数字化压力计量系统中的数据处理方法分析

陈明军

1、前言

数字化压力计量器具给压力计量带来了巨大的操作便利，方便了压力计量的实现，但是值得注意的是，在实际的实施过程中也存在很多的操作困难和数据处理难题。为了解决这些难题，本文立足于计量理论基础并结合实践经验，提出了科学的数据处理法，通过比较和验证，此种方法符合相关规定，并且十分贴近理论示值误差，是一种比较科学的数据处理方法。

在数字化压力计量器具之前，压力表检定一般采用表盘刻度式的精密压力表作为检定标准。当压力标准表到达标准值之后，在同一时间对被检表进行估读，通过比较标准值和被检表示值，判断被检表是否合格。但是这种估读的方式不确定性和误差都比较大，测量的精准度无法得到有效保证，结果不一定准确。

2、目前的数据处理中存在的问题

2.1检定工作流程不够规范，严密性有待加强。压力计量的检定要求比较高，它不仅要求操作者必须具备一定的专业基础知识，还必须有高度的责任感，工作态度必须一丝不苟、认真并且细心和耐心。操作者在具体的检定实践中，必须要确保测量的数值、检定仪器的压力值的准确性，为生产活动的正常进行提供保障。所以，必须严格按照相关规定，操作要规范，才能保证数值的准确性，也就是说该有的步骤必须要有，决不能偷工减料，数字计算时必须认真计算以减小误差。但是，目前我国的压力检定工作却存在不少的问题，工作人员状态不佳、懒散、敷衍，甚至会私自缩减必要步骤，检定压力表的时候，在示值上限到达之后，不耐压就出现倒序回检，这是由操作者的不负责任造成的。检定工作人员的基础知识储备不足，对于耐压操作认识不够，没有意识到它的重要性、重视度不够，检定工作的操作流程没有按照规范化步骤进行，工作的严密性有待进一步加强。

2.2压力表的使用问题。压力表的正确使用和正确估读，是检定操作人员一定要有的专业素质，是减少误差的保障。压力值的估读是否准确，直接关系到误差的大小，计算过程中出现的误差越小，检定结果的准确性就越高，同时企业的生产也就更加高效率和高质量，经济利润空间也就越大。但是，现实是很多检定操作人员对于自己的工作没有负起应有的责任、态度不端正、不懂的也不愿意问、专业知识一直模糊不清，操作不仅不规范而且操作方法也存在一定的问题，直接导致计算结果的误差。虽然，误差对于生产活动的影响相对较小，但是有些领域的敏感度太高，产生的影响也就相对更严重，甚至会使产品性能出现问题，对于这一点，相关的检定工作人员一定要引起重视、加强自律，提高自己的业务素质和工作水平。

2.3检定结果的精确性需要进一步提高。在进行具体的压力表检定工作时，由于对此项工作缺乏科学认识，没有意识到误差的重要性，因此工作人员有时候会忽略部分操作的必要性，造成计算时的误差比较大。首先，工作人员要明白压力检定对于企业生产的重要意义，从而重视自己的操作过程，尽量提高检定数据的精确性和准确率，为企业提供科学的参考数据；其次就是要采用更为科学合理的方法，改进计量方法和数据分析手段，尽可能的缩小误差，使检定结果更加贴近实际，进一步提高结果的准确性。

3、提高检定工作质量必要性

现代社会科技发展速度一日千里，随着先进科学技术的不断推广和应用，数字技术、压力传感技术等都得到了廣泛的应用，发挥着越来越重要的作用。现在，很多技术部门在选择计量器具的时候，都会选择数字化压力的计量器具，因为它不仅可以有效降低误差，还有四位以上的数据显示，显著的提高了计量的精确率。从前的检验过程，将数字压力计显示的数值当作标准量，会产生不小的估读误差，影响结论。另外，对于压力改变，传感器相对来说更为敏感，数字压力计想要恰好达到设定值是很不现实的，通常是不会刚好的，不是大就是小。所以，在实际的操作过程中，很多人选择反校的办法，也就是说，通过对压力进行调整，使其达到标准值，然后读取压力计显示的数据。此种方法可以节省大量的时间和精力，而且有效的避免了估读的误差出现率。但是，不好的一点是，被检表数值实际上并不能被当作标准压力使用，所以严格来讲这种方法并不符合相关的规定，如果将这种方法得出的结果不经过处理就直接填入记录，可能会引起一些麻烦；除此之外，在一定程度上还会迷惑工作人员，是他们产生误解，将被检表数据错当作标准值，使误差计算出现错误，严重者会影响到检定的结果。为了改变这种情况，在结合实际的基础上，特提出一种更为科学的数据处理办法，即反校验法，这种方法经过实践比较和误差分析之后，得出的结果误差更加接近理论示值，是一种十分有效的数据处理办法。

4、反校验法的科学性分析

4.1反校验法的概念。反校验法，是经过改进的、把数字压力校验仪当做标准装置的压力表检定办法，此种方法具有较高的合理性和科学性。

4.2优势分析。反校验法有两个比较明显的优势：此种方法操作起来比较简单方便，可以节省不少的检定时间，提高检定的效率；此种方法采取直接读数的方式，有效的避免了估读产生的误差，明显提高检定结果的准确率。

4.3反校验法分析。假定检定点设置为X，在升压检定时，对压力进行调整，并且轻敲表壳，确保被检表达到X刻度，这个时候数字压力读数是X1。在降压检定时，对压力进行调整之后同样轻敲表壳，确保被检表达到X刻度，这个时候数字压力计读数是X2。直接读数指的是直接将数据填入，不经过任何处理，这时标准压力是X，升压之后示值为X1，示值误差是X1-X ；降压时是X2，示值误差的计算方法为X2-X；回程误差=︱X1-X2︱。反校验法不会改变标准压力值，升压、降压处理按照①、②：标准压力为X，①：升压时示值Xa=X+（X-X1）；示值误差△1=Xa-X=X-X1；②：降压时示值Xb=X+（X-X2）；示值误差△2=Xb-X=X-X2；回程误差△3=︱Xa-Xb︱=︱X1-X2︱。

4.4理论示值分析。在弹簧管形变和被检压力表刻度均匀时，指针的变量和压力变量是线性关系；从理论上来讲，数字压力计的读数如果可以调整至恰好是X，那么理论示值的计算可以按照③、④：标准压力是X；③：升压时示值Xc=X+X/X1（X-X1）；示值误差△1=Xc-X=X/X1（X-X1）；④：降压时示值Xd=X+X/X2（X-X2）；示值误差△2=Xd-X=X/X2（X-X2）；回程误差△3=︱Xc-Xd︱=X︱X/X1-X/X2︱。误差分析：直接读数法、反校验法示值误差分析之后，对比他们的误差分别和理论示值的误差偏差，主要有三种情况：当X1等于X时，直接读数法和反校验法的示值误差比起理论示值误差来讲偏差相同；当X1大于或者小于X时，结果是一样的，反校验法的误差比起理论误差偏差更小，一般是小于或者等于直接读数法误差和理论误差的偏差的。综上所述，反校验法的优势十分明显，比起直接读数法来讲更加科学，准确度会更高。

4.5实例分析。为了对几种技术进行更为科学的比较，特意选择了一块精度为2.5级、量程是4MPa的压力表进行了现场检定，选定了四个检定点：1MPa、2MPa、3MPa和4MPa。具体检定情况如下表所示：

直接读数法

标准压力 MPa 被检表示值情况 示值误差 回程误差

降压 升压 降压 升压

1 0.938 0.948 -0.061 -0.051 0.011

2 1.924 1.947 -0.075 -0.052 0.022

3 2.931 2.941 -0.068 -0.059 0.009

4 3.937 3.926 -0.062 -0.074 0.011

反校验法

标准压力 MPa 被检表示值情况 示值误差 回程误差

降压 升压 降压 升压

1 1.061 1.051 0.061 0.051 0.010

2 2.075 2.052 0.075 0.052 0.022

3 3.068 3.059 0.068 0.059 0.009

4 4.062 4.074 0.062 0.074 0.011

理论示值

标准压力 MPa 被检表示值情况 示值误差 回程误差

降压 升压 降压 升压

1 1.065 1.054 0.065 0.054 0.011

2 2.078 2.054 0.078 0.054 0.023

3 3.069 3.060 0.069 0.060 0.009

4 4.063 4.075 0.063 0.075 0.011

4.6结论。通过分析升压过程和降压过程中直接读数、反校验法、理论值三种读数方法的示值误差走势，可以得出如下结论：反校验法示值误差更加贴近理论示值的误差，直接读数法则相差较大，并且当对该被检表实行调整或维修时，会在一定程度上调大被检表示值，使得結果示值的误差会越来越大，影响表的正常性能。在检定时，可以通过改进检定方法，也就是把对被检压力表值进行调整，达到一定检定点之后，直接在标准仪上读数，之后采用反校验法进行数据分析处理，提高数据处理效率的同时，降低示值误差，确保结果的准确性。

5、计量系统中的数据处理改进策略研究

提高检定结果的准确性，需要从以下四个方面入手：

5.1操作者要改变心态，提高个人的业务素质。企业的生产技术在不断革新，成品质量在逐渐提高，这就要求操作者必须要改变之前的敷衍态度，不断完善自己，用专业理论知识充实自己的头脑，指导自己的工作，不断提高个人的业务素质，保证检定工作的有序开展，减小出现的误差，提高数据的准确性，为企业的生产经营科学决策提供有效依据。

5.2使用新型计量器具和方法。压力数值决定测量结果是否准确，对于工作的效果评判要结合这两个因素进行。现在的很多计量器具都存在问题或者缺陷，限制使用的过程，影响企业的发展前程。不但操作难度比较大、使用起来很麻烦，给工作人员带去了很多不必要的干扰，增大了数据误差，所以，企业必须要改进实施方法，采用更可合理的测量手段和分析方法，减少仪器产生的误差。有关技术部门必须重视新产品的研发工作，增大资金投入力度、改进工艺水平、不断完善激励机制，保障新产品的研发速度，对于新产品要注意推广使用。对于科学的数据处理办法，要做好推广和普及，提高行业的整体发展水平，提升企业的利润空间，为企业发展提供更大的便利和助力，提高企业的综合竞争力。

6、结语

在对压力计量进行检定的时候，由于检定流程比较复杂，所以对工作人员的专业技术水平要求很高，目前我国的很多检定工作操作人员的专业基础不够扎实、态度不够端正、处理方法不够先进等原因，计算过程和结果的误差比较大，准确性无法得到科学保障。因此，为了做好压力计量系统的数据处理分析工作，除了要努力提高操作者的职业素养和业务能力之外，先进的技术方法也发挥着重要的作用。目前，在实践中还有很多需要改进的地方，但是随着科技的不断进步，数据处理办法也在不断革新，比如反校验法，相对来讲就已经是一大进步，所以，在以后的压力计量检定中，结果的准确性会越来越高，对企业的发展贡献也会越来越大。

（作者单位：湖北省十堰市计量检定测试所）