空盒气压表检定中温度顺序变化对温度系数与示值误差的影响

摘 要：本文依据空盒气压表检定规程《JJG272-2007》要求，对一组共5只空盒气压表在规定温度条件下，高、低温顺序不同时，温度系数与及示值误差产生的变化进行了研究。通过本实验得出以下结论：在空盒气压表温度系数检定过程中，（1）从高温（25℃）到低温（5℃）与从低温（5℃）到高温（25℃），两种检定条件下，温度系数的变化很小，可以忽略；（2）在低温（5℃）时空盒气压表的示值绝对误差比在高温（25℃）时大；（3）20℃温度间隔的选择符合气压表膜盒组线性变化的规律。

关键词：空盒气压表；温度系数；示值误差

本文针对空盒气压表在两种不同的温度系数测定状态下温度系数和示指误差的变化进行了研究。空盒气压表主要用于大气环境监测和大气压力测试，所处环境多是室外，在众多环境因数中，气温成为影响空盒气压表的主要原因；由于温度变化直接导致空盒气压表内部膜盒组的线性变化，从而影响其测量误差。

依据JJG272-2007《空盒气压计和空盒气压表》国家计量检定规程的要求，对一组共5只空盒气压表在规定温度条件下，在高低温顺序相反的情况下，对温度系数与示值误差的变化进行了详细科学合理的分析。此项工作即为压力计量工作提供了实践经验也进一步证明和验证了《空盒气压计和空盒气压表》国家计量检定规程提供了必要的实验验证。

1 实验

检定标准为太原市太航压力测试科技有限公司生产的WDXS-2（-5～40）℃型气压仪器温度系数检定箱，QYJD-2气压仪器检定装置，QYX气压仪器示值检定箱；被检空盒气压共一组5只。

温度系数的检定： （1）将5只空盒气压表先置于25℃环境下进行示值检测，待恒温至室温再进行5℃示指检测；（2） 将5只空盒气压表先置于5℃环境下进行示值检测，待其恒温至室温再进行25℃示值检测。实验环境符合JJG272-2007规程的要求，在每个温度点平衡至少2小时以上，环境温度浮动不±2℃，室内大气压力变化不大于3hPa。

结果及讨论：

a. 两种测试条件下空盒气压表的温度系数变化很小，即检定顺序对温度系数影响可以忽略，检定结果保持一致。

如表一所示5只气压表的温度系数检定结果：同一只表在高低温顺序相反的情况下，表现出大致相同的结果， 3次测试结果平均值相差很小，1#，3#相同，2#，5#相差仅0.01。而4#相差0.02略大，主要原因可能是由于空盒气压表在低温至高温的变化环境下热胀冷缩比高温至低在温变化情况下变化更大，导致检定示值的变化较大，这点可由表2得知：三只空盒气压表两种情况下，在5℃时示值误差都较大，而在25℃时示值误差较小。此结果表明，空盒气压表在接近室温20℃时，膜盒组受热弹性变化影响较小，而偏离室温越大膜盒组受热弹性变化影响影响越大，使示值误差变大，同样温度系數也表现出类似的变化规律，符合弹性元件线性变化规律。

b. 验证并证明了规程中对于温度间隔相差20℃的规定是合理的，既不会使得温差太大，导致超出正常温度系数的检定范围，使得温度系数测定偏大，也不会由于温差太小，而使得气压表变化不明显，温度系数的测定偏小，因此即符合弹性气压表元件的线性变化规律，又能达到空盒气压表工作的环境要求。

对于表一温度系数随高低温度检定顺序的变化保持一致，分析主要原因是高温（25℃）或低温（5℃）示值检定完成后要求气压表保持一段时间并达到室温，再进行低温（5℃）或高温（25℃）的检定，并读取示值，每次的示指与标准示指均是在实验室环境下完成，且经过足够长时间的恢复，气压表的弹性元件受温度的影响完全消除。因此，测定数据均反映了空盒气压表的真实性能，各项参数仍然保持其测试的稳定性。

2 结论

综上所述：空盒气压表在温度变化情况下，温度系数的检定基本保持一致，对示值误差的检定准确可靠，反映了弹性膜盒组随温度变化的特性：即温度变化对空盒气压表膜盒组的线性性能或计量性能的影响，或体现了膜盒组线性特性对温度变化的适应性强弱。

（1）空盒气压表温度系数在两种检定条件下，对温度系数的影响很小。严格保证检定的时间间隔与充分的弹性恢复期，使得温度变化对膜盒组影响最小，确保了气压表温度系数测定指标的真实可靠；（2）在低温（5℃）时，空盒气压表的示值误差比在高温（25℃）时要大，主要是由于空盒气压表弹性形变在高温越接近20℃（与室温温差越小）时形变量越小，示指误差越小，而在5℃时离室温温差较大误差明显增大，形变量大，示指误差越大；（3）规程规定20℃的温度间隔符合气压表膜盒组线性变化的规律，适用于气压表在不同的环境条件下，温度变化幅度和范围应在所适用的范围，测试数据的可性度更高，适用寿命更长。

本文通过在不同空盒气压表在温度系数检定顺序相反的情况下，温度系数的响应变化，以及空盒气压表在高低温下示值误差的变化都从理论上进行了客观的分析；并对产生这种变化得原因给出了可能的原因。因此，温度系数检定是空盒气压表检定考核的主要指标参数也是保证仪器合格的必要条件。实验为空盒气压表检定规程程》提供了实验验证，也为鉴别空盒气压表的质量优劣，能否适应环境正常变化的主要参考，也可作为生产和挑选合格产品的依据。

另外，补充修正值也是空盒气压表性能优劣和合格与否的重要参考指标，将在后续研究中进行发表。

参考文献：

[1] JJG272-2007.空盒气压计和空盒气压表国家计量检定规程.中国计量出版社，2007.

作者简介：王利军，男，中共党员，2011年研究生毕业于温州大学物电学院凝聚态物理专业染料敏华纳米薄膜太阳能电池方向，期间在中科院等离子体物理研究所做课题二年，2013年就职于山西省计量科学研究院压力计量研究所至今。