一種校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的新方法-標(biāo)準(zhǔn)砝碼壓力值校準(zhǔn)（二）

1、活塞壓力計(jì)的基本原理

活塞式壓力計(jì)是根據(jù)流體靜力學(xué)原理設(shè)計(jì)的，即作用在活塞有效面積上流體壓力與所負(fù)荷重力相平衡，如圖1所示。

活塞壓力計(jì)應(yīng)懸浮在活塞筒中并處于一個(gè)固定位置。為了避免產(chǎn)生靜摩擦力，在工作時(shí)使活塞桿與活塞筒之間有一相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞筒與活塞桿之間有一相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而使活塞桿處于活塞筒中間位置。所產(chǎn)生壓力大小基本公式如下：

式中：A_e為參考溫度下活塞的有效面積，m²；m為砝碼、活塞及連接件總質(zhì)量，kg；g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?/span>m·s²。

2、活塞壓力計(jì)的一般檢定^[1.2]

（1）活塞有效面積的檢定方法分為起始平衡法和直接平衡法（也稱全壓法），在我國過去的活塞壓力計(jì)檢定規(guī)程中都規(guī)定采用起始平衡法對活塞有效面積進(jìn)行檢定，新修訂的JJG59-2007《活塞壓力計(jì)檢定規(guī)程》中增加了直接平衡法，并分別規(guī)定了使用這兩種方法進(jìn)行檢定的條件。

（2）規(guī)程上規(guī)定在兩個(gè)活塞參數(shù)相同或準(zhǔn)確度要求低時(shí)才使用該方法，在使用起始平衡法時(shí)沒有實(shí)時(shí)修正，需要檢測環(huán)境溫度的穩(wěn)定度。悅進(jìn)等人指出環(huán)境溫度不是主要影響量，但溫度的變化卻對結(jié)果影響很大。使用直接平衡法時(shí)，需要準(zhǔn)確測量高度差和砝碼質(zhì)量。

（3）以油為介質(zhì)的活塞壓力計(jì)中，其直接平衡法的公式為：

式中：A_er、A_et為被測標(biāo)準(zhǔn)和參考標(biāo)準(zhǔn)的有效面積，T為被測標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，R為標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，m_i為活塞桿、承重掛盤和砝碼的總質(zhì)量，α_p、α_c為活塞桿和活塞筒的熱膨脹系數(shù)，ρ_a、ρ_m為大氣和砝碼密度，ρ_f為液體介質(zhì)的密度，h為參考面的高度差，中括號的第二項(xiàng)其正負(fù)值取決于參考面的高低。不同介質(zhì)（變壓器油或癸二酸二異辛酯和氣體）其高度差測不準(zhǔn)帶來的誤差相差很大，如對于產(chǎn)生1MPa的標(biāo)準(zhǔn)壓力，1mm油柱測量不準(zhǔn)帶來的相對誤差為：

同理1mm氣柱測量帶來的相對誤差為1×10^-7。比較平衡法會減小高度差測不準(zhǔn)帶來的影響。由此可見，在氣體活塞有效面積的檢定中，可以使用直接平衡法。在油介質(zhì)活塞有效面積的檢定中，使用起始平衡法是合理的。起始平衡法的公式為：

當(dāng)被檢活塞壓力計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的溫度發(fā)生變化時(shí)，加上溫度修正公式變?yōu)椋?/span>

如果被檢活塞壓力計(jì)和參考活塞壓力計(jì)的材質(zhì)參數(shù)完全相等，則上式可簡化為：

前提是平衡點(diǎn)的溫度是基本保持不變的，否則需要對平衡點(diǎn)溫度變化引起的誤差進(jìn)行修正。