用于压力表计量检测的快录电子原始记录方案

0 引言

压力表的检定和校准采用直接比较法，压力表与标准器在校验台上连接后，在进行示值检测时，从零点开始均匀缓慢地加压至第一个检测点，读取被检压力表的示值，按分度值的1/5估读，之后读取轻敲位移示值，如此依次加压至所选取的检测点直至最高检测点。经耐压测试后，再依次逐点进行下行程检测。每一项的测量结果取该项的绝对值的最大值[1-4]。

对于压力表这种量大面广的计量器具，检定和校准过程中每一步的快捷化都能简化大量的反复操作步骤。为此，提出了用于压力表计量检测的快录电子原始记录方案，以提高压力表的检定、校准工作效率。

1 示值表示整数化

压力表示值读取方法，如图1所示。当标准压力值为0.6 MPa时，1台压力表样品的示值如图1所示，依据JJG 52-2013[5]中7.3.3，读取压力表的示值时按分度值的1/5估读，即压力表的1/5分度值所表示的压力值为示值的最小估读值。假如某计量人员估读到该指针尖端与标准值分度线的距离为-2/5格，则该点的示值误差为估读格数乘以分度值（0.02 MPa），即-2/5×0.02 MPa=-0.008 MPa。压力表示值为标准值加上示值误差，

图1 压力表示值读取方法图解

即（0.600-0.008）MPa=0.592 MPa。

显然，示值误差=整数×1/5分度值，即可以用1/5分度值作为整数值的记录单位。在标准值为0.6 MPa，分度值为0.02 MPa时，估读整数为-2。

原始记录中压力表需要读取的项目数值有四组，分别为零位示值、被检表示值、轻敲位移值、回程误差。在标准值和估读值确定的情况下，这些数值都可以用整数表示。当被检表规格和分度值确定后，被检表的标准值个数和有效位数就被确定。输入被检表一个标准值时，被检表示值误差按1/5分度值估读后，该压力表示值可以被确定。如1台量程为0～1 MPa的压力表，分度值一般有两种，0.02 MPa或0.05 MPa （见图2）。当分度值为0.02 MPa [见图2（1）]时，最小估读值为0.004 MPa。标准值分别为 0.000 MPa、0.200 MPa、0.400 MPa、0.600 MPa、0.800 MPa、1.000 MPa； 当 分 度 值 为 0.05 MPa[见图2（2）]时，最小估读值为0.05 MPa，标准值分 别 为 0.00 MPa、0.20 MPa、0.40 MPa、0.60 MPa、0.80 MPa、1.00 MPa。已知每个标准值误差的最小估读值的整数倍数，可以确定被检表示值。如当分度值为0.02 MPa时，如果除零位外每个标准值的被检表示值按1/5分度值估读，分别为0个1/5格、1个1/5格、0个1/5格、-1个1/5格、-2个1/5格，则被检表的示值分别为 0.200 MPa、0.404 MPa、0.600 MPa、0.796 MPa、0.992 MPa。如表1所示。表1为以1台量程为0～1 MPa，准确度等级为1.6级的压力表的部分原始记录。

图2 两种分度值的0～1 MPa量程压力表

（1）0.02 MPa分度值的压力表 （2）0.05 MPa分度值的压力表

表1 分度值0.01 MPa、量程1.6 MPa、准确度等级1.6级的压力表示值部分原始记录

使用上述整数化方法后，用1/5分度值作为压力表示值的记录单位，表1可以简化为表2。

表2 表1简化后的压力表原始记录

由此可见，检定原始记录数据整数化其实为用最小估读值的整数倍数表示示值误差，即表2为表1计算前的状态，省略由估读格数计算具体压力值和最大误差的步骤。这样可减少填写数字，录入速度提高，计算过程交由计算机完成，简化流程，提高工作效率。

其中需要注意的是，如果计算得到的数值在数学计算后不符合倍数，需根据情况使其符合分度值1/5估读的要求。如上、下行程示值通过平均值计算后得到的压力表示值，在平均运算后如果不满足该条件，则取绝对误差值最大的行程示值为最后的压力表示值结果。

综上所述，量程和分度值确定后，可确定标准值个数及标准值有效位数，又利用估值读数规则，将五分之一分度值作为数据输入单位，作为下一步软件实现的基础，计算出输入整数序列的全部示值数据。

2 量程分度值等级归纳表

压力表根据使用需要有不同的量程（最大测量上限）、分度值和准确度等级（读取示值准确度）。示值检定是否合格，是通过误差与最大允许误差比较而得。一段量程的最大允许误差由该压力表的准确度等级和在该段量程中的位置决定，可以通过归纳表总结得出。

制作归纳表是基于规程对压力表的规定，对压力表的量程、计量单位和准确度等级进行了规范，从而归纳出一张简便的表格。其中规定如下：

1）JJG 52-2013中3.2条规定了压力表使用的法定计量单位为Pa（帕斯卡），或是它的十进倍数单位：kPa、MPa等。即在我国只能用帕斯卡和它的十进倍数单位作为压力计量单位；

2）JJG 52-2013中6.1.4条规定测量范围的上限应符合以下系列中之一：（1×10n，1.6×10n，2.5×10n，4×10n，6×10n）/Pa、kPa或 MPa，式中：n为正整数、负整数或零；

3）JJG 52-2013中5.1规定压力表的准确度等级及最大允许误差应符合表3中的规定。

表3 压力表的准确度等级及最大允许误差

注：1）使用中的1.5级压力表最大允许误差按1.6级计算，准确度等级可不更改。
2）压力表最大允许误差应按其量程百分比计算。

以上三条规定了国内压力表的计量单位、量程和准确度等级，限制了符合国内规程要求的压力表的规格、种类。计量人员经多年经验积累，总结出常用压力表量程、分度值、准确度等级归纳表，进而查询最小估读值、0～90%测量上限的最大允许误差、90%～100%测量上限的最大允许误差，如表4所示。

表4 常用压力表量程、分度值、准确度等级归纳表

由于标准值数据较多，本文将标准值数据放于表5中。实际两表可以合为一个表使用。

表5 常用压力表标准值查询表

从表4可知，相同量程准确度等级的压力表的分度值和最大允许误差相同，如0～0.1 MPa和0～-0.1 MPa相同，0～0.4 MPa和-0.1～0.3 MPa的相同；相同量程准确度等级的压力表量程成10倍的，分度值和最大允许误差也成10倍，如0～1 MPa压力表的量程是0～0.1 MPa压力表量程的十倍，分度值和最大允许误差也是它的十倍。因而6 MPa以上的压力表可以通过乘以10计算得出。

图1中的压力表量程、分度值、准确度等级分别为 0～1 MPa、0.01 MPa、1.6级，从表4可以查出它的最小估读值、0～90%测量上限的最大允许误差、90%～100%测量上限的最大允许误差分别为0.01 MPa、±0.025 6 MPa、±0.040 MPa。通过比较原始记录中的最大示值误差可知，该压力表示值误差为合格。

表4也可以不断更新，在遇到新的规格压力表后，将参数填入表中，使得电子原始记录适合更多规格的样品。

将表4作为原始记录的压力表规格数据库，是实现压力表标准值自动填充、整数序列转化为示值的基础。

3 Excel原始记录的快录实现

将五分之一分度值作为数据输入单位，可以通过软件输入一组整数序列，计算出全部示值数据。首先在量程和分度值确定后，确定标准值个数及标准值有效位数。可以通过常用压力表标准值查询表得到。如同量程、准确度等级、分度值，相关标准对压力表标准值也有规定。标准值规定见JB/T 5528-2018[6]的第四节，原文中相关的内容呈多个图表，这里不再赘述。经归纳可得，常用压力表标准值查询表如图5所示。

量程和分度值确定后，压力表的各个标准值数值可确定；准确度等级确定后，最大允许误差可确定。于是在压力表量程、准确度等级、分度值、标准值确定情况下，可以用一组最小估读值倍数序列表示一个压力表的所有示值。这组整数序列需要约定排列规则。如规定：升压行程示值序列；降压行程示值序列；升压行程轻敲位移示值序列；降压行程轻敲位移值序列。则该压力表的原始记录可以简化为：0、1、0、1、-2；0、0、0、1、-2；0、0、1、0、0；0、0、1、0、0。将这些数据输入制作好的Excel电子原始记录表中，可以同步计算出全部数据。如图3所示。

本样例电子原始记录表，省略了客户信息、标准器、相应依据、环境条件等信息，各计量技术机构可根据自身情况和需要添加项目。表格包括数据表格、项目分类记录表格和检定结果，图3展示了数据表格。数据表格在此前描述的基础上增加了计量器具名称、型号规格、编号、制造厂、准确度等级、计量单位分度值，图3中压力表示值以上部分（上半部分）左起第二、第四列为压力表的各种信息。其中量程、分度值可以采用下拉列表选择的形式，数据来源为表4。下拉列表选择的形式可以节省填写时间。图3上半部分右起第二列为计算结果，由压力表示值（下部）的数据填充后自动计算得出。如最大示值误差为图3下部左起第三、五列示值误差的最大值，即（1.58-1.60）MPa=-0.02 MPa。

图3 Excel 压力表电子原始记录样表

当输入量程和分度值后，图3下部数据中计量单位由量程中自动读出，标注在中间计量单位一栏中。同时标准值根据数据库自动填充相应数值至单元格（图3左起第一列）。在计量检测过程中，先读取压力表误差数值，并得出简化的整数序列。图3下部左起第二、四、六、八列分别填写整数序列中的升压行程示值序列、降压行程示值序列、升压行程轻敲位移示值序列、降压行程轻敲位移示值序列。当所需数据全部填充后，所有项目最终计算结果随之而出并自动判定是否合格，并输出在结果栏。在量程和整数序列填充前，图3下部数据均为零。在填充后，所有结果自行计算得出。

图3主要展示压力表示值部分原始记录填充的方法。在计量检测过程中，所有项目按照规程规定顺序逐次进行操作并记录，经自动计算并输出检定结果，各项目检定结果输出如图4所示。如第一项外观合格时，在相应项目结果中填写符合技术要求，不合格时填写原因，表格在最终检定结论处相应输出检定结果为不合格的结论。如此逐步完成所有的项目。结果描述也可以采用如图4下拉列表或复选框的方法。

图4 Excel压力表原始记录项目分类结果输出

Excel的信息数据自动化处理，主要完成了三个功能：确定分度值和量程后，针对不同压力表自动填充相符合的标准值；输入误差估读倍数序列，得到对应压力表所需全部数值；在确定准确度等级后，自动计算对应压力表最大允许误差并比较后输出结果。

4 结语

本文针对日常计量中常见的压力表，利用相关规程、规范对估读、量程、准确度等级、分度值的要求，使用Excel快速录入压力表电子原始记录。其中，数据整数化其实是示值未经过计算的初步误差估读倍数；量程、分度值、准确度等级归纳表作为不同规格压力表的数据库通过快速填入对应标准值，求出最大允许误差；用Excel记录表的设计使输入一组整数序列，自动计算出所有数据，并输出结果。以键入一串简单的数字代替手写几十组四、五位数的数字，大大提高了输入效率，节约时间，避免手写及计算带来的错误，并且在符合相关规定的前提下体现了电子记录的优势。

本方案根据规定要求而巧妙地简化电子数据录入的思路，可以拓展应用在其他计量专业领域。在软件应用方面，也可使用开发难度更大而更多便利功能的手机APP和微信小程序等。文中以检定为例，实际工作中有很多项目是校准，由于校准项目多数也参考检定规程，本文不对校准的方式做讨论。实际计量工作中，压力表不止国内的规格，还有国外计量单位和量程、准确度等级，可以通过添加查询表参数的方式，使得自动填充和整数输入的方法同样能够使用。

在电子原始记录必将代替手写记录的趋势下，如何提高计量工作的效率又不失规范将是长期研究的议题。特别是量大面广的计量器具，每一步的快捷化都能简化大量的反复操作步骤。希望本方案能起到提示参考的作用，为提高压力表的检定、校准效率作出贡献。