压力表检定中关于示值估读误差的分析

压力表检定中关于示值估读误差的分析
摘要】根据现有检定规程的相关规定，使用压力表进行压力检定时，需要估读
压力表示值。

在人为视差和压力表分度值的影响下，在对示值进行估读时会无法
避免地发生不同程度的误差。

随着各种数字压力计量设备和技术在标准检定中的
广泛应用，以及“反校验法”技术的逐渐推广，估读误差也会逐渐减小，甚至能够
避免。

本文对压力表检定中关于示值估读误差进行了分析，并设定了最大的示值
估读误差值，提出了降低示值估读误差的方法，并进行了验证、
【关键词】压力表检定；示值估读；误差
近年来，随着数字压力计量技术的不断发展，数字压力计量器的读数方便、
操作简单和准确度高等特点逐渐受到了人们的认可，且被逐渐应用到了一线计量
部门之中，优于该计量方法能够显示四位以上的数据，因而被作为标准的计量设备。

对于检定人员来说，只要是检定方法准确合理，就具有较高的改进价值。

“反校验法”是压力表检定的一种改进方式。

这一方式的标准装置为数字压力校验仪。

“反校验法”的优势主要表现为下述两个方面：一方面是读数直接，能够显著提高
计量的准确度，防止发生估读误差；另一方面是操作效率更高，节省检定时间，
且使用方便。

本文对示值估读误差对压力表检定结果的影响进行了理论分析，并
提出了进一步降低误差的方法，以及允许的最大示值估读误差值。

一、理论分析
将数字压力校验仪设定为标准仪，被检对象为一般压力表。

将被检表分度值
设置为R，准确度设置为K级，测量的上限设置为为M。

如果将X0设定为检定
点为，且X0<90%M。

例如，压力测量的升压检定过程，如果数字压力校验仪显示读数为X1，压力表显示读数为X2。

1.1 情景1：设置标准仪读数为X0，并估读压力表示值
按照《JJG52--1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表》所规定的相
关要求，将分度值的1/ 5估读压力表上的示值，使X1=X0，X2=X0±1/5nR ，n为
零或正整数。

从方便讨论的角度出发，假设标准仪读数相对小于压力表的读数，也就是
X1<X2(X1>X2)，则X2=X0+1/5nR，n为零或正整数。

示值误差：e1=（X2-X1）/M =nR/5M （1）
1.2 情景2：设置压力表示值为X0，并估读压力表示值
由于能够直接读取标准仪数值，因而能够最大限度地降低估读误差。

使X2=X0，可以通过标准仪直接获得X1的数值。

利用“反校验法”处理数据，此时标准压力设置为X0，被检表的读数为Xa=X0+ (X0-X1)
示值误差：e2=Xa-X0/M=X0-X1/M (2)
由(1)和(2)两公式可以看到e1与e2两者的关系，并可以通过仔细的考虑获得
两个公式的关系。

由情景1.1可知，压力表的读数虽然为X2=X0+1/5nR，其主要原因在于估读示值的结果，但是实际上，若检定人员能够通过正确的方法估读示值，则压力表在
此时所显示的实际压力处于(X0+1/5nR-1/10R，X0+1/5nR+1/10R)范畴内，但是，因
为压力表分度值不十分精密且准确度较差，因而不能读取实际的压力值。

假设实
际压力值在此时为X2，则X2=X0+1/5nR+y，y∈[-1/10R，1/10R]，即在情景1.1中，压力表显示的实际压力在X2时，标准仪应显示为X0；
在情景1.2中，设置压力表的示值为X0，因为不使用估读获取实际压力值，
因而压力表的示值X0，实际上就是实际压力，也就是在情景1.1中，在X2的实
际压力值上减去1/5nR+y，因为其均属于同一压力系统，所以，校验仪的示值也
应相应减去1/5nR+y，因而，在情景1.2中，设置压力表的读数为X0，校验仪的
示值：X1=X0-1/5nR-y，
因此，个公式(2)也能够用e2=Xa-X0/M=X0-X1/M=nR/5M+y/M (3)来表示，
因此，因为示值估读所产生的误差量△为：
△ =|e1-e2|=|y/M|=|y|/M,y∈[-1/10R，1/10R][1]，
所以，△∈[0，R/10M]，
因而示值估读所产生的误差值△最大值能够达到R/10M[2]，
也就是△max=R/10M。

若y=0，△=0；若y=±1/10R时，△的最大值为R/10M。

二、实验验证
为了对上述结论进行验证，可现场检定一块精度为1.6级，测量的上限为
6Mpa的压力表。

该压力表的分度值是0.2MPa。

标准仪是与压力表相同量程的压
力模块及数字压力校验仪，可显示5位数字，准确度等级为0.05级。

将检定点分
别设置为6Mpa、5Mpa、4Mpa、3Mpa、2Mpa、1Mpa[3]。

设置标准仪为标称压力，读取压力表上的示值以获得检定数据，如表1所示。

将表1和表3的估读误差值进行比较，能够发现在进行升压检定时，在任何
一个检定点处，表1的示值误差都是0。

而这在实际应用中是无法达到的，这是
由示值估读误差所导致的。

但是实际上，在进行升压检定时，所有检定点都会存
在一定的误差。

可以看出，在1Mpa时，两者之间的示值估读误差变化幅度最大，也就是△升=|0.24%-0|=0.24%<△max[4]
即在进行升压检定时，表1的结论获得了实际验证。

同样，在进行降压检定时，在5MPa和4Mpa两个压力下，两者之间的示值
估读误差变化量最大，也就是△降=|0.30%-0|=0.30%<△max，也就是在进行降压
检定使，表1的结论获得了实际的验证[5]。

三、总结
由实验验证和理论分析可见，在进行压力表检定时，示值估读所导致的误差
范围最大可以达到R/10M。

因此，在进行压力检定时，可以适当改进检定方法，
也就是调整被检压力表示值到特定的检定点，从而直接读取标准仪上的数值，在
通过“反校验法” 处理所获得的数据，从而一方面提高工作效率，另一方面，降低
示值误差。

参考文献：
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[2]段江平.精密压力表误差分析[J].技术论文.2011,12（13）：16--17
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