空盒氣壓表檢定中溫度順序變化對溫度系數與示值誤差的影響

摘 要：本文依據空盒氣壓表檢定規程《JJG272-2007》要求，對一組共5只空盒氣壓表在規定溫度條件下，高、低溫順序不同時，溫度系數與及示值誤差產生的變化進行了研究。通過本實驗得出以下結論：在空盒氣壓表溫度系數檢定過程中，（1）從高溫（25℃）到低溫（5℃）與從低溫（5℃）到高溫（25℃），兩種檢定條件下，溫度系數的變化很小，可以忽略；（2）在低溫（5℃）時空盒氣壓表的示值絕對誤差比在高溫（25℃）時大；（3）20℃溫度間隔的選擇符合氣壓表膜盒組線性變化的規律。

關鍵詞：空盒氣壓表；溫度系數；示值誤差

本文針對空盒氣壓表在兩種不同的溫度系數測定狀態下溫度系數和示指誤差的變化進行了研究。空盒氣壓表主要用于大氣環境監測和大氣壓力測試，所處環境多是室外，在眾多環境因數中，氣溫成為影響空盒氣壓表的主要原因；由于溫度變化直接導致空盒氣壓表內部膜盒組的線性變化，從而影響其測量誤差。

依據JJG272-2007《空盒氣壓計和空盒氣壓表》國家計量檢定規程的要求，對一組共5只空盒氣壓表在規定溫度條件下，在高低溫順序相反的情況下，對溫度系數與示值誤差的變化進行了詳細科學合理的分析。此項工作即為壓力計量工作提供了實踐經驗也進一步證明和驗證了《空盒氣壓計和空盒氣壓表》國家計量檢定規程提供了必要的實驗驗證。

1 實驗

檢定標準為太原市太航壓力測試科技有限公司生產的WDXS-2（-5～40）℃型氣壓儀器溫度系數檢定箱，QYJD-2氣壓儀器檢定裝置，QYX氣壓儀器示值檢定箱；被檢空盒氣壓共一組5只。

溫度系數的檢定： （1）將5只空盒氣壓表先置于25℃環境下進行示值檢測，待恒溫至室溫再進行5℃示指檢測；（2） 將5只空盒氣壓表先置于5℃環境下進行示值檢測，待其恒溫至室溫再進行25℃示值檢測。實驗環境符合JJG272-2007規程的要求，在每個溫度點平衡至少2小時以上，環境溫度浮動不±2℃，室內大氣壓力變化不大于3hPa。

結果及討論：

a. 兩種測試條件下空盒氣壓表的溫度系數變化很小，即檢定順序對溫度系數影響可以忽略，檢定結果保持一致。

如表一所示5只氣壓表的溫度系數檢定結果：同一只表在高低溫順序相反的情況下，表現出大致相同的結果， 3次測試結果平均值相差很小，1#，3#相同，2#，5#相差僅0.01。而4#相差0.02略大，主要原因可能是由于空盒氣壓表在低溫至高溫的變化環境下熱脹冷縮比高溫至低在溫變化情況下變化更大，導致檢定示值的變化較大，這點可由表2得知：三只空盒氣壓表兩種情況下，在5℃時示值誤差都較大，而在25℃時示值誤差較小。此結果表明，空盒氣壓表在接近室溫20℃時，膜盒組受熱彈性變化影響較小，而偏離室溫越大膜盒組受熱彈性變化影響影響越大，使示值誤差變大，同樣溫度系數也表現出類似的變化規律，符合彈性元件線性變化規律。

b. 驗證并證明了規程中對于溫度間隔相差20℃的規定是合理的，既不會使得溫差太大，導致超出正常溫度系數的檢定范圍，使得溫度系數測定偏大，也不會由于溫差太小，而使得氣壓表變化不明顯，溫度系數的測定偏小，因此即符合彈性氣壓表元件的線性變化規律，又能達到空盒氣壓表工作的環境要求。

對于表一溫度系數隨高低溫度檢定順序的變化保持一致，分析主要原因是高溫（25℃）或低溫（5℃）示值檢定完成后要求氣壓表保持一段時間并達到室溫，再進行低溫（5℃）或高溫（25℃）的檢定，并讀取示值，每次的示指與標準示指均是在實驗室環境下完成，且經過足夠長時間的恢復，氣壓表的彈性元件受溫度的影響完全消除。因此，測定數據均反映了空盒氣壓表的真實性能，各項參數仍然保持其測試的穩定性。

2 結論

綜上所述：空盒氣壓表在溫度變化情況下，溫度系數的檢定基本保持一致，對示值誤差的檢定準確可靠，反映了彈性膜盒組隨溫度變化的特性：即溫度變化對空盒氣壓表膜盒組的線性性能或計量性能的影響，或體現了膜盒組線性特性對溫度變化的適應性強弱。

（1）空盒氣壓表溫度系數在兩種檢定條件下，對溫度系數的影響很小。嚴格保證檢定的時間間隔與充分的彈性恢復期，使得溫度變化對膜盒組影響最小，確保了氣壓表溫度系數測定指標的真實可靠；（2）在低溫（5℃）時，空盒氣壓表的示值誤差比在高溫（25℃）時要大，主要是由于空盒氣壓表彈性形變在高溫越接近20℃（與室溫溫差越小）時形變量越小，示指誤差越小，而在5℃時離室溫溫差較大誤差明顯增大，形變量大，示指誤差越大；（3）規程規定20℃的溫度間隔符合氣壓表膜盒組線性變化的規律，適用于氣壓表在不同的環境條件下，溫度變化幅度和范圍應在所適用的范圍，測試數據的可性度更高，適用壽命更長。

本文通過在不同空盒氣壓表在溫度系數檢定順序相反的情況下，溫度系數的響應變化，以及空盒氣壓表在高低溫下示值誤差的變化都從理論上進行了客觀的分析；并對產生這種變化得原因給出了可能的原因。因此，溫度系數檢定是空盒氣壓表檢定考核的主要指標參數也是保證儀器合格的必要條件。實驗為空盒氣壓表檢定規程程》提供了實驗驗證，也為鑒別空盒氣壓表的質量優劣，能否適應環境正常變化的主要參考，也可作為生產和挑選合格產品的依據。

另外，補充修正值也是空盒氣壓表性能優劣和合格與否的重要參考指標，將在后續研究中進行發表。

參考文獻：

[1] JJG272-2007.空盒氣壓計和空盒氣壓表國家計量檢定規程.中國計量出版社，2007.

作者簡介：王利軍，男，中共黨員，2011年研究生畢業于溫州大學物電學院凝聚態物理專業染料敏華納米薄膜太陽能電池方向，期間在中科院等離子體物理研究所做課題二年，2013年就職于山西省計量科學研究院壓力計量研究所至今。