【正文】 速度準確程度對于活塞壓力計相當重要，重力加速度值可以實際測得，或者按照以下公式計算得到： ? ? (m/s2) （ ） ? 其中， φ 為計算點緯度，單位是度（ rad） ? h 為計算點海拔高度，單位是米（ m） ? 一般如果實地測量的話，其不確定度可以由證書得到，按照公式計算的話，標準不確定度為 : ? ? 相對標準不確定度為 : ?？梢娭亓铀俣戎档臏蚀_程度對于活塞壓力計不確定度影響之大。 ? 與活塞工作位置的位置差帶來的不確定度 hg )s i n0 0 1 4 4 3 (100 8 7 6 )2s i n0 0 0 0 0 5 8 i n0 0 5 3 0 (7 8 0 3 2 2622 ??? ?????? ?ggu )( ???)( ???gur e lHP? 根據(jù)流體靜力學(xué)理論，一定高度的氣、液柱會造成壓力差。即： ? （ ） ? 其中， h為氣、液柱高度，單位是米； ρl為介質(zhì)密度；ρa為空氣密度。 ? k為模式系數(shù)，測量表壓為 1，測量絕壓時為 0 ? 氣 /液柱差不確定度 u(h) ? 活塞壓力計產(chǎn)生壓力的參考位置就是活塞的工作位置，對于現(xiàn)在使用的多數(shù)活塞，其活塞參考平面一般均有標識。當壓力輸出端或被測儀器的參考位置與其不同時，就需要我們進行氣 /液柱修正。通常測量位置差的準確程度取決于所使用的儀器或工具，以 B類方法，按照均勻分布處理 。 ghkp alH )( ?? ??? 介質(zhì)密度的不確定度 u (ρl) ? 如果介質(zhì)是氣體，由于氣體的可壓縮性，所以應(yīng)該考 慮氣體密度隨壓力的變化。 ? 對于液體，比如我們常使用的蓖麻油或變壓器油，由 于其可壓縮性較小，因而一般只需考慮其密度。 ? 合成標準不確定度 u(pH) ? 由于空氣密度和重力加速度的不確定度已經(jīng)在前面加 以 考慮，而且 u(g)和 u(a)的值遠遠小于另外兩項，所以 這里只考慮氣 /液柱差不確定度 u(h)和介質(zhì)密度的不確 定度 u (ρl)。 （ ） ghukhupu lalH ????2222 )())(()( ???? ? ? （ ） 活塞軸線垂直度 (θ)的不確定度 u(θ) ? 活塞的安裝以及活塞本身結(jié)構(gòu)有可能造成活塞軸線的 不垂直，從而使加在活塞有效面積上的力小于活塞以及 rel砝碼所產(chǎn)生的重力。如果 θ為軸線傾斜角度 ,那么軸 線傾斜可能帶來的影響量為（ 1cosθ） p。通常規(guī)程規(guī) 定，活塞安裝垂直度要小于 2’，所以要用合格的水平儀 將活塞垂直度調(diào)到最好。這樣，活塞軸線垂直度帶來的不 確度為 : () hkhukhupghukhupuallalHlalHr e l)()())(()())(()(22222222????????????????ppu 39。2co s1)( ??????? 如果用相對方式來表達，則： ? 可見，只要活塞的水平保持好，就可以將其影響降到 最低。 ? 活塞壓力計分辨率的影響 u(r) ? 就像所有的壓力標準一樣 , 活塞壓力計也有的分辨率 的問題，我們也可以稱為靈敏閾或者鑒別力。一般來講， 對于活塞的有效壓力范圍，應(yīng)該起碼滿足最大允差△的 10%。按照矩形分布，標準不確定度為： 。 當然，也可以由生產(chǎn)廠家給出活塞的分辨率?；钊直媛? 可以通過活塞平衡時測量，也可以通過一個高分辨率和穩(wěn) 定性的數(shù)字壓力計（或者壓力傳感器）來測量。 339。2c os1)( ??????r e lu)( ??ru? 比如，對于準確度等級為 %的活塞壓力計，在 有效壓力范圍內(nèi)，分辨率應(yīng)該滿足 %。那么標準不 確定度為 如果用相對不確定度來表示，則 ? 活塞壓力計參考端壓力不確定度 u(Pref) ? 在測量絕壓時，有兩種方式，一是將活塞參考端抽真 空，此時為參考端真空度的不確定度。取決于測量參考真 空的傳感器的準確程度以及參考真空的數(shù)值?？梢詮恼婵? 傳感器的檢測證書上得到。 ? 或者，也可以使用高準確度的大氣壓力計測量大氣壓 力，此時 u(Pref)為大氣壓力計的測量不確定度，可以從證 書上查得。 ? 活塞壓力計的 A類不確定度 uA ? 只有使用活塞壓力計進行測量時才有 A類不確定度 3/%0 0 0 )( Pru ?? ?)( ???rur e l比如說，我們用活塞壓力計測量同一個壓力點，測了若干 次，那么就會有測量重復(fù)性帶來的不確定度，可以通過統(tǒng) 計的方法求得 uA。 ? ? 我們在考慮不確定度的合成時，可以按照一般的方和 根方法來合成。同時我們也可以考慮兩個方面，一方面有 一些因素隨著壓力點的變化以及其他因素的變化而變化， 另一方面，還有一些指標是基本上是定值，這樣我們可以 分開表達。這樣 ,就成為如下方式 : ? （ ） ? 其中， b可以看成常數(shù)項。就如上面我們分析，可以 將液體介質(zhì)的表面張力不確定度 u(Γ)以及參考端壓力不 確定度 u(pref)作為常數(shù)項合成。 a項為相對方式表達，合 成時各不確定度分量采用相對標準不確定度。 bpapuc ??? %)(? ? 活塞壓力計的校準，最常見的有兩種方式：直接校準 壓力和 /或校準活塞有效面積、專用砝碼以及連接件質(zhì)量 ? 對于前者，主要是由于： ? 1)用戶的校準要求； ? 2)用戶只用來校準壓力表或者直接輸出壓力單位的壓力計； ? 3)用戶使用壓力單位的砝碼，希望知道直接加砝碼后的輸出壓力； ? 4)準確度等級不高 ? 后者主要針對作為標準器來傳遞的活塞壓力計。 ? 直接壓力校準可以基于最簡單的公式： ? （ ） ? 其中， p1為標準活塞壓力計輸出壓力， ? p2為被校準活塞壓力計測得壓力。 ? δt: 被檢活塞壓力計溫度修正系數(shù)； ? δp: 被檢活塞壓力計壓力修正系數(shù)； ? g1: 標準活塞壓力計使用地重力加速度； ? g1: 被校準活塞壓力計標稱重力加速度； ? pH: 二者可能的位置差修正。 ? 活塞有效面積校準 ? 對于活塞壓力計有效面積的校準，一般采用更高一等 級的活塞壓力計作為標準器。利用靜壓平衡原理，當二者 處于平衡狀態(tài)時，它們所產(chǎn)生的壓力相等，從而求得被測 Hpt pggpp ?? ??2121活塞面積 。 ? 在此方法中 , 有兩種方式可以校準，一是全壓力平衡 法，稱為 P法，也就是當二者平衡時，計算活塞產(chǎn)生的全 部壓力，令二者相等從而求得活塞有效面積；還有一種方 法叫起始平衡法，也稱為 ΔP法。也就是現(xiàn)行規(guī)程推薦的 方法，先在某個較低壓力點作平衡，然后分別在標準端和 被測端加砝碼，再次平衡后計算增加的砝碼分別所產(chǎn)生的 壓力令二者相等，就可以求得活塞有效面積，這可以消除 由于標準與被測活塞壓力計工作位置不同而產(chǎn)生的液柱差 的影響、活塞起始質(zhì)量不同的影響等。 ? 在校準時，一般在表壓模式下進行，所以，對于公式 （ ）， k=1, Pref=0。對于被測與標準活塞壓力計的參 數(shù)相同，我們以下標來區(qū)別， 標準活塞下標為 S，被校準 活塞下標為 T： ? 當標準活塞壓力計與被檢活塞壓力計平衡時，二者分別產(chǎn)生壓力為： ? () ? () ? 這樣，如果采用全壓力平衡法，那么 ? 由上面公式（ ）和（ ），可得： ? ?? ?SSiimaiiiSAmiaiAptAgmptAgmP??????????????????0SSS0SSSSSS0SSSS2)1) ] (20(1[)/1()1) ] (20(1[2)/1( 0S???????????? ?? ?ghAptAgmghptAgmPalTiimajaliiAmjajT)(2)1)](20(1[)/1()()1)](20(1[2)/1(0TTT0TTjTTTT0TTTT0?????????????????????????????????????TS PP ? ? 令， ? 則有： ? () ? ?SSS 0 S S ST T jT 0 T T T 0 0(1 / )[1 ( 20)](1 )(1 / )2 ( ) 2[1 ( 20)](1 )i a miij a mT l a Si i T SmgA t pmgghA t p A A?????? ???????? ? ? ??? ???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???SSalTT AghA ??????002)(2 ????? ? ? ? ?)1)] (20(1[)/1()1)] (20(1[)/1(TTT0TjTTSSS0S0SSSiimajiimiaiptAgmptAAgm???????????? ???????????? ?? ? 0S0SSS jTTTTTSSS0T )/1()/1()1)](20(1[)1)](20(1[ AAgmgmptptAmiaimajiiii????????????????????????? ?? ? 0S0SSSjTT/)/1()/1()1( AgAmmmiaimajii ????????????????? 方程中 Φi和 ∧ i是在不同溫度和不同壓力下，分別表示 活塞有效面積的變形修正輔助系數(shù)。 ? （ ） ? （ ） ? 如果采用起始平衡法，在平衡點 p0, 我們可以將活塞表 面張力以及氣 /液柱等的影響算進去，那么在下面的平衡 時，兩邊活塞上再增加砝碼，就有新的平衡 : 其中， MS,MT為第 i次平衡后，標準活塞和被校準活塞 上面增加的砝碼。 )20()20( ??????? tt TetSi ??ieti p???? )( ??SS0S 0 S S ST i T0T 0 T T T(1 / )[1 ( 2 0 ) ] (1 )(1 / )[1 ( 2 0 ) ] (1 )i a miiamii