活塞式压力计和数字压力计谁说了算?量值溯源与比对怎么做

“我们实验室有一台 0.02 级活塞式压力计,去年又添一台 0.02 级数字压力计。这两台谁说了算?互相之间怎么比对?”

这是溯源链的问题:谁更可信不取决于价格与年代,而取决于它在链上的位置和不确定度评定结果。

一、活塞式压力计:用质量与面积复现压力

基本关系为 p = Σm·g·(1 − ρam) / Aeff,其中 g 是当地重力加速度,Aeff 是活塞有效面积。特点如下:

  • 量值来自可溯源的物理量:砝码质量溯源到质量基准,有效面积由上级标准活塞或尺寸测量给出,因此常被用作标准器。
  • 几项修正不能省:空气浮力修正(ρam);活塞受压后有效面积产生弹性变形,需按弹性变形系数修正;温度偏离 20℃ 时按活塞与缸体的线膨胀系数修正面积,碳化钨的膨胀系数约为模具钢的二分之一,也是硬质合金活塞在宽温场合更受欢迎的原因之一。
  • 使用门槛高:需要调水平、加减砝码、按规定转速旋转并等待稳定,读数依赖操作者经验,活塞下降速率与介质黏度都会引入误差。

二、数字式标准器:快、可记录,但有漂移

数字式标准器以石英谐振、硅谐振或电容敏感元件为主,经温度补偿与非线性修正后直接显示。优点是读数快、可自动记录,适合现场与批量检定;代价是敏感元件存在长期漂移,年稳定性必须按周期复检。按 JJG 875《数字压力计》的检定方法,示值误差、回程误差和稳定性需评定。

三、两者怎么比对

  1. 同一压力源串联:接到同一校验器上逐点升降压,记录双方读数,差值应落在两者不确定度的合成范围内。
  2. 高度差修正:两台仪器取压口不在同一水平面时,气体介质下可忽略,液体介质必须按 Δp = ρ·g·h 修正,小压力下这项误差很可观。
  3. 结果评定:用 En 值判断,|En| ≤ 1 为满意;超差时先排查泄漏、温度、安装力矩,再判断是否为仪器本身漂移。
  4. 介质一致:油活塞与禁油场合的气体活塞、水介质活塞不能混用,氧气、医药场合要按脱脂要求处理,避免介质污染反向损伤标准器。

四、通用工程原则

按精度等级选类型:需要复现量值、等级要求严的场合,优先考虑活塞式;现场批量、频繁读数、需要自动记录的场合,数字式效率更高。按介质选:油、气、水各自对应不同的活塞系统与清洗流程。按温度范围选:温度波动大的现场,选用温漂指标明确、带温度修正模型的标准器,并把实验室温度控制在规程要求区间。不论哪种,都要留全检定证书与修正值记录,这是溯源可查的前提。