1、引言

　　压力计量测试无论在生产过程还是科学研究中都是应用最广泛的测量参数之一，随着现代科学技术的发展，压力计量测试技术同样获得飞速发展。不仅静态压力计量测试技术发展很快，而且动态压力校准测试技术和现场压力校准技术已成为当前压力计量测试技术发展的新方向。

　　2、压力基、标准和数字压力计性能的提高

　　多少年来，国际上压力计最高精度的宝座一直为以汞作介质的准基液体压力计所占有（3～6ppM），基准活塞压力计的准确度很长时间保存在20ppM左右。80年代初美国DH Instruments，Inc 采用碳化物材料制作直径为35mm的大直径活塞压力计，并通过几何尺寸测量直接向基本量溯源等一系列研究工作，大大减小了该活塞系统有效面积的不确定度，于1986年法国LNE国家实验室首先采用它作为法国在10～400kPa压力范围的国家基准。此前，人们一直采用液体压力作为低压段0～120kPa的基准，LNE的工作第一次证明活塞压力计作为定义低压的基准是完全可以和汞柱基准液体压力计相比的。

　　在1992年初DH公司和美国NIST的压力室、长度室合作采用陶瓷材料和可控间隙结构研制成测压范围为2.5～175kPa，直径达标50mm的新型活塞压力基准。研究表明，借助于活塞系统的新的加工方法、新材料和新技术已经使50mm直径的活寒系统在几何尺寸质量和内在性能上优于35mm的活塞系统。NIST通过直接几何尺寸测量得到的不确定度大大低于35mm的活塞系统，其估计不确定度为5ppM。这种新活塞压力计的性能不仅大大提高，而且具有非常好的长期稳定性。自此以后，这种高精度、高稳定性的大直径活塞压力计先后被主要工业化国家的国家实验室采用作他们的压力基准。

　　微电子、微处理技术和新型传感器技术的发展推动了智能化、数字化、高精度、高稳定度数字压力传感器和数字压力计的发展。这方面具有代表性的是80年代初美国Honeywell公司最早采用微电子、微处理技术在同一芯片上制作压敏、温敏即双敏传感器，并在-40℃～80℃温度范围内进行温度和压力补偿，研制成具有双向通讯功能和数字、模拟量输出的智能压力传感器和ST3000压力变送器，其传感器精度达0.05%，稳定性好，为0.025%/年。

　　美国派若斯（Paroscientific）公司推出了精度更高（0.01%），稳定性更好（优于0.01%/年）的数字式石英压力传感器。这是一种在同一石英晶体上制作一石英谐振压力传感器和一石英谐振温度传感器，采用石英温度传感器的输出对压力信号进行补偿，使传感器能在-54～107℃的宽广温度范围内无须预热即可使用。它还在结构上采取测压气体与压力敏感元件完全分离的措施，可使传感器不受测压气体种类和湿度的影响；传感器内部还包含有必要的砝码自平衡和冲击保护装置，可使传感器工作在高加速度、冲击和振动负荷下。因此在太空飞船、导弹实验室、气球大气探测和卫星等领域得到了广泛的应用。

　　智能化、数字化和控制技术的发展，特别是智能化数字压力传感器的问世，促进了数字压力计的新发展，在国内外市场上先后出现了各种高精度的手动或自动控制的数字压力计，其中稳定性、可靠性好的数字式压力计不仅可用于高精度压力测量，还可以用作压力计量测试标准。派若斯（Paroscientific）公司的740和760系列数字式石英压力计，由于其精度、稳定性、可靠性等性能突出，在国际上被用作压力传递标准，DH公司采用数字式石英压力传感器研制生产多量程（三量程或六量程）的手动或自动数字式压力计。上述数字式压力的精度为0.01%，它包括非线性、迟滞、重复性误差，稳定性、温度影响和检定所用标准的误差等，其稳定性优于0.01%/年。

　　3、动态压力校准测试技术的发展

　　动态测试是指被测参数随时间变化，变化方式有阶跃方式，也有各种脉动方式。例如：内燃机、柴油机和航空发动机的燃烧压力变化主要为脉动方式，爆炸和武器发射，其压力变化类似阶跃方式。为了保证各种动态压力测试数据的准确和统一，提出了动态校准的要求。美国和前苏联在动态校准测试技术方面做了大量的研究工作，特别在军事工业上发挥了重大作用。在我国，如果说80年代以前人们对动态测试尚不熟悉的话，80年代以来动态校准测试已引起科技界和工业部门的重视，特别是科研院所和高等学校为此做了大量的研究工作，并建立了包括激波管、快开阀和各种正弦压力发生器在内的一系列动态压力计量标准设备。

　　4、现场校准技术的发展动向

　　其实，国内外早就有“现场校准”的做法，那时由于准确度低，在现场主要用于检查工作仪表是否正常，还不能用来校准工作特性，也没有用“现场校准”这种说法。

　　90年代以来，科学技术发展很快，智能化、数字化、计算机、通讯、控制技术都获得了迅速发展，无论是生产过程仪表，还是用于科研的实验台上的仪表、传感器的精度都有很大提高。在这种精况下，工作现场的环境条件与计量室的环境条件不一样，有的甚至相差很大，有的现场环境工作条件还相当恶劣，使得在计量室校准所得工作特性不能满足现场实际工作条件的需要，这一矛盾尖锐地摆在人们面前。如何解决这个矛盾呢？便提出了要在现场实际工作环境和工作条件下进行校准的需要。科研生产实践对现场校准的迫切需求，促进了国内外现场校准仪表的开发。

　　90年代初美国Fluke公司首先推出了十分小巧轻便（体积相当于日常使用的万用表）的，能将压力、温度、电压、电流、电阻和频率校准、测试故障寻找以及产生测试报告文件于一身的手持式新型多功能现场校准仪。仅用这样一块仪表，就可以在现场测试校准绝大部分生产过程仪表、传感器，使得现场测量及仪表校准发生了革命性的变化，进一步推动了现场校准技术的发展。其它厂商，如英国Druck等公司也纷纷推出了相应的适合现场工作的校准仪表。

　　使用现场校准仪的试验和生产现场对测试仪表、传感器及测试系统进行校准的数据就能代表测试系统现场真实运行的情况，减少和避免了环境和工作条件不同引起的误差，提高了测试精度，保证了试验的成果和产品的质量。人们在实践中还明显注意到现场校准比起把现场仪表拆下来拿到计量室校准大大提高工作效率。

　　近年来随着ISO-9000标准的贯彻，其中提出了要在产品研制生产过程中，从设计、研制、生产、试验和使用过程中都要实施“计量保证”措施。现场校准就是测试仪表在使用过程中实施计量保证的强有力的措施之一。工业界还注意到过程检测方面还在逐步采用智能仪表、变送器取代普通仪表、变送器，并开始用FCS现场总线控制系统取代DCS集散控制系统，这对现场校准提出了更高的要求。因为这些仪表、变送器不是普通的单功能的现场仪表，而是具有综合功能的智能仪表，实现了全数字化、全分散、全开放。不同厂商的现场仪表可以在现场总线上互连、互换，并可换一组态。为适应这些发展，并考虑到目前HART协议是国际上应用最为广泛的现场通讯协议，Fluke公司进一步把F740系列过程校准器的功能与HART通讯能力结合起来研制成F744HART过程认证校准器，这将为具有HART功能的智能仪表的现场校准提供更大方便。

　　对于智能变送器要不要进行定期校准，有一种观点认为不用校准，理由是它们已对温度和非线性误差作了全数字补偿，其实这是一种误解。智能变送器对温度误差和非线性实现全数字补偿虽然提高了精度，也在一定程度上改善了整个仪表的性能，但还不能从根本上控制误差的变化，对于使用工作条件恶劣的变送器情况更是如此。就像我们人虽然生活条件和保健条件大大改善了，这只能延缓衰老，但不能停止衰老；会少生病，但不会不生病。

　　为了正确使用和维护品质优良的智能仪表，我们还是要定期校准和维护，确保其优良的使用性能。

　　5、结束语

　　在国内，90年代以来某些领域在国家的支持下，现场校准技术和仪表的研究也取得了可喜的成果，在数字压力市场上也有不少产品可用于现场校准，但功能比较单一，稳定性尚待提高。国外的一些现场校准仪产品能把校准、测试、故障检测以及生产测试报告文件等功能集于一身，而且轻便小巧和高可靠性的数字式压力计，都是值得我们借鉴的。

　　我国面临不久的将来可能进入WTO，仪表业在仪表性能、价格甚至外观都将进一步面对挑战，我们需要通过采用新元件、新工艺、新技术努力提高数字压力计和各种现场校准仪表的性能，特别要提高稳定性和可靠性，增加竞争能力以满足市场的需要。为适应现场校准技术的发展，航空工业部出版的《现代测量与控制技术辞典》一书中对“现场校准”、“在线校准”、“实时校准”等条目就其内涵和应用作了相应的阐述，可供参考。

　　现场校准技术发展过程中，还有几个相关的问题需要予以重视和解决，就是现场校准仪的溯源和校准规范。后者包括现场校准仪本身的校准规范或检定规程和使用现场校准仪对过程仪表进行现场校准必须遵守的校准规范。对于多功能多参数的现场校准仪，这两个问题尤为重要，应引起生产厂商和计量部门的重视，并予以解决好。