數字壓力計量中數據處理方法探析

魏元奎

（安徽省計量科學研究院 安徽合肥 230051）

數字壓力計量中數據處理方法探析

魏元奎

（安徽省計量科學研究院 安徽合肥 230051）

在信息技術迅猛發展的今天，數字壓力計量的出現在給壓力計量帶來許多便利的同時，也給其數據處理帶來了一些困難。為克服這些困難就需要使用科學的數據處理方法，本文提出了反校驗法，對數據處理改進給出了建議，并通過誤差分析對該方法的有效性和檢測結果準確性進行了論證。試驗表明該方法不僅數據處理非常有效，而且誤差與實際誤差非常相近。

數字壓力計量；數據處理；反校驗法；改進

前言

在傳統壓力計量中，一般的壓力表檢定都是以精密壓力表為標準，通過調整壓力使其達到標準值，同時對被檢表示數進行估讀，然后將標準值與被檢表數值進行比對，以檢查被檢表是否合格。由于這種檢測方式需要對數據估讀，這就增加了人為誤差，從而影響了測量精度。而數字壓力計量具有4位以上數據顯示，不僅克服了估讀誤差，而且壓力傳感技術的引入提高了計量的精度。

1 數字壓力計量數據處理中存在的問題

受技術水平制約，目前我國數字壓力計量中的數據處理仍存在較多問題，如壓力表使用問題、檢定人員素質問題、檢定工作流程不規范、檢定結果準確性有待提高等等。其中檢定結果準確性是相關領域工作的重點[1]。在壓力表實際檢定工作中，由于檢定人員對該項工作缺乏足夠的認識，對使用的數據處理方法缺乏詳細的了解，沒有對誤差存在的弊端引起足夠重視，且在整個檢定流程中往往忽略部分必要的操作，導致數據處理存在較大誤差，嚴重降低了檢定的準確性與可靠性。另外，一些素質較低的檢定人員態度不端正、缺乏應有的責任感，專業知識水平較低，對壓力表等儀器操作不規范不合理，數據處理方法了解不全面，縮減試驗步驟，當壓力表示值達到上限后，沒有耐壓就直接進行倒序回檢等，這些都直接造成了檢定結果的誤差。

2 數字壓力計量數據處理方法

2.1 反校驗法

所謂反校驗法，就是指經過改進后將數字壓力校驗儀作為標準設備的一種壓力表檢定方法。該方法具有較高的科學性，與其他壓力計量數據處理方法相比，其具有操作簡單方便、檢定效率高、節約檢定時間、直接讀數方式有效避免了人為估讀的誤差，大大提高了檢定結果的準確性等優勢。

2.1.1 反校驗法

假設檢定點為X，當進行降壓檢定時，調整壓力同時敲打表殼，使被檢表示數指向X刻度，將該數字壓力計讀數記為X1。當進行升壓檢定時，同樣調整壓力，輕敲表殼使被檢表示數達到X刻度，記為X2。采用直接將數據填入不經過任何處理的直接讀數法讀出被檢表的示數，此時標準壓力值為X，降壓數值為X1，升壓數值為X2[2]。降壓示值誤差的計算公式為X1-X，回程誤差的計算公式為|X2-X1|。反校驗法不會改變標準壓力值X，按照Xa=X+（X-X1）來處理降壓示值，△1=Xa-X=X-X1來處理降壓示值誤差；按照Xb=X+（X-X2）來處理升壓示值，△2=Xb-X=X-X2來處理升壓示值誤差，△3=|Xb-Xa|=|X2-X1|來計算回程誤差。

2.1.2 理論示值分析

2.2 誤差分析

檢定完成后，需要對反校驗法和直接讀數法的示值誤差進行分析，即將兩者的示值誤差分別與理論示值誤差的偏差進行比較，分三種情況進行討論[3]。如果升壓示值與標準壓力值相等，即X2=X，則升壓示值誤差等于0，示值誤差偏差也等于0，說明反校驗法與直接讀數法的理論示值誤差與理論示值誤差偏差值相等。如果數字壓力計量器具的升壓示值大于壓力表的標準壓力值，即X2＞X，則反校驗法與直接讀數法的理論示值誤差偏差比值小于1，說明反校驗法的理論示值誤差偏差小于直接讀數法的理論示值誤差偏差。如果數字壓力計量器具的升壓數值小于壓力表的標準壓力值，即X2＜X，則反校驗法理論示值誤差偏差與直接讀數法的理論示值誤差偏差比值小于1，說明反校驗法的理論示值誤差偏差小于直接讀數法的理論示值誤差偏差[4]。綜合上述三種可能出現的情況可知，升壓檢定的反校驗法理論示值誤差偏差要小于等于直接讀書法的理論示值誤差偏差。降壓檢定的誤差分析與升壓檢定誤差類似，分上述三種情況進行討論，可以得出類似的結論，即降壓檢定的反校驗法理論示值誤差偏差要小于等于直接讀書法的理論示值誤差偏差。整體而言，無論是升壓檢定還是降壓檢定，反校驗法的誤差和理論示值誤差偏差均小于等于直接讀數法的誤差和理論示值誤差偏差。

2.3 實例分析

為更為清晰科學的比較反校驗法與直接讀數法在數字壓力計量中對數據處理誤差產生的大小，本文以一個量程為4MPa、精度為2.5級的壓力表為主要試驗器材，對1MPa、2MPa、3MPa三個不同檢定點進行了檢定，試驗結果見表1～2。從表中數據我們可以看出，使用反校驗法得到的示值誤差與理論示值更為接近，而直接讀數法得到的示值誤差與理論示值誤差存在較大差異。而且，當調整或維修被檢表時，被檢表示值會在一定程度上被增大，從而導致示值誤差越來越大，影響被檢表功能的正常使用[5]。針對這一問題的解決，可以通過改進檢定方法，即調整被檢壓力表使其達到一定檢定點后，采用直接讀數法讀出表中的示值，然后采用反校驗法對所得數據進行處理。經過這種方式改進后不僅可以有效降低示值誤差，而且可以大大提高數據處理的效率，提高檢定結果的準確性。

表1 反校驗法不同檢定點的示值誤差與回程誤差

表2 直接讀數法不同檢定點的示值誤差與回程誤差

3 數字壓力計量中數據處理改進策略

雖然反校驗法等當前現有數字壓力計量數據處理方法能夠有效提高檢定結果準確性與檢定效率，但面對發展迅速和科技水平不斷提升的市場，其還必須進行不斷的改進與創新，如引進新型計量器具和數據處理方法等，只有這樣壓力計量數據處理效率與質量才會不斷加強。

由于壓力數值決定著檢定結果準確性的高低，所以在數字壓力計量器具實際使用過程中，在其數據處理方式的改進過程中，應充分考慮壓力數值的精度。目前，現有壓力計量數據處理工具與方法很多都存在著缺陷與問題，且部分技術較為落后，使用具有一定局限性，對其自身與企業發展造成了一定阻礙。其中，還有一部分操作難度大、過程繁瑣，既降低了檢定的效率與準確率，又容易給處理人員造成不必要的麻煩。因此，改進現有壓力計量數據處理方法，積極引進新型先進數據處理技術與儀器設備勢在必行。有關技術部門與工作人員應盡可能采用更為科學合理的壓力計量手段，增大資金投入，大力引進創新型人才，對自身現有數據處理技術進行創新，不斷更新與完善激勵機制，規范儀器設備操作，加快新產品研發進度，推廣新產品使用范圍。

4 總結

總之，數字壓力計量器具及其數據處理方法是對傳統計量器具一個質的飛躍，其所具有的諸多優點與在實際應用中所發揮的效用是不可否認的。在今后的發展過程中，相關技術人員應充分重視起對現有數據處理方法的改進與創新，積極彌補現有方法存在的不足與缺陷，不斷提高壓力計量數據處理技術水平，推動我國科技快速發展。

[1]堯禮輝，何共建，張勝宇.數字壓力計量中數據處理方法的研究[J].計量與測試技術，2010，11：21～22+25.

[2]曾麟，周四清，龍彥韜，莫曉山，熊知明.對《數字壓力計量中數據處理方法的研究》一文的質疑和思考[J].計量與測試技術，2012，05：41+43.

[3]陳明軍.數字化壓力計量系統中的數據處理方法分析[J].科技與企業，2015，19：215～216.

[4]王妮.基于單片機的數字式壓力測量儀的研究[D].西安科技大學，2013.

[5]錢蕓.智能數字壓力校驗儀的設計與實現[D].吉林大學，2006.

TH812

A

1004-7344（2016）02-0322-02

2015-12-21

魏元奎（1965-），男，工程師，大專，主要從事計量工作。