活塞式壓力計作為一種高效測壓儀器，具有穩(wěn)定性高，成本和維護費低等特點，主要用于計量檢測機構、校準實驗室以及生產或科學實驗環(huán)節(jié)作為壓力標準器。 

　　1 概述 

　　活塞式壓力計是基于流體靜力學平衡原理、帕斯卡定律測量壓力的高精度壓力測量儀器設備。主要由活塞組件、專用砝碼和加載造壓裝置等組成。加放于活塞承重盤上的砝碼及活塞本體的重力，作用在活塞筒內可以垂直升降、自由轉動的活塞桿上，產生的壓力與被測壓力相平衡，就能精確測量被測壓力。因工作介質不同（可為氣體或液體），還可以有很寬的壓力測量范圍，廣泛應用于小壓力、中壓力、高壓力、甚至超高壓力的測量。 

　　2 不確定度評定 

　　2.1 測量方法 

　　將活塞式壓力計與標準活塞式安裝在校驗器上，調節(jié)好活塞系統(tǒng)水平及其垂直度，根據流體靜力學平衡原理及帕斯卡定律，用直接測量法進行壓力測量，從而測得被檢壓力值。 

　　2.2 數學模型： 

　　式中：F-活塞及所加砝碼在重力場中產生的力 

　　A-活塞有效面積； 

　　式中：m-專用砝碼質量；g-重力加速度；-空氣密度；-砝碼密度；-流體的表面張力系數；C-活塞的周長；-活塞桿和活塞筒之間的摩擦力，表現(xiàn)為活塞的靈敏閾；-活塞組件在零壓和20℃下的有效面積；、-活塞桿和活塞筒的線性膨脹系數；t-活塞組件溫度；P-工作壓力； 

　　實際使用活塞式壓力計精密測量壓力時，還須考慮其它因素的影響量。如壓力測量取壓點至活塞下端面的距離h引入的液（氣）柱差修正項，當測量點高出活塞低端時h為負，反之為正，為測壓介質密度；測量絕壓時，還須引入真空罩中參考真空（當測量表壓時為零），故要求較高的情況下活塞式壓力計測量壓力表達式如下式： （5） 

　　2.3 不確定度的來源 

　　2.3.1 專用砝碼質量引入的不確定度分量； 

　　2.3.2 重力加速度引入的不確定度分量； 

　　2.3.3 空氣密度引入的不確定度分量； 

　　2.3.4 標準器引入的不確定度分量； 

　　2.3.5 活塞組件溫度引入的不確定度分量； 

　　2.3.6 活塞軸線與重力方向的夾角引入的不確定度分量； 

　　2.3.7 壓力形變系數引入的不確定度分量； 

　　2.3.8 液柱差測量誤差引入的不確定度分量； 

　　2.4 測量不確定度評定 

　　以量程為（0～0.6）MPa活塞式壓力計為例，各輸入量及靈敏系數見表1： 

　　2.4.1 專用砝碼質量引入的不確定度 

　　依據規(guī)程，0.02級活塞式壓力計專用砝碼質量的最大允許誤差為±0.008%，服從均勻分布，則不確定度為 

　　2.4.2 重力加速度引入的不確定度 

　　重力加速度可以通過直接測量得到，南京重力加速度為9.7949m/s2，重力加速度最大允許誤差為0.00005m/s2，服從均勻分布，則： 

　　由壓力對重力加速度的靈敏系數為：0.1s2/m，可得重力加速度引入不確定度為： 

　　2.4.3 空氣密度引入的不確定度 

　　對于低海拔地區(qū)，空氣密度取1.2kg/m3，一般空氣密度變化在，服從均勻分布，則空氣密度不確定度為： 

　　壓力對空氣密度的靈敏系數為： 

　　則由空氣密度引入的不確定度為： 

　　2.4.4 標準器引入的不確定度 

　　由活塞式壓力計檢定規(guī)程可知，0.02級標準活塞式壓力計有效面積最大允許誤差可認為是正態(tài)分布則： 

　　壓力對有效面積的靈敏系數為： 

　　2.4.5 活塞組件溫度引入的不確定度 

　　依據規(guī)程，0.02級活塞式壓力計活塞溫度變化范圍為1℃，服從均勻分布，則溫度t的不確定度為： 

　　碳化鎢線性溫度膨脹系數為，活塞與活塞筒材料均為碳化鎢，則壓力對溫度的靈敏系數為，則活塞組件溫度引入的不確定度為： 

　　2.4.6 活塞軸線與重力方向的夾角引入的不確定度 

　　依據規(guī)程，0.02級活塞式壓力計活塞軸線偏離垂直方向角度應小于2分，服從均勻分布，則不確定度為： 

　　壓力對活塞軸線偏離垂直方向夾角靈敏系數為：。 

　　則活塞軸線與重力方向的夾角θ引入的不確定度為： 

　　2.4.7 壓力形變系數引入的不確定度 

　　碳化鎢活塞壓力形變系數為，服從均勻分布，則不確定度為。 

　　活塞壓力計測量上限為0.6MPa，則由壓力形變系數引入的不確定度為： 

　　2.4.8 液柱差引入的不?_定度 

　　液柱差的影響以小量程液體活塞壓力計最為明顯，測量上限為0.6MPa活塞式壓力計一般確定活塞位置差不確定度可達2mm，服從均勻分布，則不確定度為： 

　　由0.6MPa活塞式壓力計工作壓力下限不大于0.04MPa，壓力對液柱差的靈敏系數為：。 

　　則由液柱差引入的不確定度為 

　　2.5 標準不確定度一覽表 

　　2.6 合成標準不確定度 

　　以上各分量互不相關，在不確定度合成中貢獻小于1/10，忽略不計，則： 

　　（22） 

　　2.7 擴展不確定度評定 

　　取包含因子k=2，則擴展不確定度為 

　　結論 

　　0.02級活塞式壓力計一般作為區(qū)域計量單位的最高標準，起著量值溯源和傳遞的作用。其不確定度評定過程較為復雜，不確定度來源需考慮齊全，計算時應注意量綱、單位制的統(tǒng)一，以保證評定數據準確可靠。對于其它量程0.02級活塞式活塞式壓力計的不確定度評定可參考本方法。 

活塞式壓力計是基于帕斯卡定律及流體靜力學平衡原理產生的一種高精度、高復現(xiàn)行和高可信度的標準壓力計量儀器。活塞式壓力計也常簡稱壓力計，也有稱之為壓力天平，主要用于計量室、實驗室以及生產或科學實驗環(huán)節(jié)作為壓力基準儀器使用，也有將活塞式壓力計直接用于高可靠性監(jiān)測環(huán)節(jié)對當地其它儀表的表決監(jiān)測。

　1、性能特點

　　活塞和活塞筒采用高強度，高硬度和低溫度線鵬系數的合金鋼等材料制成，溫度膨脹系數小、變形量小，因而保證活塞有效面積周期變化率小。

　2、主要技術參數

　　型號：YS- 600

　　是否符合新規(guī)程:是

　　測量范圍：1~60MPa

　　準確度：0.02級（±0.02%） 0.05級（±0.05%）

　　功能：量傳活塞式壓力計、檢定數字壓力計、精密壓力表、壓力傳送器等。

　　活塞材質：活塞桿：碳鋼

　　砝碼材質：不銹鋼，碳鋼

　　工作介質：癸二酸二異辛酯。 

　3、用途

　　0.05/0.02級活塞式壓力計（以下簡稱壓力計）用于檢定0.2級活塞式壓力計及精密壓力表。

　4、工作原理及基本結構

　　工作原理：基于活塞本身重量和加在活塞上的專用砝碼重量，作用在活塞面積上所產生的壓力與液壓容器內產生的壓力相平衡。

　　基本結構：壓力計系由檢驗泵和測量系統(tǒng)兩部分組成(見圖)。

　　檢驗泵部分包括手搖泵⑾、油杯⑼及兩個閥⑹和⑺。在閥⑹和⑺上裝有兩端鎖母，用以連接被檢驗的精密壓力表。測量系統(tǒng)主要由一個經過精密研磨后具有精確截面的活塞，活塞直接承受底盤上的砝碼重量。

YS-600活塞式壓力計的基本結構

YS-600活塞式壓力計的內部結構

　　1. 砝碼 2.指示板 3.底座 4.調整螺釘 5.連接管部件 6.7.8.閥 9.油杯 10.水平儀 11.手搖泵 12.手輪 13.測量系統(tǒng)

　5、技術數據

精確度等級 基本誤差限

壓力值在測量上限值的10%以下時 壓力值在測量上限值的10%到100%時

0.05/0.02 測量上限值10%的±0.05%/0.02 實際測量壓力值的±0.05%/0.02

　　YS-600活塞式壓力計的承重桿（包括活塞頭部）侵入工作液體中浮力為5.9g。

參數 單位 壓力值

0.6MPa 6MPa 25MPa 60MPa

測量上限 MPa 0.6 6 25 60

測量下限 MPa 0.04 0.1 0.5 1

活塞公稱面積 cm2 1 0.5 0.2 0.1

底盤及活塞 公稱

質量 kg 0.4 0.5 1 1

產生的壓力 MPa 0.04 0.1 0.5 1

專用

砝碼 公稱

質量 kg 0.1；0.5 0.5；2.5 1；5 1；5

產生的壓力 MPa 0.01；0.05 0.1；0.5 0.5；2.5 1；5

數量 個 6；10 4；11 4；9 4；11

兩端鎖母 M20×1.5 M20×1.5 M20×1.5 M20×1.5

重量 kg 35 65 85 95

工作液體 變壓器油或變壓器油與煤油的混合油20℃時運動粘度9~12m2/s,酸值不大于0.05毫安KOH/克

癸二酸（2-乙基己基）酯20℃時運動粘度20-25m2/s，酸值不大于0.05毫克KOH/克

　6、驗收與保管

　　1）用戶收到裝箱壓力計時，應先檢查壓力計箱是否完整；如有損傷，應立即查明原因。

　　2）開箱后拆除襯墊物，檢查壓力計外觀是否完好，說明書、合格證是否齊全，如有缺損，應立即通知我廠。

　　3）壓力計應儲藏在室內，其環(huán)境溫度應為+5~35℃。相對濕度不大于80%；周圍空氣不應含有腐蝕壓力計的有害雜質。

　7、安裝與使用

　　1）壓力計應放在便于操作的工作臺上，利用調整螺釘⑷來校準水平，必須使氣泡水平儀的氣泡位于中間位置。

　　2）壓力計的工作環(huán)境溫度為20±5℃，周圍空氣不得含有腐蝕性氣體。

　　3）砝碼應放在干燥地點。

　　4）使用前，首先用汽油清洗壓力計各部分，然后再手搖泵和測量系統(tǒng)得內腔注滿傳壓介質（傳壓介質不允許混有雜質和污物），并將內腔中的空氣排除。

　　5）旋轉手搖泵手輪，檢查油路是否暢通：若無問題，即可裝上被檢精密壓力表。

　　6）操作步驟：

　　⑴打開油杯⑼，左旋手輪，使手搖泵的汽缸充滿油液。

　　⑵關閉油杯⑼，打開⑹、⑺、⑻三個閥，右旋手輪，產生初壓，使底盤升起，到與指示板的上端相齊為止。見圖（型號YS-6到活塞桿上的刻線與紅漆線相重合為止。）

　　⑶增加砝碼重量，使之產生壓力所需之檢驗壓力。增加砝碼時，應不斷轉動手輪，以免底盤下降；操作時，必須是底盤及砝碼以不小于30轉/分的初角速度按順時針方向旋轉，借以克服摩擦阻力的影響。

　　⑷檢查完畢，左旋手輪，逐步卸去砝碼；后打開油杯，卸去全部砝碼。

　　7）出廠的砝碼，底盤及活塞的實際質量系按標準重力加速度計算的。但壓力計使用地點的重力加速度與標準重力加速度相差超過0.0005米/秒2時，則重量應予以修正，方能使用。YS-600修正后質量按下式計算：

                    　　式中：

　　m--專用砝碼，底盤及活塞的重量（kg）；

　　p--測量的壓力值（Pa）;

　　S--活塞有效面積（m2）；

　　g--工廠制造時為標準重力加速度（9.80665 m/s2）；當在使用地點進行維修時，為當地重力加速度（m/s2）

　　pb--空氣密度（1.2 kg/m3）；

　　pc--專用砝碼，底盤及活塞的材料密度（鋼為7.8×103 kg/m3，鋁為2.7×103 kg/m3)；

　　pj--相當于壓力測量上限值50%的壓力（Pa）;

　　β--變形系數（Pa-1），β=2.8×10-12（Pa-1）。

　　8)當0.05級壓力計的使用環(huán)境溫度，超出20±5℃，應按下式進行壓力修正：

　　△P=（a1+a2）(20-t) 

      式中：

　　P—所測壓力（Pa）；

　　a1、a2 --活塞桿和活塞筒材料的線膨脹系數（銅為0.0000167，鋼為0.0000105）；

　　t—環(huán)境溫度（℃）

　　9)壓力計的使用，其活塞桿、活塞筒、底盤和砝碼等，必須根據壓力計的同一出廠編號，配套使用，不能互換。

　8、維護與修理

　　1.壓力計出活塞桿和活塞筒是精密零件，不得輕易拆卸外，其他各部分應定期清洗。清洗及安裝時都必須謹慎小心，防止臟物或檫布纖維混入。

　　2.油液必須過濾，不許混有雜質或臟物；經使用一定時間后，必須更換新油。

　　3.不用時必須蓋上防塵罩，以免塵埃進入壓力計內。

　　4.每使用一年，必須送計量機關重新檢定。