活塞式压力计的误差修正
测量气体活塞式压力计有效面积时气柱差的误差分析
直 接平衡法 （ 全压 法） ：是利用 流体静 力平衡 原理 ，
通 过 已知标准活塞 压力 计底 端 的压力 ，得 到被 测活塞 压 力计 活塞底端 的压力 ，并 通 过变换 压力 定义公 式 ，求 得 被测 活塞 的有效 面积 。即通过公式 （ ）计算 。 １
Ｅｒ ｏ ｒ ｒ Ａｎａ ｙ ｉ ｆＧ ａ ｌ ｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ｄ ｉ ｅ ｓ ｉ ｆｅ ｔｖ ｒ ａ ｏ ａ ｓｏ ａ ｅ ｌ ｓｓ ｏ ｓ Ｃｏ ｕｍ Ｄ ｆ ｒ ｎｃ ｕｒｎｇ Ｍ ａ ｕｒｎｇ Ｅｆ ｃ ｉ ｅ Ａ ｅ ｆＧ ｓ Ｐｉｔ ｎ Ｇ ｕｇ
ｃ ａ ｇ ｆ ｈ ｒ ｓｕ ｅ Ｅ ｅ ｈ ｕ ｈ ｔｅ ｈ ｉｈ ｏ ｅｇ ｓｃ ｌ ｍｎ ｉ ｉ ｖ ｒａ ｌ ． ｂ ｔｔｅｐ ｅ ｓ ｒ ａ ｓ ｄｂ ｈ ａ ￣ｕ ｓｃ ａ ｇ ａ ｌ． ’ａ ｃ ｅ ｔｓ ｈ ｎ ｅ ｏ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ． ｖ ｎ ｔ ｏ ｇ ｅｇ ｔ ａ ｏｕ ｎ ａ ｂ ｅ ｔ ｈ ｆ ｈ ｓ ｉ ｕ ｈ ｒ ｓｕ ｅ ｃ ｕ ｅ ｙｔ ｅｇ ｃ ｍ ｉ ｈ ｎ ｅ ｅ １ ｔ ｒ ａｅ ｓ ｎ ｂ ｈ
ＬＩ Ｘｉ ＷＵ。 ＳＨＥＮＧ ａ ｙａ ｎ— Ｘｉ ｏ— ｎ， ＺＨＡＮＧ ａ Ｘｉ ｎ， Ｗ ＡＮＧ Ｌｉ
（ ｈｎｅ ｅｇＩｓｔｔ ｏ ｅ ｏｏｙ＆Ｌ Ｍｅｓｒｍｅｔ ｅｉｇ１０ ９ ，Ｃ ｉ ） Ｃ ａ ｇｈｎ ｔｕｅ ｆ ｔ ｌｇ ａｉ Ｍ ｒ ａｕｅ ｎ ，Ｂ ｉｎ ００ ５ ｈｎ ｊ ａ
ｓ ａｌ ａｓｏｅ ｍｎ ｅｔ ｒｓ ｒ ａｓｄｂ ｅｄ ｅｅｃ ｅｌｕｄ （ ａ） ｏ ｔ ｏｒ ｅｅｃ ｌ ｓｏ ｅｐｓ ｎｇｕｅＴ ａ ｍ ａ ｓ ｈ ｍ ｌｍ ｓ ｔ ｌ ｉ￣ ｅｐｅｓ ｅｃｕｅ ｙｔ ｉ ｒｎｅｏ ｔ ｑ ｉ ｇ ｉ ｈ ｕ ｈ ｆ ｆ ｈ ｉ ｓ ｆ ｈ ｔ ｅ ｒｎｅｐａ ｆｈ ｉ ｏ ａｇ． ｈｔ ｅｎ ｅ ｅｗ ｆ ｎ ｔ ｔ ｔ ｐｅｓｒ ｃｕｅ ｙｔｅｌ ｕ （ａ） ｃｌ ｎｉ ｉ ａ ａｌ Ｂ ｔ ｗｎ ｅｃｍ ｒｓｂｌ ｆｈ ａ，ｔ ｅｓｙｏ ｅｇ ｈ ｇ ｇｗｔ ｔｅ ｒｓｕｅ ａｓ ｂ ｑｉ ｇ ｄ ｈ ｉ ｄ ｓ ｏ ｍ ｖｒ ｂｅ ｕ ｏｉｇｔ ｔ ｏ ｐｅｓ ｉｙｏ ｅｇｓ ｈ ｄｎｉ ｆ ｈ ａ ｉ ｃａ ｉ ｉ ｈ ｕ ｓｎ ｉ ． ｏｈ ｉｉ ｔ ｅ ｔ ｔ ｓ ｓ ｎ ｎ ｈ
活塞压力计检定数字压力计的液柱高度差修正
活塞压力计检定数字压力计的液柱高度差修正摘要：目前活塞压力计检定数字压力计已经广泛的应用到了各项生产实践活动中，能够有效的测量压力的具体值，得到更加准确的数据。
根据实际情况看来，这种压力计在使用过程中很有可能会出现液柱高度差，因此就需要进行有针对性的修正工作，这样才能够提高该压力计的精度。
关键词：活塞压力计检定数字压力计；液柱高度差；修正总体来看，现阶段数字压力计的性能已经越来越优质，稳定性越来越好。
特别是活塞压力计检定数字压力计能够十分高效的对压力值进行测量，使用比较便捷，检测效率比较高。
做好液柱高度差修正具有较强的现实意义，能够更好的发挥这种压力计的效果。
一、关于活塞压力计检定数字压力计的概述活塞压力计检定数字压力计在测量具体的压力数值时，通过压力传感器来采集压力信号，然后将信号传入到信号处理单元中，经过这个流程之后，压力的模拟量就已经转变为了数字量，能够直接通过显示器显示出来，以便相关人员查看和使用。
目前关于活塞压力计检定数字压力计使用标准比较高，《数字压力计》对测量精度以及测量范围做出了明确界定，由于活塞式压力计拥有比较高精度的测量效果，因此对0.05级以上的测量能够发挥比较好的效果。
在检定压力时，0.02级可以检定0.05级的数字压力计。
如果工作介质为液体，就必须要能够做好高度差修正工作。
具体的流程是需要首先将活塞式压力计和被测数字压力计的受压点置于同一水平面上，如果不能够达到这种情况，也就意味着这两者之间并不是处于水平的状态，就需要针对高度差引起的检定附加误差进一步进行计算。
对于这方面也有一些规定，附加误差必须要小于最大允许误差的1/10，否则就需要进行高度差修正。
二、活塞压力计检定数字压力计的液柱高度差修正要点2.1 修正公式在具体的修正过程中，可以依据相对应的公式，因高度差引起的附加误差修正值可以看作是由工作介质密度、检定当地的重力加速度以及高度差这三个参数之间的乘积。
一般来说，厂家都会直接指出压力计的受压点，但是在一些特定的情况下，厂家也不会给出具体信息，因此就需要自行确定。
活塞式压力计误差研究
它生压 ｐ ＝ （ ） 产的力＝ 警 １ －
ｇ（ ———————— ｈ ｂ １ ■——一
＋
式 中 ， 。 ６称 为活 塞系统 的线 膨 胀 系数 。 由 ａ ＝ａ ＋ａ ，
此 引起 的活塞有效 面积 的相对 误差 为 ＝ （ 一￡） ￡ ０
一
９．０ ６ １ ．０ ６ ｏ２ ８ ６ ５Ｘ（ —０ ０ ２ ５Ｘｃ ｓ ￣）
Ｐ ： — ｇ ￣ Ｍ ｈ
＝
由于重 力加速 度 的影 响而 产生 的误差 为
△ ｐ＝ ｍ ＝（ ＿１跏 ）
一
时 ， 以忽略 温度 的影 响 。 可
４ 空气浮 力 的影响
相对 误 差为垒 ：一ｔ Ｓ ２ 活塞 有效面 积 的影 响
由于 ， 如果 按检定 规程要 求 ， 活 塞 的砝码 进 行质 量 对
ｐ＝
由于 ｄ ／ ｈ与 ｈ同量级 ， 忽 略高 阶 小量 的情 况 下 ｂｄ 在
式（ ４—２） ７可写成
ｔｅ ÷（ｄ —ｄ ） ｂ ｔ ． Ｙ ２ ｂ ｈ
． ） ０
警
根据 国 际法 制计 量 组织 的建 议 ， 活塞 初 始 有 效 面 积
的不确定 度允许 为其 综合不 确定度 的 ５ ％。 ０
Ｓ ＝Ｓｏ１ １ ｔ ｏ ｊ ＋ａ （ —ｔ） ｌ
力 计 的测量 准确 度有 一定 的影 响。
１ 重 力加 速度 的影 响
地球上 各地 的重 力 加 速度 各 不相 同 ， 同质量 的砝 相 码 和活塞连 接件 在不 同的地 点具 有不 同 的重力 。是 由于 各地 区 的还 将把 高度 ｈ 地 理 纬度 不相 同导致 重力 加 、 速度 ｇＯ 同 ， 对 新 购 置 的 压 力计 必须 进行 重 力 加 速 ｈ不 故 度 的修正计 算公 式 为
活塞式压力计的基本原理及应用
图2
活塞/活塞筒（活塞系统组件）的类型 对活塞压力计测量结果影响最大的因素
（尤其在高压力时）是压力对活塞有效面积的 影响。这就是我们通常所说的“压力形变系 数”。基于以上认识，我们通过多种方法对活 塞系统组件加以完善，力图消除或减小“压力 形变系数”对测量结果的影响。
最典型的活塞系统组件有三种结构形式， 分别叫做“基本型”、“复入型”和“可控间 隙型”。这三种结构形式的活塞系统组件由于 其易实现性和商业上的可行性，至今仍被广泛 采用。
环境： gl - 978.72346 cm/sec2
P(ref) - 大气 ρa - 0.00118 gm/cm3
h - 0 cm (无高度差)
根据式（10）可计算所需的砝码质量 M a
（表观值），也可用下式计算：
( ) Pr • Ao • 1+b1 • p +b2 • p 2 •(1+c•θt )
活塞式压力计又称为静重式压力计，是利
用流体静力平衡原理及帕斯卡定律工作的仪
器。
流体静力平衡是通过作用在活塞系统的力值
与传压介质产生的反作用力相平衡实现的。活塞
系统由活塞和缸体（活塞筒）组成，二者形成极
好的动密封配合。活塞的面积（有效面积）是已
知的，当已知的力值作用在活塞一端时，活塞另
一端的传压介质会产生与已知力值大小相等方向
活塞式压力计的基本原理及应用
作者： Kurt Solis 德鲁克集团美国罗斯卡仪器公司 技术副总裁 P.O. Box 630009, Houston, TX 77263-0009, USA
翻译：董春虎 代表处经理 英国德鲁克有限公司北京代表处
摘要：本文对活塞压力计的工作原理、结 构类型、误差因素进行了较为详细的介绍，并 结合具体实例，对活塞压力计的不确定因素进 行了定量分析。
fpg8601微压气体活塞式压力计的校准
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活塞式压力计校准数字压力计的不确定度分析
陈
睿
武腾 腾
（ 东 华计 量测 试 研 究 院 ， 江西 南 昌 ３ ３ ０ ０ ２ ９ ）
摘
要： 以具体事例介绍了用活塞压力计校准数字压力计时 ， 其校准结果的不确定度分析分析与评定过程 ， 并给 出其校准结果 的扩展 不确定度 。
关键词 ： 活塞压力计 ； 数字压力计 ； 校准结果 ； 不确定度
（ ４ ） 数 字压 力计 的分 辨率误 差 ；
（ ５ ） 环 境 温度变 化 ；
式中： Ｐ 一气柱 或液 柱造 成 的压力 差 ， Ｐ ａ ； ｐ 一介 质 密
（ ６ ） 零 点 漂移 。
４ 各输入 量 的标 准不确 定度分 量
度， ｋ ｇ ／ ｍ ３ ； 一 当地重力 加 速 度 ， Ｉ ｎ ／ ｓ ２ ； 一标 准活 塞 式 压 力计 工作 位置 与数字压 力计 感压 面位 置差 ， ｉ ／ ｉ ａ ｒ 。 ．
数学 模 型 ： Ａ ｐ＝Ｐ ｘ —Ｐ
式中： △ Ｐ 一 被检 数字压 力计 示值误 差 ；
一
被检 数字 压力计 示值 ；
ｅ ｅ ｌ 计算 出重 复测量 引人 的标０一
Ｐ 一 标准 压力 计 的示 值 。
２ 校 准方 法
４ ． ２ 标准装置校准数字压力计时引人 的不确定度分量 ｕ ２
厂Ｔ— 鲁Ｌ ■
一
厂
计》 计 量 检 定 规 程 开 展工 作 ， 出具 校 准 证 书 时， 须 按 Ｊ Ｊ Ｆ １ ０ ５ ９ —１ ９ ９ ９ （ ￣ Ｊ ｍ 量不确定度评定与表示》 的要求 ， 给出
不确 定度 。在 校准 测量 数字压 力计 时一般 用多次 测量 结
以平均值的实 验标准差 ｓ （ 兢） 作 为该 测量 结果 的标 准 不确定度 ， 即此测量结果 的 Ａ类标准不确定度 ， 其值为 ：
活塞式压力计常见故障排除方法
活塞式压力计常见故障排除方法
活塞式压力计是一种常见的测量流体压力的仪器。
但是，在使用过程中，也有可能会出现一些故障。
下面，我们将介绍一些常见的活塞式压力计故障，并提出相应的排除方法。
压力值不准确
如果活塞式压力计测量出的压力值不准确，有可能是以下几个原因：
1.未正确校准：在使用前，需要确保压力计已经正确校准过，如果校准
不准确，会导致测量结果错误。
2.零点漂移：长时间使用会导致零点漂移，此时需要重新校准。
解决方
法是在测量前先将压力计静止，使其处于零点状态。
3.过度应用压力：如果应用的压力超过压力计的量程，也会导致测量结
果不准确。
指针摆动不稳
当活塞式压力计的指针在测量过程中摆动不稳，有以下几个原因：
1.过度应用压力：在使用时不要超过压力计的量程，否则会导致指针摆
动不稳。
2.机械部件孔或表面损坏：使用后应该及时清洁机械部件，否则灰尘会
影响活塞的移动，从而导致指针摆动不稳。
3.机械部件粘合：因为机械部件在使用过程中容易受到高温或高压的影
响，导致部件粘合。
解决方法是将机械部件拆开清洁后重新安装。
感应干扰
活塞式压力计在使用时也可能会受到外部的感应干扰，导致测量结果不准确，如果遇到了这种情况，应该考虑以下几个方面：
1.避免电子噪声的干扰，可以将压力计和电子设备分开。
2.避免磁场的干扰，可以将压力计远离磁场。
3.避免机械震动和振动的干扰，可以将压力计固定好。
总结
以上是活塞式压力计常见的故障以及相应的排除方案。
在使用过程中，应该经常对压力计进行维护和校准，以确保测量结果的准确性。
活塞式压力计检定压力变送器示值误差的不确定度评定
（ １ ）
Ｐ 一压力变送器输入压力值 （ Ｐ ａ ） ；
Ｐ 一 压 力变送 器输 入压 力量 被测压力变送器示值标准不确定度 “ （ １ ） 压力 变送 器 电流输 出多次量 重复性 测量 引起 的标 准不确定度分量 （ ２ ） 数 字多用 表示值 误差 引入 的标 准不 确定 度 ５ ． ２ 压 力变送 器输 入压力 引入 的标 准不 确定 度 Ｕ （ １ ） 活塞式压力计准确度引入 的标 准不确定度分量 Ｕ ２ 】 （ ２ ） 活塞式压力计工作面与压力变送器感压面位置差 引入的不确定度分量 Ｕ
《 对量 与潮试技 术 １ ４羊 第４ １基第 ３期
活 塞 式 压 力 计 检 定 压 力 变 送 器 示 值 误 差 的 不 确 定 度 评 定
关卫 军 郭建 文 王爱 华
（ 陕西省计量科学研究院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要： 压力变送器使用越来越广泛 ， 针 对压力变送器的检定使用的标准器种类 比较多 ， 本文对使用活塞压力计检定压 力变 送器示值误差 的测 量结果 不确
６ 不确 定度分 量 的评定
０ 一压力变送器输 出起始值 （ ｍ Ａ ） 。
３ 灵 敏 系数
６ ． １ 压 力变送器输 出电流重 复测量 引入 的不 确定 度分 量
Ｕｌ ｌ
对（ １ ） 两边 求偏 导则 有
ｕ
２
。 ＝
（
＋ （ ） ２ ｕ ；
Ａ类 ， 根据以上检定方法检定 ３ 个循环 ， 测量示值误 差数 据如 表 ２ （ ｍ Ａ ） ：
压力 变送 器 是一种 将压 力变 量转换 为 电信 号输 出 的
仪表 ， 而且其输出信号与压力变量之间成线形函数关系。 压力 变送 器 在作 检定／ 校准 时采用 比较法 进行 。 １ ． ２ 校 准／ 检 定 信息 通过 实例 来 进行 分 析 ， 本 次测 量 所 使用 的标 准器 和
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『简单活塞式压力计的误差修正』
简单活塞式压力计是由专用砝码直接作用在活塞上的活塞式压力计，受到重力加速度影响、温度影响和活塞有效面积随压力改变的误差修正，以下就从这几点进行阐述：
重力加速度影响的修正
我国各生产厂家生产的压力计专用砝码，其质量一般是按标准重力加速度（9.80665）计算后制作的。
我国幅员辽阔，各地的重力加速度都不同，同一台压力计的一组专用砝码，在不同地区使用时，所得到的压力值也不相同，甚至会严重影响压力计的准确度。
如在北京新购置一台压力计，其专用砝码质量是按标准重力加速度计算后制作的，若不作重力加速度修正而在成都使用，将引起±0.157%的误差。
因此，新购置的压力计必须进行重力加速度的修正。
重力加速度与所在地的海拔高度、地理纬度有关，可用式(1)计算。
(1)
式中压力计使用地点重力加速度（）；R----地球半径，R= 计算，H----测量地点的海拔
高度（m）；----压力计使用地点的地理纬度。
若按修正的压力计砝码移至B地（重力加速度为）使用时，两地测得的压力值有如下关系
(2)
这就是说，用同一组专用砝码在A地测得的压力值，是在B地测得压力值的倍。
压力计在两地测得的压力比等于两地重力加速度之比。
[例]一台活塞式压力计在成都（g=9.7913 ）使用时全部参数均符合要求。
今移至贵阳市（g=9.7868 ）使用，求因重力加速度变化引起的修正量。
解：据式(2)得
即在贵阳市测得的压力值为成都测得的压力值得0.999954倍。
在使用地点的重力加速度和标准重力加速度不同时，对0.05级压力计相差不大于0.0005 ，0.02级压力计不大于0.002时，所带来的相对误差为
它们分别为压力计准确度的0.1倍。
为使用方便，国家标准规定可不进行修正。
二、空气浮力影响的修正
活塞式压力计的专用砝码在空气中使用，由于空气浮力作用，将使砝码重力不能完全作用在活塞上，对质量为的砝码，空气浮力为
因空气浮力影响，作用于活塞上的重力为
式中：----空气密度（kg/m）；----砝码材料密度（kg/m）。
空气浮力的影响，造成的误差在常压下（101325Pa）约为±0.015%。
一般在砝码配重时已考虑这个影响。
三、温度影响的修正
任何物体都要受温度的影响，活塞有效面积在环境温度20℃检定，使用时若超过温度允许范围，活塞有效面积就应进行温度修正。
由活塞有效面积计算式：
(3)
若使用时环境为t,则有
式中：----活塞、活塞筒材料线膨胀系数（钢取℃，铜取℃）；----
温度20℃时，活塞、活塞筒半径（m）。
将代入式⑶
(4)
式中：系数项的乘积太小可以略去。
将式⑷化简并整理得
式中：---环境温度为20℃时的活塞有效面积（m）。
活塞有效面积随温度变化而引起的修正值等于面积的初始值乘以活塞与活塞筒的线膨胀系数之和在乘以温度之差。
从式(5)可知，温度修正可推广到任意温度t,但检定规程规定活塞式压力计使用温度不得超过一定范围，这是因为温度影响比较复杂，如温度变化大，会存在较大的温场梯度，这种不均匀的温度场，对测量影响更难修正。
四、活塞有效面积随压力改变的修正值
活塞有效面积随压力的总改变量方程为
对于测量上限为6MPa以下的活塞压力计，因被测压力较小，活塞有效面积的改变也较小，活塞有效面积的改变也越小，压力计的准确度已包含这项误差，可不修正。
而对于量限为25MPa以上的压力计，此项误差必须进行修正。
测量上限为25MPa的压力计，活塞的变形量为
其相对误差为
式中：A---活塞有效面积标称值0.2cm
测量上限为250MPa的压力计，活塞的变形量为
其相对误差
式中：A---活塞有效面积标称值0.05cm根据GB6863-1986《活塞压力计》国家标准规定：测量上限为（25～60）MPa的压力计，由于活塞受压变形需对砝码质量进行修正，其计算式为：
(6)
式中：---测量上限的一半。
这个计算式不要求砝码按编号顺序使用，给检定带来方便。
测量上限为250MPa的压力计，由于活塞受压变形对砝码质量进行修正，其计算方式为
式中：p---10MPa；g---压力计使用地点的重力加速度n----砝码顺序号的数值。
起始压力计按不变形压力计砝码质量计算式计算，使用时按砝码顺序号使用。
综合以上讨论，活塞式压力计示值受重力加速度、空气浮力、温度和活塞受压力变形等影响的修正量可以分别修正，也可按式(8)进行总的修正。
(8)
式中：----在20℃时活塞不变形情况下的压力值（MPa），且
式中：---在20℃时，不变形的活塞有效面积（m）。
其余符号意义同前。