浅谈精密压力表的误差分析

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马开平：浅谈精密压力表的误差分析浅谈精密压力表的误差分析Brief Error—Analysis of Precision Pressure Gauge马开平(常州市计量测试技术研究所，江苏 常州 213000)摘 要：精密压力表是应用广泛的压力标准计量仪表之一，主要作为标准表用来校验工业用普通压力表及其它具有压力参数的各种仪器仪表；亦可用于精密测量无腐蚀性介质的压力。在使用过程中，尤其在建立计量标准时，经常需要进行误差分析。本文就精密压力表检测过程中各项误差产生的原因进行分析，以O．4级的精密压力表为例分析了其误差产生的几个重要来源。指出精密压力表的误差来源主要有仪器设备误差、人员误差、环境误差、方法误差等，并对检测过程中需要对此类误差分析时提出了较为准确的分析方法，为以后更加快捷、精确的检测工作提供了较为科学的理论保障。

关键词：精密压力表；误差分析；t-一I~值误差；计量仪表精密压力表主要有四部分部件组成，分别为：测压系统、传动机构、知识装置以及外壳。经过特殊的加工工艺处理后 ，使得精密压力表的性能可以维持在较为稳定的状态。在该类型压力表使用过程时，特别是在对压力标准计量仪表进行测量时，通常都需要对其误差进行分析，并进行调整。本文以0．4级的精密压力表为例，详细分析现阶段我国主要使用的精密压力表误差来源，并提出解决方案。

1 仪器设备误差仪器设备的误差主要是来源于仪器本身的精度不够，所产生的测定结果与实际结果之间的偏差。在工程应用中，因为要使用精密压力表对普通压力表进行检测，所以在使用时都会对精密压力表的误差进行调整，但是也有不直接调整就直接应用在工作中，因此就会造成在检测的时候出现误差。而出现仪器设备误差的原因主要有两点，分别是上级标准器的极限误差以及精密压力表的基本误差。

1．1 极限误差上级标准器的极限误差是造成仪器设备出现误差的主要原因之一，一些精密压力表的量值主要是由二等标准活塞式压力计进行传递，其极限误差 ≤O．05％，也就代表着上级标准器的极限误差必须保持在 0．o5，如果大于 0．05，那么就会超出极限误差的的范围，从而使得普通压力表的误差值不断增大。

1．2 基本误差使用精密压力表对普通压力表进行检验和判定时，基本误差主要分为示值误差、来回差以及轻敲位移。

1．2．1 示值误差示值误差主要指运用精密压力表所指示的测量值与实际被i贝0量物的测量值之间的差值，也被称之为示值误差。但该方法在实际工作中却很少使用，其间接结果就会导致在计算示值误差时，无法得到客观的数值。示值误差的公式为：l 2l l≤△，其中的 2l来表示基本误差中的示值误差，△表示基本误差中所设定的允许误差的绝对值范围。

1．2．2 回程误差被测数值在同等的条件下，运用精密压力表所测量的数值范围不会产生变化，且精密压力表所测量的方向不同，因此产生值的绝对值，就称为回程误差。回程误差的公式为J l≤△，也就是将 2表示基本误差在回程期间所引起的误差值，用△表示的压力表所允许的误差的绝对值范围。

1．2．3 轻敲位移在理论上来说，就是当人用手指轻轻敲击压力表的外壳时，仪表所产生的示值或是仪表所产生的变动量。

轻敲位移的公式是I l≤A／2。也就是将 表示轻巧位移时所产生的误差值，并用△来表示压力表所允许的误差绝对值范围。

2 人员误差人员误差主要是由于多方面所引起的，分别是不正确的方法引起的误差、不正确的数据处理导致的误差、思想情绪变化导致的误差、两人或是多人相互配合不默契所引起的误差以及生理缺陷所引起的误差等。

2．1 错误的操作引起的误差操作人员对各项要求、各项规程无法有着更为透彻的了解，或者按照自己的主观认知，自我简化操作程序，从而造成的误差。

2．2 错误的处理数据引起的误差在数据处理过程中，即便是人类肉眼看不到的差错，在结果上都是差之毫厘谬以千里。假设“1”的间隔，如果将部分的数值，也就是小于O．5的数值舍去，但是在数值的末位上还是保持着不变的情况，因此在进行计算的时候，取值取的是有效自由度，再加上检测人员本身就习惯选择只进不舍的规则，所以就会在测量结果上造成误差。

《计量与嘲试技表》2013年第40卷第9期2．3 思想情绪变化导致的误差这主要是长时间的工作，导致身体和心理疲劳，从而引起心情焦躁、压抑甚至是精力不集中的情况，在该种情况下，人员在进行检测的时候就会造成误差。

2．4 多人配合的默契度不够，所引起的误差在用精密压力表进行检测时，最好是一个检测人员对其进行检测，因为不同的人，对于精密压力表的理解也就不同，从而造成因无默契状态进而造成误差。

2．5 生理缺陷引起的误差该类误差一般是由于工作人员的身体器官不完善所造成的，特别是在机械工程中利用精密压力表对压力表进行检测时，如果工作人员是高度近视、远视、散光等症状，那么在进行使用和检定时，读数就会不准确，从而产生误差。精密压力表的分度值的数值估算的范围一般是在 1／10。本文采用的是精密压力表的规格是 0．4级，所以分格数是普通压力表的 80倍 ，相对的，其对应的估读误差也是小于正常压力表的0．125％。

3 环境误差在用精密压力表对普通压力表进行检查和试验时，其环境因素也占了很大的比例，环境误差并不是指周遭的空气质量，亦或是所安排的优越的环境质量，而是精密压力表本身器件，也就是其弹性元件的弹性系数与工作环境时的温度有关。使用精密压力表时，其使用温度与检验的温度的不同，从而造成温度之间的附加误差。而环境误差中的温度不是简简单单就能够修正的，因此环境误差中的温度算是一个重要的不测量确定度分量。一般的精密压力表在使用过程中，其使用温度一般是保持在 20℃左右，其温差大概在 5℃左右，其温度系数不能够小于整体环境温度的0．4％cC。如果用 来表示最大温度的附加误差值，其公式为I乱I≤O．2％。

4 方法误差 .

方法误差从理论上说，主要是因为测试方法的不完善，或是测量方法本身存在问题，在使用期间都是采用近似值的方式，在实验条件并不是完全能够满足应用理论公式的前提下，基体或是其他所共存的部分会产生干扰，从而引起的误差就称为是方法误差。在使用精密压力表时，其所安装的状态，以及精密压力表安装的具体位置，在对压力表进行检测的时候，都会对测量结果的准确性造成一定的影响。但是方法误差是可以通过进行调整来消除误差的，也就是说通过正确的装的位置以及正确的使用方法就可以将误差降到最低。假设 为方法误差的范围值，其公式就是 =0，一般是可以忽略不计的。

5 精密压力表所存在的基本误差在上文所述的四项误差彼此之间都是毫不联系的，但是如果将这四项分别采用换算的方法，将其不确定度用均方根的方法就可以将其合成标准的不确定度计算出来。示值误差、来回差以及轻敲位移，三者的取值关系都是相互联系的，在进行计算的时候，不能够采用直接计算的方式计算其不确定度，因此本文将从三个方面对其进行了解。

(1)当示值误差在正值的数值达到最大时，那么来回差的数值将是最大，而轻敲位移因为跟其是数值是相联系的，因此也可取最大值。反之，如果在回程时，轻敲位移的方向是从下往上移动，示值误差的不确定度就是0．75与△的乘积；(2)当示值误差在负值的数值达到最大时，来回差的数值将是最大，而轻敲位移因为跟其是数值是相联系的，因此也可取最大值。在回程时，是正行程时，轻敲位移的移动方向只可以是由上往下的，且这时的示值误差的分布范围是在 一△～A／2，且不确定度是 0．75A；(3)如果示值误差的正行程是为 一A／2时，反行程是A／2时，那么其来回差的值的范围最大，且轻敲位移不管是从任何方向开始行程，其值都是可以达到最大的，这时压力表示值误差的不确定度是△。

6 不确定度的计算在上文对各项误差分析可以得出精密标准器的上级标准器所引起的不确定度用公式表示：u1=O．05％(k=3)；基本误差所引起的标准不确定度用公式表示：U2：0．4％ (k=2)；人员估算错误所引起的不确定度用公式表示：U3=0．12％ (k=2)；环境误差所引起的不确定度用公式表示：U4=0．2％ (k=2)7 结语本文以规格在 O．4级的精密压力表为例，对其检}贝0过程中存在的几个重要的误差来源进行了较为详细的分析，并对出现测量误差时制定出了相应的对策，为以后相关测量工作者对精密压力表i见4量展开的工作提供一定的理论支持与科学分析方法，并对精密压力表的误差及不确定度分析具有较强的实用性。

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作者简介：马开平，男，工程师。工作单位：常州市计量测试技术研究所。

通讯地址：213000江苏省常州市武进区呜新中路 16号。

收稿日期：2013—08—08