精密壓力表檢定規程修訂分析及建議
精密壓力表主要用來校驗工業用普通壓力表,也可用于高精度壓力測量。隨著精密表產品的變化和檢定工作 的深入開展,原檢定規程JJG 49——1999《彈簧管式精密壓力表和真空表》存在一些不適應的地方,國家質量監督檢 驗檢疫總局于2013年6月27日發布了新規程JJG 49——2013《彈性元件式精密壓力表和真空表》,用于彈性元件式 精密壓力表和真空表的檢定工作。對新版檢定規程中新增、改動以及刪除的內容進行分析研究,有助于檢定人員更好 地理解、掌握和應用。通過新規程的實際使用,發現仍存在不合理之處,對此進行研究并提出意見及建議。
0.引言
精密壓力表是壓力測量測試、檢測校驗、檢驗檢 定等壓力參數相關領域中最常用的一種計量標準器, 其量值不準將會直接影響測量、檢定的質量。針對精 密壓力表的JJG 49——2013《彈性元件式精密壓力 表和真空表》國家計量檢定規程已于2013年6月27 日頒布,2013年12月27日正式實施,替換JJG 49—— 1999《彈簧管式精密壓力表和真空表》國家計量檢定規程。新規程采用了國際法制計量組織(OIML)國際 R109《帶有彈性元件的壓力表和真空表(標準儀表)》 的部分內容,在JJG 49——1999的基礎上修訂而成。
1.修訂必要性研究
1.1不符合《國家計量檢定規程管理辦法》的要求 JJG 49——1999《彈簧管式精密壓力表和真空 表》國家計量檢定規程已實施十多年,遠遠超過3~5 年的修訂期限,其中有部分內容不符合《國家計量檢 定規程管理辦法》的要求。按照《國家計量檢定規程 管理辦法》,國家計量檢定規程必須符合JJF 1001— 1998《通用計量術語及定義》、JJF 1002——2010國家計量檢定規程編寫規則》和JJF 1059——2012 《測量不確定度評定與表示》等有關規定。
1.2彈性元件式精密壓力表的檢定需求
彈性元件式精密壓力表的品種規格越來越多, 而原規程有其局限性,覆蓋面小。為此,有必要制定 一個能適合各種形式的彈性元件式精密壓力表檢定 的國家計量檢定規程。
1.3適應精密壓力表國家新標準
精密壓力表國家新標準GB/T 1227 2010
《精密壓力表》已經頒布,規程的有些要求應該與新 標準協調。
鑒于以上原因,很有必要制定一個新的《彈性元 件式精密壓力表和真空表》國家計量檢定規程,以適 應我國壓力量值傳遞和溯源的需要。
2.主要修訂內容分析
2.1新增加的內容分析
2.1.1新增“引言”
按JJF 1002——2010《國家計量檢定規程編寫 規則》引言為必備內容的要求[3],增加了 “引言”部分 的內容,在“引言”中介紹了修訂的依據以及規程的 主要技術變化。
2.1.2新增“引用文獻”
新規程增加了 “引用文獻,’的內容,引用了 JJF 1008——2008《壓力計量名詞術語及定義》和GB/T 1227——2010《精密壓力表》兩個文件。
2.1.3新增“術語和計量單位”
新規程增加了 “術語和計量單位”的內容,術語 中定義了彈性元件式壓力表和彈性形變兩個概念, 計量單位規定了精密表使用的法定計量單位為Pa (帕斯卡)和它的十進制倍單位。
2.1.4新增“零位誤差”
新規程在“計量性能要求”中增加了“零位誤差” 的內容,相應地在“檢定方法”中增加了 “零位誤差檢 定”,規定了零位誤差檢定應在示值誤差檢定前后 各做一次,且必須在精密壓力表內腔通大氣的情況 下進行。
2.1.5新增“檢定項目表”
新規程增加了首次檢定、后續檢定和使用中檢 査的檢定項目表,檢定項目包括外觀、零位誤差、示 值誤差、回程誤差、輕敲位移和指針偏轉平穩性6項, 相比原規程增加了零位誤差的檢定,在檢定時機上 除了使用中檢査時不進行外觀檢査外,其余項目均 為應檢項目。
2.1.6新增附錄“檢定證書檢定結果頁格式在原有附錄C“精密表檢定證書內頁格式”的基 礎上增加了附錄“檢定證書檢定結果頁格式”,出具 檢定證書時,在該頁列出外觀、零位誤差、示值誤差 等6個檢定項目的結果以及檢定結論。
2.2改動的內容分析
2.2.1規程的適用范圍
新規程內容適用于所有彈性元件式精密壓力表 和真空表的檢定。彈性元件式精密壓力表按照彈性 敏感元件不同分為彈簧管式、膜盒式、膜片式和波紋 管式等,擴大了規程的適用范圍。
2.2.2準確度等級及最大允許誤差表
在原規程中,表1的名稱為“準確度等級及允許 誤差表”,新規程改為了 “準確度等級及最大允許誤 差表”,使用最大允許誤差表征更準確和規范。新規 程在表1的備注中明確規定了 0.6級為降級使用的 精密壓力表;精密表最大允許誤差應按其量程的百 分比計算。
如測量范圍為0~60 MPa,準確度等級為0.25 級的精密壓力表最大允許誤差=±A% (上限-下限) =±0.25%x(60-0)=±0.15 MPa。
2.2.3對標準器的誤差要求
檢定精密壓力表時標準器的最大允許誤差絕對 值不得大于被檢精密表最大允許誤差絕對值的1/4。 原規程中注明:檢定0.16級精密表可選用0.05級標 準,新規程中則沒有,應嚴格按照1/4原則選擇標準器。
如判斷0.05級16MPa數字壓力計是否可以檢 定0.25級10MPa精密壓力表: 數字壓力計最大允許誤差 M1=±0.05%x (16-0) =±0.008 MPa 精密壓力表最大允許誤差 M2=±0.25%x (10-0) =±0.025 MPa
IM1 |> +M2,所以0.05級16MPa數字壓力計
不能檢定0.25級10MPa精密壓力表。
分析可得:用滿量程準確度計算的壓力標準,必 須要按照最大允許誤差的1/4進行計算,不能簡單地 按照等級的1/4選擇標準器,只有當標準器與被檢表 同量程時才能直接用等級的1/4判斷。本例中若選用 0.05級10MPa的數字壓力計可以檢定0.25級10MPa 精密壓力表。
精密壓力表作為標準器檢定一般壓力表時也應 嚴格按照1/4原則進行判定。
2.2.4檢定用工作介質
新規程中規定了按精密壓力表不同測量上限 規定用工作介質不同,比原規程進行了細化,對比如 表 1 所示。
2.2.5液柱高度差修正
示值誤差檢定時,新規程規定:選用液體為工作 介質的壓力標準器檢定精密表時,應使精密表指針 軸與壓力標準器測壓點處在同一水平面上,當液柱 高度差產生的壓力值超過被檢表最大允許誤差絕對 值的1/10時,應對由此產生的示值誤差進行修正。
對于液柱高度差修正,新舊規程有兩方面不 同:原規程規定測量范圍在0.6MPa時才需要進行修 正,新規程則需要計算;原規程修正方法只提到了在 活塞上砝碼,新規程增加了示值修正的方法。
要進行液柱高度差修正,必須了解不同壓力 儀表的參考位置:彈簧管式壓力表的參考位置為指針 中心軸所在的水平面;活塞式壓力計的參考位置為 活塞在工作位置時活塞桿下端面所在的水平面;數 字壓力計的參考位置為其感壓元件所在的水平面。
當精密壓力表參考位置高于活塞壓力計參考 位置時,有3種方法對壓力值進行修正:在活塞的承 重盤上加放相當于該壓力值的小砝碼;將被檢精密 壓力表的讀數加上修正值作為最終數據;將活塞壓 力計標準壓力值減去修正值作為標準壓力值。
2.2.6檢定及記錄
示值誤差檢定增加:真空表測量上限的檢定 點按當地大氣壓90%以上選取。
回程誤差檢定新規程強調了回程誤差檢定是 在示值誤差檢定時進行,且為同一檢定點升壓、降壓 輕敲表殼后被檢精密表示值之差的絕對值,而原規 程僅表述為示值之差,缺少絕對值的描述。
檢定記錄表格的表頭表述進行了部分修改,如 第10列由“檢定點示值的最大值與最小值之差”修改 為“回程誤差”;第12列由“檢定點各次的讀數與該 點標稱值的最大偏差”修改為“示值誤差”。
2.3刪除的內容分析
刪除了測量范圍上限。在原規程的“范圍”中 規定測量范圍上限為-0.1 ~250 MPa,新規程刪除了 對測量范圍的要求。
刪除了 0.06級精密壓力表內容。精密壓力表 國家標準GB/T 1227 2010《精密壓力表》明確規
定了精密壓力表的準確度等級產品分類,其中不包
含0.06級精密表。實際上GB/T 1227——2002中就
已取消了 0.06級精密表,在2013年修訂的檢定規程中才刪除了 0.06級精密壓力表的相關內容。
3)刪除了附錄“精密壓力表允許誤差計算值一 ll々?=fcl ,,。
3.意見及建議
新版精密壓力表檢定規程JJG 49 2013已經開始實施,通過認真學習、新舊對比以及實際使 用,認為新規程在邏輯性和可操作性方面有了很大 進步,可是仍然存在一些不合理的地方,通過檢定研 究,本文對零位誤差檢定和示值誤差檢定兩個方面提 出意見和建議。
3.1關于“零位誤差檢定”
“零位誤差”是新規程引進的概念,包含零點的 示值誤差、無調零裝置的要求、微調器的要求3方面 內容,在原規程中均有相應要求;新規程將3個內容 合并為“零位誤差”,體現了對零點的重視,零點準確 與否嚴重影響精密壓力表的性能。新規程針對“零位 誤差”概念增加了“零位誤差檢定”方法,在檢定證書 檢定結果頁列出了“零位誤差”結果,可是在附錄A 檢定記錄表格式中卻沒有“零位誤差”記錄,如圖1 所示。
零點的示值誤差檢定可以在數據表格中加入標 準器的壓力值為0的數據行,建議在檢定結果欄加 入一項“零位誤差”,以記錄“零位誤差”的檢定結果。 3.2關于“示值誤差檢定”
新規程中關于示值誤差的定義:“輕敲前、后被 檢精密表示值與標準器示值之差即為該檢定點的示 值誤差”,按字面理解輕敲前和輕敲后的示值與標準 器示值之差均為該點示值誤差,實際使用中應該是 兩個差值中絕對值較大的那個作為該點示值誤差, 因此建議對于示值誤差的定義修改為“輕敲前、后被 檢精密表示值與標準器示值之差中絕對值較大的差 值即為該檢定點的示值誤差”。
新規程中關于輕敲位移的定義:“輕敲位移是在 示值誤差檢定時進行,同一檢定點輕敲精密表外殼前與輕敲精密表外殼后指針位移變化所引起的示值變 動量即為輕敲位移數”。從規程理解,輕敲位移是一 個絕對值,沒有正負,而檢定記錄表中僅僅記錄了輕 敲后被檢表示值,這就導致了從檢定記錄中無法看 出被檢表輕敲前示值,無法判斷被檢表輕敲前差值, 那“較大差值”即“示值誤差”也就無從判斷。要解決 這個問題有兩個方法:
在圖1的檢定記錄中增加輕敲前被檢表示值 —欄,那就可以解決上述問題,但是增加了原始記錄 的工作量。
重新定義一下“輕敲位移”,既然是位移就應 該有方向,要有正負,定義輕敲位移=輕敲后示值-輕 敲前示值,那么輕敲前的示值不用記錄在記錄表上也 可以推算出來。
4.結束語
彈性元件式精密壓力表具有結構簡單、使用維 護方便、工作安全可靠、檢測范圍廣、價格低廉、容易 讀數、具有足夠的檢測精度和示值穩定性等特點, 在壓力檢測中得到廣泛應用。新版精密壓力表檢定 規程JJG 49——2013的實施為彈性元件式精密壓 力表的檢定提供了依據,適應我國壓力量值傳遞和溯 源的需要。通過對新規程的理解和學習,對于正確開 展精密壓力檢定工作格外重要。在對精密表多年檢 定經驗的基礎上,對新規程提出了意見和建議,使得 規程具有更好的邏輯性和可操作性。