水工业压力计量测试技术的发展方向和现场压力校准0武安

水工业压力计量测试技术的发展方向和现场压力校准

水工业压力计量测试技术的发展方向和现场压力校准 2011年12月09日 来源： [摘要>本文主要说明随着科学技术的发展和工业生产实践的需求，压力计量测试技术发展的情况，着重介绍了当前国际上压力基、标准和数字压力计性能的进一步改善和提高，动态压力校准测试技术和现场压力校准技术的发展动向。

[关键词>压力 计量测试 动态校准 现场校准

1、引言

压力计量测试无论在生产过程还是科学研究中都是应用最广泛的测量参数之一，随着现代科学技术的发展，压力计量测试技术同样获得飞速发展。不仅静态压力计量测试技术发展很快，而且动态压力校准测试技术和现场压力校准技术已成为当前压力计量测试技术发展的新方向。

2、压力基、标准和数字压力计性能的提高

多少年来，国际上压力计最高精度的宝座一直为以汞作介质的准基液体压力计所占有（3～6ppM），基准活塞压力计的准确度很长时间保存在20ppM左右。80年代初美国DH Instruments，Inc 采用碳化物材料制作直径为35mm的大直径活塞压力计，并通过几何尺寸测量直接向基本量溯源等一系列研究工作，大大减小了该活塞系统有效面积的不确定度，于1986年法国LNE国家实验室首先采用它作为法国在10～400kPa压力范围的国家基准。此前，人们一直采用液体压力作为低压段0～120kPa的基准，LNE的工作第一次证明活塞压力计作为定义低压的基准是完全可以和汞柱基准液体压力计相比的。

在1992年初DH公司和美国NIST的压力室、长度室合作采用陶瓷材料和可控间隙结构研制成测压范围为2.5～175kPa，直径达标50mm的新型活塞压力基准。研究表明，借助于活塞系统的新的加工方法、新材料和新技术已经使50mm直径的活寒系统在几何尺寸质量和内在性能上优于35mm的活塞系统。NIST通过直接几何尺寸测量得到的不确定度大大低于35mm的活塞系统，其估计不确定度为5ppM。这种新活塞压力计的性能不仅大大提高，而且具有非常好的长期稳定性。自此以后，这种高精度、高稳定性的大直径活塞压力计先后被主要工业化国家的国家实验室采用作他们的压力基准。

微电子、微处理技术和新型传感器技术的发展推动了智能化、数字化、高精度、高稳定度数字压力传感器和数字压力计的发展。这方面具有代表性的是80年代初美国Honeywell公司最早采用微电子、微处理技术在同一芯片上制作压敏、温敏即双敏传感器，并在-40℃～80℃温度范围内进行温度和压力补偿，研制成具有双向通讯功能和数字、模拟量输出的智能压力传感器和ST3000压力变送器，其传感器精度达0.05%，稳定性好，为0.025%/年。

美国派若斯（Paroscientific）公司推出了精度更高（0.01%），稳定性更好（优于0.01%/年）的数字式石英压力传感器。这是一种在同一石英晶体上制作一石英谐振压力传感器和一石英谐振温度传感器，采用石英温度传感器的输出对压力信号进行补偿，使传感器能在-54～107℃的宽广温度范围内无须预热即可使用。它还在结构上采取测压气体与压力敏感元件完全分离的措施，可使传感器不受测压气体种类和湿度的影响；传感器内部还包含有必要的砝码自平衡和冲击保护装置，可使传感器工作在高加速度、冲击和振动负荷下。因此在太空飞船、导弹实验室、气球大气探测和卫星等领域得到了广泛的应用。

智能化、数字化和控制技术的发展，特别是智能化数字压力传感器的问世，促进了数字压力计的新发展，在国内外市场上先后出现了各种高精度的手动或自动控制的数字压力计，其中稳定性、可靠性好的数字式压力计不仅可用于高精度压力测量，还可以用作压力计量测试标准。派若斯（Paroscientific）公司的740和760系列数字式石英压力计，由于其精度、稳定性、可靠性等性能突出，在国际上被用作压力传递标准，DH公司采用数字式石英压力传感器研制生产多量程（三量程或六量程）的手动或自动数字式压力计。上述数字式压力的精度为0.01%，它包括非线性、迟滞、重复性误差，稳定性、温度影响和检定所用标准的误差等，其稳定性优于0.01%/年。

3、动态压力校准测试技术的发展

动态测试是指被测参数随时间变化，变化方式有阶跃方式，也有各种脉动方式。例如：内燃机、柴油机和航空发动机的燃烧压力变化主要为脉动方式，爆炸和武器发射，其压力变化类似阶跃方式。为了保证各种动态压力测试数据的准确和统一，提出了动态校准的要求。美国和前苏联在动态校准测试技术方面做了大量的研究工作，特别在军事工业上发挥了重大作用。在我国，如果说80年代以前人们对动态测试尚不熟悉的话，80年代以来动态校准测试已引起科技界和工业部门的重视，特别是科研院所和高等学校为此做了大量的研究工作，并建立了包括激波管、快开阀和各种正弦压力发生器在内的一系列动态压力计量标准设备。

4、现场校准技术的发展动向

其实，国内外早就有“现场校准”的做法，那时由于准确度低，在现场主要用于检查工作仪表是否正常，还不能用来校准工作特性，也没有用“现场校准”这种说法。

90年代以来，科学技术发展很快，智能化、

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