本文對活塞壓力計的工作原理、結(jié)構(gòu)類型、誤差因素進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并結(jié)合具體實例，對活塞壓力計的不確定因素進(jìn)行了定量分析。 

關(guān)鍵詞：活塞、壓力計。 

壓力（P）不是獨立的基本物理量，而是質(zhì)量和長度量的導(dǎo)出量。壓力的定義為： 

P=F/A (1) 

式中，F(xiàn)為力值，A為承受該力值的面積。 

根據(jù)以上原理，我們可以采用多種方法通過特定的機(jī)械裝置產(chǎn)生壓力。其中最常見的方法是液體壓力計裝置和活塞式壓力計裝置。 

本文將對活塞式壓力計裝置進(jìn)行討論。

活塞式壓力計又稱為靜重式壓力計，是利用流體靜力平衡原理及帕斯卡定律工作的儀器。 

流體靜力平衡是通過作用在活塞系統(tǒng)的力值與傳壓介質(zhì)產(chǎn)生的反作用力相平衡實現(xiàn)的。活塞系統(tǒng)由活塞和缸體（活塞筒）組成，二者形成極好的動密封配合。活塞的面積（有效面積）是已知的，當(dāng)已知的力值作用在活塞一端時，活塞另一端的傳壓介質(zhì)會產(chǎn)生與已知力值大小相等方向相反的力與該力相平衡。由此，可以通過作用力值和活塞的有效面積計算得到系統(tǒng)內(nèi)傳壓介質(zhì)的壓力。在實際應(yīng)用中，力值通常由砝碼的質(zhì)量乘以使用地點的重力加速度得到。活塞式壓力計的結(jié)構(gòu)類型有很多種。最基本的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。 

活塞式壓力計的結(jié)構(gòu)類型有很多種。

由此方法得到的壓力的不確定度取決于儀器本身的物理特性（和不確定度）以及許多外部影響因素。 所有因素都必須予以深入的分析和考慮。對不確定度影響因素的重視程度將直接決定測量結(jié)果“誤差”的大小。 

來自活塞式壓力計本身的測量不確定度的影響分量主要有：砝碼、活塞系統(tǒng)的剛度、活塞系統(tǒng)的溫度膨脹系數(shù)、流體的表面張力、垂直度影響、以及磁場對磁性部件的影響等。 

來自外部因素的不確定度影響分量主要有：使用地點的重力加速度、砝碼在空氣中受到的浮力、操作環(huán)境的受控程度和穩(wěn)定程度。應(yīng)該注意到：我們以上討論的不確定度分量只是局限在活塞壓力計本身的測量不確定度進(jìn)行分析得出的。如果我們要給出被校驗儀器的測量不確定度報告，還必須對其他因素加以考慮。這些因素包括：與流體介質(zhì)種類和參考壓力（或氣壓）相關(guān)的位置差、系統(tǒng)泄漏、溫度梯度等。 

活塞壓力計的結(jié)構(gòu)基本組成 

可以看出，活塞壓力計由活塞、活塞筒、基座、砝碼和壓力接口組成。基座對活塞系統(tǒng)起支撐作用并使活塞底部工作面與傳壓介質(zhì)相接觸，基座底部的螺栓用于調(diào)節(jié)活塞系統(tǒng)與地面的垂直度。 

活塞式壓力計　　活塞/活塞筒（活塞系統(tǒng)組件）的類型 

對活塞壓力計測量結(jié)果影響最大的因素（尤其在高壓力時）是壓力對活塞有效面積的影響。這就是我們通常所說的“壓力形變系數(shù)”。基于以上認(rèn)識，我們通過多種方法對活塞系統(tǒng)組件加以完善，力圖消除或減小“壓力形變系數(shù)”對測量結(jié)果的影響。 

最典型的活塞系統(tǒng)組件有三種結(jié)構(gòu)形式，分別叫做“基本型”、“復(fù)入型”和“可控間隙型”。這三種結(jié)構(gòu)形式的活塞系統(tǒng)組件由于其易實現(xiàn)性和商業(yè)上的可行性，至今仍被廣泛采用。 

基本型：基本型是所有活塞系統(tǒng)類型中最簡單的一種結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)原理如圖 2 所示。基本型結(jié)構(gòu)中，活塞筒的外表面始終暴露在大氣中。活塞筒的直徑會隨著壓力的增加而增大，從而導(dǎo)致活塞有效面積的增大，為“正”壓力變形系數(shù)。 

復(fù)入型 ：在這種結(jié)構(gòu)類型中，將活塞系統(tǒng)內(nèi)部壓力施加到活塞筒外表面的一部分。這樣以來，當(dāng)系統(tǒng)壓力增加時，活塞的有效面積通常會減小，為“負(fù)”壓力變形系數(shù)。 

可控間隙型: 在這種結(jié)構(gòu)類型中，活塞和活塞筒之間的間隙由作用在活塞筒外部（參與工作部分）的獨立壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。目的是消除壓力變形系數(shù)，使得活塞的有效面積不隨系統(tǒng)試驗壓力的改變而變化。

活塞式壓力計是基于帕斯卡定律及流體靜力學(xué)平衡原理產(chǎn)生的益種高準(zhǔn)確度、高復(fù)現(xiàn)性和高可信度的標(biāo)準(zhǔn)壓力計量儀器 . 活塞式壓力計也常簡稱活塞壓力計或壓力計，也有稱之為壓力天平，主要用于計量室、實驗室以及生產(chǎn)或科學(xué)實驗環(huán)節(jié)作為壓力基準(zhǔn)器使用，也有將活塞式壓力計直接應(yīng)用于高可靠性監(jiān)測環(huán)節(jié)對當(dāng)?shù)仄渌鼉x表的表決監(jiān)測。

所謂活塞式壓力計是益種槜基礎(chǔ)的壓力標(biāo)準(zhǔn)器。主要由手搖壓力發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)活塞測量頭、標(biāo)準(zhǔn)砝碼組、液壓系統(tǒng)以及各種操控閥門組成。活塞式壓力計原理圖如下：

活塞式壓力計的工作原理如圖所示，當(dāng)油杯閥處于開啟狀態(tài)下，可通過手搖壓力發(fā)生器（或稱壓力校驗器）為系統(tǒng)填充介質(zhì)；當(dāng)油杯閥處于關(guān)閉狀態(tài)下，活塞式壓力計便成為益?zhèn)€密閉的壓力系統(tǒng)。再通過手搖壓力發(fā)生器為這益密閉的系統(tǒng)進(jìn)行壓力操控。在整個工作進(jìn)程中，活塞式壓力計將遵循流體靜力學(xué)平衡原理穩(wěn)定工作。當(dāng)您在活塞底盤上添加或減少砝碼后，系統(tǒng)的壓力會隨之發(fā)生變化。要使系統(tǒng)的壓力與活塞底盤及其連接件和當(dāng)時所承載的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量總和的作用力平衡，還需通過手搖壓力發(fā)生器為系統(tǒng)升壓（降壓）操控，使活塞底盤升（降）到指定位置。處于這種狀態(tài)下的系統(tǒng)壓力就是益?zhèn)€標(biāo)準(zhǔn)的壓力值。顯然，這就是壓力概念定義的實踐，這益壓力量值的準(zhǔn)確程度將完全取決于活塞系統(tǒng)的有效面積和專用砝碼的質(zhì)量精度。如果需要解除系統(tǒng)的密閉狀態(tài)，只要通過手搖壓力發(fā)生器將系統(tǒng)壓力下調(diào)到活塞底盤的初始位置后，緩慢開啟油杯針閥即可。可見，這種活塞式壓力計的工作原理十分簡單.