壓力表示值誤差校準方法的優化實驗設計

陳俊雄

摘要：本文首先針對影響壓力表示值的因素和優化壓力表檢測結果的方法進行論述，并在此基礎上，進行了相關的實驗設計，并對實驗結果進行分析。

關鍵詞：壓力表；誤差校準；實驗設計

在化工企業產生過程中，壓力是非常重要的數據類型，因此，強化在壓力測試當中的精度，便成為了各大化工企業日常工作當中的一個重要問題。在針對壓力表的誤差校準工作當中，對壓力表示值產生影響的因素是多樣的，怎樣迅速、科學的分析這些因素對壓力表校準過程中造成的影響，并在實驗過程中盡量降低外界因素對實驗結果所造成的影響。便成為了相關工作人員所必須要思考的一個重要問題。

一、影響壓力表示值的因素和優化數據指標

如圖1所示，該圖即為壓力表的內部結構圖，在途中可以發現，彈簧管在真空和壓力的雙重作用之下，發生彈性形變導致管段出現位移現象。該位移現象憑借機械傳動結構得到放大，由此傳導給顯示裝置，再通過指針在對應計量單位上的顯示得到被測物的壓力或者真空量。

在針對壓力表示值誤差進行現場校準時，除了校準方法對誤差所導致的影響以外，工作人員還需要衡量壓力表在使用過程中自身的機械傳動原理和檢測現場的環境等方面因素的影響。確認影響壓力表示值準確性的影響因素。（一般是恒溫時間、校準過程中的溫度和校準過程中采用的介質材料），因為壓力表是采用彈性零部件材料，會受到溫度因素較為明顯的影響，會導致壓力表中彈性材料模量的變化，對示值的準確性產生非常明顯的影響；校準介質則是對壓力表當中零點位置判定存在有影響。衡量全部影響因素的意義是保障壓力表在校準過程中有最大程度的精確性，所以引入歸一化偏差En的絕對值來作為優化綜合數據，若En的指越低，則代表其檢測結果的精確程度就越好，其表達公式為：

在該公示當中，x代表該實驗室通過實驗所得到了壓力表示值誤差；

xrel代表上級實驗室按照相關實驗操作規范所得到的壓力表示值誤差；

u代表該實驗室誤差校準結果的標準不確定程度；

urel代表上級實驗室示值誤差校準的不確定程度。

二、實驗設計和數據分析

（一）實驗設計

在本次實驗當中，分別采用A、B、C、D來表示壓力表示值校準方式，校準介質材料、恒溫時間長度以及校準過程中的環境溫度等對壓力表示值產生影響的四個因素，在此當中，A、B、C因素均擁有2個水平，D因素擁有4個水平使用1、2、3、4來分別表達因素水平，不對因素之間可能存在的相互作用進行分析，使用ls（41×24）格式的正交表來進行實驗。

該實驗的過程為：首先選取一個量程范圍在01.6MPa的壓力表，將該表送到上級實驗室，并對其開展0.4MPa點校準得出xrel與urel的數據，之后在本次實驗當中的正交表，通過實驗得到x與u的數值，在得到全部數據之后，將其帶入公式

當中進行運算。K1、K2、K3、K4為每一種因素在相同水平實驗過程中的結果綜合，k1、k2、k3、k4為各種影響因素的水平效應，極差Rj是max（kj）-min（kj）的值，如果極差Rj的值越大，就代表該影響因素對壓力表校準工作所造成的影響越大。

（二）數據分析

獲得壓力表示值誤差影響因素的重要性順序依次是采用的校準方式（A）>恒溫時間長度（B）>校準過程中的介質材料（C）>校準過程中的實驗室溫度（D）。并且按照各影響因素對實驗結果平均值所造成的影響來判定優水平，因為所計算出的En的值閱讀，就代表結果的精確程度越高，由此便可以選擇出最優化組合，根據平均值的大小來選擇優水平，結果為A2B2C2D2，由此可以得出該實驗的最佳方法為反校法，在溫度恒定環境當中30min，使用水來作為介質材料并且校準溫度為20℃時，實驗的精度能夠達到最高，詳細情況如圖2所示。

三、結語

憑借以上數據分析和實驗理論證明可以發現，在針對壓力表示值誤差進行校準的過程中，本文所設計的反校法比傳統的壓力表校準方法有更好的精度，同時在采用反校法的過程當中，實驗人員能夠完成實驗數據和計算機設備之間的互相連接，由此大幅度增強實驗的整體效率和精確程度，該實驗有效驗證的壓力表反校發擁有極強的實驗準確性，適合在我國各大化工企業壓力表示值誤差校準當中進行廣泛使用。

參考文獻：

[1]鐘星.精密壓力表示值誤差的不確定度與符合性評定[J].計量與測試技術，2016，（09）：98100.

[2]李杰.壓力表示值誤差校準方法的優化實驗設計[J].計量與測試技術，2016，（07）：3738.