活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法
【專利摘要】本公開(kāi)提供一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法，該裝置包括標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(15)、壓力源(16)、第一閘閥(11)、第二閘閥(12)、第三閘閥(13)、三通閥(14)以及壓力傳感器(P)，其中三通閥(14)的三個(gè)端口分別連接至待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)、標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(15)和壓力傳感器(P)，通過(guò)控制三通閥(14)能夠連通標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(15)和壓力傳感器(P)，或者連通待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)和壓力傳感器(P)，標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(15)依次通過(guò)第二閘閥(12)和第一閘閥(11)與壓力源(16)連通，待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)依次通過(guò)第三閘閥(13)和第一閘閥(11)與壓力源(16)連通。
【專利說(shuō)明】
活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及壓力測(cè)量領(lǐng)域，特別設(shè)及一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計(jì)量器具的檢定校準(zhǔn)是計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的法定職責(zé)和主要任務(wù)?；钊麎毫τ?jì)作為一 種廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)量?jī)x器，每年都需要進(jìn)行大量的檢定或校準(zhǔn)工作。目前，活塞壓力 計(jì)的檢定校準(zhǔn)工作非常繁重，究其原因，主要是自動(dòng)化程度低下?；钊麎毫τ?jì)的檢定校準(zhǔn)方 法依據(jù)的是國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程，例如《JJG 1086-2013氣體活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》，規(guī)程中 所采用的方法需要耗費(fèi)大量的人力，而市場(chǎng)上缺乏一種自動(dòng)化的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)產(chǎn) 品。
[0003] 活塞壓力計(jì)的核屯、部件是精密配合的活塞系統(tǒng)，活塞系統(tǒng)的有效面積A是其關(guān)鍵 參數(shù)。在活塞系統(tǒng)的上端加載質(zhì)量為m的破碼，當(dāng)壓力平衡后，活塞下端的壓力P可通過(guò)如下 公式(1)計(jì)算得到：
[0004] p=mg/A (1)
[0005] 其中g(shù)是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br>[0006] 在實(shí)際的應(yīng)用中，根據(jù)所需要的測(cè)量精度，公式（1)會(huì)附加一些修正項(xiàng)，例如空氣 浮力修正、熱膨脹修正、壓力形變修正、工作介質(zhì)表面張力修正和高度差修正等?；钊麎毫?計(jì)的工作介質(zhì)為氣體或液體，一般lOMPaW下的壓力測(cè)量工作介質(zhì)為氣體（例如氮?dú)猓?lOMPaW上的壓力測(cè)量工作介質(zhì)為液體(例如活塞壓力計(jì)專用油）。
[0007] 圖1顯示現(xiàn)有活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的示意圖?，F(xiàn)有活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置 包括作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)5、壓力源6、閩閥1、2、3、4,待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7通過(guò)閩 閥4與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)5連通，標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)5依次通過(guò)閩閥2和閩閥1與壓力源6連通，待 校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7依次通過(guò)閩閥3和閩閥1與壓力源6連通。閩閥1至4均有打開(kāi)和關(guān)閉兩種狀 態(tài)，可分別連通或隔斷閩閥兩端管路中的工作介質(zhì)。壓力源為管路中的工作介質(zhì)提供壓力。 圖1中所示的壓力源和管路中的介質(zhì)與使用的活塞壓力計(jì)的工作介質(zhì)相適應(yīng)。
[000引現(xiàn)有活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法是在已知標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積As的情況下， 確定待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積At。現(xiàn)有活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法過(guò)程如下：
[0009] 檢定校準(zhǔn)之前，閩閥1、閩閥2、閩閥3、閩閥4均處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0010] 開(kāi)始檢定校準(zhǔn)時(shí)，首先打開(kāi)閩閥1和閩閥2,通過(guò)壓力源6使標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)5中的 活塞升至工作位置，然后關(guān)閉閩閥2,此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)處于平衡狀態(tài)，其中的活塞W - 定的下降速度Vsl緩慢下降。
[0011] 然后，對(duì)閩閥3進(jìn)行同樣的操作，即打開(kāi)閩閥3,使待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7中的活塞升 至工作位置，然后關(guān)閉閩閥3,此時(shí)待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7處于平衡狀態(tài)，其中的活塞W另一下 降速度Vs2緩慢下降。
[0012] 打開(kāi)閩閥4,觀察并記錄兩邊活塞的下降速度，如果兩邊活塞的下降速度與先前的 Vsl、Vs2不同，則關(guān)閉閩閥4，調(diào)整加在兩邊活塞上的破碼質(zhì)量，之后再次打開(kāi)閩閥4，觀察記 錄兩邊活塞的下降速度，如此反復(fù)操作，直至在閩閥4打開(kāi)的狀態(tài)下，兩邊活塞的下降速度 分別與先前的Vsl、vs細(xì)一致，則認(rèn)為此時(shí)兩邊活塞處于平衡狀態(tài)。
[0013]記錄此時(shí)加載在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)5上的破碼質(zhì)量ms和加載在待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7 上的破碼質(zhì)量mt，通過(guò)公式(2)計(jì)算得到待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)7的有效面積：
[0014] At=mtAs/ms (2)
[001引和公式（1) 一樣，運(yùn)里略去了修正項(xiàng)。
[0016] 在實(shí)際操作中，由于活塞下降速度很慢，測(cè)量下降速度時(shí)需要累積幾分鐘，而且需 要反復(fù)多次調(diào)整破碼質(zhì)量，上述過(guò)程一般需要檢定人員集中精力操作10分鐘甚至更長(zhǎng)。而 上述過(guò)程只是一個(gè)壓力點(diǎn)的測(cè)量，實(shí)際檢定過(guò)程中往往需要測(cè)量十多個(gè)壓力點(diǎn)，在改變壓 力點(diǎn)時(shí)還需要其他的操作，如加減破碼，調(diào)整壓力等，因此檢定校準(zhǔn)一個(gè)活塞壓力計(jì)往往需 要一整個(gè)工作日，給檢定人員帶來(lái)了繁重的工作壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本公開(kāi)的目的是提供一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法，其能夠避免現(xiàn)有檢定 校準(zhǔn)裝置中人為因素引起的誤差，且無(wú)需耗費(fèi)大量的人力。
[0018] 本公開(kāi)的一方面提供一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)、壓力 源、第一閩閥、第二閩閥、第Ξ閩閥、Ξ通閥W及壓力傳感器，其中所述Ξ通閥的Ξ個(gè)端口分 別連接至待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)和壓力傳感器，通過(guò)控制所述Ξ通閥能夠連 通所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)和壓力傳感器，或者連通所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)和壓力傳感器，所 述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)依次通過(guò)所述第二閩閥和第一閩閥與所述壓力源連通，所述待校準(zhǔn)活塞 壓力計(jì)依次通過(guò)所述第Ξ閩閥和第一閩閥與所述壓力源連通。
[0019] 優(yōu)選地，所述第一閩閥、第二閩閥、第Ξ閩閥W及Ξ通閥是氣動(dòng)閥口。
[0020] 優(yōu)選地，通過(guò)電磁閥控制所述第一閩閥、第二閩閥和第Ξ閩閥的打開(kāi)和關(guān)閉，W及 所述Ξ通閥在所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)和待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)之間的切換。
[0021] 優(yōu)選地，所述壓力傳感器的量程大于或等于所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的量程。
[0022] 優(yōu)選地，所述壓力傳感器的分辨率比所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)所需的校準(zhǔn)精度高一 個(gè)量級(jí)。
[0023] 優(yōu)選地，所述壓力傳感器帶有計(jì)算機(jī)通訊接口。
[0024] 本公開(kāi)的另一方面提供一種利用上述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的活塞壓力計(jì) 檢定校準(zhǔn)方法，包括W下步驟：
[0025] 步驟1:根據(jù)選取的校準(zhǔn)壓力值，在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)上加載破碼質(zhì)量ms，在所述待 校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)上加載破碼質(zhì)量mt;
[0026] 步驟2:打開(kāi)第一閩閥和第二閩閥，使標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的活塞升至工作位置，然后 關(guān)閉第二閩閥；
[0027] 步驟3:打開(kāi)所述第Ξ閩閥，使待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的活塞升至工作位置，然后關(guān)閉 所述第Ξ閩閥；
[0028] 步驟4:操作所述Ξ通閥，使得所述壓力傳感器與所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)連通，記錄 所述壓力傳感器的壓力值Ps;
[0029] 步驟5:操作所述Ξ通閥，使得所述壓力傳感器與所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)連通，記 錄所述壓力傳感器的壓力值Pt;
[0030] 步驟6:通過(guò)W下公式(3)計(jì)算所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積：
[0031]
[0032] 其中，As是所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積，k是所述壓力傳感器的線性系數(shù)。
[0033] 優(yōu)選地，多次重復(fù)所述步驟4和步驟5,并在所述公式(3)中基于多次記錄的壓力值 Ps的平均值和多次記錄的壓力值Pt的平均值進(jìn)行計(jì)算。
[0034] 優(yōu)選地，k等于1。
[0035] 優(yōu)選地，通過(guò)修正系數(shù)修正所述公式(3)。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開(kāi)的有益效果在于：
[0037] (1)利用壓力傳感器在短時(shí)間內(nèi)比較標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)與待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)產(chǎn)生的 壓力值，不需要兩個(gè)活塞壓力計(jì)達(dá)到壓力平衡的狀態(tài)，也就不需要反復(fù)調(diào)整加載在活塞壓 力計(jì)上的破碼質(zhì)量，從而簡(jiǎn)化了檢定校準(zhǔn)的過(guò)程；
[0038] (2)壓力傳感器的讀數(shù)可W通過(guò)其通訊端口用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，檢定人員只需操 作電腦即可完成測(cè)量，大大減少工作強(qiáng)度，并提高工作效率和準(zhǔn)確性；
[0039] (3)裝置中的閩閥、壓力設(shè)定W及活塞上破碼的加載都可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，運(yùn) 樣可W將整個(gè)檢定校準(zhǔn)過(guò)程整合到一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件中去，檢定人員只需運(yùn)行軟件即可，甚 至無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)，一方面可W減少檢定人員的工作強(qiáng)度，另一方面還可W排除測(cè)量過(guò)程中的 人為因素引起的誤差甚至差錯(cuò)。
【附圖說(shuō)明】
[0040] 通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本公開(kāi)示例性實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開(kāi)的上述W及其它 目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開(kāi)示例性實(shí)施例方式中，相同的參考標(biāo)號(hào) 通常代表相同部件。
[0041 ]圖1顯示現(xiàn)有活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的示意圖；
[0042] 圖2顯示根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的示意圖；
[0043] 圖3顯示采用根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法，采集到的壓力傳感 器讀數(shù)；
[0044] 圖4顯示應(yīng)用根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和傳統(tǒng)活塞壓力計(jì)檢 定校準(zhǔn)裝置得到的待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積的結(jié)果。
[0045] 主要附圖標(biāo)記如下：
[0046] 1-閩閥，2-閩閥，3-閩閥，4-閩閥，5-標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，6-壓力源，7-待校準(zhǔn)活塞壓 力計(jì)；
[0047] 11-閩閥，12-閩閥，13-閩閥，14-Ξ通閥，15-標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，16-壓力源，17-待校 準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，P-壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的 優(yōu)選實(shí)施例，然而應(yīng)該理解，可各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被運(yùn)里闡述的實(shí)施例所限 審IJ。相反，提供運(yùn)些實(shí)施例是為了使本公開(kāi)更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整 地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0049] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本公開(kāi)提出一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置。圖2顯示根 據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其包括標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15、壓力源16、閩閥 11、閩閥12、閩閥13、Ξ通閥14W及壓力傳感器P。
[0050] Ξ通閥14的Ξ個(gè)端口分別連接至待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17、標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15和壓力 傳感器Ρ，通過(guò)控制Ξ通閥14可W連通標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15和壓力傳感器Ρ，或者連通待校準(zhǔn) 活塞壓力計(jì)17和壓力傳感器Ρ。標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15依次通過(guò)閩閥12和閩閥11與壓力源16連 通，待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17依次通過(guò)閩閥13和閩閥11與壓力源16連通。閩閥11至13均有打開(kāi) 和關(guān)閉兩種狀態(tài)，可分別連通或隔斷閩閥兩端管路中的工作介質(zhì)。壓力源可為管路中的工 作介質(zhì)提供壓力。
[0051] Ξ通閥14可將壓力傳感器Ρ與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15連通，或?qū)毫鞲衅鳓迸c待校準(zhǔn) 活塞壓力計(jì)17連通，而標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15與待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17始終是隔開(kāi)的。通過(guò)切換 Ξ通閥14，可W通過(guò)壓力傳感器Ρ讀取標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)端的壓力值ps，和待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì) 端的壓力值Pt。
[0052] 作為優(yōu)選方案，閩閥11至13W及Ξ通閥14可采用氣動(dòng)閥口，從而可通過(guò)電磁閥控 制閩閥11至13的打開(kāi)和關(guān)閉，W及控制Ξ通閥14在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15和待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì) 17之間的切換。電磁閥與數(shù)據(jù)采集卡相結(jié)合，則可通過(guò)計(jì)算機(jī)控制閩閥11至13的打開(kāi)和關(guān) 閉W及Ξ通閥14的切換，實(shí)現(xiàn)閩閥操作的自動(dòng)控制。
[0053] 作為優(yōu)選方案，壓力傳感器P的量程應(yīng)配合待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17的量程。例如，如 果待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17的量程是IMPa，那么選擇的壓力傳感器P的量程應(yīng)不低于IMPa，但也 不能超過(guò)太多，因?yàn)榱砍淘酱?，分辨率越低?br>[0054] 作為優(yōu)選方案，壓力傳感器P的分辨率應(yīng)根據(jù)所需的校準(zhǔn)精度進(jìn)行選擇，可比待校 準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17所需的校準(zhǔn)精度高一個(gè)量級(jí)。例如待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17需要達(dá)到0.01 %的 校準(zhǔn)精度，那么可選擇分辨率為0.001%的壓力傳感器，運(yùn)樣能夠保證校準(zhǔn)的精確性。
[0055] 壓力傳感器P的采樣頻率一般與其分辨率相關(guān)，分辨率越高，采樣頻率越低。W Paroscientif ic 745壓力傳感器為例，分辨率為8 X 1〇-5時(shí)，采樣頻率為60化；分辨率為1 X 1〇一5時(shí)，采樣頻率為細(xì)Z;分辨率為1 X 10-6時(shí)，采樣頻率為0.細(xì)Z。因此在實(shí)際操作中，可結(jié)合 壓力傳感器P的分辨率來(lái)選擇其采樣頻率。
[0056] 作為優(yōu)選方案，壓力傳感器P帶有計(jì)算機(jī)通訊接口，例如RS232接口，可通過(guò)計(jì)算機(jī) 采集壓力傳感器P的數(shù)據(jù)。
[0057] W下詳細(xì)描述采用根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的活塞壓力計(jì) 檢定校準(zhǔn)方法。
[005引檢定校準(zhǔn)之前，閩閥11、閩閥12、閩閥13均處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0059]開(kāi)始檢定校準(zhǔn)時(shí)，首先根據(jù)選取的校準(zhǔn)壓力值，在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15和待校準(zhǔn)活 塞壓力計(jì)17上加載相應(yīng)的破碼?？筛鶕?jù)校準(zhǔn)壓力值和活塞的名義有效面積，通過(guò)公式（1)計(jì) 算加載在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15上的破碼質(zhì)量ms和加載在待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17上的破碼質(zhì)量 mt。其中，活塞的名義有效面積是指活塞有效面積的近似值，為已知量。例如活塞有效面積 的精確值為4.987654cm2，其名義有效面積為5cm2。
[0060] 然后，打開(kāi)閩閥11和閩閥12,通過(guò)壓力源16使標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15的活塞升至工作 位置，然后關(guān)閉閩閥12,此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15處于平衡狀態(tài)。
[0061] 然后，對(duì)閩閥13進(jìn)行同樣的操作，即打開(kāi)閩閥13,通過(guò)壓力源16使待校準(zhǔn)活塞壓力 計(jì)17的活塞升至工作位置，然后關(guān)閉閩閥13,此時(shí)待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17處于平衡狀態(tài)。
[0062] 操作Ξ通閥14,使壓力傳感器P與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15連通，記錄壓力傳感器P的壓 力值Ps;然后操作Ξ通閥14，使壓力傳感器P與待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17連通，記錄壓力傳感器P 的壓力值Pt。
[0063] 最后，基于破碼質(zhì)量ms、破碼質(zhì)量mt、壓力值Ps、壓力值ptW及標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有 效面積As,通過(guò)W下公式(3)計(jì)算得到待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17的有效面積At:
[0064]
[0065] 其中ms是加載在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15上的破碼質(zhì)量，mt是加載在待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì) 17上的破碼質(zhì)量，ps是標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)端的壓力值，pt是待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)端的壓力值，As 是標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15的有效面積，k是壓力傳感器P的線性系數(shù)。線性系數(shù)k需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)活 塞壓力計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，一般來(lái)說(shuō)k非常接近于1，如果所需的校準(zhǔn)精度容許，k可取為1。
[0066] 作為優(yōu)選方案，可多次重復(fù)連通壓力傳感器P與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)15和連通壓力傳 感器P與待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)17的過(guò)程，采集多個(gè)讀數(shù)Ps與pt，并取多個(gè)讀數(shù)Ps的平均值W及 多個(gè)讀數(shù)Pt的平均值，代入公式(3)中進(jìn)行計(jì)算，W減小隨機(jī)誤差，獲得更好的準(zhǔn)確性。在優(yōu) 選情況下，可重復(fù)運(yùn)一過(guò)程3至5次。
[0067] 在公式(3)中略去了相關(guān)修正項(xiàng)。作為優(yōu)選方案，根據(jù)所需的校準(zhǔn)精度，公式(3)中 可附加相應(yīng)的修正系數(shù)。例如當(dāng)考慮空氣浮力修正時(shí)，破碼質(zhì)量可附加修正系數(shù)1-Pa/p，其 中Pa是空氣密度，P是破碼密度，那么經(jīng)過(guò)修正的公式(3)轉(zhuǎn)化為W下公式(4):
[0068]
(4)
[0069] 當(dāng)考慮流體高度差修正時(shí)，公式（3)的分母應(yīng)加上一項(xiàng)（Pf-Pa化As,其中Pa是空氣 密度，Pf是流體介質(zhì)密度，h是高度差，那么經(jīng)過(guò)修正的公式(3)轉(zhuǎn)化為W下公式巧）：
[0070]
巧
[0071] 根據(jù)示例性實(shí)施例的方法需要壓力傳感器P有較高的分辨率和短期穩(wěn)定性，而目 前壓力傳感器的技術(shù)水平完全可W滿足運(yùn)一要求，可W從市場(chǎng)上獲得滿足要求的產(chǎn)品。運(yùn) 一方法本質(zhì)上是在短時(shí)間內(nèi)用壓力傳感器去比較兩邊活塞壓力計(jì)產(chǎn)生的壓力值，運(yùn)樣就不 需要兩邊的活塞壓力計(jì)達(dá)到壓力平衡的狀態(tài)，也就不需要反復(fù)調(diào)整加載在活塞壓力計(jì)上的 破碼質(zhì)量。更為重要的是，壓力傳感器的讀數(shù)可W通過(guò)其通訊端口用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，檢定 人員只需操作電腦即可完成測(cè)量，大大減少工作強(qiáng)度，并提高工作效率和準(zhǔn)確性。更進(jìn)一 步，管路中的閩閥、壓力設(shè)定和采集、W及活塞上破碼的加載都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，運(yùn)樣可W 將整個(gè)檢定校準(zhǔn)過(guò)程整合到一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件中去，檢定人員只需運(yùn)行軟件即可，甚至無(wú)需 在現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置及方法由于采用了壓力傳感器，使 得活塞壓力計(jì)的自動(dòng)化檢定校準(zhǔn)成為可能。自動(dòng)化方法可W減少檢定人員的工作強(qiáng)度，還 可排除測(cè)量過(guò)程中的人為因素引起的誤差甚至差錯(cuò)。
[007。應(yīng)用示例
[0073] 在本示例中，活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置采用兩臺(tái)Ruska 2465型活塞壓力計(jì)(氣體 介質(zhì)，1.4MPa量程)分別作為標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)和待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，采用化roscientific 6000-200G型壓力傳感器(氣體介質(zhì)，1.4M化量程），采用Labview軟件編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集 程序。圖3是在80kPa的壓力下，壓力傳感器采集到的兩邊活塞壓力計(jì)的壓力讀數(shù)，1分鐘之 內(nèi)即可完成檢定校準(zhǔn)過(guò)程。
[0074] 為了驗(yàn)證根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確性，在多個(gè)壓力點(diǎn) 下通過(guò)傳統(tǒng)的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置 進(jìn)行了完整的測(cè)量。圖4顯示應(yīng)用兩種裝置得到的待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)的有效面積的結(jié)果?？?W看出應(yīng)用兩種裝置得到的結(jié)果非常接近，而且它們的差異在合理的誤差范圍之內(nèi)，因此 根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置和方法是可靠的。應(yīng)用根據(jù)示例性實(shí)施例的 活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法，整個(gè)測(cè)量過(guò)程只需1小時(shí)左右，實(shí)驗(yàn)人員只需要操作軟件，而應(yīng) 用傳統(tǒng)的方法，整個(gè)測(cè)量過(guò)程需要至少6個(gè)小時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員需要花費(fèi)大量精力記錄數(shù)據(jù)，改 變破碼質(zhì)量等。因此根據(jù)示例性實(shí)施例的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法大大提高了工作效率， 同時(shí)準(zhǔn)確性也沒(méi)有降低。
[0075] 上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的示例性實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開(kāi)了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實(shí)施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性 的意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，包括標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)、壓力源（16)、第一閘閥 (11)、第二閘閥（12)、第三閘閥（13)、三通閥（14)以及壓力傳感器(Ρ)，其中所述三通閥（14) 的三個(gè)端口分別連接至待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)、標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)和壓力傳感器(Ρ)，通 過(guò)控制所述三通閥（14)能夠連通所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)和壓力傳感器(Ρ)，或者連通所 述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)和壓力傳感器(Ρ)，所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)依次通過(guò)所述第二 閘閥（12)和第一閘閥（11)與所述壓力源（16)連通，所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)依次通過(guò)所 述第三閘閥（13)和第一閘閥（11)與所述壓力源（16)連通。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其中所述第一閘閥（11)、第二閘閥 (12 )、第三閘閥（13)以及三通閥（14)是氣動(dòng)閥門(mén)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其中通過(guò)電磁閥控制所述第一閘 閥（11 )、第二閘閥（12)和第三閘閥（13)的打開(kāi)和關(guān)閉，以及所述三通閥（14)在所述標(biāo)準(zhǔn)活 塞壓力計(jì)(15)和待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)之間的切換。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其中所述壓力傳感器(Ρ)的量程大 于或等于所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)的量程。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其中所述壓力傳感器(Ρ)的分辨率 比所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)(17)所需的校準(zhǔn)精度高一個(gè)量級(jí)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置，其中所述壓力傳感器(Ρ)帶有計(jì)算 機(jī)通訊接口。7. -種利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)裝置的活塞壓力計(jì)檢定 校準(zhǔn)方法，包括以下步驟： 步驟1:根據(jù)選取的校準(zhǔn)壓力值，在標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)上加載砝碼質(zhì)量陽(yáng)，在所述待校 準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)上加載砝碼質(zhì)量mt; 步驟2:打開(kāi)第一閘閥（11)和第二閘閥（12)，使標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)的活塞升至工作位 置，然后關(guān)閉第二閘閥（12); 步驟3:打開(kāi)所述第三閘閥（13)，使待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)的活塞升至工作位置，然后 關(guān)閉所述第三閘閥（13); 步驟4:操作所述三通閥（14)，使得所述壓力傳感器(P)與所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)連 通，記錄所述壓力傳感器(P)的壓力值ps; 步驟5:操作所述三通閥（14)，使得所述壓力傳感器(P)與所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17) 連通，記錄所述壓力傳感器(P)的壓力值Pt; 步驟6:通過(guò)以下公式(3)計(jì)算所述待校準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（17)的有效面積：其中，^是所述標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)（15)的有效面積，k是所述壓力傳感器(P)的線性系數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法，其中多次重復(fù)所述步驟4和步驟5， 并在所述公式(3)中基于多次記錄的壓力值p s的平均值和多次記錄的壓力值pt的平均值進(jìn) 行計(jì)算。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法，其中k等于1。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的活塞壓力計(jì)檢定校準(zhǔn)方法，其中通過(guò)修正系數(shù)修正所述公式 ⑶。
【文檔編號(hào)】G01L27/00GK105823596SQ201610236675
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】楊遠(yuǎn)超
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院