活塞式压力计与数字式标准器如何比对?量值溯源该怎么处理

客户问:我们实验室有一台活塞式压力计,去年又配了一台数字式标准器,两台测同一个压力点时读数总差着几百帕,到底该信哪一台?

一、先分清“复现量值”和“传递量值”

活塞式压力计复现的压力由砝码质量与活塞有效面积决定,基本关系为 p = m·g/A(再叠加空气浮力与温度修正项)。它属于复现量值的器具,误差主要来自有效面积 A 的定值误差与压力形变(用形变系数修正)、活塞筒与活塞杆的热膨胀、当地重力加速度差异、活塞垂直度与下降速度。

数字式标准器由敏感元件(硅谐振、石英谐振、电容式或应变式)把压力转为电信号后输出,属于传递量值的器具,误差主要来自长期漂移、温度系数与年稳定性。

二、判据不是谁更准,而是不确定度是否吻合

按 JJF 1059 的思路:两台器具并联在同一压力源上,逐点读取差值 Δp,用归一化偏差判定:En = Δp / √(U1² + U2²),U1、U2 取包含因子 k=2 时的扩展不确定度。|En| ≤ 1 说明两者在各自声明范围内一致,差几百帕属正常;|En| 明显大于 1 说明某一方实际误差超出声明,需送检复校。

三、比对时的工程细节

  • 气体介质与液体介质的活塞计分开比对,气/油界面与液柱高度差会带来附加压力;
  • 取压点高度差按 ρgh 修正,活塞参考平面与标准器感压面不在同一水平面时必须补这项;
  • 比对前活塞计预压、盘车、排气,数字式标准器预热,取点一般落在量程 10%~90% 区间;
  • 活塞式压力计按 JJG 59 检定,数字压力计按 JJG 875 检定,周期通常不超过一年,期间可用核查标准做期间核查。

四、通用原则

按三个维度确定类型:准确度等级,量传时标准器不确定度一般应优于被检器具的三分之一;介质类型,区分气体、液体及有无腐蚀、禁油要求;使用温度范围,按实际环境温度选择温度系数满足要求的类型。活塞式适合实验室量值复现,数字式适合现场快速校准,两者保持同一溯源链即可。