[原創論文] 壓力表檢定方法改進及自動化的實現

剛寫好，還沒發表，歡迎大家指正錯誤

壓力表檢定方法改進及自動化的實現

作者：王長江 上海海鷹機械廠 200436

關鍵字：檢定方法 數字壓力校驗儀自動化

摘要：JJG49-1999、JJG52-1999主要以活塞壓力計為標準器為參照標準來編寫，不太適應數字壓力校驗儀作為主標準器來檢定壓力表，本文主要對規程中“回程誤差”及“輕敲位移”的定義提出建議性修改，使之即滿足數字壓力校驗儀作為主標準器的要求，也滿足其它標準器檢定壓力表的要求。

壓力表檢定方法改進及自動化的實現

作者：王長江 上海海鷹機械廠 200436

關鍵字：檢定方法 數字壓力校驗儀自動化

摘要：JJG49-1999、JJG52-1999主要以活塞壓力計為標準器為參照標準來編寫，不太適應數字壓力校驗儀作為主標準器來檢定壓力表，本文主要對規程中“回程誤差”及“輕敲位移”的定義提出建議性修改，使之即滿足數字壓力校驗儀作為主標準器的要求，也滿足其它標準器檢定壓力表的要求。

日常檢定/校準精密壓力表和普通壓力表所采用的標準器一般為活塞式壓力計，活塞式壓力計具有測量范圍寬、準確度高、結構簡單、重復性好等優點，但是，活塞式壓力計也有它的局限性，活塞式壓力計實際上是固定值的標準壓力信號發生裝置，活塞式壓力計并不能測量壓力值。另外，活塞式壓力計有受溫度影響比較大、不易于攜帶、勞動強度大，人為視差引入誤差大等缺點，并且，活塞式壓力計很難與計算機組成系統實現自動測量。
近年來，數字壓力校驗儀以其精度高、操作簡單、易于攜帶受到壓力檢定人員的歡迎，數字壓力校驗儀得到廣泛的應用。但由于JJG49-1999《彈簧管式精密壓力表和真空表檢定規程》以及JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規程》中標準器主要是以活塞式壓力計為參照來進行編寫，故檢定過程與數字壓力計的檢定過程就有不太一致的地方，筆者以實際工作中體會，并在不更改原來檢定方法的原則下，提出對規程內容做一些建議性修改，使得以數字壓力校驗儀為標準器更符合檢定壓力表要求，并介紹以VB6.0為平臺開發的自動壓力檢定軟件，供大家在工作中參考。
一、用數字壓力校驗儀檢定/校準精密壓力表和普通壓力表
1．數字壓力校驗儀滿足規程中對標準器的要求
JJG49-1999、JJG52-1999對標準器做出如下的要求：“5.2.1.1 對標準器誤差的要求,標準器允許誤差絕對值應不大于被檢表允許誤差絕對值的1/4”，數字壓力校驗儀（以DH542數字壓力校驗儀為例，允許誤差為0.025%F.S.）可滿足0.1級及以下的精密壓力以及普通壓力表的檢定及校準。

2．數字壓力校驗儀的檢定方法
JG49-1999、JJG52-1999中示值誤差定義為：“對每一檢定點，在升壓（或降壓）和降壓（升壓）檢定時，輕敲表殼前后的示值與標準值之差”，壓力表示值誤差可表示為：
△P=Px-PN
式中：△P － 壓力檢定點示值誤差
Px－ 被檢壓力表示值
PN－ 壓力標準值
采用活塞壓力計作為標準器，原理為“稱重法”，上式中 為固定點，被檢定示值按規程要求進行估讀，故示值誤差中將因人為視差引入一定誤差。采用數字壓力校驗儀可采用“直接比較法”（或稱“反校法”）即固定被檢定表檢定，讀取數字壓力校驗儀的壓力標準值，這樣可大大消除人為視差，提高檢定系統的準確度，并且該方法符合規程中對“示值誤差”的定義。
3．對規程中“回程誤差”定義的修改
JG49-1999、JJG52-1999中回程誤差（變差）定義：“對同一檢定點，在升壓（或降壓）和降壓（升壓）檢定時，輕敲表殼后的示值之差”。采用“反校法”后壓力表的回程誤差就僅為升壓和降壓過程中指針變動量之差，體現不出壓力表的變差，無法判斷壓力表的回程誤差是否滿足使用要求，所以建議回程誤差定義修改為：“對同一檢定點，在升壓（或降壓）和降壓（升壓）檢定時，輕敲表殼后的示值誤差之差”。定義更改后以活塞壓力計作為標準器檢定壓力表，回程誤差與定義修改前數值是一致的，因為公式中壓力標準值作為固定項前后相減消除；而采用數字壓力計作為標準器，修改后的定義就能十分準確地表述了壓力表的回程誤差含義。

4．對規程中“輕敲位移”定義的修改
檢定規程中明確規定，輕敲指針前后示值誤差都應被計算，但檢定規程附錄中檢定記錄模板中僅列出輕敲后被檢表示值，輕敲表殼前示值誤差無法計算。筆者認為只要對規程中輕敲位移的定義稍做修改就可以計算出輕敲表殼前示值誤差。
根據JG49-1999、JJG52-1999中輕敲位移的定義：“對每一檢定點，在升壓（或降壓）和降壓（升壓）檢定時，輕敲表殼后引起的指針變動量”，該輕敲位移為絕對值，但實際工作中輕敲后指針有可能向上跳動也有可能向下跳動，如果輕敲位移為絕對值，即便你知道輕敲前后示值中任意一個也無法計算出另外一個，所以輕敲位移定義可修改為：“對每一檢定點，在升壓（或降壓）和降壓（升壓）檢定時，輕敲表殼后與輕敲表殼前示值之差”，用公式可表示為：
△輕敲＝Px后 - Px前


式中：
Px前 －輕敲前被檢表示值
Px后－輕敲后被檢表示值
△輕敲－輕敲位移
這樣輕敲位移就有正負之分，如果知道輕敲前被檢表示值，就可計算出輕敲后的被檢表示值；同理，如果知道輕敲前被檢表示值，就可計算出輕敲后的被檢表示值。公式如下：
輕敲后被檢表示值：Px后 ＝Px前 ＋ △輕敲
輕敲前被檢表示值：Px前 ＝Px后 － △輕敲

5．對規程中原始記錄模板的修改
采用數字壓力校驗儀作為標準器檢定壓力表，由于數字壓力校驗儀升壓和降壓行程壓力標準值不一致，每一個行程都要記錄標準壓力值，這與采用活塞壓力計作為標準器在升壓行程和降壓行程中標準壓力值相等不同，所以檢定原始記錄表格應做相應的修改，在升壓和降壓行程均要有記錄標準壓力值一欄，如表1（普通壓力表檢定記錄表格）和表2（精密壓力表檢定記錄表格）所示。

表1 （普通壓力表檢定記錄表格）

升壓行程 (MPa)			降壓行程 (MPa)			輕敲位移(MPa)		回程誤 差(MPa)	示值誤差 (MPa)
標準器壓力值	輕敲前示值	輕敲后示值	標準器壓力值	輕敲前示值	輕敲后示值	升壓	降壓

請教 輕敲后示值如何采集？

回復 6# 金喜


    輕敲后的系統壓力值并沒有改變，不需要再次采集
    變化的只是輕敲后被檢表的指針

歡迎大家繼續提意見

對檢定規程中的幾點看法和修改建議個人覺得不錯，不過沒有具體介紹檢定自動化的優缺點。不過還是謝謝樓主，獲益匪淺。

學習了，檢普通壓力表不用活塞壓力計也可以的。

謝謝各位反饋的意見，望大家繼續指正

現在市面上已經有全自動檢定普通壓力的檢定裝置了，具體讀數是采用視頻采集來實現

視頻采集可以實現讀數自動化，但價格不菲

教科書上講的回差（變差），是指上升程測值和下降程測值的差值，，，沒見跟敲不敲有啥聯系，，，

“輕敲”，我覺得從計量角度看這個詞，蠻可笑呢，
多大的力度算“輕巧”呀？朝左敲還是朝右敲？朝前敲還是朝后巧，朝上敲還是朝下敲？
計量計量，連個量化的指標都不給，就黑弄黑整著，指揮革命了幾十年？

不是同志們不進步呀，怕是領頭的羊兒，腦袋里的羊肉湯，太白了吧？~~~~~~~呵呵，，，


敲不敲這事，既沒科學性又太沒趣味，不扯它了，

誰要是真有學問，就來把“JJG882-2004壓力變送器檢定規程”第19頁，
那個ν22=5，為什么不能等于4.9或5.3或別的值
那個ν2=69，為什么不能等于68、70、71、89？
來講個明白好不好？
來宣貫通透好不好？

我不是要抬杠，我是愛真理，誰來把這個問題講清楚了，我就服誰

回復 14# LLLWWW


    先回答你為什么要檢查輕敲產生的位移，這主要是壓力表設計原理所決定的，由于是機械裝置，總會有摩擦和蕩動。如果壓力表摩擦力過大，也許壓力表在沒有任何外力震動時檢定是合格的，但稍微受一些外界震動干擾后就不合格了，試問這樣的壓力表，你的用戶敢使用它嗎？因為在現場使用誰也不能保證沒有外界震動干擾它，一旦出現震動等干擾，用這塊壓力表測量出的數值還能可信嗎？

盡管壓力表的檢定規程中有瑕疵的地方很多，也有很多前后矛盾的地方，但對基本的東西不要輕易地去質疑


附：彈簧管式壓力表輕敲位移的產生及其調修

彈簧管式壓力表輕敲位移產生的主要原因，可歸納為零件間的摩擦和蕩動兩個方面。由于零件的加工不良、相互位置配合不當，以及有污物、損壞等原因，使零件間的相互運動和彈簧管的伸張或收縮受阻而產生的輕敲位移稱之為摩擦輕敲位移；由于零件之間的配合間隙較大、游絲沒有使上勁、固緊螺絲松動等原因而產生的輕敲位移叫蕩動輕敲位移。
在通常情況下，由于低壓表的管壁薄、彈力小、容易產生摩擦輕敲位移，但由于其彈簧管自由端的線位移大，機芯放大系數小而不易產生蕩動輕敲位移。高壓表則因彈簧管彈力大不容易產生摩擦輕敲位移，但由于其機芯的放大系數大，傳動部件稍有蕩動就被放大顯示在表盤上而容易產生蕩動輕敲位移。
一、產生摩擦輕敲位移的原因及調修:
1.傳動放大部件污損:如機芯上扇形齒輪、中心小齒輪等部件的軸、孔和齒上有灰塵、油污、銹跡以及其他不易察覺的凝結物等，會引起摩擦輕敲位移；與機芯和彈簧管自由端相鉸鏈的拉桿，其轉動部位被污染也會引起摩擦輕敲位移。這時可用皮老虎或小毛刷清除灰塵，用布擦去油污、嚴重者可把機芯取下拆開放在汽油里清洗。對銹蝕較嚴重的，可更換部件或機芯。
2.零件加工不良、機械損傷。一般采用更換零件的辦法。若扇形齒輪的邊齒有擦傷，可改變嚙合部位，將其排除在外。
3.配合間隙過小。轉動件的軸向間隙或徑向間隙過小，都會產生較大的摩擦力。中心小齒輪或扇形齒輪在機芯上下夾板間軸向間隙和徑向間隙過小，往往因為上下夾板變形而引起，將機芯拆開并將上下夾板校平便可消除。若不能消除，如徑向間隙小，可用鉸刀擴孔；對于拉桿，除擴孔外還可以換上較細的鉸鏈螺釘。中心小齒輪的軸如果是錐形的，如軸向間隙過小，亦可采用鉸刀擴孔的辦法，即可增大軸向間隙。拉桿軸向間隙過小，是因為拉桿太厚或兩端的鉸鏈滑塊的夾縫窄，可把拉桿兩端銼薄、打光或換上夾縫寬的滑塊，若夾縫是可調整的，則不必更換零件。
配合間隙的大小憑觸感檢查，高壓表以似有間隙、低壓表以有較明顯間隙為宜。
4.零件變形或裝配調整不當，如輪軸彎曲，拉桿扭斜，機芯變形等。指針軸彎曲可用手或鉗子校正。齒輪軸彎曲，可把機芯拆開，把軸插入對應的軸孔中用手搬動齒輪矯正。拉桿兩端扭斜不正，其鉸鏈的兩端要產生較大的摩擦力，可用專用小扳子矯正、矯平。對于機芯的局部變形、如夾板彎曲，較易校正，如復雜變形，則可更換機芯。
二、產生蕩動輕敲位移的原因及調修
1.軸磨細、孔磨大、齒磨損。軸磨細、孔磨大，將引起齒輪和拉桿的徑向蕩動。前者會造成齒輪的微小轉動，后者意味著拉桿的有效長度在發生變化，同樣會引起齒輪的微小轉動，二者都將反映為指針相對表盤的轉動，顯現出蕩動輕敲位移。齒輪的齒磨損，在外界震動的情況下，容易滑齒而產生蕩動輕敲位移。上述故障，一般采取更換零件的辦法排除。
2.轉動部件的軸向間隙過大。上面說過，間隙過小，摩擦阻力大，要產生摩擦輕敲位移，若間隙過大，零件上、下竄動，則會產生蕩動輕敲位移。中心齒輪和扇形齒輪在上下夾板間軸向間隙過大時，可用專用工具，降低上夾板，以減小間隙。拉桿兩端的軸向活動量過大，可換上較厚的拉桿或具有較小夾縫的滑塊。夾縫的寬窄如可調，進行調整即可。
3.游絲的作用發揮不良。游絲是使扇形齒輪與中心小齒輪保持緊密的單向嚙合，從而消除齒隙，避免齒間蕩動。
由于游絲作用不良產生蕩動輕敲位移，一般情況下，具有一定的規律性，即輕敲位移出現在表盤的某一區間。
為了說明問題，先分析一下游絲的盤繞方向和調整方式。游絲圍繞著中心小齒輪的盤繞方向分順時針和逆時針兩種，調整方式也有兩種:一種是對順時針盤繞的游絲，在初始狀態時調成盡可能的收縮狀，對逆時針盤繞的游絲，初始狀態調成盡可能的擴張狀。這種調整方式，游絲力矩為最大，隨著指針上升，呈收縮狀態的游絲逐漸擴大，呈擴大狀態的游絲在逐漸縮小，同時游絲的力矩也由大變小。另一種調整方式是指針在零點，游絲力矩為最小，指針升至上限時，力矩為最大。為此，順時針盤繞的游絲其初始狀態調成稍微擴張狀，隨著指針上升，游絲繼續擴張；逆時針盤繞的游絲其初始狀態調成稍微收縮狀，隨著指針上升，游絲繼續收縮。調整方式多采取第一種，因為如果指針在零點時，游絲沒有發生碰絲、不平、紊亂等現象，那么在指針的整個行程中，都不會發生游絲的碰絲、不平和紊亂現象，并且由于在零點游絲的力矩為最大，以利于指針緊靠在止銷上。第二種調整方式，則無上述優點。
下面以第一種調整方式為例，談談造成蕩動輕敲位移的原因和調修方法。指針在表盤刻度的后部(即測量上限值附近)有輕敲位移，是由于游絲力矩稍弱，即游絲的變形程度不夠，因而當指針走到表盤刻度的后部時，游絲力矩變小到不足以消除齒隙的緣故。調修方法是將游絲收縮或擴張的程度加強一些，輕敲位移便會消失。如果在表盤刻度的中間部位發生輕敲位移，則是游絲的變形程度差的較大，這時當指針走到表盤刻度的中間部位時，游絲的力矩已變小到接近消失的程度(游絲處于自然狀態)，在這種情況下，應較大幅度的加強游絲的變形程度。如果在表盤刻度的前部甚至零點附近出現輕敲位移，這又有兩種情況:一種是游絲的變形程度很弱，接近游絲的自然狀態，力矩很小，這時需要把游絲的變形程度大幅度加強；另一種是游絲的變形程度過強，力矩過大，從而使兩個齒輪間的摩擦力增大，這時出現的輕敲位移不再是蕩動輕敲位移而是摩擦輕敲位移，對于測量上限為0.25MPa以下的低壓表，由于管壁相當薄，彈力很小，常會碰到這種現象，這時應將游絲變形程度減弱，輕敲位移才能消除。
對于同一個游絲，如果加強變形程度后，在表盤后部出現的蕩動輕敲位移仍不能消除，或者變形程度強，在表盤前部出現了摩擦輕敲位移，變形程度弱，在表盤后部出現了蕩動輕敲位移，
則是游絲本身有問題，如彈性失效或游絲的圈數太少，這時應更換游絲。
對于采用第二種調整方式的游絲，也可按照上述方法進行分析。在通常情況下，對第一種調整方式的游絲，蕩動輕敲位移多發生在表盤的后部，第二種調整方式的游絲，蕩動輕敲位移多發生在表盤的前部。
除以上所述，壓力表固緊螺絲或鉚接部件松動，指針與表盤或玻璃擦靠，游絲不平、碰絲、紊亂、脫落等原因，也會產生蕩動輕敲位移或摩擦輕敲位移，可根據具體情況進行調修。

V22=5以及V2=69都是自由度，在JJF1059中有詳細解釋
如果想更好的理解，要對《高等數學》和《概率論》有一定的掌握

附：　一、統計學和計量經濟學中的自由度（df）
　　統計學上的自由度（degree of freedom, df），是指當以樣本的統計量來估計總體的參數時， 樣本中獨立或能自由變化的資料的個數，稱為該統計量的自由度。
　　例如，在估計總體的平均數時，樣本中的 個數全部加起來， 其中任何一個數都和其他資料相獨立，從其中抽出任何一個數都不影響其他資料（這也是隨機抽樣所要求的）。 因此一組資料中每一個資料都是獨立的，所以自由度就是估計總體參數時獨立資料的數目，而平均數是根據 個獨立資料來估計的，因此自由度為 n。
　　二、物理學中的自由度
　　完全確定一個物體在空間位置所需要的獨立坐標的數目，叫做這個物體的自由度。力學系統由一組坐標來描述?！?br /> 　　質點自由度
　?。?）一個質點在空間任意運動，需用三個獨立坐標（x，y，z）確定其位置。所以自由質點有三個平動自由度 i = 3。　
　　（2）如果對質點的運動加以限制（約束），自由度將減少。如質點被限制在平面或曲面上運動，則 i= 2；如果質點被限制在直線或平面曲線（不是空間曲線）上運動，則其自由度 i = 1。　
　　剛體自由度[2]　
　　一個剛體在空間任意運動時，可分解為質心 O’ 的平動和繞通過質心軸的轉動，它既有平動自由度還有轉動自由度。確定剛體質心O’的位置，需三個獨立坐標（x，y，z）—自由剛體有三個平動自由度 t = 3；
　　確定剛體通過質心軸的空間方位──三個方位角（α，β，γ）中只有其中兩個是獨立的──需兩個轉動自由度；另外還要確定剛體繞通過質心軸轉過的角度θ──還需一個轉動自由度。這樣，確定剛體繞通過質心軸的轉動，共有三個轉動自由度 r = 3。所以，一個任意運動的剛體，總共有6個自由度，即3個平動自由度和3個轉動自由度，即i = t + r = 3 + 3 = 6

采用“反校法”后壓力表的回程誤差就僅為升壓和降壓過程中指針變動量之差，體現不出壓力表的變差。
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其實在反校法也可以測出回程之差。正行程對應的標準值和反行程對應的標準值不一樣。這個不一樣就可以理解為回程差。
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輕敲位移可以這樣理解，即把壓力值升到被檢表示校準點后，輕輕敲擊表殼，此時表針的變動可以理解為輕敲位移。因為打壓至校準點，此時不一定指針就停留在該位置。輕敲后，移至校準點后讀取標準示值。
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你更改的原始記錄后，感覺繁瑣了不少。對于工作量的場所，無形中增加了工作量。

謝謝樓主，樓主起碼給指了個方向——JJF1059


規程呀，國家標準呀，沒來由地自由度V22=5以及V2=69一把，難道是讓我們，猜謎語的嗎？

，
變送器大概是美國人發明的吧？，要么就是德國人英國人或者安哥拉人發明的！呵呵，總之咱國嘛，就是學人家呢，

試問：

人家的規程，是這般編得嗎？

回復 17# O開心O


    反校法的回程誤差，我在文章中修改的定義和你所說的一樣，但前提是規程中已經有明確的定義了，如果按照其定義來執行，回程誤差就沒有意義，所以我寫這篇文章，讓規程撰寫著注意，以后能修改其定義


至于我修改的檢定記錄的表格，是以自動化為前提的（不需要人工記錄這些數據），并且忠實于規程，完全體現規程中對示值誤差的要求

我國的技術發展就是借鑒和發展的過程。
到一定程度后，就會有自己的標準。

樓主的檢定自動化了么？沒看出來

回程誤差和輕敲位移是兩個概念。輕敲是看指針穩定的的程度，回程是看表的彈性后效。我覺得不能廢除回程誤差。在實際操作過程中，這兩項都是考核其計量特性的參數。

未看見表2呀？

回程誤差還是要有的，

學習了，看來樓主是這個行業的專家了。
倒是希望能跟大家交流一下心得。
我手上有個檢定普通壓力表的小軟件。
綠色版的，希望能與大家分享。希望大家批評指正。
加QQ群 61776958  計量中國群，