两种数字式气压计的比较与分析

刘 颖，胡 帆，周红根，杨恒祥，张 正，杨 敏

(1.黑龙江省气象数据中心，哈尔滨 150030；2.江苏省气象探测中心，南京 210008)

0 引言

大气压力的测量广泛应用于各行各业。测量大气压力的仪器种类很多，形态各异，既有机械式也有电子式，既有模拟量输出也有数字量输出。所有测量大气压力的仪器都应当定期接受计量，合格后方可使用。黑龙江省气象数据中心计量站实验室检定气压仪的气压标准器一般使用数字式气压计。为了更好地了解和使用数字式气压计，文章选取370型数字式气压计[1]和745型数字式气压计[2]，运用BQY-4000空气活塞式压力计[3]对370型和 745型数字式气压计进行了连续3 a的实验室测试，记录测试数据并进行整理，分析并比较示值误差以及稳定性。为气压仪器计量人员熟悉或选择合适的气压标准器提供参考。

1 气压计的性能

370型高精度数字式压力计是采用微处理器的多功能测量仪器，它结合了敏感元件、先进的数字电路和成熟的固化软件，系统的精度优于±0.02%FS。370型数字式气压计采用6位液晶显示器显示气压值，亦可通过1个双向EIA-232接口输出数据。利用面板上的功能键和数字键可以方便地进行工程单位转换，记录最小/最大值，设置高低报警点和波特率，进行标定等，上述功能同样可通过通讯接口完成。根据用户需要，370型数字式气压计有3种不同的方式输出数据，即连续输出、间歇输出和有请求时输出。370型数字式气压计还提供1个特选的充电电池组，所以它不仅可作为实验室仪器，还可作为便携式的精密压力计用于现场气压仪器的校准。Setra公司的370型陶瓷电容数字气压仪对环境温度的要求很高，最佳温度是(20±3) ℃。

745型数字气压计是Paroscientific公司生产的便携数字压力计，采用该公司生产的石英晶体压力传感器作为感压元件，具有极高的可靠性，不管是在实验室还是在现场条件下，其精度均可达到0.01%FS，且无须预热。压力计上的RS-232接口与计算机系统兼容，可通过RS-232接口把测量压力传输给计算机并接受计算机系统的控制命令。 745型便携式数字压力计体积小、重量轻、精度高并具有良好的长期稳定性，非常适合现场应用。

BQY-4000型全自动空气活塞式压力计是由太航仪表公司研发的可以自动检定压力值的标准器。活塞组件工作时活塞杆与旋转驱动机构自动脱离，活塞杆和专用砝码靠自身的转动惯量自由旋转。其延续时间、下降速度符合JJG 1086-2013《气体活塞式压力计》检定规程的要求。当更换不同测量范围的活塞时，无需拆卸自动加码执行机构。全自动空气活塞式压力计既有准确度等级高，长期稳定性好的优点，同时又实现了自动标准压力发生器才具有的自动控制、自动检定功能。

2 气压计的比较与分析

文章选取正在使用中370型数字式气压计、745型数字式气压计和BQY-4000空气活塞式压力计进行比较和分析。BQY-4000空气活塞式压力计、370型数字式气压计和 745型数字式气压计编号分别是N27*、16407*和1179*。将370型数字式气压计和745型数字式气压计通过三通气管与BQY-4000空气活塞式压力计的输出管路连接，即3台气压计连接到同一个气路中，能够同时显示气路中的气压。首先对气路进行密封性检查，并尽量使3个标准气压计位于同一水平面上，否则应考虑位置高度差的气压修正。

2.1 示值误差的比较与分析

BQY-4000全自动空气活塞式压力计被国家级法定计量技术机构检定合格后准予作为0.005级使用，而370型数字式气压计和 745型数字式气压计作为0.01级使用。将BQY-4000全自动空气活塞式压力计的输出压力作为标准值，BQY-4000全自动空气活塞式压力计自动控制和输出气压，按照JJG 1084-2013的规定对370型数字式气压计和745型数字式气压计进行测试。每次至少进行1个高低压的来回，每个压力点取平均值。记录370型数字式气压计和 745型数字式气压计的示值，并且计算与BQY-4000型活塞式气压计输出值的差值。

从2018-2020年连续3 a对370型数字式气压计和745型数字式气压计进行3次测量。实验室环境温度分别是25.6 ℃、25.0 ℃、29.0 ℃，示值记录及其差值如表1、表2和表3所示。

表1 2018年测试数据 hPa

表2 2019年测试数据 hPa

表3 2020年测试数据 hPa

将BQY-4000全自动空气活塞式压力计的输出压力值作为标准值，输出压力范围是500～1100 hPa。由于370型数字式气压计在控制气压低于500 hPa时会低压鸣叫报警，当BQY-4000全自动空气活塞式压力计控制的气压在500 hPa点时，不记录370型数字式气压计的显示值，在表1、表2和表3中用“—”替代。

比较两种数字压力计2018—2020年的最小和最大差值，370型数字式气压计的最小误差为-0.02 hPa，最大为+0.28 hPa，而 745型数字式气压计的最小误差为+0.04 hPa，最大为+0.11 hPa。

虽然370型数字式气压计的最小误差的绝对值比745型数字式气压计小0.02 hPa，但其最大误差的绝对值超过745型数字式气压计0.17 hPa。可见370型数字式气压计的误差变化较745型数字式气压计大。

2.2 稳定性的比较与分析

稳定性是指相邻两个检定周期之间在同一检定点上测量误差变化量的情况。相邻两个检定周期通常是1 a。BQY-4000全自动空气活塞式压力计输出压力的稳定性很好，以活塞式压力计输出作为标准气压值。在每个测量点上BQY-4000全自动空气活塞式压力计每年输出的压力值变动在0.03 hPa以内。

370型数字式气压计的相邻周期最大误差变化量为±0.10 hPa，如图1所示。745型数字式气压计的相邻最大误差变化量为±0.06 hPa，如图2所示。可见745型数字式气压计的稳定性比370型数字式气压计好。

图1 370型数字气压计的误差

图2 745型数字气压计的误差

3 结束语

370型和745型数字气压计是检定气压仪器的标准器具。通过比较与分析，745型数字式气压计的量程比370型宽，平均误差的变化比370型数字式气压计要小，稳定性优于370型数字式气压计。气压仪器计量人员选择数字气压计时既要考虑种类、型号和测量范围，更要满足最大允许误差和稳定性等要求。