JP4963121B2 - 重錘形圧力天びん自動比較校正装置 - Google Patents
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Description
P =W/A
ここで、Wは力、Aはピストン・シリンダにより決定される有効断面積である。
P=(W/A)+(ρf−ρa)・g・h (1)
ここで、(ρf−ρa)・g・h はヘッド差補正であり、ρf は圧力媒体の密度、ρaは空気密度、gは局所重力加速度、hはピストンの下端面と圧力基準面の鉛直距離である。
W =M・g・(1−ρa/ρm)+γ・C (2)
ここでMはピストン質量を含んだ重錘の質量、ρmはピストンと重錘の密度、γは圧力媒体の表面張力、Cはピストンの円周長である。
A(P,t)= A(0,tr)・(1+λ・P)・{1+αs・(t−tr)} (3)
ここでA(P,t)は圧力P、温度t℃でのピストン・シリンダの有効断面積A(0,tr)は圧力0Pa、参照温度tr℃での有効断面積、λは有効断面積の圧力変形係数、αsはピストンとシリンダの線膨張係数αpとαcの和である。
JIS7610−1,−2,−3, 重錘形圧力天びん (2000) 小畠時彦、圧力標準の開発と信頼性確保、高圧力の科学と技術、第14巻第2号、2004 T. Kobata and D. A. Olson, "Accurate Determination of Equilibrium State between Two Pressure Balances using a Pressure Transducer," Metrologia, 42-6, S231-S234, 2005.
(1)重錘形圧力天びんの比較校正を校正作業者の技術力や熟練度に依らずに定まった時間内に高精度に実現することができる。即ち、重錘形圧力天びんの従来の比較校正において、作業者が行っていた重錘の加除、圧力印可、校正2台の圧力天びんの発生圧力が等しいか否かの校正する作業を作業者の技術力・熟練度に依らずに、自動比較校正装置により実施可能である。
2 シリンダ
3 重錘
4 支柱
5 遮断弁
6 圧力ポンプ
7 環境測定器
10 標準用重錘形圧力天びん
11 ピストン浮上位置測定器 (標準用重錘形圧力天びん用)
12 ピストン・シリンダ温度測定器 (標準用重錘形圧力天びん用)
13 重錘自動交換器 (標準用重錘形圧力天びん用)
20 被校正用重錘形圧力天びん
21 ピストン浮上位置測定器 (被校正用重錘形圧力天びん用)
22 ピストン・シリンダ温度測定器 (被校正用重錘形圧力天びん用)
23 重錘自動交換器 (被校正用重錘形圧力天びん用)
30 圧力発生器
40 高精度圧力計
50 第1の定容量遮断弁
51 弁制御器 (第1の定容量遮断弁用)
60 第2の定容量遮断弁
61 弁制御器 (第2の定容量遮断弁用)
70 インターフェイス
80 計測制御部
以下、本発明に係る自動比較校正装置の作用を、この装置を用いた校正の手順を通して説明する。
ΔP=(Ita−Ira)/f (4)
ここで、Ita、Iraは、それぞれ測定から得られたIt、Irの平均値である。fは使用した高精度圧力計40のスケーリングファクターであり、事前校正、または、校正中のデータから算出可能である。スケーリングファクターの評価を含めたΔPの算出式に関しては、前掲の非特許文献3に詳しく記載されているのでここでは、省略する。
Pt=Pr+ΔP (5)
ここで、Pt、Prは、それぞれ被校正用、標準用重錘形圧力天びんの発生圧力を表している。Prは、式(1)から(3)により、計算可能である。
図4は、上記実施例の自動比較校正装置による校正例を示す図である。本校正例では、本発明に係る重錘形圧力天びん自動比較校正装置により、はじめに10MPaから100MPaまで、10MPaステップで校正を実施しながら圧力を上昇させ、その後、同様に、100MPaから10MPaまで10MPaステップで圧力を下降させたときの結果を示している。
Claims (4)
- 標準用重錘形圧力天びんを用いて、被校正用重錘形圧力天びんの発生圧力を自動で比較校正できる自動比較校正装置であって、
圧力発生器、高精度圧力計、標準用重錘形圧力天びんと圧力発生器の間を遮断する第1の遮断弁、被校正用重錘形圧力天びんと圧力発生器の間を遮断する第2の遮断弁、及び計測制御部を備え、
前記計測制御部は、圧力発生器、第1の遮断弁及び第2の遮断弁を制御可能な制御回路と、高精度圧力計による圧力値を測定する計測回路とを有し、かつ、前記高精度圧力計の測定信号を入力し、前記圧力発生器、第1の遮断弁及び第2の遮断弁を制御するための信号を出力することが可能な外部接続インターフェイスを有し、
前記圧力発生器は、標準用重錘形圧力天びん及び被校正用重錘形圧力天びんのピストンの浮上位置を調整するとともに、ピストン浮上位置測定器で測定して得られたピストン浮上位置信号を前記インターフェイスを通じて前記計測制御部に入力し、該入力されたピストン浮上位置信号に基づいて前記計測制御部がフィードバック制御によりピストンの浮上位置を調整することを特徴とする自動比較校正装置。 - 前記第1の遮断弁及び第2の遮断弁は、それぞれ弁開閉により内部の容量が変化しない定容積弁であることを特徴とする請求項1に記載の自動比較校正装置。
- 前記圧力発生器は、容量微調整が可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の自動比較校正装置。
- 前記計測制御部は、被校正用重錘形圧力天びんの発生圧力を自動で比較校正できるように事前に校正に必要なパラメータを設定可能な専用プログラムが搭載されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の自動比較校正装置。
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