引　言

　　壓力計(jì)量基準(zhǔn)器為國家壓力基準(zhǔn)裝置，國家壓力基準(zhǔn)裝置主要由一套相同結(jié)構(gòu)的５個(gè)活塞系統(tǒng)組成。壓力工作基準(zhǔn)也由０．００５級(jí)活塞式壓力計(jì)構(gòu)成，其次有０．０１級(jí)活塞式壓力計(jì)、０．０２級(jí)活塞式壓力計(jì)、０．０５級(jí)活塞式壓力計(jì)以及其他壓力計(jì)量器具構(gòu)成了壓力計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表。活塞式壓力計(jì)具有測量范圍寬、測量準(zhǔn)確度高、結(jié)構(gòu)簡單計(jì)量性能穩(wěn)定、易于量值溯源等優(yōu)勢。其作為壓力標(biāo)準(zhǔn)在壓力量量值傳遞中的地位也就可想而知了。因此活塞式壓力計(jì)的計(jì)量也就變得尤為重要。

　?。薄』钊麎毫τ?jì)簡介

　　活塞式壓力計(jì)是根據(jù)帕斯卡原理、流體靜力學(xué)平衡原理為基礎(chǔ)進(jìn)行壓力計(jì)量的?；钊綁毫τ?jì)主要有活塞系統(tǒng)（活塞和活塞筒組成）、專用砝碼和校驗(yàn)器３大部件組成。活塞系統(tǒng)作為活塞式壓力計(jì)的核心部件，活塞和活塞筒是活塞式壓力計(jì)核心數(shù)據(jù)———活塞有效面積的來源；專用砝碼是根據(jù)活塞有效面積與使用地重力加速度經(jīng)過計(jì)算，加工的具有固定質(zhì)量用于復(fù)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)壓力值的圓盤型砝碼；校驗(yàn)器也稱為造壓泵或壓力計(jì)底座，主要由壓力泵、連接管和閥門組成，用于安裝活塞系統(tǒng)且有造壓功能的裝置。

　　活塞式壓力計(jì)壓力產(chǎn)生的原理如式（１）所示：Ｐ＝ｍｇ／Ａｅ（１）式中：Ｐ為活塞產(chǎn)生的壓力；ｍ為專用砝碼的質(zhì)量；ｇ為使用地的重力加速度；Ａｅ為活塞的有效面積。

　　２　活塞式壓力計(jì)的計(jì)量

　　結(jié)合ＪＪＧ５９－２００７《活塞式壓力計(jì)檢定規(guī)程》的要求，活塞式壓力計(jì)的計(jì)量檢定是在相應(yīng)的環(huán)境條件下（不同準(zhǔn)確度等級(jí)都有與之對應(yīng)的溫度和濕度要求）進(jìn)行的，檢定項(xiàng)目主要包括外觀檢查、活塞系統(tǒng)檢查、專用砝碼和稱重盤檢查、活塞有效面積測量、專用砝碼質(zhì)量測量、垂直度測量、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)延續(xù)時(shí)間測量、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)下降速度測量、鑒別力測量、密封性檢測、活塞有效面積周期變化率判定。其中活塞有效面積測量是整個(gè)活塞式壓力計(jì)的計(jì)量檢定的核心工作。本文主要針對活塞有效面積測量進(jìn)行研究。

　?。玻薄』钊行娣e測量

　　活塞有效面積測量主要包括直接平衡法和起始平衡法兩種。

　　直接平衡法：

　?。保┐_定標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)與被檢活塞式壓力計(jì)的活塞及其連接件質(zhì)量；２）測量兩套活塞式壓力計(jì)參考平面的高度差；３）開始平衡點(diǎn)的測量，*平衡點(diǎn)壓力值一般選擇活塞式壓力計(jì)測量范圍上限的１０％～２０％，分別在兩套壓力計(jì)上加載相應(yīng)的專用砝碼，校驗(yàn)器加壓使標(biāo)準(zhǔn)與被檢活塞式壓力計(jì)都升至工作位置，此過程中兩套壓力計(jì)均應(yīng)以３０～６０ｒ／ｍｉｎ的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)保持在各自的工作位置。如不平衡，在上升活塞上加載相應(yīng)的小砝碼，直至平衡。然后以同樣辦法依次升壓、降壓測量其他檢定點(diǎn)，檢定點(diǎn)一般不少于５個(gè)。根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到被檢活塞的有效面積。直接平衡法的平衡原理如式（２）所示：

　　式中：ｍ標(biāo)碼ｉ為第ｉ個(gè)平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ｍ檢碼ｉ為第ｉ個(gè)平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ｍ標(biāo)活為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿質(zhì)量；ｍ檢活為被檢活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿質(zhì)量；標(biāo)碼為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；檢碼為被檢活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；標(biāo)活為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿平均密度；檢活為被檢活塞式壓力計(jì)活塞及其連接桿平均密度；ａ為空氣密度；介為活塞式壓力計(jì)使用介質(zhì)的密度；Ａ標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的有效面積；Ａ檢ｉ為第ｉ個(gè)平衡點(diǎn)計(jì)算得到的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積；ｇ為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；ｈ為?biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)與被檢活塞式壓力計(jì)工作位置的高度差（標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)工作位置高度減去被檢活塞式壓力計(jì)工作位置高度）。被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積平均值為*終的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積如式（３）所示：

　　式中：ｎ平衡點(diǎn)的測量次數(shù)。

　　起始平衡法：

　?。保┢鹗计胶恻c(diǎn)的確定，一般選擇活塞式壓力計(jì)測量范圍上限的１０％～２０％壓力值的點(diǎn)作為起始平衡點(diǎn)，分別在兩套壓力計(jì)上加載相應(yīng)數(shù)量的砝碼，校驗(yàn)器加壓使標(biāo)準(zhǔn)與被檢活塞式壓力計(jì)都升至工作位置，此過程中兩套壓力計(jì)均應(yīng)以３０～６０ｒ／ｍｉｎ的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)保持在各自的工作位置，如不平衡，在上升活塞上加載相應(yīng)的小砝碼，直至平衡。起始平衡后，壓力計(jì)上加載的所有砝碼作為起始平衡質(zhì)量，保持不變；２）以同樣辦法依次升壓、降壓測量其他檢定點(diǎn)，檢定點(diǎn)一般不少于５個(gè)。根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到被檢活塞的有效面積。起始平衡法的平衡原理如式（４）所示，式中：ｍ標(biāo)碼（ｉ＋１）為第（ｉ＋１）個(gè)平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ｍ檢碼（ｉ＋１）為第（ｉ＋１）個(gè)平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ｍ標(biāo)碼１為起始平衡點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ｍ檢碼１為起始平衡點(diǎn)被檢活塞式壓力計(jì)加載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量；ρ標(biāo)碼為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρ檢碼為被檢活塞式壓力計(jì)加載砝碼的密度；ρａ為空氣密度；ρ介為活塞式壓力計(jì)使用介質(zhì)的密度；Ａ標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的有效面積；Ａ檢（ｉ＋１）為第（ｉ＋１）個(gè)平衡點(diǎn)計(jì)算得到的被檢活塞式壓力計(jì)的有效面積；ｇ為當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?/div>