数字压力计在计量检定中数据处理方法的研究.doc

DPI数字压力计在计量检定中数据处理方法的研究 摘 要：数字压力计量器具的出现给压力计量带来了方便，但同时也给实际操作和数据处理带来了一些困难。为了克服这些困难，本文结合个人工作经验，提出了一种在数字压力计量中数据处理的方法，经误差分析和实例比较，该方法不仅符合JJG521999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程的要求，而且误差与理论示值的误差非常接近，是数字压力计量中一种有效的数据处理方法。 引 言数字压力计量器具出现以前，在一般压力表的检定过程中，一般都是用精密压力表（表盘刻度式）作为标准表，根据JJG521999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程，调整压力使标准表达到标准值，同时对被检表进行读数（估读），将标准值与被检表的值进行比对来确定被检表是否合格。在检定过程中需要对数据进行估读，增加了人为的误差，从而影响了测量的精度。随着科学技术的进步与发展，数字技术与压力传感技术在压力测量领域得到广泛的应用，越来越多计量部门采用了数字压力计量器具作为标准设备，它一般都具有4位以上数据显示。这不仅克服了由于估读引入的人为误差，而且压力传感技术的应用也提高了计量的精度。在检定过程中，如果按照以前的经验，如果将数字压力计的值作为标准值，在被检表上进行读数（估读），那么还是不能克服估读引入的人为误差。另一方面，压力传感器对压力的改变也很敏感，很难使数字压力计的值刚好达到所要设定的值，要么偏大，要么偏小。所以在实际检定中，不少计量检定人员采用反校的方法，即调整压力使被检表达到标准值，然后在数字压力计上进行读数。这样不仅可以节省大量的时间，而且也不要对数据进行估读，克服了读数引入的人为误差。但如果用这种方法将所得的数据不加处理而直接填入原始记录，这也会造成一些不必要的麻烦。严格意义上说，这是不符合检定规程规定的，因为被检表的示值不能作为标准压力。不仅如此，这也容易给查阅记录的人员带来困惑，把被检表的示值当做是标准压力，在计算误差时就会产生错误，甚至影响检定结果。为此，结合本人检定经验，提出了一种数据处理的方法，我们把这种发法称为反校验法。经误差分析和实例比较，反校验法所得结果的误差与理论示值的误差非常接近，是数字压力计量中一种有效的数据处理方法。1. 反校验法 假设选定的检定点为X0, 在升压检定过程中，调整压力并轻敲表壳后使被检表达到 Xo刻度，此时数字压力计的读数为X1；降压检定过程中，调整压力并轻敲表壳后使被检 表达到X0刻度，此时数字压力计的读数为X2.11 直接读数即将数据不加处理而直接填入原始记录，此时标准压力：X0 ；升压被检表轻敲表壳后的示值：X1 ；降压被检表轻敲表壳后的示值：X2 ；示值误差：1 = X1X0 ；2 = X2 X0回程误差：3 = |X1 X2|.1. 2 反校验法这种方法不改变标准压力的值，对升压和降压的值按（1）和（2）进行处理：标准压力：X0 ；升压被检表轻敲表壳后的示值：Xa =X0 +(X0X1) （ 1 ）降压后被检表轻敲表壳后的示值： Xb =X0 +(X0X2) （ 2 ）示值误差：1 = XaX0= X0X12 = XbX0= X0X2回程误差：3=| XaXb|=| X1X2|.13 理论示值 如果被检压力表的刻度与弹簧管形变均匀，则指针变动量与压力变动量成线性关系。理论上说，若能调整数字压力计的读数刚好为X0，则理论示值可按(3)和（4）计算： 标准压力：X0 ； 升压被检表轻敲表壳后的示值： （ 3 ） 降压被检表轻敲表壳后的示值： ） （ 4 ） 示值误差： 回程误差： 2 误差分析 下面对直接读数法与反校验法的示值误差进行分析，将它们的误差分别与理论示值误差的偏差进行比较。令，分三种情况： 如果X1 =X0 ,即升压检点数字压力计的读数刚好等于压力表的读数，则，即，此时直接读数法与反校验法示值误差与理论示值误差的偏差相同；（1） 如果X1X0，即升压检定数字压力计的读数大于压力表的读数，则 所以(3)如果X1X0，即升压检定数字压力计的读数小于压力表的读数，则 所以 综合（1）、（2）、（3）可知，降压过程的示值误差进行分析与升压过程类似，令 ，得到结论 .综上分析，反校验法的误差与理论误差的偏差小于或等于直接读数法的误差与理论误差的偏差。3 实例为了对这三种计数进行比较，我们对一块量程为4Mpa，精度为2.5的乙炔压力表进行了现场检定。选定了1Mpa,2Mpa,3Mpa,4Mpa四个检定点，在升压检定过程中，数字压力计的读数分别为：0.9487Mpa,1.9473Mpa,2.9410Mpa,3.9260Mpa,降压过程中的读数分别为0.9387Mpa,1.9249Mpa,2.9319Mpa,3.9373Mpa,轻敲位移为0。表1 直接读数法的示值与误差 单位：Mpa标准 被检表轻敲 示值误差 回程压力 后的示值 误差 升压 降压 升压 降压 1 0.9487 0.9387 0.0513 0.0613 0.0100 2 1.9473 1.9249 0.0527 0.0751 0.0224 3 2.9410 2.9319 0.0590 0.0681 0.0091 4 3.9260 3.9373 0.0740 0.0627 0.0113 表2 反校验法的示值与误差 单位：Mpa标准被检表轻敲 示值误差 回程压力 后的示值 误差 升压 降压 升压 降压 1 1.0513 1.0613 0.0513 0.0613 0.0100 2 2.0527 2.0751 0.0527 0.0751 0.0224 3 3.0590 3.0681 0.0590 0.0681 0.0091 4 4.0740 4.0627 0.0740 0.0627 0.0113 表3 理论示值与误差 单位：Mpa标准 被检表轻敲 示值误差 回程压力 后的示值 误差 升压 降压 升压 降压 1 1.0541 1.0653 0.0541 0.0653 0.0112 2 2.0541 2.0780 0.0541 0.0780 0.0239 3 3.0602 3.0679 0.0602 0.0697 0.00954 4.0754 4.0637 0.0754 0.0637 0.0117（1）升压过程三种读数方法示值误差走势图见图1。 图1 (2 ) 降压过程三种读数方法示值误差走势图见图2. 图2 从图1和图2可以看到，反校验法的示值误差与理论示值误差十分接近，而直接读数法的示值误差与理论示值误差相差较大，而且符合相反。可以发现，该表的值相对于标准值偏大，而如果用直接读数法，则该表的值要比标准值偏小，这时如果对该被检表进行调整维修，则会对被检表的示值进行调大处理，结果示值误差越来越大