根据开展压力仪表检定工作的实际需要，针对JJG49-2013《弹性元件式精密压力表及真空表检定规 程》中300分格精密压力表非线性性能检定方法和数据处理过程进行分析讨论，提出300分格精密压力表非线性性 能检定和数据处理判定方法的改进意见。

0.引言

弹簧管式压力表具有结构简单，可靠性高，性价 比优良的特点，在科研试验和工业生产现场有着广泛 的应用；而300分格精密压力表作为一种特殊类型的 压力表，有着表盘制造相对简单、测试准确度高的特 点，在一些测压场合（如作为标准压力表）仍有较广泛 的应用。在JJG 49 -2013《弹性元件式精密压力表及真 空表检定规程》(以下称规程JJG 49 - 2013)中，对这一 类型的精密压力表的检定方法、数据处理过程以及性 能判定要求等方面有专门的叙述。本文针对检定300 分格精密压力表中两个方面的具体问题进行分析讨论’ 并提出解决问题的新方法，以优化300分格精密压力 表的检定过程。

1.300分格精密压力表及其检定方法

1.1 300分格精密压力表

300分格精密压力表是一类专用的弹簧管式压力表，因其所有量程的表盘都均勻划分成300个分度而 得名[1]。使用时必须根据标准压力仪器对其进行定度， 然后按定度数使用，在使用中若需要用非定度数时， 则按照巳定度的数进行线性内插值计算，其内插公 式为

式中：\为需要求出的设定压力的分格数；h为设定的 压力值；九，外为与凡相近间隔的两个巳知压力值; , u2为与压力Pi，对应的分格值。

反之，若巳知分度数K，求相应的压力值时，其 计算公式为

使用300分格精密压力表的优点在于：由于表盘 分度间隔多，分度值相对较小，因而可以提高仪表测 试的准确度；同时不需要制作不同量程的表盘，可以 简化仪表生产工艺过程。

在规程JJG 49 - 2013中，对300分格精密表的准 确度等级及计量性能作出了明确规定，从规定中给 出的性能要求来看：除300分格精密压力表的单位为“格”及具体要求指标的数据外，与直读式精密压力表 的最大区别在于，300分格精密压力表的性能检定需要 考査其“非线性”性能。所谓“非线性”就是考核300分 格精密压力表所用的弹簧管的弹性性能是否在整个测 量范围内保持弹性形变，扇齿轮传动机构的传动比是 否适当，各零件间的间隙、几何尺寸以及加工工艺是 否满足要求，从而保证使用过程中其它点的插值计算 的准确性。

1.2 300分格精密压力表的检定及存在的问题

检定300分格精密压力表，其增压和卸压的操作 控制过程与直读式精密压力表一致，主要区别在于检 定点的选取。选取确定300分格精密压力表的检定点, 必须考虑两个方面的规定要求：一是检定点的数量, 在规程JJG49 -2013中规定，对精密压力表示值误差 的检定点不得少于8个（不包括零点），且检定点在测 量范围内尽可能均匀分布；二要考虑300分格精密压 力表“非线性”性能的评定方法是“任意两个相邻检定 点的间隔值，其中最大值与最小值之差应不大于两检 定点间隔标称值的1/10”这一特殊要求。

基于上述两点要求，当前多数计量人员在检定300 分格精密压力表时，选择检定点在考虑检定点数i够 的情况下，尽量保证各检定点间的间隔相等，以避免 对不同间隔的允许误差（也就是相邻检定点间隔标称 值)进行计算；同时为兼顾人们对精密压力表的使用习 惯，避免使用过程中进行插值计算，在选择检定点时 一般会参照与其测量范围相同的直读式精密压力表的 数字标度来进行选取。

根据规程JJG49 -2013中检定300分格精密压力 表的要求，结合国标中直读式精密压力表的标度情况, 可以知道不同测量上限的300分格精密压力表的检定 点及检定间隔选取情况如下：

对测量上限为1 x 10" MPa(n为全、负整数或零) 的300分格精密压力表，其检定间隔选为1 x lO"-1 MPa,检定点数(不包括零点）为10个；

测量上限为1.6x10" MPa(n为正、负整数或零) 时，其检定间隔选为1 xlO" MPa,检定点数(不包括零 点）为16个；当其检定间隔选为2x10" MPa，检定点 数(不包括零点）为8个，使用时对奇数值的数值点必 须进行插值计算；

测量上限为2.5 xlO" MPaU为正、负整数或零) 时，其检定间隔为2 xlO"MPa，检定点数（不包括零 点）为13个，而且在测量上限点必然会出现不同检定 间隔的情况；

对测量上限为4 xlOn MPa(n为正、负整数或零) 的300分格精密压力表，其检定间隔选为4 xl(T —1 MPa,检定点数(不包括零点）为10个；

对测量上限为6 x 10" MPa(n为正、负整数或零) 的300分格精密压力表，其检定间隔选为5 x lO"-1 MPa,检定点数(不包括零点）为12个。

根据上述分析，结合对300分格精密压力表进行 检定的实际情况，可以看出当前检定300分格精密压 力表的工作中存在着两方面的不足：首先是其检定点 数变化较大，且部分压力表的检定点数偏多，一定程 度上增加了计量检定工作强度和计量工作的经济成本; 其次是按照“相等检定间隔”选取检定点数的要求，虽 然使人工处理数据的过程简单化，但却不方便利用计 算机实现压力仪表检定数据处理过程自动化，表现为 不同规格的300分格精密压力表检定点数量的不确定 性制约了计算机程序界面的设计，同时其处理、计算 数据过程也比较繁琐。

2.300分格精密压力表检定及数据处理方法分析及改进

2.1300分格精密压力表检定及数据处理方法分析

300分格精密压力表的数据处理主要过程是对“非 线性”性能的判定。规程JJG49 -2013中给出的“非线 性”性能的判定方法是：通过设定的检定点数心不包 括零值点），计算出该检定间隔的理论的格数m = 300/ n,则各相邻设定检定点格数示值的允许误差为m/10 格；然后根据设定点依次升（降)压进行两次重复测试, 分别记录各点的测试数据，求得各点的平均值后，对 相邻点的平均值分别计算其相互之间差的绝对值，如 果这些差的绝对值都没有大于m/10的情况，则该压力 表“非线性”合格，否则以“非线性”不合格处理。

从理论上看，任一 300分格精密压力表，其理想的 分格数和压力值的对应关系应如图1 (a)中的线段0B所 示。图1 (a)中;i为300分格精密压力表的测量上限值。

由于仪表弹性敏感元件的材料、几何尺寸以及加 工工艺的不一致，造成在压力作用下弹性敏感元件不 能完全线性变化，此外各零件间的间隙、摩擦等也影 响压力仪表的非线性，任何仪表实际的分格数与压力 值的对应关系不可能与理论情况完全一致，所以300 分格精密压力表要采用定度、校准方法来提高其示值 的准确度。图1(a)中两虚线之间沿直线OB的折线为 实际的300分格精密压力表分格数与压力值可能相对 应的情况，而四边形04SC是检定数据合格的可能 区域。

对规程JJG 49-2013中300分格精密压力表的检 定数据处理方法进行深入研究分析，如图1(b)所示， 不失一般性，假设某一 300分格精密压力表的测量上 限为nMPa，其中三个连续检定点0，A, B,检定间 隔为aMPa，其每一检定点对应的理论示值间隔为6 格，0，4两点与理论示值完全一致；依据规程JJG49 -2013的要求，如果段性能满足要求，则B点检 定示值范围为[26-4，26+A],也就是说，S点可以 在线段Ci)之间变化。现设AD, 的斜率[3]分 别为I klt k2,则由图1(b)可知综合公式(3)，（4)，（5)，(6),可以得出：\ = 1. Ik; k2 =0. 9k。

上述分析计算表明：当点在CZ)之间变化时, 其线段AB的斜率在0.9k ~hU之间变化；也就是说 当300分格精密压力表的“非线性”性能满足规程JJG 49-2013中的要求时，任意两个检定点之间线段的斜 率变化不得超过该300分格精密压力表理论斜率k 的 10%。

2.2300分格精密压力表“非线性”性能新判据及验证

根据前文的分析知道：利用两个相邻检定点的分 格数与压力值的比值关系可以判定300分格精密压力 表的“非线性”性能，其要求是“任意两个检定点其分 格数与压力值的比值变化不得超过该300分格精密压 力表分格数与测量上限比值的10% ”。

为验证通过检定点连线斜率变化范围来判断300 分格精密压力表“非线性”性能的正确性，我们对多台 300分格精密压力表的检定数据进行分析计算和对比, 均很好地验证了上述结论的正确性。以下以一测量上 限为为6 MPa的300分格精密压力表为例，分别按照 检定间隔为0. 5 MPa和0. 6 MPa选取检定点，对其检 定数据分别按规程JJG 49 -2013的判据（简称为“相邻 等间隔示值差法”)和本文的判据（简称为“相邻间隔连 线斜率法”)进行对比计算，计算过程如表1和表2所 示。在表1和表2的标准压力值列中，用分号对检定 间隔为0. 5 MPa和0. 6 MPa的标准压力数据进行分隔， 分号前为检定间隔为0.5 MPa的数据，分号后为检定 间隔为0.6 MPa的数据，没有分号的表示该点压力值 一致。

根据JJG 49 - 2013的要求，检定间隔为0. 5 MPa 时，其相邻检定点理论间隔值为25格，任意两相邻检 定点间隔最大与最小值之差的允许值为2. 5格；检定 间隔为0. 6 MPa时，相邻检定点理论间隔值为30格， 任意两相邻检定点间隔最大与最小值之差的允许值为 3.0格。表1的结果表明：该300分格精密压力表“非线性”性能合格。

从表2的数据计算来看，无论是按照等检定间隔 0. 5 MPa或0. 6 MPa计算的任意两点连线斜率值，还是 按照任意检定间隔计算的任意两点连线斜率值，其均 处于斜率理论最大值55与最小值45之间，表明该300 分格精密压力表“非线性”性能合格。

表2中，连续两个检定点连线斜率值栏分别是检定间隔为0. 5 MPa和0. 6 MPa时，各连续两个检定点连线的斜率值；而相邻两个检定点连线斜率值是将所有检定点视为一次检定数据，其检定间隔为随意取值， 相邻两个检定点连线的斜率值。

可以看出，利用“相邻间隔连线斜率法”可以准确 判定300分格精密压力表“非线性”性能请况。

3.结束语

根据前文的分析，对300分格的精密压力表“非线 性”性能的判断，可以通过考核其“任意两个检定点分 格数与压力值的比值关系”来进行。应用这一判断方 法，在检定300分格精密压力表时，可以不考虑检定 点的间隔要求，仅需在全量程范围内根据使用习惯选 择“不少于8个（不含零点）检定点”；从而简化300分 格精密压力表的检定过程，减少300分格精密压力表 的检定点数，减轻检定人员的劳动强度，节省计量工 作的成本。另一方面方便应用计算机技术进行300分 格精密压力表检定数据的处理工作，并可以进行其它 压力量值点的自动插值计算，极大地减轻了检定和使 用人员的工作量。