一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法技术

本发明专利技术的基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法，基于电磁力平衡原理，通过磁场斥力相等、方向相反的特点，将原本用于平衡的砝码重力用天平等标准器代替，无需人为手动加减砝码，直接由天平称量平衡力；并通过综合采用激光位置传感器反馈信号，设计自动校准辅助平衡装置，摒弃传统方法中人为手动调节校准系统平衡的过程；大大增加了校准的精确性；通过电磁平衡原理的方式，将手动放置砝码达到平衡的过程转变为天平实时连续读取力值最终实现平衡的过程，从而使关键参数平衡质量数据自动获取，提高了校准方法的自动化程度，并且使得本发明专利技术方法更加符合新版的检定规程，实现了更高质量的活塞式压力计校准。质量的活塞式压力计校准。质量的活塞式压力计校准。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法


[0001]本专利技术涉及计量检测
，尤其涉及一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法。

技术介绍

[0002]活塞式压力计是基于流体静力学平衡及帕斯卡定律进行压力计量的仪器，其原理非常接近压强定义模型，精度高、稳定性好，主要作为压力标准器在计量室、实验室或生产科学实验环节使用，也可用于监测其他高精密仪表的计量性能；
[0003]现有的活塞式压力计是实现和传递压力量值的重要标准器；活塞式压力计的核心部件是活塞杆和活塞筒组成的活塞系统，在重力场中，一定质量的砝码加载在面积已知的活塞系统上来测量流体介质的压强，被广泛应用于国家级标准装置以及国际比对中的传递标准中；
[0004]目前我国压力量值传递体系中，(
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0.1～250)MPa压力计量基准、计量标准的建立以活塞式压力计为主要基(标)准器具，几乎所有的压力计量器具都是溯源到0.002级或者0.005级活塞式压力计；压力量值溯源体系的建立和维护很大程度上依赖于活塞式压力计技术的进步和活塞式压力计检定技术的发展；
[0005]活塞式压力计的校准是通过标准活塞式压力计来确定被校活塞式压力计的有效面积，现有技术的的活塞式压力计校准方法通过反复调整被测端小砝码的加载量，并人为判断校准系统是否达到平衡状态，从而根据帕斯卡定理确保两活塞式压力计产生相同的压力；
[0006]现有技术的校准过程需要通过水平仪人为判断活塞垂直度，并通过过基于涡流原理的位移传感器系统判断活塞下降速度，再通过活塞位置指示装置以及差压指示仪等装置判断系统平衡点；现有技术的这种校准方法，通过人为手动增减克组(毫克组)砝码调整标准端和被测端活塞加载质量，再以活塞位置指示装置、差压指示仪等装置判断系统平衡点；校准过程需要不断调整毫克组砝码配重，反复加压，定点平衡；并且经过多次尝试和等待，才能最终实现校准点的平衡；校准过程中因为人为因素造成的不确定度较大、校准系统调整平衡过程操作繁琐、费时费力，校准方法的全程依赖人力完成，自动化程度低；
[0007]并且随着新版JJG 59
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2022活塞式压力计检定规程的发布实施，规程对6MPa以上活塞式压力计提出实测形变系数的工作，对活塞式压力计校准的质量提出更高的要求，也显著增加了校准的工作量，现有技术这种自动化程度低，受人为因素影响大而带来的粗大误差与随机误差较多，并且校准工作自动化程度低；
[0008]因此，本领域技术人员致力于开发一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法，旨在解决现有技术中存在的缺陷问题。

技术实现思路

[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是目前现有技术中，需
要通过水平仪人为判断活塞垂直度，并通过过基于涡流原理的位移传感器系统判断活塞下降速度，再通过活塞位置指示装置以及差压指示仪等装置判断系统平衡点；校准过程中因为人为因素造成的不确定度较大、校准系统调整平衡过程操作繁琐、费时费力，校准方法的全程依赖人力完成，自动化程度低。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1、搭建活塞式压力计校准系统；
[0012]步骤2、将标准活塞与待校准活塞受压顶起，待起始平衡状态后，记录数值；
[0013]步骤3、在标准活塞与待校准活塞各增加一定量的砝码，并记录第二次平衡后的数值；
[0014]步骤4、通过步骤2、3测得的数据进行相关计算，对待校准活塞进行校准；
[0015]所述步骤1搭建的活塞式压力计校准系统包括激光位置传感器、配置重块、电子天平、钕铁硼磁铁、公斤砝码、被检活塞式压力计、加压机构、标准活塞式压力计、传压介质油杯；
[0016]所述激光位置传感器共2～4个，均匀分布在被检活塞式压力计与标准活塞式压力计下方；激光位置传感器可以反馈平衡位置；
[0017]所述被检活塞式压力计上方为公斤砝码，所述公斤砝码上方有钕铁硼磁铁；
[0018]所述配置重块位于电子天平上，所述配置重块上固定连接有磁铁固定装置，磁铁固定装置绕电子天平呈环状，磁铁固定装置的电子天平下方，连接有一块钕铁硼磁铁；
[0019]所述钕铁硼磁铁共两块，一块位于公斤砝码上方，一块位于配置重块伸出的磁铁固定装置上；两块钕铁硼磁铁彼此相对，彼此互斥；
[0020]所述传压介质油杯位于被检活塞式压力计与标准活塞式压力计之间；
[0021]所述加压机构可以向活塞式压力计校准系统中加载压力；
[0022]进一步地，所述电子天平可以通过配置重块上固定连接有磁铁固定装置称量出，两块钕铁硼磁铁之间互斥力的大小；
[0023]步骤2、使得标准活塞与待校准活塞受压顶起，并记录起始平衡状态后的数值所述步骤2所记录的平衡状态后的数值为活塞的压强值；
[0024]所述步骤2是在步骤1搭建的活塞式压力计校准系统中进行的，当进行步骤2是，两边的活塞受压顶起，达到起始平衡后，由帕斯卡定理可得：
[0025]所述式(1)中，S8为标准活塞式压力计的面积，m8为标准活塞式压力计的受压量；S6为待校准活塞式压力计的面积，m6为待校准活塞式压力计的受压量；
[0026]步骤3、在标准活塞与待校准活塞各增加一定量的砝码，并记录第二次平衡后的数值；
[0027]所述步骤3在标准活塞与待校准活塞各增加一定量的砝码后，达到第二次平衡，由帕斯卡定理可得：
[0028]所述式(2)中，；且Δm6为待校准活塞式压力计增加的砝码量；Δm8为标准活塞式压
力计增加的砝码量；
[0029]所述步骤3的过程，所增加的砝码重量并非是整数值，而是有公斤砝码和克组(毫克组)砝码组成的；
[0030]所述步骤3的二次平衡过程中，可以将增加砝码过程中的所有克组(毫克组)砝码均归置与被检活塞式压力计上；
[0031]所述步骤3的二次平衡中，通过使用两块彼此互斥的钕铁硼磁铁，采用磁场斥力代替克组(毫克组)砝码的重力作用；
[0032]步骤4、通过步骤2、3测得的数据进行相关计算，对待校准活塞进行校准
[0033]所述步骤4中，将步骤2、3测定得到的数据即式(1)与式(2)相减可以得到：
[0034][0035]所述式(3)中，因为S8为标准活塞式压力计，标准值是已知的；且Δm6和Δm8，均为已知的，因此式(3)中，3个值已知，由比例关系即可得到未知量S6的校准值；
[0036]所述步骤4的相关计算，在步骤2初始第一次标准活塞与待校准活塞受压顶起后，磁场不发生作用；此时电子天平上配置重块设其质量为m1；
[0037]所述步骤4的相关计算，当进行步骤3后，第二次平衡后，磁场发挥作用产生斥力，向下的作用力辅助活塞式压力计校准系统平衡，同时向上的反作用力使得天平秤量的m1变为m2，两者的差值m1‑
m2为克组毫克组砝码理论添加量；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁平衡原理的活塞式压力计校准方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、搭建活塞式压力计校准系统；步骤2、将标准活塞与待校准活塞受压顶起，待起始平衡状态后，记录数值；步骤3、在标准活塞与待校准活塞各增加一定量的砝码，并记录第二次平衡后的数值；步骤4、通过步骤2、3测得的数据进行相关计算，对待校准活塞进行校准。2.如权利要求1所述活塞式压力计校准方法，其特征在于，所述步骤1搭建的活塞式压力计校准系统包括激光位置传感器(1)、配置重块(2)、电子天平(3)、钕铁硼磁铁(4)、公斤砝码(5)、被检活塞式压力计(6)、加压机构(7)、标准活塞式压力计(8)、传压介质油杯(9)；所述激光位置传感器(1)共2～4个，均匀分布在被检活塞式压力计(6)与标准活塞式压力计(8)下方；激光位置传感器(1)可以反馈平衡位置；所述被检活塞式压力计(6)上方为公斤砝码(5)，所述公斤砝码(5)上方有钕铁硼磁铁(4)；所述配置重块(2)位于电子天平(3)上，所述配置重块(2)上固定连接有磁铁固定装置，磁铁固定装置绕电子天平(3)呈环状，磁铁固定装置的电子天平(3)下方，连接有一块钕铁硼磁铁(4)；所述钕铁硼磁铁(4)共两块，一块位于公斤砝码(5)上方，一块位于配置重块(2)伸出的磁铁固定装置上；两块钕铁硼磁铁(4)彼此相对，彼此互斥；所述传压介质油杯(9)位于被检活塞式压力计(6)与标准活塞式压力计(8)之间；所述加压机构(7)可以向活塞式压力计校准系统中加载压力。3.如权利要求1所述活塞式压力计校准方法，其特征在于，所述步骤2所记录的平衡状态后的数值为活塞的压强值；所述步骤2是在步骤1搭建的活塞式压力计校准系统中进行的，当进行步骤2是，两边的活塞受压顶起，达到起始平衡后，由帕斯卡定理可得：所述式(1)中，S8为标准活塞式压力计的面积，m8为标准活塞式压力计的受压...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠彬彬，胡银杰，王建武，陈宇航，孙坚，蔡绯，程静，吴东旭，陆佳颖，张和平，胡执新，
申请(专利权)人：浙江省计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：