概述:
随着国内计量行业的发展,原有的气体介质油润滑的真空活塞式压力慢慢退出了历史的舞台,取而代之的是气体活塞式压力计,纯气体活塞式压力计压力稳定可靠,大大提高了活塞压力计的灵敏度和不确定度,为高精度计量提供了完美的标准仪器。
用途:
气体活塞压力计是高准确度压力标准器,用气体做工作介质,可测量和校准表压、绝压、真空压力(负压)等。活塞压力计系统采用碳化钨材质。从而保证活塞具有不锈、耐磨和使用寿命长的特点。用气体做工作介质的活塞压力计与用液体做工作介质的活塞压力计相比较,由于它们使用的 工作介质不同,所以气体活塞压力计活塞的自转延续时间长、灵敏度高、重复性好,测量数据准确可靠。
特点:
1.活塞系统采用碳化钨材质,耐磨,温漂系数小,使用寿命长。
2.压力范围-100KPa~600KPa内任选
3.满足JJG1086-2013《气体活塞式压力计检定规程》区别传统油润滑气体活塞压力计。
4.压力接口为快速接口,方便快捷。
5.阀门采用独特设计,调压方便。
6.可选温度、压力、下降数字指示系统,方便快捷。
7.正负压切换,方便快捷。
8.测量范围:名义标称测量范围与实际测量范围一致。
9.活塞系统可以方便拿出送检(不用携带沉重的主机台)
10.可作为传递用检定活塞式压力计;也可高精度测试用。可配kg砝码和MPa砝码。
11.加压系统先进,轻便耐用!
12.砝码采用挂篮结构,重心低,稳定性极好。
13.每台均出具西北计量测试研究院《检定证书》
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。