壓力表上限允差的再認識及建議
工作用壓力表(以下簡稱壓力表”的測量上限允 許誤差是否降級,在產品標準和檢定規程規定中,長期 存在分歧。2000年,經壓力標準化專業委員會和壓力計 量專業委員會共同協商,對壓力表的測量上限允許誤差 重新作了規定:將允差降級范圍由上限刻線位置(一點) 改為測量范圍90% 400%區域內。上述規定消除了產品 標準和計量檢定規程的分歧,為壓力表生產和檢定測試 提供了一個統一的標準。
但上述規定也存在一定的問題:
1.上限允差降級由一個點改為一個區域缺乏理論 依據。壓力表測量誤差采用引用誤差方法,用彈性元件 制作的壓力表,在上限部分其測量準確度優于該表測量 范圍的其他部分,為什么還降級?應給予理論說明。
2.經上述改進后,其配套的實施辦法要及時跟進, 否則將給檢定規程的制定和檢定工作增加不必要的麻 煩。例如,對兩個允差要求不一樣的區域,檢定點的選擇 是否增加90%FS點,且如何保證檢定點的均勻分布,都 應該給予明確說明。
3.允差降級由一個點改為一個區域后,使上限允許 誤差的表述更加復雜。以測量范圍為100格分度、1.6級 壓力表為例,當被測量小于90%FS時,允差按1.6級計 算;當被測量大于90%FS時,允差應按2.5級計算;當被 測量等于90%FS時,允差如何計算,特別是檢定誤差為 2%時,按1.6級標準評定,該點超差不合格;按2.5級標準 評定,該點超差合格,客觀上形成檢定結果不唯一,這是 檢定工作的大忌。為此應注明:當被測量等于90%FS時, 允差范圍應為-1.6%4.5%。
4.根據計量儀器的測量范圍定義:測量儀器的誤差 是處在規定極限內的一組被測量值。嚴格地講,上限允 差降級由一個點改為一個區域后,使壓力表標稱范圍內 存在兩個不同允差要求的測量范圍。盡管有的儀器儀 表由于設計原理、工藝條件、制作材料等方面的原因,存 在低量值、中間量值、高量值部分允差要求不一樣的現 象(例如熱工儀表),但對于量大面廣、使用時間久遠的 壓力表來講,沒有這個必要。
上述一些表面上合理但經不起推敲的問題,大部分 人認為是個問題,但不重要或可忽略。對上述問題的深 入討論,也遭到一些人的質疑,認為對于低準確度的工 作用儀表來說,沒必要小題大做。
筆者認為,任何儀表的技術指標確定都應具有理論 的正確性、科學的嚴謹性和實施的可行性。當前應用測 量邊界允許誤差單向性理論做指導,采取必要的技術措 施,完全可以克服上述不足。現敘述如下:
討論壓力表上限允差降級的問題,首先要認識上限 及允差的性質。壓力表測量上限(包括下限)是計量儀器 測量范圍的邊界,而邊界是自然界普遍存在的現象。它 規定了對某個條件‘是”和‘非”的界限,根據邊界的界定 規定,要求被測量值(包括指針指示或數字顯示)在宏觀 上不許超越邊界。由此導出測量上限的正誤差在客觀 上是不允許的,在測量中一旦出現正誤差,則視為檢定 不合格。這種現象上升到測試理論,形成測量邊界允許 誤差單向性理論。該理論在精密壓力表0_300分格的指 標中得到明確印證,檢定規程規定:被檢精密壓力表在 上限的壓力下,指針位置應在297^300格,該規定顯然 已包括測量上限誤差在內,因此,檢定中出現的指針指 示在300.1格也視為檢定不合格。
前文中敘述的當被測量等于90%FS時,允差范圍應 為-1.6%^.5%,是這樣推導的。在0~90%范圍,90%FS為 測量上限,只允許負誤差-1.6%存在;在0~90%范圍, 90%FS為測量下限,只允許正誤差2.5%存在。因此得出 上述結論。
測量邊界允許誤差單向性理論給計量儀器的制造、 檢定和測量帶來一定局限性,人們一直采用各種方法克 服其影響,目前,比較成熟的方法有延展刻度法、示值框 法、自動校零法等。當然,擴大上限負誤差范圍也是其中 的一種(前例中,上限指針位置在297^300格,而不是0.4 級精密壓力表允差的?.2格)。應該說,工作用壓力表仿 效精密壓力表的方法采用上限允差放大的方法有其合 理的一面,但它沒有注意到測量邊界允許誤差單向性現 象,將測量上限的正誤差也規定在降級范圍,由此引起產品標準和檢定規程長達幾十年的爭論。
延展刻度法是在測量范圍上、下限外側增刻一定數 量的刻度,其實質是將邊界刻度變為中間刻度,從而克 服測量邊界允許誤差單向性的影響。目前,長度、溫度、 電學等儀表的邊界處理多采用此方法。延展刻度法實施 原則和刻線數量已有專文論述,在此不再贅述。
示值框法是將測量范圍的邊界及其理論允差范圍 制成示值框,測量時只要指針處于示值框內即為合格。 示值框法是延展刻度法的一種簡易形式。壓力儀表中的 血壓表的零點限采用此方法。對于工作用壓力表來說因 其準確度低,將影響其表盤的外觀形象。以2.5級壓力表 為例,其允差范圍為d2.5%FS,如果壓力表的上、下限均采用示值框法,不論將示值框制成實心框還是空心框, 都將使壓力表的表盤顯得很難看。因此除非必要,壓力 表的邊界處理不采用此方法。
綜上所述,筆者建議在現有的壓力表生產的基礎上, 利用延展刻度法對壓力表的表盤進行簡單的改造,在設 計壓力表表盤時,在壓力表測量范圍上、下限外側增刻一 刻度。其刻線位置與該表的理論允許誤差要求一致。
壓力表經上述改造后,不但較好地解決了前述問 題,而且幾乎不影響現有壓力表的生產,同時也使壓力 表的技術水平和生產水平得到了較大提升,是一個比較 好的方案。
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