活塞式壓力計綜述

PG7601為基準級真空參考氣體活塞式壓力計，用于介質為氣體的4kPa～ 7MPa表壓和7kPa～7MPa絕壓，以及-90kPa～350kPa差壓的校準工作。通過將砝碼的鐘形罩抽為真空，PG7601能夠以真空為參考進行測量。如果不需要接近和低于大氣壓，以及/或者需要高于7MPa（ 1000 psi）的絕壓或表壓，則宜考慮使用不具備真空參考能力的PG7102。

PG7601氣體活塞式壓力計具有所有的PG7000 標準特性，并可以建立和測量真空參考，相對于被抽真空的鐘形罩定義絕壓。支持“差壓模式”，覆蓋接近于零和不同靜壓下的正和負差壓。

PG7601氣體活塞式壓力計始終刷新顯示環(huán)境壓力、溫度、濕度和活塞組溫度、活塞位置、活塞下降速率、活塞轉速下降速率等參數(shù)。提供轉速“就緒/ 未就緒”指示功能， 實時刷新“質量-壓力”計算。電機驅動的活塞旋轉可以選擇電機自動驅動，也可以選使用手動驅動。

基準級微壓活塞壓力計，提供微壓溯源性

FPG8601是基準級微壓活塞壓力計，解決了活塞式壓力計在微小壓力范圍內以極小的不確定度提供長期溯源性的需求。

FPG 8601采用了活塞式壓力計原理：加到活塞缸有效面積上的壓力被轉換為成比例的力。然而，壓力產(chǎn)生的力并不是與重力加速度引起的重量相平衡的，而是由活塞所在的力平衡壓力傳感器測得的?；钊滋醉敳亢偷撞堪惭b了壓力室，可改變被用來定義壓力的參考壓力（對于表壓來說是大氣壓，對于絕壓來說是真空）。在常壓下利用高壓室和低壓室調零壓力傳感器，剔除活塞的重量以及其它非所測壓力的壓力因素，使測量壓力從零開始。根據(jù)活塞缸的有效面積和壓力傳感器測得的凈壓力值即可計算出差壓值。

力平衡式活塞壓力計原理框圖

為了避免通過在汽缸中旋轉活塞來確定其中心的不穩(wěn)定性和機械方面的復雜性，F(xiàn)PG8601活塞是通過缸體-活塞縫隙中獨立流通的潤滑氣壓來確定中心的。縫隙呈圓錐形，收縮面對稱朝向活塞末端。缸體－活塞縫隙為1～6 mm，潤滑壓力比參考壓力大40 kPa，保證流入到測量室的氣流非常小（低于總量的1 sccm）?；钊麅啥说膲毫νㄟ^一個萬向節(jié)連接系統(tǒng)傳遞到壓力傳感器，該系統(tǒng)將活塞保持在其重心。連接系統(tǒng)的通路也用來提供缸體－活塞潤滑氣。壓力傳感器被封閉在一個密封室內，潤滑氣通過該密封室流通。壓力傳感器密封室的設計有利于保持恒溫，并且潤滑氣的相對濕度被保持在40～70 %之間，從而使壓力傳感器的性能達到較佳。 優(yōu)異的測量不確定度

該系統(tǒng)在表壓和絕壓模式下覆蓋的量程均為0（絕壓為0.5 Pa）～15 kPa（2.2 psi）。測量不確定度為讀數(shù)的±30 ppm與一個非常小的門限誤差的組合，足夠小以能夠校準量程低達130 Pa (1 Torr，0.5 in. H2O)甚至13 Pa (100 mTorr，0.05 in. H2O)的各種微壓傳遞標準。 DHI有一份完整的不確定度分析報告（請參見DHI技術文章 2090TN05）說明FPG8601的測量不確定度。該儀器的穩(wěn)定度取決于碳化鎢活塞組和不銹鋼砝碼，所以FPG8601的校準間隔與傳統(tǒng)的活塞式壓力計相同，并沒有其它特殊的維護要求。除了卓越的計量性能外，F(xiàn)PG8601還實現(xiàn)了全自動控制；合理的尺寸和重量，在典型的高端計量實驗室環(huán)境下均可正常工作，沒有額外要求。

全自動的力平衡控制

FPG8601壓力控制器通過調整限流閥的氣流進行工作。限流閥的上游側被連接到上方的FPG壓力室，下游側被連接到下方的FPG8601的壓力室，并連接到大氣壓，或在絕壓工作模式下連接到獨立的真空源。

壓力控制器原理

控制器中有幾個具有不同導電系數(shù)的節(jié)流閥，并自動選擇與相應的壓力量程相匹配的一個。有2個質量流量控制器（MFC），其中1個用于壓力粗調，另1個用于壓力精調，MFC并聯(lián)用于調整反饋環(huán)路中的流量。根據(jù)壓力設置點和 FPG8601壓力測量值之差進行控制。有一個兩級的壓力調節(jié)器，其第二級以節(jié)流閥的下游側為參考，它為質量流量控制器提供了一個穩(wěn)定的輸入壓力。FPG8601 包括一個基于Windows的系統(tǒng)控制器。系統(tǒng)控制器與FPG8601硬件及被測設備進行通信。FPG Tools軟件監(jiān)測和控制FPG8601的工作，并支持多種高級功能，包括全自動工作、無值守測試程序并采集被測設備數(shù)據(jù)。所有的FPG8601和被測設備的數(shù)據(jù)均被記錄為逗號分隔的數(shù)據(jù)文件，可方便地下載至其它應用程序進行分析。

以下為FPG Tools軟件的部分功能：

改變測量模式（表壓/絕壓）

壓力傳感器自動調零，并自動設置跨距

調整數(shù)據(jù)點平均時間

工作狀態(tài)發(fā)生過大變化時自動報警

在低絕壓模式下進行熱蒸發(fā)修正

被測設備設置

測試程序定義和儲存

全自動測試

實時繪制測試結果

支持表壓、絕壓和絕差壓測量

FPG8601支持三種不同的測量模式：

表壓模式：把FPG8601的下方壓力室和測試的“低”側連接在一起，并和環(huán)境大氣壓相同。

絕壓模式：FPG8601的下方壓力室被抽成真空，并用真空計測量殘留真空。這種模式用于校準密封絕壓的DUT。

絕差壓模式：把FPG8601的下方壓力室和測試的“低”測連接在一起并抽成真空。這種模式用于校準相對于真空的差壓被檢對象。

此外，F(xiàn)PG8601沒有特殊環(huán)境要求，可安裝在2m長的高質量實驗臺上。壓力控制器常常安裝在試驗臺下方。當需要使用絕壓功能時，需要考慮真空泵的位置。如果需要，可以隨系統(tǒng)提供定制的安裝臺。其工作環(huán)境要求為典型的高端計量實驗室環(huán)境。

性能卓越的QRPT傳感器

福祿克DHI公司的數(shù)字式壓力控制器/校準器系列產(chǎn)品提供讀數(shù)精度，性能堪比活塞壓力計。其出眾的指標是源于獨特的Q-RPT（石英諧振式參考壓力傳感器）。每個傳感器都經(jīng)過嚴格的評估并參照基準級的壓力標準標定其特性，只有滿足必需的線性度，重復性和穩(wěn)定性指標的傳感器才能被使用。福祿克DHI壓力計量部通過二十多年來對成千上萬只傳感器測試的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)的積累，得到了一個擁有專利的補償模型從而對每個傳感器賦予了優(yōu)化的計量特性。出于用戶不同需求和應用的考慮，我們提供不同性能和價格的Q-RPT 壓力傳感器，適應不同用戶的不同應用。

PG7102為基準級活塞壓力計，用于介質為氣體 5kPa ~ 11MPa表壓和105kPa ~ 11MPa絕壓的校準工作。通過自動測量值加上PG7102 的內置氣壓計或如RPM4-AD這樣的外部參考大氣壓力計測得的大氣壓力，即可支持絕壓模式。 PG7102 不支持低于大氣壓力的絕壓或表壓模式。若需覆蓋接近或低于大氣壓并/或在1500 kPa 200 psi以下獲得較佳準確度的絕壓，請使用PG7601。

PG7102氣體活塞式壓力計具有所有的PG7000 標準特性，并具有更低成本、簡化的氣體操作平臺。始終刷新顯示環(huán)境壓力、溫度、濕度和活塞組溫度、活塞位置、活塞下降速率、活塞轉速下降速率等參數(shù)。提供轉速“就緒/ 未就緒”指示功能， 實時刷新“質量-壓力”計算。活塞旋轉可以由電機驅動實現(xiàn)，也可手動實現(xiàn)。

引言

高性能的活塞式壓力計的長期穩(wěn)定度已經(jīng)使其成為高準確度壓力計量領域不可或缺的一種工具。隨著準確度水平的提高，質量保證要求的增強以及工作時自動化程度的提高，活塞式壓力計必須不斷革新以擔負起其在壓力量值傳遞體系中的關鍵角色。

福祿克公司壓力計量部（DHI）著名于世的產(chǎn)品和技術就是其先進的活塞式壓力計。這些高精度，高性能的活塞式壓力計代表著世界高水平的活塞壓力計，其用戶都是國家級計量實驗室，壓力產(chǎn)品的著名制造商以及那些國際著名企業(yè)和國防單位的計量部門。福祿克的活塞式壓力計之所以能夠達到如此高的水平，是基于其精湛的制作工藝，不斷開發(fā)的各種專利技術以及數(shù)十年的經(jīng)驗積累。

福祿克的DHI壓力計量部在開發(fā)新一代活塞式壓力計時提出了四點設計目標，包括：

確保支持當今以及未來高準確度的要求；

提供一臺現(xiàn)代化的全智能壓力校準器，徹底改變壓力計量的傳統(tǒng)概念；

減小并盡可能消除操作者對測量的影響，提高測量的復現(xiàn)性；

改善活塞式壓力計的人機操作界面，使操作更簡單，更方便，并提高工作效率。

基準級活塞壓力計覆蓋完整壓力量程

福祿克的活塞式壓力計為基準級壓力計量器具，其較高準確度優(yōu)于讀數(shù)的0.002%（20ppm），是目前世界上活塞式壓力計的較高水平。中國、美國、英國、德國、日本等三十多個國家的較高計量技術機構及國防部門的計量單位均采用福祿克的活塞壓力計產(chǎn)品作為壓力基準裝置。

福祿克的活塞式壓力計產(chǎn)品覆蓋了從絕壓下非常低的氣壓到液體介質高壓的完整壓力量程，提供從真空到500MPa完整的壓力基準裝置解決方案，滿足直至國家級計量部門的壓力計量需要。

盡管覆蓋不同的量程和介質可能需要幾款活塞壓力計平臺和特定的附件，但是整個系列中都保持了一致的用戶界面和工作原理。在大多數(shù)情況下，僅需要兩款活塞壓力平臺，4種活塞套筒模塊和兩組砝碼即可獲得完備的氣壓和油壓的校準能力。這樣就實現(xiàn)了系統(tǒng)之間的一致性，方便操作和培訓。操作者無需學習和操作幾款完全不同的系統(tǒng)來覆蓋完整的壓力范圍。通過減少所支持的計量設備的數(shù)量來降低維護成本。

獨特的模塊化活塞設計

除了精密的活塞制造工藝，福祿克在設計活塞的時候，采用了很多的專利和特殊技術，從而保證了其精確性，耐用性，方便性等。其中較重要的技術就是可更換的模塊化活塞設計和制造。為了保證活塞和套筒加工的精密性和一致性，它們都是一一對應的，配套成對。傳統(tǒng)的活塞壓力計更換活塞和套筒時不是很方便，因此通常不同的量程只能使用不同的壓力平臺。而福祿克的活塞是模塊化的，也就是活塞和套筒組合好的。不同的模塊可以在一個共同的平臺上使用。