淺談空盒氣壓表和氣壓計的計量檢定

金 路，陶笑昱，王 鵬

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 201114）

空盒氣壓表和空盒氣壓計是用于測量大氣壓力的儀器儀表。儀表的工作原理是：儀表膜盒在大氣壓力的作用下產生彈性形變，通過傳動機構動作對應表盤指針的轉動來測量大氣的壓力值。空盒氣壓表分為：普通空盒氣壓表、精密空盒氣壓表、高原空盒氣壓表。而空盒氣壓計則是利用儀表膜盒受大氣壓力作用產生的形變，進而傳動機構令筆尖對應的氣壓值在XY 軸標準（時間-氣壓）坐標紙上進行實時記錄，形成XY 軸的時間-氣壓記錄曲線來記錄當地的大氣壓力數值[1]。

1 計量要求

依據檢定規程《JJG272-2007 空盒氣壓表和空盒氣壓計》對首次檢定、后續檢定和使用中檢定做了詳細的說明。如表1 所示，空盒氣壓表從測量范圍、測量精度和溫度系數分類：精密空盒氣壓表、普通空盒氣壓表、高原空盒氣壓表和空盒氣壓計[2]。

針對上述不同類別的儀表，規程中分別規定了大氣壓力的儀表測量范圍、整壓力10hPa 點修正值的要求、相鄰整壓力10hPa 點間修正值的變化量要求、溫度系數及補充修正值的具體要求。在JJG272-2007 規程的通用技術要求中，對外觀要求和其他要求也做了詳細的描述。其中，溫度系數檢定記錄表的格式可以參照附錄A；對于常年大氣壓低于960hPa 地區使用的空盒氣壓計，其示值檢定方法可采用常壓定域檢定方法參考規程的附錄B；空盒氣壓計示值檢定記錄表的格式參考規程的附錄C；而JJG272-2007規程的附錄D 及附錄E 分別是氣壓計示值檢定-記錄表格式和氣壓表補充修正值檢定-記錄表格式。空盒氣壓表和空盒氣壓計的檢定周期根據其使用環境條件和頻繁程度確定，空盒氣壓表一般不超過1 年，而空盒氣壓計一般不超過3 年[3]。

2 溫度系數檢定

外觀檢查完好的空盒氣壓表和氣壓計才能進行溫度系數的檢定。首先，將被檢表的指針調整到當前氣壓標準值附近，然后將標準溫度計和空氣氣壓表（空盒氣壓計）放入溫度系數計量檢定箱內。儀表的溫度系數檢定在0℃～5℃和25℃～35℃的兩個溫度區間內任意一點進行測量，這兩個溫度區間的檢定測量先后順序可以自行定義，只要求兩個檢定溫度點的溫差值大于20℃。而在整個溫度系數計量檢定的操作過程中，標準大氣壓力的變化值應小于3hPa，并且在計量檢定箱內穩定的時間需大于2h，進而在高溫和低溫兩個溫度點下分別讀取出：

1）氣壓標準器的氣壓值（精確到0.1hPa）。

2）標準溫度計的溫度值（精確到0.1℃）。

3） 空盒氣壓表氣壓計的氣壓值（精確到0.1hPa）。

完成上述數據讀取之后，進行后續數據處理，將標準器氣壓值（經示值修正后）減去氣壓表或氣壓計示值得到的各自比較的氣壓插值[4]。

Kt——溫度系數，單位hPa/℃，取兩位小數。

Δp1——在高溫點標準和被檢表的氣壓差值，單位hPa。

Δp2——在低溫點標準和被檢表的氣壓差值，單位hPa。

t1——高溫點的測量溫度值，單位℃。

t2——低溫點的測量溫度值，單位℃。

3 示值檢定

經過溫度系數檢定的空盒氣壓表和空盒氣壓計才可以進行示值誤差檢定，示值檢定之前需要將空盒氣壓表和空盒氣壓計放置，待溫度平衡至檢定室溫。溫度系數修正值=空盒氣壓表的溫度系數×檢定的標準溫度值[5]。

3.1 選檢定點

每次示值誤差檢定行程的起點和終點必須是空盒氣壓表（空盒氣壓計）測量范圍的上限值和下限值。

1）對于空盒氣壓表檢定測試點的選定要求是：1010hPa 是比檢點，首次檢定檢定點的間隔為20hPa 或30hPa；后續檢定和使用中檢驗時，檢定點的間隔可放大至50hPa，并且要求在檢定全程范圍內不少于5 個檢定點。

2）對于空盒氣壓計檢定測試點的選定要求是：首次檢定需要1050hP、1030hPa、1010hPa、990hPa、960hPa 五個檢定點，測量范圍為870hPa ～960hPa 的空盒氣壓計示值 檢 定 點 為960hPa、940hPa、920hPa、900hPa、870hPa五個點；后續檢定和使用中檢驗其檢定點可以減少中間點1010hPa 或920hPa 和測量范圍的上下限點。對于常年大氣壓低于960hPa 地區使用的空盒氣壓計，其示值檢定方法可采用常壓定域檢定方法。

3.2 檢定操作

空盒氣壓表和空盒氣壓計的示值檢定包括一次升壓行程及一次降壓行程，并且要求在計量檢定過程中升壓及降壓的變化速率應小于5hPa/min，將空盒氣壓表（或空盒氣壓計）放入示值檢定箱中，調整由高壓至低壓，然后由低壓至高壓，順序可逆，持續改變壓力且中間需連續調整不可停頓的保持壓力變化趨勢。在檢定的高、低壓端點改變檢定行程方向時，應先保持原壓力趨勢持續升高或降低到超出該檢定點壓力值2hPa ～3hPa，再逆向改變壓力值，調整到下一個示值檢定點。為了保證檢定數值的準確性，每個檢定點的穩定時間不少于5min。空盒氣壓表各個檢定點的氣壓差值平均值用公式計算：

p標1——升壓行程檢定點標準器值（修正后），hPa。

p標2——降壓行程檢定點標準器值（修正后），hPa。

p表1——升壓行程檢定點被檢值（修正后），hPa。

p表2——降壓行程檢定點被檢值（修正后），hPa。

Kt——溫度系數值，單位hPa/℃。

t1——升壓行程標準溫度計的溫度值，℃。

t2——降壓行程標準溫度計的溫度值，℃。

空盒氣壓計各檢定點的氣壓差值平均值參照上述，但是不需要做溫度系數的修正計算。空盒氣壓計需要將各個檢定點的氣壓差值平均值減去1010hPa 的氣壓差值平均值，所得差值就是0.0hPa 時的示值檢定最終結果。

4 補充修正值檢定

經過氣壓示值檢定的空盒氣壓表，在自然條件下放置1 天（24h）之后，才可以進行后續的補充修正值的計量檢定。檢定補充修正值的測量方法是將空盒氣壓表（空盒氣壓計）與標準器壓力設備放置在同一個氣壓實驗室內，在相同大氣壓和室溫條件下進行比較測量，需要注意的是空盒氣壓表與氣壓標準器的感壓傳感器位置應處在同一水平高度。空盒氣壓表的全部比較讀數5 次，各個讀數之間的時間間隔應大于1h 間隔，將經示值修正后標準氣壓值減去空盒氣壓表的氣壓值得到5 次測量的差值，再計算5 次差值的算數平均值作為被檢空盒氣壓表的補充修正值[6]。

5 常壓定域檢定

在高原地區（或常年氣壓低于960hPa 地區）使用的高原氣壓計，由于空盒氣壓表的測量靈敏度隨著大氣壓力的降低而逐漸增大。氣壓計常壓定域檢定方法，就是在常壓范圍的地點檢定氣壓計時采取了控制儀器靈敏度的方法，使氣壓計不僅在常壓范圍地點可以檢定合格，即使使用氣壓計的定域范圍地點也可以檢定合格。測定空盒氣壓計在常壓范圍的總變量與標準器總變量之差，總變量控制量μ 值：

p1——常壓范圍中點氣壓值，hPa。

p2——定域范圍中點氣壓值，hPa。

λ——空盒氣壓計的靈敏度系數值。

6 結論

本文闡述了依照檢定規程《JJG272-2007 空盒氣壓表和空盒氣壓計》，實現空盒氣壓表和空盒氣壓計的檢定過程，詳細闡述了儀表的整體計量要求、溫度系數檢定、示值誤差檢定、補充修正值檢定以及常壓定域檢定的操作和數據計算過程。經測試比較，依照檢定規程的操作和計算流程可以準確地實現空盒氣壓表的計量檢定，達到了預期的檢定效果。