船舶壓力表現(xiàn)場檢定工作可行性技術(shù)分析與研究
提出了目前船用壓力表現(xiàn)場檢定的必要性，并對在船艙現(xiàn)場開展檢定工作的可行性進(jìn)行了技術(shù)分 析和展望。
0.引言
目前，船舶上配備了大量用于監(jiān)測動力系統(tǒng)技術(shù) 狀態(tài)的壓力儀表（包括彈簧管式壓力表、壓力變送器 和壓力傳感器等）特別是由于彈簧管式k力表具有成 本低、壓力指示直觀和安裝方便等諸多優(yōu)點，所以, 這種k表在船上裝配的數(shù)量很大在航行狀態(tài)下，這 些船用壓力表大部分都一直處于工作狀態(tài)，一旦失準(zhǔn), 將直接影響對相關(guān)船舶系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的判斷結(jié)果。造 成的影響，一是會影響船舶相關(guān)任務(wù)執(zhí)行的效果；另 一方面，還可能會對船舶航行安全和船員的人身安全 造成潛在威脅因此，必須按要求定期對這些壓力儀 表進(jìn)行計量檢定。
目前，各計量技術(shù)機(jī)構(gòu)對船舶儀表實施計量保障 時，可采用的模式有如下：
1)拆卸送檢：將能拆卸的儀表送至計量檢定室進(jìn) 行檢定或校準(zhǔn)。這種方法雖然在一定程度上滿足對儀 表的計量保障需求，但由于這些儀表數(shù)量大，把它們 拆卸下來送檢需要很長的周轉(zhuǎn)時間，這會嚴(yán)重影響船 舶航運任務(wù)的順利執(zhí)行。
2)現(xiàn)場檢定：采用普通車輛將測量標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)備運 送到非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境現(xiàn)場實施應(yīng)急檢定，這種方式最適合 船舶儀表的計量保障需求但是，測量標(biāo)準(zhǔn)脫離實驗 室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境到現(xiàn)場校準(zhǔn)壓力儀表，卻存在很大風(fēng)險: 一是檢定工作是非標(biāo)準(zhǔn)實驗環(huán)境下進(jìn)行，會對檢定結(jié) 果造成4吳判”；二是會對測量標(biāo)準(zhǔn)的安全可靠性帶 來影響。
船舶航運經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對儀表現(xiàn)場檢定的需求已 日益迫切，如何緊隨計量保障技術(shù)的發(fā)展，從開展船 舶壓力儀表現(xiàn)場檢定的可行性研究入手，科學(xué)有效地 解決船舶壓力儀表的檢定問題已迫在眉睫。
1.船舶現(xiàn)場開展壓力表檢定工作的可行性分析要素
要探討在船舶現(xiàn)場開展壓力表檢定工作的可行性, 從而解決船舶壓力儀表的現(xiàn)場檢定問題，筆者認(rèn)為， 需要從測量標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)要素、“誤判”風(fēng)險分析核心要素 和現(xiàn)場檢定工作約束性要求等三個要素進(jìn)行分析研究
1.1基礎(chǔ)要素
分析什么樣的測量標(biāo)準(zhǔn)可用于船舶現(xiàn)場的壓力表 檢定工作是進(jìn)行現(xiàn)場檢定問題研究的基礎(chǔ)。當(dāng)前的測 量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一般是基于實驗室條件下研制而成的對 于船舶現(xiàn)場溫度適應(yīng)性、濕度適應(yīng)性、鹽霧耐受性、 震動適應(yīng)性等則未做相應(yīng)設(shè)計。如果憑主觀臆斷，i 接將適于實驗室使用的測量標(biāo)準(zhǔn)用于船舶現(xiàn)場，帶來 的問題一是造成測量標(biāo)準(zhǔn)損壞；二是引入更多測量不 確定度分量，造成測量不準(zhǔn)，從而引起4吳判'
所以，現(xiàn)用測量標(biāo)準(zhǔn)能否直接在船舶現(xiàn)場使用， 或者如果當(dāng)前測量標(biāo)準(zhǔn)不能用于現(xiàn)場，那么能否提供 在船舶現(xiàn)場展開計量檢定的測量標(biāo)準(zhǔn)器，這些問題的 解決是開展現(xiàn)場檢定工作的基礎(chǔ)。
按JJG52 _ 1999《彈簧管式一般壓力表壓力真空 表及真空表檢定規(guī)程〉〉中的規(guī)定，當(dāng)前常用的壓力標(biāo) 準(zhǔn)器有：®活塞式壓力計；②活塞式壓力真空計③ 液體壓力i十④彈簧管式精密壓力表，彈簧管式精密復(fù) 空表⑤其它符合標(biāo)準(zhǔn)器誤差要求的壓力計量標(biāo)準(zhǔn)器 前3種由于其自身特殊的結(jié)構(gòu)特點和對振動、水平等條件的嚴(yán)格限制，它們基本不適合在船舶現(xiàn)場開 展檢定工作，后兩種壓力標(biāo)準(zhǔn)器可加入一些輔助設(shè)備 或進(jìn)行技術(shù)革新，可以在現(xiàn)場開展檢定工作，但都需 要進(jìn)行深入的分析研究，避免出現(xiàn)“誤判”。
1.2核心要素
丨即要分析現(xiàn)場開展檢定工作的風(fēng)險，從而為有效 避免“誤判”提供理論基礎(chǔ)。這是進(jìn)行現(xiàn)場檢定問題 研究的核心。
實際上,°在與標(biāo)準(zhǔn)實驗環(huán)境條件不同的船舶現(xiàn)場開 展壓力表的檢定工作，能否可行，關(guān)鍵在于是否會出現(xiàn) “誤判，，，即將合格的儀表判為“不合格，，，或者相反。 這都是不允許的，也是嚴(yán)重違背檢定工作“公正判決，°， 宗旨的。這需要結(jié)合現(xiàn)場條件對測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢表影響 情況的^析，在充分論證分析的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地評 估現(xiàn)場檢定工作的風(fēng)險，并提出相應(yīng)對策。
檢定的過程，是將被檢計量器具與計量標(biāo)準(zhǔn)對同 一參數(shù)量值（^進(jìn)行測量，檢定規(guī)程的貫徹，是通過各 級計量標(biāo)準(zhǔn)對下一級計量器具進(jìn)行檢定實現(xiàn)的。檢定 的目的在于判斷被檢計量器具是否在允許誤差#圍內(nèi)。 如果檢定結(jié)果將合格的計量器具判斷為不合格，或^ 相反，則都被稱為“誤判”。
現(xiàn)場檢定風(fēng)險分析的焦點是：現(xiàn)場檢定結(jié)果對 “誤判，，所造成的影響。
所有檢定過程，IP存在一個參考溫度基線，一般 確定為20T。以此為基礎(chǔ)#為簡單起見，不考慮其它 因素影響，&考慮溫度變化所引入的隨機(jī)誤差。
被檢對象隨機(jī)誤差造成誤判情況如圖1 €示。橫 軸代表被檢對象對參量卩的測量結(jié)果；縱軸代表^量 標(biāo)準(zhǔn)對參量的測量結(jié)果/
從理論上講，如果被檢儀表和測量標(biāo)準(zhǔn)都不存在 測量誤差，則
x = Q9 y = Q
但是，由于環(huán)境溫度變i七等因素的影響，測量標(biāo) 準(zhǔn)和被檢對象對參量Q的測量結(jié)果與Q的實際值都會 有一定差異.
設(shè)被檢計量器具按技術(shù)條件的規(guī)定，其誤差限為 ±Tc當(dāng)實際測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差為+ /^或時, “誤的風(fēng)險最大。
為簡單起見，不°考慮系統(tǒng)誤差的影響，僅考慮隨 機(jī)誤差所引入的不確定性，用概率分析手段表示如圖 2所示r它一般為正態(tài)分布，圖中橫坐標(biāo)j代表測量 誤差，縱坐標(biāo)A(d)表示與測量誤差d出現(xiàn)概率相對應(yīng) 的概率密度函'數(shù)。
則有： °
?如果則判定被檢計量器具合格； ?如果d <_r或>+r,則判定被檢計量 器具不合格。_ max
其中，為對被檢計量器具檢定時測量誤差的最大 值，即
^max =1^1+^
式中：0為被檢計量器具的系統(tǒng)誤差；。為被檢計量器 具的標(biāo)準(zhǔn)偏差，&=3。
從廣義上講?誤判，，的風(fēng)險在以下范圍內(nèi)都存在:
Q-T彡x彡Q+T 但如上所述，在實際工作中，大部分“誤判，，都
發(fā)生在被檢設(shè)備的示值在臨界誤差點附近，即。此時,
由于一些因素，如溫度的影響造成測量標(biāo)準(zhǔn)￥被檢對
象示值附加溫度誤差，則很容易出現(xiàn)“誤判，，現(xiàn)象。
圖1所示為被檢對象隨機(jī)誤差造成誤判情況示意圖。
被檢計量器具存在隨機(jī)誤差，該隨機(jī)誤差的來源 有以下幾種：①被檢計量器具本身示值隨機(jī)性；②測 量標(biāo)準(zhǔn)示值隨t幾性；③人員操作隨機(jī)性；④環(huán)境因素 的隨機(jī)影響；⑤其它影響檢定結(jié)果的隨機(jī)_素等
與標(biāo)準(zhǔn)實i環(huán)境中進(jìn)行計量檢定操作相比，在偏 離標(biāo)準(zhǔn)實驗室環(huán)境的現(xiàn)場開展計量檢定，溫度的偏離 將對所用測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢對象造成很大影響，從而增 大了 “誤判，，的風(fēng)險?？煞譃?種模式，見表K
由表1看出，由于現(xiàn)場檢定溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)實驗溫 度（不同的測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢對象，標(biāo)準(zhǔn)實驗溫度區(qū)間 有所不同，對壓力表的檢定而言，為標(biāo)準(zhǔn)實驗溫度為
20°C ± 5^ ,現(xiàn)場檢定溫度為ZOt ± 15°C),如果缺少 溫度補償措施，測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢W象的準(zhǔn)確度將會下 降。然而，不同的感溫材料，其溫度系數(shù)也不盡相同， 甚至有的是正溫度系數(shù)，有的則是負(fù)溫度系數(shù)，這要 通過理論分析加實驗驗證來確定。
上述模式中，除了模式4可以按常規(guī)方法進(jìn)行外, 其它三種模式都需要對測量標(biāo)準(zhǔn)或（和）被檢壓力儀 表的溫度適應(yīng)性進(jìn)行分析研究，才能確定防止誤判方 法的方法。特別是模式3,需要對測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢壓 力儀表受k度的影響情況進(jìn)行綜合分析才能確定科學(xué) 合理的誤判防止方法。
1.3約束性要求
通過船用壓力表檢定工作的可行性分析，解決在船舶現(xiàn)場開展儀器儀表檢定工作缺少依據(jù)性文件問題, 這是可行性分析的結(jié)果，也是進(jìn)行現(xiàn)場檢定技術(shù)研究 的落腳點。
雖然國家頒布了壓力表檢定規(guī)程，但這些檢定規(guī) 程一般是基于標(biāo)準(zhǔn)實驗環(huán)境條件（即以20^：為基準(zhǔn)的 溫度區(qū)間，如編寫而成的，其中未對現(xiàn) 場開展檢定工作提^要求。要實施現(xiàn)場檢定工作，必 須“量身定做”適合開展現(xiàn)場檢定的檢定規(guī)程。下面 對檢定規(guī)程中的要素加以詳細(xì)分析。
一般壓力表檢定規(guī)程中提出的要素如下：
1)適用范圍
檢定規(guī)程中要求是適用于首次檢定、后續(xù)檢定和 使用中檢驗。
但對于船舶壓力儀表的檢定，須限定為器材備用 庫儀表的首次檢定、維修后的后續(xù)檢定和使用中的檢
驗。
2)檢定時的環(huán)境條件
檢定規(guī)程中要求是（20 ± 5^ ^f顯然是以201為 基準(zhǔn)溫度點所確定的溫度區(qū)間。
但對于在船舶現(xiàn)場開展壓力儀表的檢定，溫度范 圍為5?這時，檢定時的S準(zhǔn)溫度點發(fā)生了變 化，即應(yīng)對所用標(biāo)準(zhǔn)器和被檢壓力表在該溫度范圍內(nèi) 的特性進(jìn)行分析，并給出具體修正措施
3）對標(biāo)準(zhǔn)器的要求
檢定規(guī)程中要求所選標(biāo)準(zhǔn)器最大允許誤差不大于 被檢表最大允許誤差的1M。并提出了可供選用的壓 力標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備的類別。
但對于在船舶現(xiàn)場開展壓力儀表的檢定，除上述 要求外，還應(yīng)要求測量標(biāo)準(zhǔn)在非工作狀態(tài)下須適應(yīng)船 舶艙內(nèi)外溫濕度、振動環(huán)境，標(biāo)準(zhǔn)器說明書應(yīng)給出溫 濕度適應(yīng)性說明，并給出用于溫度影響修正的修正系 數(shù)或修正曲線，且在溯源時應(yīng)對該修正系數(shù)或修正曲 線進(jìn)行標(biāo)定。
推薦的測量標(biāo)準(zhǔn)器：符合要求的精密壓力表、精 密真空表以及同準(zhǔn)確度等級的其他計量標(biāo)準(zhǔn)器，i旦不 推薦使用活塞式壓力計做為現(xiàn)場檢定用的標(biāo)準(zhǔn)器
4）檢定項目和檢定方法
現(xiàn)用檢定規(guī)程中列出了相關(guān)檢定項目，并說明了 各檢定項目開展的方法。但沒有說明在船舶現(xiàn)場展開 檢定的基本要求。
現(xiàn)場檢定規(guī)程中應(yīng)明確指出，在展開檢定工作時, 應(yīng)選定無明顯振動的工作臺，并對提出不影響檢定過 程中標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表讀數(shù)正確性的光照條件。以及需 要交流供電時，供電條件要滿足安全性要求°(如零地電壓、設(shè)備安全接地等）.
5)在附錄中加入展開現(xiàn)場檢定的推薦方式和數(shù)據(jù) 處理方法
作為現(xiàn)場檢定工作與實驗室檢定工作最大的區(qū)別 點，現(xiàn)場檢定要求提供展開檢定活動最基本的供電、 照明、記錄和操作條件，應(yīng)結(jié)合典型船舶不同情況, 提出相應(yīng)的要求。
與常規(guī)檢定不同的是，現(xiàn)場檢定時標(biāo)準(zhǔn)器和被檢 儀表受環(huán)境溫度影響較大。須結(jié)合影響情況，提出數(shù) 據(jù)處理方法，以避免誤判情況的發(fā)生。
從上面的分析看出，編寫船舶壓力儀表的現(xiàn)場檢 定規(guī)程時，應(yīng)與現(xiàn)用檢定規(guī)程有所區(qū)別，特別應(yīng)關(guān)注 上述第二、第三條。
第二 涉及所提出現(xiàn)場檢定條件要求的合理性, 第三條涉及對測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢對象溫度適應(yīng)性檢驗 主要原因是現(xiàn)場檢定時偏離了傳統(tǒng)檢定規(guī)程中提出^ 基準(zhǔn)溫度：要對測量標(biāo)準(zhǔn)和被檢表的環(huán)境溫度 特性進(jìn)行充分以避免檢定時出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。
2.開展船舶壓力儀表現(xiàn)場檢定工作研究的流程
綜上所述，編寫壓力儀表現(xiàn)場計量檢定規(guī)程是一 項復(fù)雜的系統(tǒng)性工作。此項研究，可著手按以下流程 進(jìn)行
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2.1現(xiàn)場情況調(diào)研和數(shù)據(jù)采集
既然是現(xiàn)場檢定規(guī)程，那么首先需要了解并掌握 現(xiàn)場開展檢定的實際情況，從現(xiàn)場檢定溫濕度條件, 現(xiàn)場檢定基本供電、照明條件，以及現(xiàn)場展開檢定工 作的可能性等方面進(jìn)行分析討論，特別要針對影響檢 定結(jié)果的溫度因素，通過現(xiàn)場實驗、數(shù)據(jù)收集等實際 數(shù)據(jù)采集手段對現(xiàn)場溫度及其變化、對檢定結(jié)果的實際影響數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，為現(xiàn)場檢定風(fēng)險分析提供基礎(chǔ)。
2.2測量標(biāo)準(zhǔn)和被測儀表環(huán)境適應(yīng)性分析
按前述4種模式，分別分析測量標(biāo)準(zhǔn)和被測儀表 對環(huán)境溫度的適應(yīng)性，提出防止誤判的技術(shù)方法或手 段。
2. 3現(xiàn)場檢定風(fēng)險分析及風(fēng)險對策研究
如前所述，任何影響儀表準(zhǔn)確性判定公正性的行 為都是與計量保障工作的宗旨相違背的。只有通過風(fēng) 險分析，并做出相應(yīng)決策，才能為現(xiàn)場k定工作的開 展提供必要的技術(shù)支撐。在現(xiàn)場情況調(diào)研和數(shù)據(jù)采集 的基礎(chǔ)上，根據(jù)所建數(shù)i模型對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析，以此為基礎(chǔ)，出具風(fēng)險分析報告。
2.4風(fēng)險排除方法驗證
通過研究現(xiàn)場檢定風(fēng)險，根據(jù)所提出的排除對策, 對所提出的方法或手段進(jìn)行實際驗證，如方法得當(dāng), 就可編寫現(xiàn)場檢定規(guī)程的初稿。
2.5問題反饋及解決
對所提出的風(fēng)險排除方法或手段進(jìn)行實際驗證后, 如果發(fā)現(xiàn)方法或手段失當(dāng)，就要及時反饋情況，并及 時加以解決。
2.6現(xiàn)場檢定規(guī)程初稿編寫
按檢定規(guī)程編寫格式和技術(shù)內(nèi)容要求，編寫現(xiàn)場 檢定規(guī)程初稿^
編寫現(xiàn)場k定規(guī)程初稿后，就可順次開展現(xiàn)場檢 定規(guī)程意見征求、試用版評審與發(fā)布、試行、修訂和 正式頒布工作，這里就不再一一繁述+。
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