活塞壓力計(jì)的工作原理、結(jié)構(gòu)類型、誤差因素的定量分析（一）

摘要：本文對(duì)活塞式壓力計(jì)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(shí)例，對(duì)活塞壓力計(jì)的不確定因素進(jìn)行了定量分析。

壓力（P）不是獨(dú)立的基本物理量，而是質(zhì)量和長(zhǎng)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(jì)裝置和活塞式壓力計(jì)裝置。

本文將對(duì)活塞壓力計(jì)裝置進(jìn)行討論。

活塞式壓力計(jì)又稱為靜重式壓力計(jì)，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(shí)現(xiàn)的?；钊到y(tǒng)由活塞和缸體（活塞筒）組成，二者形成極好的動(dòng)密封配合?；钊拿娣e（有效面積）是已知的，當(dāng)已知的力值作用在活塞一端時(shí)，活塞另一端的傳壓介質(zhì)會(huì)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(jì)算得到系統(tǒng)內(nèi)傳壓介質(zhì)的壓力。在實(shí)際應(yīng)用中，力值通常由砝碼的質(zhì)量乘以使用地點(diǎn)的重力加速度得到。

活塞式壓力計(jì)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。

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(duì)不確定度影響因素的重視程度將直接決定測(cè)量結(jié)果“誤差”的大小。

來自活塞式壓力計(jì)本身的測(cè)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(chǎng)對(duì)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(diǎn)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(jì)本身的測(cè)量不確定度進(jìn)行分析得出的。如果我們要給出被校驗(yàn)儀器的測(cè)量不確定度報(bào)告，還必須對(duì)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?jí)毫Γɑ驓鈮海┫嚓P(guān)的位置差、系統(tǒng)泄漏、溫度梯度等。