魏元奎

（安徽省計量科學(xué)研究院 安徽合肥 230051）

數(shù)字壓力計量中數(shù)據(jù)處理方法探析

魏元奎

（安徽省計量科學(xué)研究院 安徽合肥 230051）

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

數(shù)字壓力計量；數(shù)據(jù)處理；反校驗法；改進(jìn)

前言

在傳統(tǒng)壓力計量中，一般的壓力表檢定都是以精密壓力表為標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)整壓力使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，同時對被檢表示數(shù)進(jìn)行估讀，然后將標(biāo)準(zhǔn)值與被檢表數(shù)值進(jìn)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(shù)據(jù)估讀，這就增加了人為誤差，從而影響了測量精度。而數(shù)字壓力計量具有4位以上數(shù)據(jù)顯示，不僅克服了估讀誤差，而且壓力傳感技術(shù)的引入提高了計量的精度。

1 數(shù)字壓力計量數(shù)據(jù)處理中存在的問題

受技術(shù)水平制約，目前我國數(shù)字壓力計量中的數(shù)據(jù)處理仍存在較多問題，如壓力表使用問題、檢定人員素質(zhì)問題、檢定工作流程不規(guī)范、檢定結(jié)果準(zhǔn)確性有待提高等等。其中檢定結(jié)果準(zhǔn)確性是相關(guān)領(lǐng)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(rèn)識，對使用的數(shù)據(jù)處理方法缺乏詳細(xì)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(dǎo)致數(shù)據(jù)處理存在較大誤差，嚴(yán)重降低了檢定的準(zhǔn)確性與可靠性。另外，一些素質(zhì)較低的檢定人員態(tài)度不端正、缺乏應(yīng)有的責(zé)任感，專業(yè)知識水平較低，對壓力表等儀器操作不規(guī)范不合理，數(shù)據(jù)處理方法了解不全面，縮減試驗步驟，當(dāng)壓力表示值達(dá)到上限后，沒有耐壓就直接進(jìn)行倒序回檢等，這些都直接造成了檢定結(jié)果的誤差。

2 數(shù)字壓力計量數(shù)據(jù)處理方法

2.1 反校驗法

所謂反校驗法，就是指經(jīng)過改進(jìn)后將數(shù)字壓力校驗儀作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的一種壓力表檢定方法。該方法具有較高的科學(xué)性，與其他壓力計量數(shù)據(jù)處理方法相比，其具有操作簡單方便、檢定效率高、節(jié)約檢定時間、直接讀數(shù)方式有效避免了人為估讀的誤差，大大提高了檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性等優(yōu)勢。

2.1.1 反校驗法

假設(shè)檢定點為X，當(dāng)進(jìn)行降壓檢定時，調(diào)整壓力同時敲打表殼，使被檢表示數(shù)指向X刻度，將該數(shù)字壓力計讀數(shù)記為X1。當(dāng)進(jìn)行升壓檢定時，同樣調(diào)整壓力，輕敲表殼使被檢表示數(shù)達(dá)到X刻度，記為X2。采用直接將數(shù)據(jù)填入不經(jīng)過任何處理的直接讀數(shù)法讀出被檢表的示數(shù)，此時標(biāo)準(zhǔn)壓力值為X，降壓數(shù)值為X1，升壓數(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)法的示值誤差進(jìn)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(jìn)行比較，分三種情況進(jìn)行討論[3]。如果升壓示值與標(biāo)準(zhǔn)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(shù)法的理論示值誤差與理論示值誤差偏差值相等。如果數(shù)字壓力計量器具的升壓示值大于壓力表的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，即X2＞X，則反校驗法與直接讀數(shù)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(shù)法的理論示值誤差偏差。如果數(shù)字壓力計量器具的升壓數(shù)值小于壓力表的標(biāo)準(zhǔn)壓力值，即X2＜X，則反校驗法理論示值誤差偏差與直接讀數(shù)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(shù)法的理論示值誤差偏差[4]。綜合上述三種可能出現(xiàn)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(jìn)行討論，可以得出類似的結(jié)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(shù)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(xué)的比較反校驗法與直接讀數(shù)法在數(shù)字壓力計量中對數(shù)據(jù)處理誤差產(chǎn)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(jìn)行了檢定，試驗結(jié)果見表1～2。從表中數(shù)據(jù)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(shù)法得到的示值誤差與理論示值誤差存在較大差異。而且，當(dāng)調(diào)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(dǎo)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(jìn)檢定方法，即調(diào)整被檢壓力表使其達(dá)到一定檢定點后，采用直接讀數(shù)法讀出表中的示值，然后采用反校驗法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過這種方式改進(jìn)后不僅可以有效降低示值誤差，而且可以大大提高數(shù)據(jù)處理的效率，提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)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(shù)法不同檢定點的示值誤差與回程誤差

3 數(shù)字壓力計量中數(shù)據(jù)處理改進(jìn)策略

雖然反校驗法等當(dāng)前現(xiàn)有數(shù)字壓力計量數(shù)據(jù)處理方法能夠有效提高檢定結(jié)果準(zhǔn)確性與檢定效率，但面對發(fā)展迅速和科技水平不斷提升的市場，其還必須進(jìn)行不斷的改進(jìn)與創(chuàng)新，如引進(jìn)新型計量器具和數(shù)據(jù)處理方法等，只有這樣壓力計量數(shù)據(jù)處理效率與質(zhì)量才會不斷加強(qiáng)。

由于壓力數(shù)值決定著檢定結(jié)果準(zhǔn)確性的高低，所以在數(shù)字壓力計量器具實際使用過程中，在其數(shù)據(jù)處理方式的改進(jìn)過程中，應(yīng)充分考慮壓力數(shù)值的精度。目前，現(xiàn)有壓力計量數(shù)據(jù)處理工具與方法很多都存在著缺陷與問題，且部分技術(shù)較為落后，使用具有一定局限性，對其自身與企業(yè)發(fā)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(zhǔn)確率，又容易給處理人員造成不必要的麻煩。因此，改進(jìn)現(xiàn)有壓力計量數(shù)據(jù)處理方法，積極引進(jìn)新型先進(jìn)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與儀器設(shè)備勢在必行。有關(guān)技術(shù)部門與工作人員應(yīng)盡可能采用更為科學(xué)合理的壓力計量手段，增大資金投入，大力引進(jìn)創(chuàng)新型人才，對自身現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，不斷更新與完善激勵機(jī)制，規(guī)范儀器設(shè)備操作，加快新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度，推廣新產(chǎn)品使用范圍。

4 總結(jié)

總之，數(shù)字壓力計量器具及其數(shù)據(jù)處理方法是對傳統(tǒng)計量器具一個質(zhì)的飛躍，其所具有的諸多優(yōu)點與在實際應(yīng)用中所發(fā)揮的效用是不可否認(rèn)的。在今后的發(fā)展過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)充分重視起對現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)與創(chuàng)新，積極彌補(bǔ)現(xiàn)有方法存在的不足與缺陷，不斷提高壓力計量數(shù)據(jù)處理技術(shù)水平，推動我國科技快速發(fā)展。

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

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

[3]陳明軍.數(shù)字化壓力計量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理方法分析[J].科技與企業(yè)，2015，19：215～216.

[4]王妮.基于單片機(jī)的數(shù)字式壓力測量儀的研究[D].西安科技大學(xué)，2013.

[5]錢蕓.智能數(shù)字壓力校驗儀的設(shè)計與實現(xiàn)[D].吉林大學(xué)，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。