一种活塞式压力计活塞有效面积的检定方法及检定装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及计量检定领域，尤其涉及一种活塞式压力计活塞有效面积的检定方法 及检定装置。
【背景技术】
[0002] 活塞式压力计作为压力计量量值传递的标准计量器具，具有准确度等级高、稳定 性好、测量范围宽等优点。基于上述优点，法定计量检定机构一般都将活塞式压力计作为社 会公用计量标准，在行政范围内开展法定的量值传递工作;而一般的企事业单位也会选择 活塞式压力计作为本单位的最高压力计量标准，在本单位内开展量值传递工作。按照计量 法的要求，以上两种性质的活塞式压力计标准器都属于强制检定的计量器具，所以，活塞式 压力计量值的准确、有效溯源十分重要。
[0003] 根据质检总局的要求，活塞式压力计的量值溯源方式需依据国家计量检定规程 JJG59-2007进行检定;该规程基于R1101994(E)《活塞压力计》国际建议制定，将活塞式压力 计的有效面积的检定作为量值溯源的关键步骤。目前，现有的活塞有效面积检定方法通常 采用直接平衡法或起始平衡法。这两种方法本质相同，都是将待检定活塞和标准活塞同时 装载或者通过管道连接在同一检定系统上，分别在待检定活塞和标准活塞上加减砝码，使 待检定活塞和标准活塞上受到的压力(强)相等以达到动态平衡，获得动态平衡状态下放置 在待检定活塞和标准活塞上的砝码质量，已知标准活塞的有效面积(溯源至更高的标准）； 最后根据公式计算获得待检定活塞式压力计的活塞有效面积。
[0004] 采用直接平衡法或起始平衡法检定活塞式压力计活塞有效面积的公式原理如下：
[0005] 活塞式压力计活塞有效面积检定的基本公式如下：
[0006]
[0007] 其中，A:活塞式压力计的有效面积;m:平衡时砝码质量;g:重力加速度;P:平衡时 施加在活塞式压力计上的压力；
[0008] 由于在待检定活塞和标准活塞上施加的压力相等，即P = P' ；因此当待检定活塞和 标准活塞达到动态平衡状态时，可得到公式如下：
[0009]
[0010] 进一步推导，可获得待检定活塞式压力计的活塞的有效面积公式如下：
[0011]
[0012] 其中，A，A' ：表示标准活塞和待检定活塞的有效面积;m，m' ：表示达到动态平衡时， 分别加在标准活塞和待检定活塞上的砝码质量;P，P' ：表示达到动态平衡时，标准活塞和待 检定活塞分别承受的压力。
[0013] 最后，通过获得动态平衡状态下标准活塞和待检定活塞上所加砝码质量和标准活 塞的有效面积，再根据上述公式即可计算获得待检定活塞式压力计的有效面积。
[0014] 但是，采用直接平衡法或起始平衡法对活塞式压力计活塞有效面积检定时，操作 难度大，并且对检定人员的要求较高。因为采用直接平衡法或起始平衡法检定时，在检定过 程中最重要的步骤是使标准活塞和待检定活塞达到动态平衡，即使P = P'，而活塞式压力计 的灵敏度很高，为达到动态平衡需要多次加减小砝码，且需要反复调整，费时费力，工作效 率不高;并且在这加减砝码的过程中，标准活塞和待检定活塞还要保持各自工作的位置，均 以（30-60)r/min的速度转动，这就大大增加了操作的难度。此外，也是十分重要的一点，活 塞达到动态平衡时可能以一定的速度下降，这需要检定员依据经验和知识来进行判断，稍 有疏忽就有可能造成计算结果与实际有较大偏差。
【发明内容】
[0015] 本发明在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种不需要加减小砝码、简单实用、 提高工作效率、能实现对活塞式压力计活塞有效面积进行检定的方法。
[0016] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种活塞式压力计活塞有效面积的检定方 法，包括如下步骤：
[0017] 步骤S1:在标准活塞上加减砝码，记录加减的砝码质量的增量，对应地获得标准活 塞达到平衡时所受的压力的增量ΛΡ;
[0018] 步骤S2:在待检定活塞上加减砝码，使在待检定活塞加减的砝码质量的增量与标 准活塞上加减的砝码质量的增量相等；获得待检定活塞达到平衡时所受的压力的增量Λ Ρ， ；
[0019] 步骤S3:获得标准活塞的有效面积Α，并根据公式计算获得待检定活塞的有效面 积;公式如下：
[0020]
[0021] 上述公式中，ΛΡ，ΛΡ'：分别表示标准活塞和待检定活塞所受的压力的增量;Α， Α'：分别表示标准活塞和待检定活塞的有效面积。
[0022] 相比于现有技术，本发明提出的活塞式压力计活塞有效面积的检定方法，通过在 标准活塞和待检定活塞上加减相同质量的砝码，使放置在标准活塞和待检定活塞上的砝码 的增量相同，进而只需获得对应地标准活塞和待检定活塞的压力的增量，就可获得活塞式 压力计活塞有效面积，不需要判断两活塞是否同时达到动态平衡，也不需要加减小砝码，使 得普通工作人员即可完成对活塞是压力计有效面积的检定，简单实用，大大提高了工作效 率。
[0023] 进一步地，在步骤S1中，所述标准活塞装载在一活塞式压力计系统上，该系统使用 的造压介质为液体或者气体;在活塞式压力计系统上设置一加压单元，通过加压单元对活 塞式压力计系统进行加压，使标准活塞达到平衡并且每次在同一工作位置，以（30~60)r/ min的速度顺时针转动。
[0024] 进一步地，在步骤S2中，所述待检定活塞装载在所述活塞式压力计系统上，该系统 使用的造压介质为液体或者气体;在待检定活塞上加减与标准活塞上砝码增量相等的砝 码，通过加压单元对活塞式压力计系统进行加压，使待检定活塞达到平衡并且每次在同一 工作位置，以（30~60)r/min的速度顺时针转动。
[0025]进一步地，在步骤S1和S2中，根据需要待检定的压力大小，依次在标准活塞和待检 定活塞上加减砝码，记录的是相邻检定压力点间加减的砝码质量的增量，获得的是标准活 塞和待检定活塞在达到平衡时相邻检定压力点间所受的压力的增量ΛΡ和ΛΡ'。
[0026]进一步地，在活塞式压力计系统上装载一数字压力计;通过数字压力计测量标准 活塞和待测活塞达到平衡时所受的压力，并分别计算获得标准活塞的压力的增量ΛΡ和待 测活塞压力的增量ΛΡ'。
[0027] 本发明还提供一种活塞式压力计活塞有效面积的检定装置，包括标准活塞、数字 压力计、加压单元、活塞式压力计系统和若干个砝码;所述标准活塞和待检定活塞装载在活 塞式压力计系统上;所述砝码放置在所述标准活塞或待检定活塞上;所述加压单元向所述 活塞式压力计系统加压;所述数字压力计装载在所述活塞式压力计系统上，以测量标准活 塞或待检定活塞所受的压力。
[0028] 进一步地，还包括一数据采集处理单元;所述数字采集处理单元与所述数字压力 计连接并接收所述数字压力计传送的压力信号。
[0029]进一步地，所述数字压力计内的传感器为石英谐振压力传感器。
[0030] 相比于现有技术，本发明通过将标准活塞、待检定活塞和数字压力计装载在同一 活塞式压力计系统上，并在标准活塞和待检定活塞上加减相同质量的砝码，使放置在标准 活塞和待检定活塞上的砝码的增量相同，进而只需通过数字压力计获得对应地标准活塞和 待检定活塞的压力的增量，就可获得活塞式压力计活塞有效面积，不需要判断两活塞是否 同时达到平衡，也不需要加减小砝码，使得普通工作人员即可完成对活塞是压力计有效面 积的检定，简单实用，大大提高了工作效率。
[0031] 为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明活塞式压力计活塞有效面积的检定装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 请参阅图1，其是本发明活塞式压力计活塞有效面积的检定装置的结构示意图。该 活塞式压力计活塞有效面积的检定装置，包括标准活塞1、活塞式压力计系统2、预压单元3、 加压单元4、若干个砝码5、数字压力计6和数据采集处理单元7。
[0034] 所述标准活塞1和待检定活塞8装载在所述活塞式压力计系统2上。所述预压单元3 和加压单元4向所述活塞式压力计系统2加压，以对所述标准活塞1或待检定活塞8施压。所 述砝码5放置在所述标准活塞1或待检定活塞8上，以使所述标准活塞1或待检定活塞8处于 工作位置并保持一定的速度顺时针旋转，进而使所述标准活塞1或待检定活塞8达到平衡。 所述数字压力计6装载在所述活塞式压力计系统2上，并将测量的标准活塞1或待检定活塞8 所受的压力信号传送到所述数字采集处理单元7。
[0035]所述活塞式压力计系统2上设有分别与所述标准活塞1、待检定活塞8、数字压力计 6、预压单元3和加压单元4连通的标准活塞阀门21、待检定活塞阀门22、数字压力计阀门23、 预压单元阀门24和加压单元阀门25。
[0036] 本实施例中，所述数字压力计6内的传感器为石英谐振压力传感器。石英谐振压力 传感器具备优良的年稳定性和极高的线性度和重复性，尤其是在一定的测量范围内误差 小，能够实现读数精度，堪比相同精度的活塞式压力计。
[0037] 本发明中，所述活塞式压力计系统内使用的造压介质为液体或者气体，分别对应 于活塞式压力计系统和气体活塞式压力计系统，本发明将这两个系统统称为活塞式压力计 系统。
[0038] 本发明的活塞式压力计活塞有效