活塞压力计检定规程宣贯讲义

式 压检定规程宣贯讲义

二○○八 年 九 月

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力活 塞 计

活塞压力计检定规程宣贯讲义

目 录

一、 概述 二、 规程调研说明 三、 规程修订说明 四、 规程内容及解释

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

一、概述

JJG59-2007《活塞式压力计》国家计量检定规程2007版已颁布，它是将JJG59-1990

《二、三等标准活塞式压力计》、JJG129-1990《一等标准活塞式压力计》和JJG727-1991《工作基准活塞式压力计(试行)》三个检定规程合并。由中国计量科学研究院、上海市计量测试技术研究院和江苏省计量测试技术研究院为主要起草单位修订本规程。 二、 调研情况

1．生产情况：当前国内生产活塞压力计的公司、企业主要有：上海自动化仪表四厂、

天津技术监督局试验工厂（天津普润科技发展有限公司）、上海敏榆实业、太航仪表厂、西仪压力仪表厂等厂家。

生产的活塞压力计等级包括0.05级，0.02级，0.01级 以及0.005级。 主要产品为油介质活塞压力计、部分厂家在生产气、水或其它介质活塞压力计。产品的量程范围从真空直到500MPa。

油介质活塞压力计的主要形式为简单活塞、顶置砝码、手动操作、活塞组材质多为工具钢、介质多为煤-变混合油以及蓖麻油（高压）。

2． 使用情况：目前国内使用的活塞压力计大部分是国产，主要是油介质活塞，

部分特需企业、事业单位在使用水介质、气体介质活塞压力计。主要使用单位有省市各级计量单位、大型国有企业计量部门、传感器/变送器/数字压力计生产厂家、学校（大专院校）及研究院所。国内部分用户在使用进口活塞压力计，使用的活塞压力计类型也从最早的国内没有生产的高等级气体活塞压力计、超高压活塞压力计，到现在的进口及国内量程、等级相似的活塞压力计。

3． 开展工作情况： 在使用活塞压力计的用户中，省市计量部门以及重要的专业

计量站/所主要用于量值传递工作，部分计量站/所用于直接测量压力值，厂矿计量部门主要用于直接检测压力表、数字压力计或压力传感器/变送器。学校及研究院所的主要用途为实验研究。

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4．起草人在2004年、2005年多次及天津技术监督局试验工厂周子奇厂长（天津普

润科技发展有限公司）、上海敏榆实业有限公司王廷锷经理、以及太航仪表厂、西安仪表厂等同事沟通及面谈，并及各计量院所同事广泛交流。得到了生产企业、研究院所同仁的大力协助及支持。在确定指标方面提供了实质帮助。

三、 主要修订内容说明

1．规程将原来工作基准（0.005级）、一等（0.02级）及二等（0.05级）规程合并

为新的活塞压力计检定规程。

2．本规程针对中压段液体(油)介质活塞压力计，量程直到500MPa;

3． 本规程对于活塞等级提出新的分类方式，为0.005级、0.01级、0.02级、0.05级，相比较旧的规程，不再提工作基准或者一等、二等的说法；且增加了0.01级，删除了原三等（0.2%）。 4．对于活塞测量范围下限提出要求，厂家在标明测量范围时需要考虑相应指标。从

而避免名义上量程覆盖了，却无法进行量值传递的情形。

5． 6． 7． 8．

对活塞转动延续时间指标及测量方法提出较大改动，将过去的测量点降到测量范围下限。 对于活塞压力计使用的介质（对于高压活塞）提出要求，要求使用粘度较低的介质。 对于活塞压力计密封性测试提出较高要求。 对于活塞有效面积传递提出采用起始平衡法和直接平衡法。 9．由于质量测量手段的提高，对于专用砝码质量不确定度提出较高要求，而且对于

活塞专用砝码材质也提出较高要求。砝码最大允许误差分配稍作改动（0.02级由0.01%改为0.008%）

10． 不再严格要求活塞有效面积的允许范围

11． 灵敏阈要求改变，由具体质量改为“相当于最大允许误差10%压力的砝码质

量值”

12、首次提出了活塞有效面积周期变化率的要求，以考察活塞压力计的稳定性。

四、 对规程的解释

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1 范围

本规程适用于测量范围上限为0.6MPa～500MPa,工作介质为液体的活塞式压力计的首次检定、后续检定和使用中检验。

规程针对 液体压力介质活塞压力计，被检活塞压力计测量范围及原有规程相比有所扩大。

2 本规程引用下列文献

JJF1001-1998 通用计量术语及定义 JJF1002-1998 国家计量检定规程编写规则 OIML R 110-1994 压力天平国际建议

JJG99-2006 砝码检定规程 使用本规程时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

本规程主要参考了国际建议。同时，所有术语均尽可能符合《JJF1001-1998 通用计量术语及定义》。而且，对于砝码检定以及需要的相应标准器，可以参照相应的规程《JJG99-2006砝码检定规程》。引用时，注意相应规程的现行有效版本。

3 概述

活塞式压力计是利用流体静力平衡（即作用在活塞有效面积上的流体压力及其所负荷的重力相平衡）原理进行压力测量的计量标准器。活塞式压力计一般由活塞系统、专用砝码、校验器组成。

活塞式压力计按照结构大致可分为简单活塞压力计，反压型活塞压力计和可控间隙活塞压力计；按照介质可分为液体介质活塞式压力计和气体介质活塞式压力计。本规程针对液体（油）介质简单活塞压力计。

活塞式压力计必须标明标称范围和测量范围，测量范围下限无法确定的按测量范围上限的10%计算。

活塞式压力计的测量范围上限可在0.6MPa、6MPa、25MPa、60MPa、100MPa、160MPa、250MPa、500MPa中选取。若被检活塞式压力计量程及上述量程不一致的，可按最接近以上量程的数值选取。

标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。（标称范围通常用它的上限和下限表明）

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测量范围：工作范围，测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。（最大值及最小值之差称为范围）

从以上两条解释引用于《通用计量术语及定义》，可以看出，简单活塞式压力计有起始压力，那么从起始压力到压力范围上限可以称为标称范围；而简单活塞式压力计的测量范围可以解释为能满足要求的压力范围。原规程规定的10%则应是测量范围的下限。

目前使用的活塞式压力计给出的是标称范围，而按现行规程可以得出：

标称范围 测量范围（从量程10%起） 0.06MPa～0.6MPa 0.6MPa～6MPa 6MPa～60MPa 25MPa～250MPa 0.6MPa活塞式压力计 0.04MPa～0.6MPa 6MPa活塞式压力计 60MPa活塞式压力计 250MPa活塞式压力计 0.1MPa～6MPa 1MPa～60MPa 5MPa～250MPa 现在推出新的活塞式压力计一定要标出标称范围和测量范围，否则按规程规定的计算。当然活塞式压力计的测量范围和标称范围可以相同，那么在计量性能要求中就按此计算。

例如:一台标称范围1MPa～100MPa的活塞式压力计, 测量范围为2MPa～100MPa,那么它的测量范围下限则是2MPa，在试验项目中按2MPa进行检测。如果某台新制造的1MPa～100MPa活塞式压力计没有标明测量范围，则测量范围下限按10%、即10MPa进行检测；如果某台新制造的活塞式压力计标明测量范围为1MPa～100MPa，则测量范围下限按1MPa计算。

4 计量性能要求

4.1 准确度等级

规程中给出了一个表格，给出了各准确度等级下的最大允许误差。 准确度等级 0.005级 最大允许误差 压力值在测量范围下限以下时， 为测量范围下限的±0.005% 压力值在测量范围下限以下时， 为测量范围下限的±0.01% 压力值在测量范围内时，为实际测量压力值的±0.005% 压力值在测量范围内时，为实际测量压力值的±0.01% 0.01级 6 / 29

活塞压力计检定规程宣贯讲义 0.02级 压力值在测量范围下限以下时， 为测量范围下限的±0.02% 压力值在测量范围下限以下时， 为测量范围下限的±0.05% 压力值在测量范围内时，为实际测量压力值的±0.02% 压力值在测量范围内时，为实际测量压力值的±0.05% 0.05级 按以上的解释可以直接算出某一准确度等级活塞式压力计的最大允许误差。 例如：一台准确度等级0.005级、标称范围1MPa～100MPa的活塞式压力计, 测量范围为2MPa～100MPa。

压力在1MPa～2MPa时，最大允许误差： Δ=±(0.005%×2MPa)= ±0.0001MPa； 压力在2MPa～100MPa时，最大允许误差：

Δ=±(0.005%×p)，p为2MPa～100MPa之间的任一压力。

4.2 活塞有效面积

活塞式压力计活塞有效面积的最大允许误差：

准确度等级 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 及原规程有所不同，注意加以区别。 活塞有效面积最大允许误差 ±0.003% ±0.006% ±0.01% ±0.02% 4.3 专用砝码质量

活塞式压力计专用砝码质量的最大允许误差：

准确度等级 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 专用砝码质量最大允许误差 ±0.001% ±0.003% ±0.008% ±0.02% 比原规程的指标有所提高。在实际工作中应参考JJG99-2006砝码检定规程，对现有天平的准确度按要求计算，不符合要求的要重新添置。检定专用砝码时要按JJG98-20067 / 29

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天平检定规程和JJG99-2006砝码检定规程进行。 4.4 垂直度

活塞式压力计活塞承重盘平面对活塞轴线垂直度的偏差：

准确度等级 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 及原规程一致。 垂直度不大于 2， 2， 2， 5， 4.5 活塞转动延续时间

测量范围上限（MPa） 专用砝码外径不大于（mm） 0.6 6 25 60、100、160 250、500 140 230 230 290 340 50s 3min 3min30s 4min 6min 40s 2min30s 3min 30s 2min 25s 1min 活塞转动延续时间不小于 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 2min30s 1min30s 2min 3min 3min30s 2min30s 5min 4min 此项指标变动较大，主要是为了保证活塞使用时的可用性和有效工作范围，避免出现量程可以覆盖计量性能却无法满足要求。在活塞转动延续时间检定时，注意负荷压力应符合6.2.5中要求。

4.6 下降速度

测量范围上限负荷 压力 0.005级 活塞下降速度不大于（mm/min） 0.01级 0.02级 0.05级 （MPa） （MPa） 新制造 使用中 新制造 使用中 新制造 使用中 新制造 使用中 0.6 0.6 0.15 0.3 0.2 8 / 29

0.4 0.2 0.5 0.8 1.5 活塞压力计检定规程宣贯讲义 6 25 60 100 160 250 500 6 25 60 100 160 250 500 0.15 0.2 0.2 0.4 0.4 0.5 1.5 0.4 0.4 0.5 0.7 0.8 1.0 2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1.5 0.4 0.5 0.8 0.8 1.0 1.2 2.2 0.2 0.5 0.8 0.8 1.0 1.0 1.5 0.5 1.0 1.0 1.0 1.3 1.5 2.5 0.5 0.5 1.0 1.0 1.0 1.5 2.0 1 1.5 1.5 1.5 1.6 2 3 此项指标及原规程相比较也有所变化，检定时应加以注意。 4.7 鉴别力

压力计的鉴别力应小于能产生相当于最大允许误差10%压力的砝码质量值。 原规程使用灵敏阈，报批时，国家局审核小组建议使用《通用计量术语及定义》中规范词语，故使用鉴别力代替灵敏阈，含意一样。原规程给出了灵敏阈规定的表格，一般可以查找表格中相应的数值；现行规程是参考国际建议给出了一个计算方法。

例如：某台标准活塞压力计，准确度0.01级，测量范围（0.1～6）MPa，则鉴别力的计算过程为：

鉴别力=0.01%×10%×60kg=0.6g

4.8 密封性

活塞式压力计校验器密封性 测量范围上限（MPa） 0.6 6 25 60 100 160 250 试验压力 （MPa） 1 10 30 80 130 200 300 后5min压力下降值不大于（MPa） 0.005级 0.02 0.2 0.3 0.5 1.0 2.0 3.0 9 / 29

0.01级 0.02 0.2 0.3 0.75 1.5 2.5 4.0 0.02级 0.025 0.25 0.5 1.25 2.0 3.0 5.0 0.05级 0.05 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 10.0 活塞压力计检定规程宣贯讲义 500 500 4.0 5.0 8.0 12.0 此项指标变化较大，主要为了保证检定的正常进行以及活塞压力计的正常使用。检定时应注意试验压力和具体指标。

4.9 活塞有效面积周期变化率

检定后，活塞式压力计活塞有效面积周期变化率：

准确度等级 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 活塞有效面积周期变化率不大于 0.002% 0.004% 0.006% 0.015% 此项目是新增项目，也是考核活塞稳定性的一个重要指标。尤其对于计量标准考核来讲非常重要，作为标准其稳定性需要着重考虑。

要求送检时同时提供上一周期检定证书。

5 通用技术要求

5.1 外观

5.1.1 活塞式压力计校验器的铭牌上应标有型号、仪器编号、测量范围、准确度等级、

制造商名称、和出厂日期等标记。

5.1.2 承重盘、专用砝码上应标有编号、压力值或标称质量值以及砝码的顺序编号。 5.1.3 用电机带动的活塞式压力计通电后，电机转动应正常、平稳，不能有影响计量性

能的跳动。

5.2 活塞系统

活塞式压力计的活塞转动应灵活，并能自由地在活塞筒内移动，不得有卡住现象。首次检定的压力计，其活塞和活塞筒的工作表面应光滑无锈点，后续检定的压力计，其活塞和活塞筒的工作表面不应有影响计量性能的锈蚀或划痕。

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5.3 砝码和承重盘

5.3.1 首次检定的活塞式压力计砝码和承重盘，其表面应完好，有耐磨防锈层（如

发蓝、发黑或镀铬）的砝码不得有锈点，同时应光滑无砂眼及其它损伤。

5.3.2 活塞式压力计各个砝码的凹凸面须能正确配合，不得过松或过紧，并能保

持同心。

5.3.3 同一标称值的砝码应具有相同的形状和尺寸。

5.3.4 如砝码或承重盘上有调整腔，调整塞的上表面不得高于砝码或承重盘的表

面。

5.3.5 0.02级以上（含0.02级）的活塞式压力计专用砝码应使用无磁或低磁金属材料。 以上9条中，对于规程中5.1.2条中，砝码要求有顺序编号，特别对于高压有压力形变修正的活塞。5.3.5条是原规程没有规定的，本次规程修订参照国际建议和联系实际使用情况，0.05级的还是允许使用现有的钢制砝码，而0.02级以上的必须使用无磁金属材料。一般考虑，推荐使用不锈钢材料。那么目前各省级以上试验

室使用的0.02级和0.005级的活塞式压力计的配套专用砝码需要更换。

6 计量器具控制

活塞式压力计的检定项目一览表

检定项目 5.1 外观 5.2 活塞系统 5.3 砝码和承重盘 4.2 活塞有效面积 4.3 专用砝码质量 4.4 垂直度 4.5 活塞转动延续时间 4.6 下降速度 4.7 鉴别力 4.8 密封性 首次检定 + + + + + + + + + + 11 / 29

后续检定 + + + + + + + + + - 使用中检验 - + - + + + + + + - 活塞压力计检定规程宣贯讲义 4.9活塞有效面积周期变化率 - + - 以上表格可以看出，在后续检定中对于没有送检活塞式压力计底座的可以不检密封性，但是使用者需要自检。如果整台仪器送检的就需要检定密封性。

6.1 检定条件 6.1.1 检定设备

6.1.1.1 检定用主标准器

0.005级的活塞式压力计由国家压力基准传递，其他等级的活塞式压力计检定，可选用有效面积的最大允许误差小于被检压力计有效面积的最大允许误差1/2的活塞式压力计。

从活塞有效面积最大允许误差的表中可以看出，0.005级的可以检定0.01级和0.02级；0.01级能检定0.02级;0.01级和0.02级可以检定0.05级；

对于量程选择，一般选用相同测量上限的活塞式压力计检定，量程大于60MPa的活塞式压力计可选用测量上限不同的活塞式压力计为标准器：

被检活塞式压力计测量上限（MPa） 0.6 6 25 60 100 160 250 500 标准活塞式压力计测量上限（MPa） 0.6 6 6或25 60 60或100 60、100或160 60、100或160、250 100或160、250、500 建议使用及被检活塞量程接近的活塞式压力计作为标准器. 6.1.1.2 检定用配套设备

检定用配套设备 序仪器设备名称 技术要求 12 / 29

用途 活塞压力计检定规程宣贯讲义 号 1 标准天平或质量比较器 标准砝码 符合相应等级规程要求 专用砝码、活塞及其连接件的质量称量 专用砝码、活塞及其连接件的质量称量 检定活塞有效面积、鉴别力等 垂直性检定 下降速度检定 延续时间检定和下降速度检定 密封性检定 2 符合相应等级规程要求 3 4 5 6 砝码* 水平仪* 百分表或千分表* 秒表* 克组、毫克组 分度值为1‘～2‘ 量程为5mm或10mm 分度值为1/5s或1/10s 视情况选取适当等级及测量上限 位置指示，分辨率优于0.1mm 视情况定,分辨率应优于1mm 7 精密压力表* 活塞位置指示装置* 液位差测量尺* 8 9 观察活塞平衡 测量活塞参考平面液位差 可选,活塞平衡时指示标准10 差压指示仪 按照量程选择合适分辨率 及被检活塞压力计之间的压力差 注：*为必备设备 其中差压指示仪可以在活塞平衡时指示标准及被检活塞式压力计之间的压力差，使用时比较直观，有条件建议使用。

在液位差测量时要注意应测量两个活塞参考位置的高度差，液位差测量尺即用于测量液位差的尺子，并不是某种特殊仪器。活塞位置指示装置可以是灯光系统、位移传感测量装置。

6.1.1.3 工作介质 工作介质 工作介质运动粘度(20℃时) 13 / 29

酸值不大于 （KOH mg/g） 活塞压力计检定规程宣贯讲义 （mm2/s） 变压器油或变压器油及煤油的混合油 癸二酸酯 (癸二酸二异戊酯 或 癸二酸二异辛酯) 变压器油或变压器油及煤油的混合油及原规程一致，没有变化。而原规程使用的药20～25 0.05 9～12 0.05 用蓖麻油已经淘汰，需要使用癸二酸酯，但不是简单的换一下介质，原有的活塞系统是按黏度较大的蓖麻油设计的，直接换介质会使延续时间，下降速度，密封性等指标不合格。实际应该淘汰原有活塞，购买以癸二酸酯为介质的新型活塞式压力计。 6.1.2 环境条件

活塞式压力计的检定在室温（满足下表要求）、相对湿度为80%以下的恒温室进行。检定前，活塞式压力计须在环境条件下放置2h以上，方可进行检定。

准确度等级 0.005级 0.01级 0.02级 0.05级 环境温度 活塞有效面积检定 (20±0.2)℃ (20±0.5)℃ (20±1)℃ (20±2)℃ 其它项目检定 (20±2)℃ (20±2)℃ (20±2)℃ (20±2)℃ 活塞有效面积检定对温度要求比较高，过大的温度波动会给面积检定带来麻烦。

6.1.3 其它条件

检定时应无影响计量性能的机械振动。

6.2 检定方法 6.2.1 外观

用手感、目测或通电检查。

6.2.2 活塞系统

用航空汽油或溶剂汽油将活塞式压力计的活塞、活塞筒清洗干净,放置10分钟,待表面溶剂挥发完后，用手感和目测检查。

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6.2.3 密封性

将工作介质充满校验器内腔和各导管，先在其中一个接嘴上装上精密压力表，关闭通往大气、油杯和造压泵的阀门，关闭通往检测口的阀门，按规定的试验压力进行15min的密封性试验，从第11min开始，计算后5min的压力下降值。再以同样的方法在其余接嘴上进行密封性检定。

密封性试验及原规程有所不同，特别要注意进行15min的试验，记录后5min的压力下降值。一般在第11min应再次加压至规定的压力。

对于高压活塞压力计，综合考虑整个活塞系统以及校验器的形变，等因素，可以将测试压力准备时间适当延长。

6.2.4 垂直度

把活塞筒安装在压力计校验器上，用校验器造压将工作介质压入连接导管及活塞筒内，直到工作介质从活塞筒溢出且无气泡排出时，将表面粘满工作介质的活塞放入活塞筒内，安装完毕后加压，使活塞上升到工作位置。注意在安装过程中尽量避免手直接接触活塞和活塞筒，以避免活塞系统温度变化对检定的影响。

把水平仪放在活塞式压力计承重盘（顶部）的中心处，调节校验器上螺钉，使水平仪气泡处于中间位置；然后把水平仪转动90

（承重盘不动），用同样方法调整，使气

泡处于中间位置。这样反复进行调整，直至水平仪放在这两个位置上时，气泡均处于中间位置。

将水平仪分别放在0置均将承重盘转动90

，90

位置上（0

为第一次放置的任意位置），在每一个位

，180，读取水平仪气泡对中间位置的偏离值。

此方法及原规程一致。需要注意在检定垂直度时,应将活塞升至工作位置。

6.2.5 延续时间

按测量范围下限（测量范围下限无法确定的按测量范围上限的10%计算）的负荷压力用校验器造压使活塞处于工作位置，并以不超过（20±1）r/10s的角速度按顺时针方向转动。活塞自开始转动至完全停止的时间间隔为活塞转动延续时间。活塞转动延续时间检定3次，取其平均值。

此项及原规程改动较大，原规程测量时的负荷为50%测量上限，而现在为测量范围下限，或者测量上限的10%压力点。实际操作时应注意将测量角速度的时间计算在活塞

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转动延续时间内。

6.2.6 下降速度

按规定的负荷压力，先排除校验器内空气，用校验器造压使活塞处于工作位置，关闭通向活塞的阀门，在专用砝码中心处放置百分表（或千分表），使表的触头垂直于专用砝码水平面且升高（3～5）mm，然后约以（30～60）r/min的角速度使活塞顺时针方向自由转动，保持3min后，再观察百分表（或千分表）指针移动距离，同时用秒表测量时间，每次测量时间不少于1min，记录1 min的活塞下降的距离，检定3次，取其最大值。

此条及原规程差别不大。实际负荷压力为压力计的测量范围上限。注意要将空气排出干净，先将活塞升至工作位置保持3min（对于某些高压活塞可能时间会多于3分钟，届时可以根据具体情况适当延长时间），3min内活塞会有所下降，然后再将活塞升至工作位置，进行检定。测量下降速度时，避免活塞落到工作位置区间之外。

6.2.7 有效面积 6.2.7.1 直接平衡法

首先,测出两活塞式压力计参考平面的高度差H,再开始进行第一平衡点的检定，第一个平衡点压力值一般为活塞式压力计测量上限的10%～20%，分别在两压力计上加放相应的专用砝码，用校验器加压使标准及被检活塞浮起到工作位置。在检定过程中，两压力计的活塞均保持各自的工作位置，约以（30～60）r/min的旋转速度使两活塞按顺时针方向转动，若两活塞不平衡，则在上升活塞上加放相应的小砝码，直至两活塞平衡为止。

确定两活塞是否平衡，应观察其在工作位置上是否保持稳定不变或以同样不显著的速度下降。活塞平衡观测可以使用活塞工作位置指示装置,为了尽快平衡,也可以使用差压指示仪来缩短平衡时间。

确定两活塞平衡后，记录当前压力值、活塞温度、两活塞上加放的砝码质量等信息，完成一个检定点的测试。然后以同样的方法，基本均匀的升压、降压进行其他检定点的测试，检定点一般不少于5点。在每一检定点进行升压降压检定时，各读取一次数值。被检活塞式压力计的测量上限大于标准压力计测量上限时，只检定至标准压力计的测量上限。

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

有效面积的计算是通过及标准活塞式压力计比较得出的个别值的平均值来确定，使用如下公式：

aaC'm'1m'A(1ii)i1'g'i （1） A'i,oaaCm1m1()AHiFagi式中：

A'i,o — 在零压力和参考温度下，在第i个平衡点时被检活塞式压力计的

有效面积值，m

A — 在零压力和参考温度下，标准活塞式压力计的活塞有效面积值，

2

m2

m,m’ — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的活塞和砝码承重盘的质

量，kg

ρ,ρ’ — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的活塞和砝码承重盘的密

度，kg/m3

mi,m’i — 在第i个压力值平衡后加到标准活塞式压力计和被检活塞式压力

计上的砝码质量，kg

ρi,ρ’i — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的专用砝码密度，kg/m3

ρF — 工作介质的密度，kg/m3

H — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的参考水平面间的垂直距

离,标准活塞压力计高时取正值,m

ρa — 活塞压力计周围空气的密度, kg/m3

g — 检定地点重力加速度, m/s2  — 工作介质的表面张力系数,N/m

C,C' — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计的活塞圆周长,m

注：公式（1）中的C/g和C'/g对于0.02级（含）以下活塞式压力计的检定可忽略。

方程式（1）中Φi和∧i是在不同温度和不同压力下，分别表示活塞有效面积的变形修正辅助系数。

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

i(12)(ttr)('1'2)(t'tr) （2）

i(')pi （3） 式中：

1，'1 — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计活塞材料的热膨胀系

数，℃

2，'2 — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计活塞筒材料的热膨胀系

-1

数,℃-1

t，t' — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计活塞系统的温度，℃

tr — 参考温度，℃ （我国规定为20℃）

，' — 标准活塞式压力计和被检活塞式压力计活塞系统的压力变形系

数，Pa-1

pi — 在第i个压力值平衡时的测量压力，Pa

压力变形系数可以从制造商提供的说明书或者型式批准证书上获得，也可以通过实验确定或按照附录A.2的方法计算。

使用直接平衡的方法，是对于标准及被检活塞的材质、温度/压力形变系数差距较大，为了避免由于压力点不同，或者温度变化对于起始平衡点的影响，我们可以依据压力平衡的原理，在每一个平衡点，对于活塞负荷的全部砝码质量（包括活塞及承重盘质量）进行计算来得到该平衡点的质量/面积比值。从而求得被检活塞的有效面积。这要求用户提供活塞系统的压力形变系数和温度系数，该值可以是厂家提供或者经过测量及计算得到。

使用该方法还应准确测量标准活塞及被检活塞参考面的高度差并进行修正。

6.2.7.2 起始平衡法

首先确定起始平衡点，起始平衡点压力值一般为活塞式压力计测量上限的10%～20%。在标准活塞及被检活塞上加放相应数量的砝码，用校验器加压使标准及被检活塞浮起到工作位置。在检定过程中，两压力计的活塞均保持各自的工作位置，约以（30～60）r/min的旋转速度使两活塞按顺时针方向转动，若两活塞不平衡，则在上升活塞上

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

加放相应的小砝码，直至两活塞平衡为止。起始平衡后，上面所加的所有砝码作为起始平衡质量，必须保持不变。

起始平衡后，基本均匀地升压、降压进行检定，检定点一般不少于5点，且尽量在检定范围内均匀分布。每一点的检定方法及直接平衡法的相同。各点检定完后，须对起始平衡点进行复测，检定前后起始平衡质量之差不得超过相当于最大允许误差的10%压力的小砝码质量，否则应重新检定。

被检活塞压力计活塞有效面积按下式计算：

mi'A'i,0A0 （4）

mi式中： Ai,0’

—

被检活塞式压力计在第i个平衡压力点计算得到的活塞有效面积,m2；

A0 mi’

—

标准活塞式压力计活塞有效面积,m2；

— 起始平衡点后，被检活塞式压力计第i个检定点相对于平衡

点增加的砝码质量,kg；

mi — 起始平衡点后，标准活塞式压力计第i个检定点相对于平衡

点增加的砝码质量,kg；

6.3.8.3 计算

按照公式（1）和（4）计算出每个平衡点下的活塞有效面积值后，再进行如下计算： 活塞有效面积平均值按照下式计算：

1n A'0A'i,o （5）

ni1其中，n为检定次数。

有效面积值的实验标准差sA'为：

n2A'A'0i,oi1sA'n11/2 （6）

活塞有效面积极限误差为：

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

A3sA （7）

''活塞式压力计活塞有效面积极限误差应符合4.2的规定。

注：建议只有当标准活塞式压力计及被检活塞式压力计的活塞系统材料、形状尺寸都基本相同，或者被检压力计的准确度要求在0.02%及以下时才采用起始平衡法。

本方法及原规程相同,但在使用时要注意该方法的适用范围.

6.2.8 鉴别力

在检定活塞有效面积过程中，测量上限平衡时进行。当压力平衡后，在被检活塞式压力计上加放能破坏两活塞平衡的最小砝码质量值为该活塞式压力计的鉴别力。

具体操作时，如果平衡压力小于测量上限，可以按照量程进行折算。例如：使用60MPa量程标准活塞压力计检定100MPa量程活塞压力计，在上限60MPa 平衡，此时得到的鉴别力为0.6g，然后可以将它按照量程折算到100MPa：鉴别力=0.6g×100kg/60kg=1g

6.2.9 专用砝码、活塞及其连接件质量

活塞式压力计专用砝码、活塞及其连接件的质量可按标称值配制。

若用于直接指示压力值时，须按其活塞有效面积、压力计使用地点重力加速度、空气浮力及活塞压力变形系数进行修正。

砝码质量的检定，参照《JJG99-2006砝码检定规程》进行。

检定上限6MPa及以下的活塞式压力计，用于测量压力值时，其专用砝码、活塞及其连接件质量按规程中公式（8）计算。

测量上限大于25MPa（包括25MPa）的活塞式压力计，并用于测量压力值时，配套的专用砝码必须按顺序号放置使用,专用砝码、活塞及其连接件质量按规程中公式（9）计算。

例:上海自动化仪表四厂生产的(1～60)MPa,0.05级活塞式压力计,活塞和活塞筒材料为钢,有效面积:0.10016cm2 ,g=9.80665m/s2 ,E=2.06×105MPa,μ=0.28,R1=7.4mm,R2=1.8mm

不算压力形变系数,按公式8计算的砝码质量:

mpA111.2(1a)50.10016(1)5.10752kg gm9.806657.810320 / 29

算压力形变系数,按公式9计算的砝码质量:

活塞压力计检定规程宣贯讲义

mjApja11(2j1)pj； gm2R2111.826

(22)(20.28)3.02102ER1R22.061057.421.82第1块砝码时，j=1；

m1m2m30.1001651.211(211)3.021065=5.10760kg 39.806657.8100.1001651.211(221)3.021065=5.10773kg 39.806657.8100.1001651.2611(231)3.02105=5.10789kg 39.806657.810m4m5m6m7m8m9m100.1001651.2611(241)3.02105=5.10804kg 39.806657.8100.1001651.2611(251)3.02105=5.10819kg 39.806657.8100.1001651.2611(261)3.02105=5.10835kg 39.806657.8100.1001651.2611(271)3.02105=5.10850kg 39.806657.8100.1001651.2611(281)3.02105=5.10866kg 39.806657.8100.1001651.211(291)3.021065=5.10881kg 39.806657.8100.1001651.211(2101)3.021065=5.10897kg 39.806657.810m110.1001651.211(2111)3.021065=5.10912kg 39.806657.810最大差值：0.00160kg；0.032%;砝码的最大允许误差0.02%，故要做变形修正,砝码按顺序编号排放。

例: 现有(1～60)MPa,0.05级活塞式压力计,活塞和活塞筒材料为碳化钨,有效面积:0.09805cm2 ,g=9.80665m/s2 ,E=6.3×105MPa,μ=0.22,R1=11mm,R2=1.8mm

不算压力形变系数,按公式8计算的砝码质量:

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

mpA111.2(1a)50.09805(1)4.99993kg 3gm9.806657.810算压力形变系数,按公式9计算的砝码质量:

Apjamj11(2j1)pj； gm2R2111.827

(22)(20.22)7.42102ER1R26.31051121.82第1块砝码时，j=1；

m10.0980551.2711(211)7.42105=4.99995kg 39.806657.810m2m3m4m50.0980551.2711(221)7.42105=4.99998kg 39.806657.8100.0980551.2711(231)7.42105=5.00002kg 39.806657.8100.0980551.2711(241)7.42105=5.00006kg 39.806657.8100.0980551.2711(251)7.42105=5.00009kg 39.806657.810m6m7m8m9m10m110.0980551.2711(261)7.42105=5.00013kg 39.806657.8100.0980551.211(271)7.421075=5.00017kg 39.806657.8100.0980551.211(281)7.421075=5.00021kg 39.806657.8100.0980551.211(291)7.421075=5.00024kg 39.806657.8100.0980551.211(2101)7.421075=5.00028kg 39.806657.8100.0980551.211(2111)7.421075=5.00032kg 39.806657.810最大差值：0.00039kg；0.0078%，砝码的最大允许误差0.02%，可以不做变形修正,砝码可以不按顺序编号排放。

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

6.2.10 周期变化率

活塞有效面积的周期变化率主要是为了保证作为相应等级的活塞式压力计能够满足长期稳定性的要求。

周期变化率是指检定得到的有效面积值及上一个周期检定值的差值的绝对值及有效面积比值的百分数。

实际操作时，需要送检单位提供上一周期的检定证书。

6.3 检定结果的处理

按本规程要求检定合格的活塞式压力计，出具检定证书；检定不合格的活塞式压力计出具检定结果通知书，并注明不合格项目；若活塞有效面积周期变化率不合格，则应缩短检定周期，活塞有效面积周期变化率如果两次不合格，则认为该活塞式压力计不合格，并出具检定结果通知书。

实际操作时，一般缩短至检定周期为一年。

6.4 检定周期

活塞式压力计的检定周期：首次检定后为一年；之后的后续检定的一般不超过二年，送检时应附带上一次检定证书。

附录A

温度修正和压力形变系数

A.3 活塞、活塞筒材料的线膨胀系数、弹性模量和泊松比 活塞、活塞筒材线膨胀系数 弹性模量 料 合金钢 1.2×10-5℃-1 2.06×105MPa 铜合金 1.9×10-5℃-1 6.3×105MPa 碳化钨 4.5×10-6℃-1 0.93×105MPa 泊松比 0.28 0.22 0.37 更改为:

A.3 活塞、活塞筒材料的线膨胀系数、弹性模量和泊松比 活塞、活塞筒材线膨胀系数 弹性模量 料 合金钢 1.2×10-5℃-1 2.06×105MPa 铜合金 1.9×10-5℃-1 0.93×105MPa 碳化钨 4.5×10-6℃-1 6.3×105MPa 泊松比 0.28 0.37 0.22 23 / 29

活塞压力计检定规程宣贯讲义

附件：不确定度评定举例

活塞压力计有效面积测量不确定度分析

据规程中所规定方法，我们对于活塞压力计有效面积检定作不确定度分析。采取起始平衡法，这也是我们所熟悉的方法： 起始平衡法测量活塞有效面积

在此以检定测量范围为（0.1～6）MPa，相对扩展不确定度Ur为0.01%（k=3）的活塞压力计为例，进行其有效面积测量不确定度的分析。

一、 活塞压力计有效面积的测量

活塞有效面积的检定是基于流体静力平衡的原理，使用标准器为（0.1～10）MPa的国家基准活塞压力计。

检定时采用起始平衡法，起始平衡点压力值为1MPa，检定时选取2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa共计 5个压力点按照正反行程逐点升压和降压的方法进行有效面积的检定。所使用的标准器和被检器的详细参数见表1。

表1

名称 国家基准活塞压力计 （0.1～6）MPa 05 煤油＋变压器油混和油 1.000734 cm2 标 准 测量范围 器 编号 主 要 测压介质 参 数 活塞有效面积 活塞有效面积不确定度为（相3×10-5，k=3 对） 砝码不确定度 砝码密度 压力形变系数 热膨胀系数为 被 测 名称 器 具 测量范围 主 要 编号 1105，k=3 7800kg/m3 5.00×10-6MPa-1 2.40×10-5℃-1 活塞压力计 （0.1～6）MPa N332 24 / 29

活塞压力计检定规程宣贯讲义 参 数 测压介质 活塞名义面积 砝码不确定度 压力形变系数 热膨胀系数为 煤油＋变压器油混和油 1 cm 2×10－5，k=3 5×10-6MPa-1 2.4×10℃ -5-12 二、 数学模型

在检定时，将被检测活塞压力计及标准活塞压力计安装在校验器上，利用起始平衡法在1MPa平衡，由于标准及被检活塞压力计的形变系数及温度系数相同，而且结构均为简单活塞，采取顶上加码方式。在进行活塞有效面积的检定时，按规程中公式1计算：

mi'A'i,0A0 （1）

mi由于标准活塞压力计和被测活塞压力计使用相同砝码（浮力修正系数可以抵消）；同时考虑温度、垂直度对活塞有效面积的影响，因此被测活塞压力计的有效面积转化为：

A'i,0mi'A0t （2）

mi其中：

t1t （3）

1cos （4） cos习惯上用A20、A10、M2、M1来表示A0、A‘i，0、mi、m’i，故公式（2）可以转化成：

A20A10M2t （5） M1上式中：

A20（A0） — 在参考温度(20℃)和环境大气压下标准活塞系统的有效面积，cm2

2

A10（A‘i，0） — 在参考温度(20℃)和环境大气压下被测活塞系统的有效面积，cm

M2（mi），— 标准活塞压力计和被测活塞压力计起始平衡后在各平衡点增加的M1（m’i） δt 砝码质量，kg — 温度修正系数

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

δθ △t α θ — 垂直度系数

— 活塞系统之间可能温度差, ℃， △t=t2-t1 — 活塞系统热膨胀系数 ℃，标准及被检二者相同 — 承重盘平面对活塞轴线的偏离角度

-1

三、

不确定度分析

按活塞压力计的检定规程中规定活塞压力计的量值传递，即进行活塞压力计的有效面积的检定，对0.01%活塞压力计其最大允许误差分配规定：活塞有效面积最大允许误差±0.005%．

其测量数据记录如下：

标准器 活塞有效面积 标称压力 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 标准器 砝码质量kg 20.00102 20.00108 30.00119 30.00125 40.00100 40.00112 50.00098 50.00095 60.00080 60.00090 1.000734 被测器 砝码质量kg 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 活塞标称面积 被测器 1cm2 被测活塞有效面积 1.000683 1.000680 1.000694 1.000692 1.000709 1.000706 1.000714 1.000715 1.000721 1.000719 1.000703 比值 0.999949 0.999946 0.999960 0.999958 0.999975 0.999972 0.999980 0.999981 0.999987 0.999985 被检活塞有效面积平均值 分析被测活塞压力计活塞有效面积的不确定度时，应该按照公式（1）来进行。求得其合成标准不确定度，然后再求得扩展不确定度。我们更习惯于用相对不确定度来表

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

达，所以，我们使用如下变换：

2uc(y)y2fxiu(xi)2() （6）

xiyxii1nf1c(xi)参照前面的分析，我们可求得各参数的灵敏系数及活塞有效面积的比： xiyA20c(A10)1c(M2)1c(M1)1则有： A20A10M2 A20M1 A20c(t)c()ttA201t A201t

1t1

则被测活塞压力计活塞有效面积的相对标准不确定度如下：

uc2(A20)2A20[A110]2u2(A10)(t)2u2()()2u2(t)22221212u(M)u(M2) (7) 122M1M22222亦即：urel(A20)urel(A10)tu()urel()u(t)urel(M1)urel(M2) (8)

27 A类不确定度

根据测试数据，利用贝塞尔公式计算由于测量重复性带来的相对标准不确定度：

1n(n1)(Ai1n20iA20)24.7106

urel,AA203.2 B类标准不确定度 各分量的标准不确定度如下：

（1）标准活塞压力计有效面积的标准不确定度u(A10) 由检定证书，相对标准不确定度，

31051105 u(A10)32rel（2）砝码质量的标准不确定度u(M1)和u(M2)

检定时所用砝码加在标准和被测两边，根据证书其标准不确定度为：

1105urel(M1)urel(M2)3.3106

3（3） 活塞垂直度影响带来的标准不确定度u(θ)

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活塞压力计检定规程宣贯讲义

我们要求活塞轴线垂直度在2’以内，

1cos1cos(2')1.7107coscos(2')为活塞系统安装不垂直度

所以，按照均匀分布考虑，其标准不确定度为：

urel()1.7101107 37（4） 活塞之间温差△t带来的不确定度

采用顶置砝码的活塞压力计，其活塞杆暴露于空气部分约为活塞杆长度的25%，散热条件很好。我们要求实验室环境温度为20±0.5℃根据实际经验，活塞系统温差小于0.2℃。 按照均匀分布，标准不确定度为:

u(t)0.20.12C 3u(t)2.9106 （5） 活塞系统热膨胀系数

标准及被检活塞的热膨胀系数相同，根据查表认为其准确到0.5×10-5℃-1。按照均匀分布考虑，标准不确定度为：

0.5105C1u()0.29105C1,

3考虑最坏情况, △t =0.2 ℃

tu()5.8107

3.3 .不确定度的合成

活塞有效面积相对标准不确定度的合成应该依据公式(5)同时考虑其测量重复性而计算,最终得到活塞有效面积的相对标准不确定度为5.6Χ10-6,具体计算结果如表3:

表3

不确定度来源 符号 标准不确定度 相对 绝对 - 系数 - 数值 4.7×10-6 28 / 29

A类 测量重复性 A20 4.7×10-6 活塞压力计检定规程宣贯讲义 标准活塞有效面积不确 A10 1×10 -5- - 1×10 -5定度 M1 3.3×10 -6B类 标准活塞所加砝码值 - - 3.3×10 -6被检活塞所加砝码值 M2 3.3×10 -6- - 3.3×10-6 活塞温差 △t - 0.12℃ 2.40×10-5℃-1 2.9×10-6 1×10-7 安装轴线不垂直度 θ 1×10-7 0.29×10-5℃-1 0.2℃ 活塞系统热膨胀系数 α 3.6×10-7 5.8×10-7 合成相对标准不确定度 ucrel 3.4 相对扩展不确定度 1.4×10-5 活塞有效面积测量的相对扩展不确定度Urel(A20)为 Urel(A20)= kuc,rel =3×1.4×10-5=4.2×10-5 (k=3) 检定后, 活塞有效面积的值为 A20＝1.00073 cm2

相对扩展不确定度Urel(A20)为：4.2×10-5（k=3）

此次活塞有效面积测量的相对扩展不确定度4.2×10-5（k=3）小于0.01%活塞压力计活塞有效面积分配的允许误差±0.006%（±6×10-5）。 3.5 按照规程: 其有效面积值的实验标准差sA'为：

n2A'A'i,o0i1sA'n11/21.5105

活塞有效面积极限误差为：A3sA4.5105

''小于0.01%活塞压力计活塞有效面积分配的允许误差±0.006%（±6×10-5）

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