壓力表的調(diào)修與檢定結(jié)果的不確定度評定

孫洪林

摘要：壓力表具有易于生產(chǎn)、機(jī)械強(qiáng)度大和彈性敏感度高等性能優(yōu)越的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過程中的技術(shù)測量和控制測量方面，具有較為廣泛的應(yīng)用。壓力表除周期檢定外，如果對其示值有懷疑，也可以進(jìn)行檢定、調(diào)修，以保證壓力表的正常運(yùn)行狀態(tài)。通過檢定或調(diào)修壓力表，使其滿足國家檢定規(guī)程所要求的技術(shù)指標(biāo)。在壓力表的檢定過程中，需要調(diào)修的壓力表很多，這些問題的解決，不但可以節(jié)約社會資源，增加壓力表的使用周期，同時(shí)也會使我們更加了解壓力表的結(jié)構(gòu)，提高檢定水平和工作效率。檢定結(jié)果的不確定度評定在實(shí)驗(yàn)室比對、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的新建和復(fù)核中極其重要，本文主要介紹了遇到有問題的壓力表時(shí)如何修理以及進(jìn)行檢定結(jié)果的不確定度評定。

關(guān)鍵詞：壓力表 調(diào)修 示值準(zhǔn)確 檢定結(jié)果的不確定度評定

Adjustment of Pressure Gauge and Uncertainty Assessment of Verification Results

Sun Honglin （Beijing Shijingshan District Inspection and Testing Center）

Abstract：? Pressure gauge is characterized by superior performances， such as easy production， high mechanical strength， high elastic sensitivity， etc. and is extensively applied in the technical measurement and control survey in the production process. The pressure gauge isnt limited to the periodic verification. In case of doubt about the indicating value， it can be verified and repaired to guarantee the normal operation status of pressure gauge. The pressure gauge is verified or repaired to meet the technical indicators required by national verification regulations. Many pressure gauges need repairing in the verification to save social resources and increase service life. Besides， we would have a better understanding the structure of pressure gauge， improving verification level and work efficiency. Uncertainty assessment of verification results is very important in the comparison of laboratory， new construction and review of measurement standards. The repair method of pressure gauge without fault and the uncertainty assessment of verification results are mainly introduced in this paper.

Key words：? pressure gauge， repair， indicating value accuracy， uncertainty assessment of verification results

0 引言

壓力表是利用彈性元件在壓力作用下的變形來測量壓力的，這個(gè)變形量通過傳動機(jī)構(gòu)放大，由指針的傳動在分度盤上指示出來。在日常的檢定工作中，經(jīng)常遇到有故障的壓力表，應(yīng)對其進(jìn)行調(diào)修，確保其示值準(zhǔn)確，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備安全。檢定結(jié)果的不確定度評定，是實(shí)驗(yàn)室計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)重要的評定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)予以高度重視。

1 壓力表檢定中常見的不合格項(xiàng)及調(diào)修方法

1.1 零位誤差不合格

（1）若指針?biāo)蓜?，?yīng)對指針進(jìn)行矯正，待檢定合格后敲緊。

（2）降壓后，若加壓口處堵塞，則需要用針頭疏通，并進(jìn)行清洗。

（3）降壓后，若游絲回彈力不足，應(yīng)打開中心齒輪與扇形齒輪的嚙合處，通過逆時(shí)針轉(zhuǎn)動中心齒輪軸來增大游絲力矩，加大回彈力。

（4）由于運(yùn)輸過程中碰撞等原因，其零位不在合格范圍內(nèi)，應(yīng)將指針拆下，重新安裝在合格位置后固定。

1.2 指針偏轉(zhuǎn)平穩(wěn)性不合格

（1）若指針與表面玻璃或者刻度盤有磨擦，可矯正指針或者加厚玻璃下面的墊圈，避免指針轉(zhuǎn)動時(shí)產(chǎn)生阻礙。

（2）若中心齒輪軸有彎曲，軸徑之間有摩擦，可取下齒輪軸矯正敲直。

（3）若兩齒輪嚙合處有雜污、毛刺等，可將齒輪進(jìn)行清潔。

1.3 示值不穩(wěn)定，壓力明顯下降

檢查壓力表與校驗(yàn)器的連接處是否泄漏，如果未漏，考慮以下情況：

（1）若機(jī)座本身有砂眼導(dǎo)致泄漏，則需要更換相同規(guī)格的機(jī)座。

（2）若彈性元件密封性差，則需要更換同規(guī)格的彈性元件。

1.4 示值誤差不合格

（1）若彈性元件變形不規(guī)律，位移與壓力值不再構(gòu)成正比例關(guān)系，則需要更換彈性元件。

（2）若彈性元件自由端與傳動部件的調(diào)整不準(zhǔn)確，則需要重新檢查，根據(jù)壓力標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)整。

（3）若指針位移無規(guī)律，則說明游絲松緊不一致，可調(diào)整游絲松緊，重新確定中心齒輪轉(zhuǎn)動位置，避免產(chǎn)生示值誤差。

（4）若齒牙嚙合點(diǎn)有污物、毛刺，也會引起示值超差，應(yīng)及時(shí)清理。如果所有檢定點(diǎn)出現(xiàn)的誤差相同，應(yīng)調(diào)整指針的位置予以避免。

1.5 回程誤差不合格

（1）若壓力表內(nèi)部各部件結(jié)合處的間隙過大，例如軸向間隙與徑向間隙過大，軸與孔配合松動，多會引起回程誤差?？稍黾佑谓z的力矩來避免。齒牙磨損嚴(yán)重的應(yīng)更換新配件。

（2）若機(jī)件在傳動時(shí)有摩擦阻礙，如齒輪配合過緊，軸彎曲與孔配合過緊，連桿連接處卡頓，齒輪有毛刺雜污等。應(yīng)逐一檢查、設(shè)法排除。

2 測量結(jié)果的不確定度評定

2.1 概述

以0.05級數(shù)字壓力計(jì)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器為例，本方法適用于壓力表測量結(jié)果的不確定度的評定。

（1）評定依據(jù)

JJG 52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。

（2）環(huán)境條件

溫度為（20±5）℃，相對濕度小于85%，恒溫2 h，介質(zhì)為空氣。

（3）測量標(biāo)準(zhǔn)

0.05級、（0～1.6）MPa的數(shù)字壓力計(jì)（編號：211H152C0034）及壓力校驗(yàn)臺。

（4）被測對象

1.6級，分辨率0.05 MPa，量程為（0～1.6）MPa一般壓力表。

（5）測量方法

通過升壓降壓一個(gè)循環(huán)，在各檢定點(diǎn)讀取被測壓力表與數(shù)字壓力計(jì)的示值，測量值減去標(biāo)準(zhǔn)值的差為該壓力表的示值誤差。

2.2 數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)模型為：

式中：δ——被檢壓力表示值誤差，MPa；

P1——某一檢定點(diǎn)被檢表的示值，MPa；

P0——數(shù)字壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)壓力值，MPa。

2.3 靈敏系數(shù)

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的來源

（1）數(shù)字壓力計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，用符號u1表示。

（2）被測壓力表引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，用符號u2表示。

（3）環(huán)境溫度的不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，用符號u3表示。

2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定

2.5.1 由數(shù)字壓力計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1

數(shù)字壓力計(jì)的準(zhǔn)確度等級為0.05級，MPE：±0.000 8 MPa，按均勻分布，則由標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1為0.000 47 MPa

2.5.2 壓力表引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

（1）由測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u21對壓力表的1.2 MPa測量點(diǎn)重復(fù)測量10次，測量結(jié)果見表1。

測量次數(shù)n=10，則測量結(jié)果的平均值、單次測量實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s分別為：

實(shí)際檢定時(shí)取2次測量的算術(shù)平均值為測量結(jié)果，壓力表測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

（2）壓力表示值估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u22

壓力表的分度值為0.05 MPa，按分度值的1/5估讀示值，則估讀誤差為0.01 MPa，區(qū)間半寬為0.005 MPa，服從均勻分布。壓力表示值估讀所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

由于被測儀表的示值估讀對測量重復(fù)性的結(jié)果有影響，而u22＞u21，所以忽略重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=u22=0.002 9 MPa。

（3）由環(huán)境溫度的不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

實(shí)驗(yàn)室溫度為21.5 ℃，相對濕度為52%，環(huán)境壓力為大氣壓，被測壓力表在環(huán)境條件下靜置2 h以上，符合JJG 52—2013的要求，因此環(huán)境溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以忽略不計(jì)。

2.6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

2.7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為

2.8 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為

U = kuc =2×0.003 MPa=0.006 MPa≈0.01 MPa

2.9 檢定結(jié)果不確定度報(bào)告

本標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定1.6級、（0～1.6）MPa壓力表，在1.2 MPa測量值為y = 1.21 MPa，示值誤差的擴(kuò)展不確定度為U = 0.01 MPa，k = 2。

3 結(jié)論

使用單位在使用過程中，不太注意操作規(guī)范，使壓力表出現(xiàn)的問題不斷增加，也造成了一定的浪費(fèi)情況，所以在使用時(shí)一定要按照操作規(guī)范進(jìn)行操作。本著節(jié)約資源的原則，還要采取定期對壓力表進(jìn)行清洗等維護(hù)措施，以防壓力表內(nèi)部不干凈引起的零件磨損，影響壓力表的靈敏度和精確度。在日常的檢定中，計(jì)量工作人員應(yīng)盡量維修，使其達(dá)到計(jì)量檢定規(guī)程的要求，確保示值準(zhǔn)確，保證壓力表的安全穩(wěn)定運(yùn)行。開展檢定結(jié)果的不確定度評定，是實(shí)驗(yàn)室提高出具檢定結(jié)果可靠性的重要保障，是實(shí)驗(yàn)室檢測能力水平高低的體現(xiàn)，是計(jì)量檢定不可缺少的環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

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