1、1基本误差试验，超压试验和抗运输环境试验对一般压力表示值的影响摘要：在执行一般压力表国家监督抽查任务过程中，研究了基本误差试验，超压试验和抗运输环境试验对示值的影响。统计数据表明：相对误差的连线以逆时针形成闭合回路，示值在反行程量程中间区域达到最大值，超压试验使弹簧管产生了较大程度的残余变形，压力表相对误差绝对值增加了约 50%，3天的自然时效和抗运输环境试验使弹簧管残余变形产生一定程度的回复。超压试验的相对回程误差明显小于另外两次试验。各企业压力表中弹簧管抗残余变形能力差别很大，表现为：1.相对误差绝对值的相对标准差，超压试验值超出另外两次试验值约 1/3；2.各次试验的相对标准差，相对回程
2、误差约为相对误差绝对值的两倍。关键词：相对误差；残余变形；相对误差绝对值；相对回程误差；相对标准差1 引言一般压力表在生产和服务行业有十分广泛的应用，而示值超差是一般压力表被判为“不合格”的主要因原因。而一般压力表国家监督抽查中采取的三种基本试验方法（基本误差试验，超压试验和抗运输环境试验）对压力表示值的影响研究在国内还鲜见报导。在执行二一一年度一般压力表产品质量国家监督抽查方案 （以下简称“国抽” ）过程中，笔者研究了三种试验方法对压力表示值的影响，为压力表示值研究提供了一定的理论及实践基础。2 试验依据和试验方法试验依据：2.1 二一一年度一般压力表产品质量国家监督抽查方案2.2 GB/T
3、 1226-2010一般压力表 1 （国家标准）2.3 JJG 52-1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表 2（国家计量检定规程）试验方法：选取国抽中抽检合格的十家企业的压力表为试验对象，其中每家企业 3 块同量程压力表，压力表共有三个测量范围：（01）MPa， （01.6） MPa， （02.5）MPa 。1）基本误差试验：主要项目为示值误差，回程误差和轻敲位移。试验方法：JJG52-1999 5.3.3。2）超压试验：以压力上限值的 125%承受超压试验，历时 30min。卸掉负荷后在 30min 内按步骤 1）进行试验，试验方法：GB/T1226-2010 6.11 。3）抗运
4、输环境试验：仪表在包装完好的情况下，先按 JB/T 9329-1999 中 4.4 的要求进行碰撞试验, 再按 4.5.1 的要求进行跌落试验。试验结束后按步骤 1）进行试验，试验方法：GB/T1226-2010 6.16。23 基本误差试验指针的变化规律为比较不同量程压力表的示值误差，引入“相对误差”：即某一点示值误差与最大允许误差绝对值的百分比。反映了示值误差与最大允许误差的接近程度。(1)%*/PHiii 10MEVs公式(1)中 Hi：某测量点的相对误差，P i：示值，P si：标称值，MPEV：最大允许误差绝对值。三个不同量程中分别选取一家企业的压力表做相对误差连线图，如图 1 所示
5、，从图中可以看出：图 1 基本误差试验示值相对误差连线图1）相对误差的连线以逆时针形成闭合回路，连线无交叉，同一测量点回程相对误差恒大于或等于正行程相对误差，说明其回程示值恒大于或等于正行程示值。产生这种现象的主要原因是弹簧管残余变形 3，在测量上限耐压 3min 后，短时间内弹簧管难以完全回复，产生一定的弹性滞后（弹性后效和弹性迟滞的叠加） 4。2）一般而言，正，反行程示值在量程中间区域达到最大值，反行程的示值最大值为压力表最大示值。反行程是压力表在测量上限耐压一定的时间（此时弹簧管达到正行程的最大相对误差/% 相对误差/% 相对误差/%相对误差/% 相对误差/% 相对误差/%相对误差/%
6、相对误差/% 相对误差/%标称值/MPa 标称值/MPa 标称值/MPa标称值/MPa 标称值/MPa 标称值/MPa标称值/MPa 标称值/MPa 标称值/MPa3变形量）后逐渐泄压的过程，该过程中影响弹簧管残余变形的因素主要有两个：泄压时间和形变差。泄压时间：耐压 3min 完成至回程某检测点的时间间隔。形变差：耐压 3min 完成时的弹簧管形变量与回程某检测点的形变量的差值。泄压时间越长，则残余变形越少，示值小；形变差越大，则残余变形越大，示值大。在泄压的前期，形变差起主要作用；而在泄压后期，泄压时间起主要作用，二者交互作用结果导致残余变形在压力中间区域达到最大值，故示值在反行程中间区域
7、出现最大值。4 不同试验方法的相对误差绝对值比较压力表在零点正最大允许误差处有止销的存在，因此零点示值误差如果不超过最大允许误差，指针始终紧靠止销，无法判定零点示值的真实值，因此在下文中不考虑零点的示值。用“相对误差绝对值”：即正，反行程中，各测量点示值误差绝对值的平均值与最大允许误差绝对值之比来定义示值与标称值偏离程度。(2)%10MPEV2s2s2 *n/PPWinini 公式(2)中，W：相对误差绝对值；P i：正行程示值； ：反行程示值；P si：标称值；iMPEV：最大允许误差绝对值。从表 1 相对误差绝对值一览表中可以看出：1）总平均值一栏中，超压试验后，仪表的相对误差绝对值超过首
8、次试验误差的 50%，说明超压试验明显使压力表示值偏离标准值，在 30min 内保持压力表上限 1.25 倍的压力值使得弹簧管产生一定量的残余变形，增大示值误差。抗运输环境试验后相对误差绝对值略小于超压试验误差值，说明经过 3 天的自然时效及抗运输环境试验后弹簧管残余变形产生一定程度的回复。表 1 相对误差绝对值一览表生产单位 基本误差试验(%) 超压试验(%) 抗运输环境试验(%)杭州富阳仪表总厂 18.33 45.00 42.92红旗仪表有限公司 15.00 28.33 25.00杭州富阳华仪仪表有限公司 17.90 24.41 30.92雷尔达仪表有限公司 17.90 22.79 17.
9、90青岛华青集团有限公司 22.79 56.97 48.83上海自动化仪表有限公司 35.81 39.06 39.06沈阳测压仪表厂 26.04 21.16 26.04杭州压力表厂 20.83 47.50 30.83沈阳精密仪表制造有限公司 22.50 30.00 25.83沈阳市特种仪表厂 15.00 18.33 26.67总平均值（ ）wix21.21 33.36 31.40相对误差绝对值(%)标准差（S wi） 6.2 13.0 9.44相对标准偏差（ / Swi）wix29.3 39.1 30.02）相对标准偏差一栏中，基本误差试验和抗运输环境试验值很接近，超压试验超出基本误差试验和抗
10、运输环境试验的相对标准偏差约 1/3，说明各企业压力表所用的弹簧管性能差别大。5 不同试验方法的相对回程误差比较相对回程误差：正，反行程中，各测量点回程误差值的平均值与最大允许误差绝对值之比值，用百分数表示，反映了正，反行程同一点示值的差异性。(3)%*n/PVini 10MEV2公式(3)中，V：相对回程误差； Pi：正行程示值； ：反行程示值； MPEV：最大允许iP误差绝对值。相对回程误差值见表 2：表 2 相对回程误差一览表生产单位 基本误差试验(%) 超压试验(%) 抗运输环境试验(%)杭州富阳仪表总厂 23.33 10.00 24.17红旗仪表有限公司 6.67 13.33 10.
11、00杭州富阳华仪仪表有限公司 29.30 9.77 16.28雷尔达仪表有限公司 22.79 6.51 16.28青岛华青集团有限公司 32.55 3.26 0.00上海自动化仪表有限公司 6.51 0.00 13.02沈阳测压仪表厂 13.02 9.77 13.02杭州压力表厂 44.27 18.23 54.69沈阳精密仪表制造有限公司 59.90 10.42 39.06沈阳市特种仪表厂 26.04 10.42 26.04总平均值（ ）vix26.44 9.17 21.26标准差（S vi） 16.6 5.1 15.7相对回程误差 相对标准差（ / Svi）vi 62.7% 55.1% 74
12、.1%从表 2 相对回程误差一览表中可以看出：1）总平均值一栏中，超压试验的相对回程误差明显小于另外两次试验。原因在于超压试验已经造成了弹簧管很大残余变形，短时间内难以回复，随即进行示值误差试验，此前基本误差试验中造成回程误差产生的主要因素最大压力值保持 3min此时对弹簧管的残余变形贡献已很小，因此超压试验后的回程误差明显小于另外两次试验。抗运输环境试验的相对回程误差值略小于基本误差试验值。说明在经过一段时间的自然时效及抗运输环境试验后，弹簧管得到一定程度的回复，因此在最大压力值保持 3min 对弹簧管的残余变形贡献增大，导致回程误差增大。2）表 2 和表 1 中相对标准差的对比，可以看出，
13、相对回程误差的相对标准差几乎两倍5于相对误差绝对值，说明各个企业生产压力表的弹簧管抗残余变形的能力具有明显的差异。6 相对示值变动率相对示值变动率：相邻两次试验，正反行程中压力表同一点示值变化平均值与最大允许误差之比，用百分数表示，反映相邻两次试验同一点示值的变化。R1：超压试验相对示值变动率，反映了超压试验示值与基本误差试验示值的差别。R2：抗运输环境试验相对示值变动率，反映了抗运输环境试验示值与超压试验示值的差别。计算公式： %*n/PPni iinii 10MPEV22基2基1 /Rni iinii22从表 3 的相对示值变动率总平均值（ ）数据可以得出，超压试验对示值变动率的影RiX响
14、很大，压力表经过超压试验后，其相对示值变动率平均值约为 30%。再次验证了超压试验使弹簧管产生了较大程度的残余变形，而抗运输试验后的相对示值变动率中，有 2 家企业的为正数，其他 8 家企业皆为负数，平均值为负，说明了 3 天的自然时效抗运输环境试验使弹簧管残余变形产生了一定程度的回复。表 3 相对示值变动率一览表生产单位 量程（MPa ）/ MPEV （MPa） R1（%） R2（%）杭州富阳仪表总厂 28.33 -5.42 红旗仪表有限公司 1/0.016 33.33 -5.00 杭州富阳华仪仪表有限公司 26.04 3.26 雷尔达仪表有限公司 34.18 -4.88 青岛华青集团有限公
15、司 47.20 -8.14 上海自动化仪表有限公司 16.28 -3.26 沈阳测压仪表厂1.6/0.025617.90 -1.63 杭州压力表厂 45.00 -20.00 沈阳精密仪表制造有限公司 29.17 -14.17 沈阳市特种仪表厂2.5/0.0423.33 1.67 总平均值（ ）RiX/ 30.08 -5.767 结论综合以上分析，得出以下结论：1) 基本误差试验相对误差的连线以逆时针形成闭合回路，连线无交叠，相同测量点回程示值恒大于或等于正行程示值。正，反行程示值在量程中间区域达到最大值，反行程的示值最大值为压力表最大示值。2) 超压试验明显增加了压力表相对误差绝对值，3 天的
16、自然时效和抗运输环境试验使超压6试验带来的弹簧管残余变形产生一定程度的回复，导致抗运输环境试验后相对误差绝对值略小于超压试验值。3) 超压试验的相对回程误差明显小于另外两次试验。原因在于超压试验后进行的示值误差试验中，压力表在压力最大值耐压 3min 对弹簧管残余变形的贡献很小。而经过一段时间的自然时效和抗运输环境试验后，弹簧管得到一定程度的回复，耐压 3min 对弹簧管的残余变形贡献增大，导致回程误差增大。4) 各企业压力表中弹簧管抗残余变形能力差别很大，表现为：1.相对误差绝对值的相对标准差，超压试验值超出另外两次试验值约 1/3；2.各次试验的相对标准差，相对回程误差约为相对误差绝对值的两倍。5) 相对示值变动率结果验证了以下结论：超压试验使弹簧管产生了较大程度的残余变形，而 3 天的自然时效后的抗运输试验使弹簧管残余变形产生了一定程度的回复。参考文献1 GB/T 1226-2010 一般压力表2 JJG 52-1999 弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表 3 辽宁省计量科学研究院.压力表使用与维护M. 北京: 中国计量出版社, 20034 戴孝华,宫风顺,何欣,等.压力表的检定、校准与测量不确定度评定 M.北京: 中国计量出版社,2007
