压力计砝码质量校准应注意的个问题 、前 言
质量是物体的重要属性之, 它的计量在整个计量领域中有其特殊的地位, 这不仅是因为它是七个基本量之, 而且还因为许多计量都要依赖于它。压力计量就离不开质量计量, 在压力计砝码的质量校准时, 若不准确, 则活塞压力计显示的压力就不准确 。 1.活塞压力计砝码质量的计算
测量压力的砝码的质量按下式计算 :m =pA(1 +ρa / ρ m )/g (1)式中 :m 为砝码质量( kg) ;p 为测量的压力值( Pa) ;A 为压力计活塞的有效面积(m 2 ) ;ρa 为空气密度(参考值 ρ a =1.2kg/m 3 ) ;ρ
m 为砝码的材料密度(钢 ρ m =7.8 ×10 3 kg/m 3 , 铝 ρ m =2.7 ×10 3 kg/m 3 ) ;g 为压力计使用地点的重力加速度(m/s2 ) 。对于等压力计砝码的质量允许误差不于 ±0.01%;对于二等压力计砝码的质量允许误差不于 ±0.02%;对于三等压力计砝码的质量允许误差不于 ±0.05%。很显然, 根据 JJG29 -90《等标准活塞式压力计检定规程》和JJG59-90《二 、三等标准活塞式压力计检定规程》, 此处的 m 是指砝码的真空质量值, 即砝码的实际质量 。 二、压力计砝码的校准
根据JJG99-90《砝码试行检定规程》, 我们知道等砝码采用真空质量值, 二等及以下准确度等级砝码般采用折算质量值 。当使用单位要求给出真空中质量值时, 检定或校准单位应按用户要求给出真空中质量值。压力计砝码质量计算完后, 交质量检定人员校准, 校准给出的般是折算质量, 除非行了换算。由压力砝码质量的允许误差, 我们知道 :用二等标准砝码作标准, 辅以相应准确度的天平, 就可以校准压力计砝码, 若二等标准砝码证书中给出的修正值只是折算质量的修正值 。显然, 不符合压力计砝码质量计算公式中真空质量值的要求。 三、真空质量与折算质量
真空质量比理解, 即砝码在真空中质量的约定真值, 也就是说, 它是用质量值已知而准确度在规定范围内的上级某标准砝码, 在天平或秤上测定这个砝码时, 所复现的真空中的引力质量的实际值 。折算质量就是个实际砝码与材料密度为8.0g/cm 3 的假想砝码在空气密度为 0.0012g/cm 3 的条件下互相平衡, 后者的真空质量值就称为前者的折算质量值, 其中 8.0g/cm 3 称为砝码的统约定密度 。我们般的称量不可能在真空中行, 由于各种砝码材料不可能样, 同样重量的砝码, 体积就不可能*样, 因此在空气中的浮力就不样, 于是就产生了两个问题:是, 在砝码检定工作中, 如果标准砝码和被检砝码的材料不同, 为使检定结果正确, 就必须根据两砝码的体积, 行空气浮力修正,这将非常麻烦。二是, 用不同材料制成真空质量值相等的砝码, 它们在空气中质量值并不相等 。假如用它们来衡量同物体, 自然会得到不同的衡量结果, 压力计砝码检定与规程就难于质量值的准确致 。把不同材料的砝码的不同质量值, 在事先规定好的条件下以某共同约定的密度值经过折算后来加以统, 即引入折算质量的概念, 这就解决了上述两个问题, 这也就是为什么要引入折算质量这个概念的原因。 四 、真空质量与折算质量值的关系 压力计砝码折算质量值m
＊ 与真空质量值 m 的折算关系:m＊=m( 1-ρ a / ρ m )/(1-ρ a / ρ b ) (2)式中:m
＊ 为砝码折算质量( kg) ;ρb 为砝码的统约定密度( ρ b =8.0g/cm 3 ) ;其余符号的意义同式
(1) 。如果用折算质量值代替真空质量值, 将引入误差, 用相对误差表示 :m＊ -m / m = ρa ( ρ m -ρ b ) /[ ρ m ( ρ b -ρ a )]
(3)压力计砝码用的材料是钢和铝 :如果砝码是钢, 假定钢 ρ m =7.8 ×10 3 kg/m 3 , ρ a=1.2kg/m 3 , 代入式( 3) , 则相对误差为0.0038%。如果砝码是铝, 假定铝 ρ m =2.7 ×10 3 kg/m 3 , ρ a=1.2kg/m 3 , 代入式( 3) , 则相对误差为 0.029%。钢的相对误差较小, 对于二、三等压力计砝码,用折算质量代替实际质量, 不会影响压力计的准确度 ;对于等压力计砝码则要具体分析。而铝的相对误差较, 对于 、二等压力计砝码显然不能用折算质量代替实际质量, 至于三等压力计砝码则要具体分析。由式( 3) , 我们要可以看出当压力计砝码的材料密度接近砝码的统约定密度时, 在空气密度为1.2kg/m 3 的条件下, 相对误差就会很小, 在满足压力计准确度要求的情况下, 可以用砝码折算质量代替实际质量。 五 、结论
通过上面的分析, 在压力计砝码校准时, 不要随便地不加分析地用折算质量代替实际质量, 应根据具体情况作必要的修正, 判别是否将实际质量换算成折算质量, 或标准砝码直接用实际质量 。在校准过程中, 还要注意空气浮力的修正问题 。  |
