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为《JJG 59—2022液体活塞式压力计》新规程点赞,您实验室的重力加速度实测了吗?
时间:2023-01-13 16:08 点击次数:

活塞式压力计新规程


2023年3月26日即将实施的《JJG59—2022液体活塞式压力计》检定规程中规定,“使用0.005级和0.01级压力计的单位,应进行重力加速度实地测量,使用其他准确度等级压力计的单位,可根据情况选择实地测量”。


01差异影响?

我们都知道,重力加速度理论标准值(公开可查的)和实地测量值之间是有差异的,那么有人就会问:重力加速度实地测量值与理论标准值之间的差异造成的影响到底有没有?如果有,到底有多大?尤其是对于活塞式压力计这个非常受重力加速度影响的仪器来说,这个影响我们可以直接忽略吗?或者说,我们是否可以直接使用重力加速度理论标准值?

答案是——

影响非常大,而且无法忽略!

02客户案例

我们以创威公司厦门某客户为例。2020年,厦门某技术机构购买了创威公司3台0.005级的活塞式压力计,其中有1台气体真空活塞式压力计、2台全自动活塞式压力计,量程区间为-0.1~60MPa。同时全权委托创威公司对其实验室进行重力加速度的实地测量,并出具国家机构的测试校准证书。

03实测重力加速度

创威公司携手中国计量科学研究院,为其实验室进行重力加速度实地测试。

经实测发现,在使用0.005级液体活塞式压力计进行压力表检定时,重力加速度理论标准值和实测值下计算的专用砝码质量之间存在明显的差异,理论标准值下专用砝码质量的误差明显大于允许误差!现以0.005级6MPa活塞式压力计的实测数据为例。将测试结果分析如下:

1、试验目的和方法

1.1试验目的

探讨重力加速度理论标准值和实地测量值下检定上限为6MPa的活塞式压力计(准确度等级为0.005级)专用砝码的质量差异。

1.2试验方法

1.2.1 试验地点:厦门某技术机构计量实验室(东经118.09**″,北纬24.47**″,海拔40米)
1.2.2 试验设备:检定上限为6MPa的活塞式压力计,准确度为0.005级。
1.2.3专用砝码质量的计算

(1)公式:

(1)式中:m——专用砝码质量,kg;

P——被测量压力值,Pa;
A′——被检活塞式压力计活塞有效面积,m2;
ρa——周围空气的密度,kg/m3;
ρm——专用砝码材料密度,kg/m3;
g——活塞式压力计使用地点的重力加速度,m/s2;

(2)分组

将采用重力加速度理论标准值计算专用砝码质量的称为理论组,将采用重力加速度实测值计算专用砝码质量的称为实测组。两组专用砝码的材质和密度、空气密度均相同(表1),并使用同一台检定上限为6MPa的活塞式压力计。计算在被测压力分别为0.1MPa、0.5MPa时,两组的专用砝码质量。

表1 空气、砝码材料的密度值

            材料
密度值/kg·cm-3
空气
           1.2

         2.7103

         7.85103

注:用0.005级活塞式压力计测量压力时,应该使用更高准确度的重力加速度值和密度值。

(3)理论组采用以下公式计算厦门该点重力加速度理论标准值:

式中,R——地球半径,等于6371*103m;
h——测量地点的海拔高度;
Φ——测量地点的纬度
得出重力加速度理论标准值为:9.78957/s2。
实测组:创威公司联合某国家测试机构采用绝对重力点的方式测出该点的重力加速度实测值,为9.789014m/s2。(具体测定方法和测定结果见附件。)

2、试验结果

2.1 在被测压力为0.1MPa时,理论组的砝码质量为0.5116371kg,0.5MPa的砝码质量为2.5581855kg,具体见表2。

表2 理论组的砝码质量

标称值

数量/块

砝码质量/kg

0.1

4

0.5116371

0.5

11

2.5581855

2.2 在被测压力为0.1MPa时,实测组的砝码质量为0.5116707kg,0.5MPa的砝码质量为2.5583533kg,具体见表3。

表3 实测组的砝码质量

标称值

数量/块

砝码质量/kg

0.1

4

0.5116707

0.5

11

2.5583533

2.3对比两组数据,理论组和实测组0.1MPa的砝码质量差异绝对值为0.000336kg,而JJG 59—2007《活塞式压力计检定规程》规定,0.005级活塞式压力计专用砝码最大允许误差为±0.001%,本试验中,以重力加速度实测值为标准,专用砝码质量最大允许误差值为±0.0000051kg,而本试验中两组的差值绝对值达到0.000336kg,明显超过允许误差。

同理,理论组和实测组0.5MPa的砝码质量差异绝对值为0.0001678kg,以重力加速度实测值为标准,专用砝码质量最大允许误差值为±0.0000255kg,两组的差值绝对值也明显超过允许误差。

3、讨论

如果让一石块和铁球从同一地点、同一高度、同时由静止开始自由下落,可以观察到,两物体的速度都均匀地增大而且变化情况完全相同,它们最终同时到达地面。这种现象说明,在地球上同一地点做自由落体运动的所有物体,尽管具有不同的重量,它们下落过程中的加速度的大小和方向却是完全相同的。这个加速度称为自由落体加速度,是由物体所受的重力产生的,也称为重力加速度。

凡是利用重力效应进行的计量均须在准确计量重力加速度的基础上进行。不同地区的重力加速度标准值会受因地理位置的变化产生很大的波动。根据活塞式压力计的工作原理,重力加速度g对测量结果有直接的影响,所以对于不同的使用地区,在调试产品时参考使用地的重力加速度g显得格外重要。

image.png

本试验中,重力加速度理论标准值与重力加速度实测值对活塞式压力计专用砝码质量的影响已经明显超出了误差允许范围。《活塞式压力计检定规程》规定,0.005级活塞式压力计专用砝码的质量允许误差为0.001%,因此,该等级活塞式压力计在使用过程中,进行重力加速度的实地测量非常必要,如果不进行重力加速度的实地测量,只进行重力加速度理论标准值的计算,专用砝码的质量会出现明显的偏差。

结论

因此,使用0.005级和0.01级压力计的单位,应进行重力加速度实地测量,使用其他准确度等级压力计的单位,可根据情况选择实地测量。你如果决定实测,可联系创威公司,我们会第一时间为您的实验室出具测试方案和报价。

如果您有任何问题,请跟我们联系!

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