　　式中：F-活塞及所加砝码在重力场中产生的力 

　　A-活塞有效面积； 

　　式中：m-专用砝码质量；g-重力加速度；-空气密度；-砝码密度；-流体的表面张力系数；C-活塞的周长；-活塞杆和活塞筒之间的摩擦力，表现为活塞的灵敏阈；-活塞组件在零压和20℃下的有效面积；、-活塞杆和活塞筒的线性膨胀系数；t-活塞组件温度；P-工作压力； 

　　实际使用活塞式压力计精密测量压力时，还须考虑其它因素的影响量。如压力测量取压点至活塞下端面的距离h引入的液（气）柱差修正项，当测量点高出活塞低端时h为负，反之为正，为测压介质密度；测量绝压时，还须引入真空罩中参考真空（当测量表压时为零），故要求较高的情况下活塞式压力计测量压力表达式如下式： （5） 

　　2.3 不确定度的来源 

　　2.3.1 专用砝码质量引入的不确定度分量； 

　　2.3.2 重力加速度引入的不确定度分量； 

　　2.3.3 空气密度引入的不确定度分量； 

　　2.3.4 标准器引入的不确定度分量； 

　　2.3.5 活塞组件温度引入的不确定度分量； 

　　2.3.6 活塞轴线与重力方向的夹角引入的不确定度分量； 

　　2.3.7 压力形变系数引入的不确定度分量； 

　　2.3.8 液柱差测量误差引入的不确定度分量； 

　　2.4 测量不确定度评定 

　　以量程为（0～0.6）MPa活塞式压力计为例，各输入量及灵敏系数见表1： 

　　2.4.1 专用砝码质量引入的不确定度 

　　依据规程，0.02级活塞式压力计专用砝码质量的最大允许误差为±0.008%，服从均匀分布，则不确定度为 

　　2.4.2 重力加速度引入的不确定度 

　　重力加速度可以通过直接测量得到，南京重力加速度为9.7949m/s2，重力加速度最大允许误差为0.00005m/s2，服从均匀分布，则： 

　　由压力对重力加速度的灵敏系数为：0.1s2/m，可得重力加速度引入不确定度为： 

　　2.4.3 空气密度引入的不确定度 

　　对于低海拔地区，空气密度取1.2kg/m3，一般空气密度变化在，服从均匀分布，则空气密度不确定度为： 

　　压力对空气密度的灵敏系数为： 

　　则由空气密度引入的不确定度为： 

　　2.4.4 标准器引入的不确定度 

　　由活塞式压力计检定规程可知，0.02级标准活塞式压力计有效面积最大允许误差可认为是正态分布则： 

　　压力对有效面积的灵敏系数为： 

　　2.4.5 活塞组件温度引入的不确定度 

　　依据规程，0.02级活塞式压力计活塞温度变化范围为1℃，服从均匀分布，则温度t的不确定度为： 

　　碳化钨线性温度膨胀系数为，活塞与活塞筒材料均为碳化钨，则压力对温度的灵敏系数为，则活塞组件温度引入的不确定度为： 

　　2.4.6 活塞轴线与重力方向的夹角引入的不确定度 

　　依据规程，0.02级活塞式压力计活塞轴线偏离垂直方向角度应小于2分，服从均匀分布，则不确定度为： 

　　压力对活塞轴线偏离垂直方向夹角灵敏系数为：。 

　　则活塞轴线与重力方向的夹角θ引入的不确定度为： 

　　2.4.7 压力形变系数引入的不确定度 

　　碳化钨活塞压力形变系数为，服从均匀分布，则不确定度为。 

　　活塞压力计测量上限为0.6MPa，则由压力形变系数引入的不确定度为： 

　　2.4.8 液柱差引入的不?_定度 

　　液柱差的影响以小量程液体活塞压力计最为明显，测量上限为0.6MPa活塞式压力计一般确定活塞位置差不确定度可达2mm，服从均匀分布，则不确定度为： 

　　由0.6MPa活塞式压力计工作压力下限不大于0.04MPa，压力对液柱差的灵敏系数为：。 

　　则由液柱差引入的不确定度为 

　　2.5 标准不确定度一览表 

　　2.6 合成标准不确定度 

　　以上各分量互不相关，在不确定度合成中贡献小于1/10，忽略不计，则： 

　　（22） 

　　2.7 扩展不确定度评定 

　　取包含因子k=2，则扩展不确定度为 

　　结论 

　　0.02级活塞式压力计一般作为区域计量单位的最高标准，起着量值溯源和传递的作用。其不确定度评定过程较为复杂，不确定度来源需考虑齐全，计算时应注意量纲、单位制的统一，以保证评定数据准确可靠。对于其它量程0.02级活塞式活塞式压力计的不确定度评定可参考本方法。 

YS600活塞式压力计

一、用途

    0.05级活塞式压力计（以下简称压力计）、用于检验0.2级活塞式压力计及精密压力表,

二、工作原理与基本结构

 压力计的工作原理基于活塞本身重量和加在活塞上的专用砝码重量，作用在活塞面积上所产生的压力与液压容器内产生的压力相平衡。

    压力计系由检验泵和测量系统两部分组成。见图：

    检验泵部分包括手摇泵（11）、油杯（9）及两个阀（6）和（7）。在阀（6）和（7）上装有两端锁母，用以连接被检验的精密压力表。测量系统主要由一个经过精密研磨后具有精确截面的活塞，活塞直接承受底盘上的砝码重量。

三、技术数据

表1

精确度等级

 基本误差限 

压力值在测量范围下限以下时

 压力值在测量范围内时

0.05

 测量范围下限的±0.05%

 实际测量压力值的±0.05%

     YS-250、600活塞式压力计的承重杆（包括活塞头部）浸入工作液体浮力为5.6g.

     YS-6活塞式压力计，活塞底部与被校表中心液柱差H，表壳外径为φ150㎜，H=109㎜;表壳外径φ160㎜，H=119㎜,表壳外径φ250㎜，H=169㎜，其修正公式△P=Hγ，式中△P为液柱差产生的压力，γ=0.88g/cm3为变压器油的比重。

1、砝码   2、指标板   3、底座   4、调整螺钉   5、连接管部件 

   6、7、8阀 9、油杯  10、水平仪 11、手摇泵   12、手轮   13、测量系统

四、验收与保管

1、用户收到装箱压力计,应先检查压力计包装是否完整；如有损伤,应即查明原因。

2、开箱后拆除衬垫物，检查压力计外观是否完好，说明书、合格证是否齐全，如有缺损，应即通知我厂。

3、压力计应贮藏在室内，其环境温度应为+5~35℃。相对湿度不大于80%；周围空气不应含有腐蚀压力计的有害杂质。

五、安装与使用

1、压力计应放在便于操作的工作台上，利用调整螺钉（4）来校准水平，必须使气泡水平仪的气泡位于中间位置。

2、压力计的工作环境温度20±2℃，周围空气不得含有腐蚀性气体。

3、砝码应放在干燥地点。

4、使用前，首先用油清洗压力计各部分，然后在手摇泵和测量系统的内腔注满传压价质（传压价质不允许混有杂质和污物），并将内腔中的空气排除。

5、旋转手摇泵手轮，检查油路是畅通：若无问题，即可装上被检精密压力表。

6、操作步骤：

（1）打开油杯（9），左旋手轮，使手摇泵的汽缸充满油液。

（2）关闭油杯（9），打开（6）（7）（8）三个阀，右旋手轮，产生初压，使底盘升起，到与指示板的上端相齐为止。见图

（型号YS-6到活塞杆上的刻线与红漆线相重合为止。）

（3）增加砝码重量，使之产生所需之检验压力。增加砝码时，应不断转动手轮，以免底盘下降；操作时，必须使底盘及砝码以不小于30转/分的初角速度按顺时针方向旋转，借以克服摩擦阻力的影响。

（4）检查完毕，左旋手轮，逐步卸去砝码；zui后打开油杯，卸去全部砝码。

六、维护与修理

    1、压力计除活塞杆和活塞筒是精密零件，不得轻易拆卸外，其他各部分应定期清洗。清洗及安装时都必须谨慎小心，防止脏物或擦布纤维混入。

    2、油液必须过滤，不许混有杂物脏物；经使用一定时间后，必须更换新油。

    3、不用时必须盖上防尘罩，以免尘埃进入压力计内。

    4、每使用一年，必须送计量机关重新检定。

    5、压力计带有附件5个皮碗，当手摇泵口有泄露时，将压紧螺母松