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活塞式壓力計(jì)準(zhǔn)確性為什么會(huì)受重力加速度的影響？

發(fā)布時(shí)間：2019-12-04 16:01    來(lái)源：西安市高精密儀表廠

 重力加速度對(duì)活塞式壓力計(jì)準(zhǔn)確性的影響

 
活塞式壓力計(jì)具有準(zhǔn)確度高、性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在量值傳遞、精密測(cè)量、常規(guī)測(cè)量方面得到了廣泛的推廣和使用。
 
　　活塞式壓力計(jì)誤差主要來(lái)源有兩個(gè):一個(gè)是活塞有效面積A;另一個(gè)是砝碼質(zhì)量m。由于各地重力加速度不同，對(duì)活塞式壓力計(jì)的誤差影響很大。在不同地區(qū)使用活塞式壓力計(jì)要注意對(duì)砝碼的質(zhì)量按使用地點(diǎn)的重力加速度進(jìn)行修正。
 
 
 
　　在活塞有效面積檢定中，其被檢活塞式壓力計(jì)有效面積計(jì)算中，重力加速度在等式兩邊約去。所以檢定有效面積時(shí)，重力加速度的準(zhǔn)確與否對(duì)其沒(méi)有影響。KL808智能溫控儀，高溫測(cè)濕變送器，不銹鋼電磁閥，不銹鋼電熱管,PT100熱電阻感應(yīng)探頭，紅外線測(cè)溫儀 ，溫濕度傳感器，GTY快速夾具
 
　　活塞專用砝碼質(zhì)量是根據(jù)已經(jīng)測(cè)得的活塞面積，計(jì)算壓力對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量。其計(jì)算公式為
 
　　式中:m——專用砝碼質(zhì)量，kg;p——被測(cè)量壓力值，Pa;A′——被檢活塞的有效面積，m2;ρa——周圍空氣密度，kg/m3;ρm—專用砝碼、活塞及其連桿材料密度，kg/m3;g——活塞式壓力計(jì)使用地點(diǎn)的重力加速度，m/s2。
 
　　重力加速度是其中一個(gè)重要的計(jì)算參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接影響活塞質(zhì)量。
 
1.活塞壓力計(jì)準(zhǔn)確性初探 
　　在當(dāng)前的活塞壓力計(jì)的檢測(cè)條件下，我們可以確定的誤差來(lái)源有以下兩個(gè)主要的要點(diǎn)：首先是活塞自身的主要有效面積A，另一個(gè)就是砝碼本身的質(zhì)量m。受到每個(gè)地方的自身重力加速度參數(shù)不同的影響，活塞式壓力計(jì)本身的測(cè)量誤差影響也不小。因此，下面我們將對(duì)兩個(gè)不同地點(diǎn)的活塞式壓力計(jì)的重力加速度參數(shù)進(jìn)行比對(duì)并進(jìn)行修正。 
　　在進(jìn)行活塞的有效面積檢定的時(shí)候，被檢定的活塞式壓力計(jì)在進(jìn)行有效面積參數(shù)的計(jì)算的時(shí)候，重力加速度本身可以在等式的兩邊進(jìn)行消除，所以針對(duì)有效面積鑒定的時(shí)候，重力加速度本身并不會(huì)對(duì)面積造成影響。 
　　但是在活塞專用砝碼的測(cè)定當(dāng)中，我們就需要根據(jù)已經(jīng)測(cè)定好的活塞面積來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)的砝碼質(zhì)量。這時(shí)的計(jì)算公式就為： 
　　在這個(gè)式子當(dāng)中，m代表的就是專用砝碼的質(zhì)量，單位是kg，p代表的就是被測(cè)量的壓力數(shù)值，單位是Pa，A’代表的就是被檢測(cè)活塞的本身有效面積構(gòu)建，單位是m2，ρa代表的就是周圍空氣的密度構(gòu)建，單位是kg/m3；ρm則代表著專用砝碼以及對(duì)應(yīng)的活塞和連接桿的材料自身的密度，單位是kg/m3，最后則是本文比較的重點(diǎn)，重力加速度g，單位是m/s2。從上述的公式我們可以看出，重力加速度是其中最為關(guān)鍵的計(jì)算參數(shù)，如果重力加速度準(zhǔn)確性降低，那么砝碼質(zhì)量校準(zhǔn)就會(huì)受到較大影響。 
　　從JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)》檢定規(guī)程當(dāng)中我們可以看到，某地平均的重力加速度數(shù)值約為9.8015 m/s2，但是通過(guò)實(shí)際的工作地點(diǎn)的經(jīng)度緯度還有對(duì)應(yīng)的海拔高度進(jìn)行測(cè)算，經(jīng)過(guò)重力加速度的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算導(dǎo)入之后，得到的重力加速度和上文給出的加速度數(shù)值差距很大，因此我們需要進(jìn)行下一步的誤差計(jì)算。 
 
2. 重力加速度誤差分析 
　　因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)本身的重力加速度數(shù)值測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，所以對(duì)當(dāng)前的活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確性會(huì)造成較大影?，我們對(duì)于該地區(qū)的壓力檢定室的地理位置以及對(duì)應(yīng)的海拔高度、針對(duì)性的緯度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析，計(jì)算出當(dāng)前的重力加速度數(shù)值，并且探索出在同一個(gè)地區(qū)內(nèi)部的重力加速度測(cè)定不準(zhǔn)確，對(duì)當(dāng)前的數(shù)值自身的誤差所造成的影響。 
　　在進(jìn)行測(cè)量的檢定室自身的緯度數(shù)值為43.989°，海拔高度是730m。因此我們可以把這兩個(gè)數(shù)字帶入到重力加速度的計(jì)算公式當(dāng)中，得到下面的算式： 
　　在這個(gè)算式當(dāng)中，R代表的是地球半徑，數(shù)值為6371×103m，h代表的是測(cè)量地點(diǎn)構(gòu)建下的海拔高度數(shù)值，φ代表的則是測(cè)量地點(diǎn)本身的精確維度。把上述數(shù)值帶入到公式當(dāng)中，得出的計(jì)算結(jié)果是g=9.8035 m/s2，和JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》當(dāng)中給定的本地區(qū)的數(shù)據(jù)9.8015m/s2進(jìn)行比較之后發(fā)現(xiàn)，重力加速度的誤差已經(jīng)達(dá)到了0.2‰的程度，這種誤差是僅允許最低級(jí)別的0.05級(jí)活塞砝碼才可以達(dá)到的，對(duì)于更高一級(jí)的0.02級(jí)別或者是0.005級(jí)別的活塞砝碼來(lái)說(shuō)這個(gè)誤差太大，所以JJG59-2007《活塞式壓力計(jì)》當(dāng)中給定的加速度只是一個(gè)平均測(cè)量值，如果直接引用這個(gè)數(shù)值，對(duì)活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確性影響非常大。 
　　重力加速度本身和當(dāng)前的海拔高度以及對(duì)應(yīng)的緯度有著直接的關(guān)系。通過(guò)上文計(jì)算我們可以知道，在我們國(guó)家的領(lǐng)土范圍之內(nèi)，緯度數(shù)值僅僅相差了1°的兩個(gè)地方，其主要的重力加速度g數(shù)值就相差了0.0008m/s2左右，并且根據(jù)實(shí)際位置進(jìn)行上下浮動(dòng)。即使是在當(dāng)前的同一個(gè)緯度地區(qū)，海拔高度每增加30m，對(duì)應(yīng)的重力加速度g值就會(huì)減小大約0.0001m/s2左右。而與之對(duì)應(yīng)的則是，重力加速度g值每變化0.0001m/s2，對(duì)活塞本身的質(zhì)量誤差影響和干預(yù)的幅度就為0.001%。對(duì)于高精度質(zhì)量砝碼來(lái)說(shuō)，這種變化幅度是十分劇烈的。因此為了滿足當(dāng)前的實(shí)際測(cè)量需求的情況構(gòu)建，我們建議根據(jù)需要在活塞式壓力計(jì)使用地點(diǎn)進(jìn)行重力加速度數(shù)值測(cè)量，并利用測(cè)得的數(shù)值重新對(duì)活塞砝碼的質(zhì)量進(jìn)行校準(zhǔn)，避免因重力加速度的不準(zhǔn)確，而對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成影響。同時(shí)，重力加速度在一個(gè)固定的地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，變化量是非常微小的，相對(duì)來(lái)說(shuō)非常固定，盡管檢測(cè)重力加速度相對(duì)耗時(shí)耗力，但是只要在使用活塞壓力計(jì)的地點(diǎn)進(jìn)行一次測(cè)量后，就可以滿足以后的長(zhǎng)久使用需要。
 
3. 結(jié)論 
　　對(duì)于我們的日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境來(lái)說(shuō)，壓力都是一個(gè)非常重要的檢測(cè)數(shù)據(jù)和參數(shù)，獲取準(zhǔn)確的壓力數(shù)據(jù)對(duì)于日常生產(chǎn)生活來(lái)說(shuō)其重要意義不言而喻。我們?cè)谑褂没钊綁毫Φ臅r(shí)候，盡量不采用給出的平均重力加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，而是根據(jù)具體的地點(diǎn)，對(duì)經(jīng)緯度和海拔高度進(jìn)行重力加速度的測(cè)量，并且把相關(guān)測(cè)得數(shù)據(jù)應(yīng)用到活塞式壓力計(jì)的計(jì)量校準(zhǔn)工作當(dāng)中。這樣就可以最大限度提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，提升實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量校準(zhǔn)能力水平。
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