壓力表現(xiàn)場校準(zhǔn)環(huán)境影響因素試驗(yàn)研究
通過設(shè)計(jì)并實(shí)施一系列環(huán)境試驗(yàn)，分析得到了典型被校壓力表與數(shù)字壓力計(jì)在不同溫濕度環(huán)境下的 環(huán)境影響，為壓力現(xiàn)場校準(zhǔn)數(shù)據(jù)修正提供依據(jù)和參考，提高現(xiàn)場壓力校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度和可靠性。
0.引言
壓力是實(shí)際應(yīng)用量最大、涉及面最廣的工程計(jì)量 參數(shù)，壓力儀表也被廣泛應(yīng)用于國防軍事各個(gè)領(lǐng)域。 為滿足應(yīng)急計(jì)量保障需求，壓力儀表現(xiàn)場校準(zhǔn)是大勢 所趨。由于脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，現(xiàn)場校準(zhǔn)存在一定問題: 一是測量標(biāo)準(zhǔn)其自身的準(zhǔn)確度會(huì)受影響，缺乏對標(biāo)準(zhǔn) 在現(xiàn)場環(huán)境下的適應(yīng)性評判；二是沒有考慮到被測壓 力儀表現(xiàn)場環(huán)境影響，容易造成對檢定結(jié)果的“誤判”， 使現(xiàn)場校準(zhǔn)存在很大風(fēng)險(xiǎn)。
針對以上現(xiàn)場校準(zhǔn)問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇 了主要環(huán)境影響因素，對典型的被校壓力儀表和壓力 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，意 在找出現(xiàn)場環(huán)境對被校壓力儀表和壓力標(biāo)準(zhǔn)的影響， 為壓力現(xiàn)場校準(zhǔn)提供依據(jù)和參考，提髙現(xiàn)場壓力校準(zhǔn) 的準(zhǔn)確度和可靠性。
1.環(huán)境參數(shù)設(shè)計(jì)
通過調(diào)研現(xiàn)場校準(zhǔn)實(shí)際環(huán)境（比如典型的艦船上、機(jī)庫內(nèi)、沙漠區(qū)等），特設(shè)計(jì)以下幾組環(huán)境參數(shù)：①在 -10~50t溫度范圍內(nèi)選取6個(gè)溫度點(diǎn)（-10，0，10， 20 , 35 , 50 T)進(jìn)行溫度環(huán)境試驗(yàn)；②在30% ~ 95%賺 范圍內(nèi)選取3個(gè)濕度點(diǎn)(30%，60%, 90%)進(jìn)行濕度環(huán)境 試驗(yàn)；③溫釀驗(yàn)，綜誠驗(yàn)參數(shù)的選擇見表1。
2.被試樣品的選擇
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場校準(zhǔn)的壓力儀表80%以上為 彈性元件式一般壓力表，并且大多采用數(shù)字壓力計(jì)作 為壓力標(biāo)準(zhǔn)，所以本項(xiàng)目選用典型的一般壓力表和數(shù) 字壓力計(jì)作為被試樣品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。
2.1壓力表的選擇
對壓力表進(jìn)行選擇時(shí)，考慮以下幾個(gè)因素：①量 程：選擇40 MPa和16 MPa的液體介質(zhì)壓力表（現(xiàn)場使 用的壓力表中，小于40 MPa的液體介質(zhì)壓力表占80% 以上）；②準(zhǔn)確度：選擇1.0級(jí)(部分1.5級(jí)）的壓力表 (考慮到壓力表的準(zhǔn)確性，并便于進(jìn)行環(huán)境影響分析）; ③敏感元件：為C形的彈簧管壓力表；④彈簧管材料: 選擇銅和不銹鋼兩種常用材料的壓力表(考慮到不同材 料的環(huán)境影響不同）;⑤表盤尺寸：選擇常用的100 mm 外殼公稱直徑表盤的壓力表；⑥安裝形式：選擇徑向直 接式安裝壓力表，接頭尺寸為M20X1.5。據(jù)此，共征集 4個(gè)廠家的32塊壓力表進(jìn)行環(huán)境性能試驗(yàn)。
2.2數(shù)字壓力計(jì)的選擇
根據(jù)所選壓力表的量程，選取25 MPa和60 MPa 兩種量程的數(shù)字壓力計(jì)，準(zhǔn)確度等級(jí)選擇常用的0.05 級(jí)，共征集了 2個(gè)廠家的8個(gè)數(shù)字壓力計(jì)（每個(gè)量程2 塊)進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)。
3.試驗(yàn)過程
本試驗(yàn)需要用到的設(shè)備包括：溫濕度試驗(yàn)箱、油 介質(zhì)活塞式壓力計(jì)以及輔助設(shè)備引壓導(dǎo)管、壓力表安 置平臺(tái)等。
每一個(gè)壓力表均勻選取4個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行測試，數(shù)字 壓力計(jì)均勻選取9個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行測試，在每一個(gè)試驗(yàn)環(huán) 境點(diǎn)，均定溫2 h后進(jìn)行正反三個(gè)行程的數(shù)據(jù)測試。
4.試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理
經(jīng)過為期半年左右的環(huán)境試驗(yàn)，得到了每塊壓力 表和數(shù)字壓力計(jì)的17組數(shù)據(jù)，參照型式評價(jià)大綱中有 關(guān)環(huán)境溫度影響的分析，將壓力表和數(shù)字壓力計(jì)的每 個(gè)壓力點(diǎn)的示值誤差與溫度、濕度及溫濕度綜合之間 的關(guān)系，繪制成曲線圖。
4.1壓力表溫度影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
此次試驗(yàn)在-10 ~50 t溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，壓力表 共32塊，溫度影響量平均值見表2。從表2可以看出， 不同量程的溫度影響量平均值比較一致，且銅材質(zhì)較 不銹鋼材質(zhì)溫度影響小。因此，在-10 ~ 50 T內(nèi)所測 彈簧管壓力表的壓力值可以參考總平均值0. 0242%/^ 修正到20=10時(shí)的壓力值。
根據(jù)JJF 1415 -2013《數(shù)字式壓力計(jì)型式評價(jià)大 綱》計(jì)算溫度系數(shù)尺的平均值，見表3,從表3可以看 出：不同量程、兩種材質(zhì)的溫度系數(shù)，平均值均小于 JJF 1415 -2013 中 0.04%/r 的要求。
4.2壓力表濕度影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
某16 MPa壓力表的濕度影響曲線圖如圖2。
共試驗(yàn)32個(gè)壓力表樣品，在30% ~ 95%濕度范圍 內(nèi)，其中26個(gè)樣品均滿足示值誤差的要求，6個(gè)樣品 超差，通過數(shù)據(jù)分析，樣品超差與濕度變化關(guān)系不大。 所以壓力表在不同濕度下所受影響不大。
4.3壓力表溫濕度綜合彩響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
某16 MPa壓力表的溫濕度綜合影響曲線圖如圖3。 圖3中，橫軸下方溫度值位于濕度值之上。
32個(gè)被試樣品中僅有14個(gè)在各種溫濕度環(huán)境條件 下均滿足示值誤差要求，不同量程壓力表之間沒有明 顯區(qū)別；相同溫度下，濕度越大，示值誤差越大；相 同濕度下，溫度越高，示值誤差越大；不合格數(shù)據(jù)集 中在（50^, 60% RH) , (50T, 95% RH)的溫濕度情 況下，所以在髙溫髙濕環(huán)境條件下，校準(zhǔn)壓力表存在 一定的風(fēng)險(xiǎn)。
4.4數(shù)字壓力計(jì)溫度影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
某25 MPa數(shù)字壓力計(jì)的溫度影響曲線圖如圖4所示。
由于所試驗(yàn)數(shù)字壓力計(jì)在-10 ~ 50尤溫度范圍內(nèi) 進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，8個(gè)數(shù)字壓力計(jì)在-10 ~ 50 t溫度 范圍內(nèi)，均滿足參考溫度20 <€下示值誤差要求，不需 要考慮JJF 1416 -2013規(guī)范中的“引人的溫度系數(shù)修正 項(xiàng)?，并且使用溫度極限范圍也高于規(guī)范規(guī)定的5 ~ 40 T。
4.5數(shù)字壓力計(jì)濕度彩響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
某25 MPa數(shù)字壓力計(jì)的濕度影響曲線圖如圖5所示。
所試驗(yàn)4個(gè)60 MPa量程的數(shù)字壓力計(jì)在30% ~ 95%濕度范圍內(nèi)，均滿足0.05級(jí)的要求。25 MPa量程 較60 MPa量程受濕度影響大，且濕度越大，其示值誤 差越大，所以在60%以上濕度情況下，數(shù)字壓力計(jì)的 示值受到濕度的影響較大，應(yīng)對其影響進(jìn)行試驗(yàn)，以 確定能否使用。
4. 6數(shù)字壓力計(jì)溫濕度綜合影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
某25 MPa數(shù)字壓力計(jì)的溫濕度綜合影響曲線圖如 圖6。
8個(gè)被試樣品中僅有2個(gè)（60 MPa)在各種溫濕度 環(huán)境條件下均滿足示值誤差要求；60 MPa量程的數(shù)字 壓力計(jì)相對于25 MPa量程的受溫濕度影響小；相同溫 度下，濕度越大，示值誤差越大；相同濕度下，溫度 越高，示值誤差越大；不合格數(shù)據(jù)集中在（35T， 95%)，（50T，60%)，（50T, 95%)的溫濕度情況 下，所以在高溫高濕環(huán)境條件下，使用數(shù)字壓力計(jì)存 在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
5.結(jié)束語
在本項(xiàng)目中，通過對典型的壓力表進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn), 得到了一些壓力表的環(huán)境影響量變化規(guī)律，尤其是溫 度影響量的總結(jié)可為壓力表現(xiàn)場校準(zhǔn)修正提供參考, 便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理補(bǔ)償，提高現(xiàn)場校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度； 另外，在高溫高濕環(huán)境條件下，標(biāo)準(zhǔn)和被校儀表的數(shù) 據(jù)均有明顯影響，避免在高溫高濕情況下開展工作， 對降低現(xiàn)場校準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)具有一定意義，同時(shí)這也給數(shù)字 壓力計(jì)的選擇提供了一定參考，對其防水抗潮性能也 需要進(jìn)一步觀察。
由于本次試驗(yàn)量有限，其他不同類型、不同材質(zhì)、 不同等級(jí)的壓力表還有待于進(jìn)一步細(xì)化試驗(yàn)，擴(kuò)展試 驗(yàn)量。溫濕度綜合環(huán)境試驗(yàn)數(shù)據(jù)不是單獨(dú)環(huán)境的簡單疊加，也不是簡單的線性關(guān)系，具體的相關(guān)性還有待 于進(jìn)一步研究。另外，本系列試驗(yàn)還不能完全的模擬 真實(shí)環(huán)境，例如有些高原地區(qū)的低氣壓環(huán)境、某些機(jī) 載設(shè)備運(yùn)行中的振動(dòng)環(huán)境等在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)中沒有體現(xiàn)。
