靜水壓測試儀校準方法探討

戴艷梅，蔡巖

（河北省計量監督檢測研究院，河北石家莊050051）

0 引言

靜水壓測試儀是采用靜水壓試驗法測定樣品防水或防滲性能的儀器，依據帕斯卡定律，以水泵對整個系統輸壓，并通過壓力儀表及控制器對壓力值及升壓速率進行控制，實現水壓壓進壓裝在試樣加持裝置中的被測樣品，從而測定其防水或防滲性能。

針對被檢樣品的靜水壓試驗，原國家質檢總局和國家標準化管理委員會制定了GB/T 4744-2013、GB/T 19979.1-2005和GB 19082-2009等國家標準。但是這些標準只是對靜水壓試驗方法、被檢樣品防水（滲）性能做出了要求，對于靜水壓測試儀的計量性能和檢定或校準方法卻沒有規范。由于市場上銷售使用的靜水壓測試儀種類眾多，產品的軟件硬件設計也有所不同，計量性能和校準方法也會有所區別。為解決此問題，本文探討和研究了靜水壓測試儀的校準方法，對各類樣品的防水（滲）性能測試、檢測方法提供了技術支撐。

1 兩種靜水壓測試儀的異同

常見的靜水壓測試儀有兩種，分別用于測試織物的防水性能和測試土工合成材料的防滲性能。其工作原理相同，使用方法相似，存在的不同之處有：

1）被測樣品不同

織物靜水壓測試儀用來測試各種紡織品（如復合織物）及其制品的防水性能，包括一些防水織物如層壓復合防水織物和涂層防水織物如雨傘、戶外運動服裝等，也包括一些專業防護用品如醫用防護服［3］等；土工合成材料靜水壓測試儀主要測試土木工程中應用的合成材料的防滲性能，如塑料、化纖、合成橡膠等人工合成聚合物。這些材料通常被置于土體內部、表面或各種土體之間，發揮加強或保護土體的作用［5］。

2）適用標準不同

織物靜水壓測試儀依據GB/T 4744-2013《紡織品防水性能的檢測和評價靜水壓法》的試驗要求設計（部分產品也符合相應的國外標準，如美國的AATCC 127-2018，英國的 BS EN 20811，日本的 JIS L 1092：2009以及ISO 811-2018等）。土工合成材料靜水壓測試儀的試驗標準為GB/T 19979.1-2005《土工合成材料防滲性能第1部分耐靜水壓的測定》。

3）技術參數不同

織物靜水壓測試儀根據標準要求的0～5級抗靜水壓等級設計［1］，儀器可產生的最大水壓通常不低于50 kPa，同時對水壓上升速率有所要求；土工合成材料耐靜水壓測試儀的工作壓力范圍通常為0～2.5 MPa［2］。

4）樣品夾持裝置不同

織物靜水壓測試儀試驗面積為100 cm2，土工合成材料耐靜水壓測試儀直徑200 mm，并分布3 mm直徑小孔的孔板結構［1-2］。

2 校準方法

由于存在以上差別，計量人員校準此類儀器時，應首先區分兩種靜水壓測試儀的異同，以使用更適合的方法評定儀器的計量性能。校準織物耐靜水壓測試儀的壓力示值時，建議選用準確度等級不低于0.05級、測量范圍稍大于被測儀器的數字壓力表作為主標準器，同時使用便攜式壓力泵等作為輔助設備。另外，如果涉及到夾具尺寸的檢測校準，可使用卡尺測量；對于涉及到壓力上升速率的織物防水性能測試，還需用到秒表，或有條件時可以使用具有數據輸出功能的數字壓力表/壓力校驗儀配合PC端軟件進行數據分析。

以某公司生產的數字式織物滲水性測定儀為例進行校準見圖1，壓力主標準器為某型號手持全自動壓力校驗儀。被校儀器測量范圍為0～200 kPa，標準器的測量范圍為表壓-100～250 kPa，準確度等級為0.02級。

圖1 數字式織物滲水性測定儀的校準

設備連接時，將廠家配備的帶有壓力快拔插接口的蓋板置于夾具上，另一端連接壓力校驗儀。實例中被測儀器的測量范圍能達到0～200 kPa，但用戶使用的測量值通常不超過50 kPa，根據GB/T 4744-2013中對織物的抗靜水壓等級評價時的要求，建議選取的校準點至少應包含的壓力點見表1。因此，選取4，13，20，35，50，100，200 kPa作為校準點。

靜態壓力校準時，可用壓力校驗儀以氣體為介質向被測儀器打壓，也可由被測儀器工作時向主標準器打壓，分別記錄標準器示值與被檢儀器示值，進行3次正反行程測試，計算得出被檢儀器的誤差，如表2所示。

表1 GB/T 4744-2013中織物抗靜水壓等級和防水性能評價標準［1］

升壓速率校準時，可將儀器升壓速率設定為6.0 kPa/min或1.0 kPa/min，啟動被檢儀器后，以固定間隔時間觀察并記錄數字壓力表與秒表示值，計算出壓力隨時間變化的比值，即壓力上升速率；或以PC采集數據，獲得壓力上升曲線，處理后得到升壓速率值［4］。實際操作中，由于缺乏相應的校準規范，具體參數的選擇會有差異?？紤]到用戶的實際使用場景和現場的可操作性，本實例中將被測儀器升壓速率設定為6.0 kPa/min，而后以秒表計時、10 s為間隔讀取標準器示值，測試0～60 kPa的升壓速率。實測數據使用Excel進行數據處理并繪制壓力隨時間變化的散點圖，見圖2。

表2 示值校準數據kPa

圖2 壓力隨時間變化的散點圖

國內外生產織物靜水壓測定儀的企業眾多，依據的標準和設計思路也不盡相同，校準人員在檢測校準和操作時應有所注意，如標準器的連接。在本實例中，使用了廠家提供的帶有壓力接口的夾具蓋板連接；其他一些設備，如瑞士某公司生產的FX3000系列靜水壓測試儀自帶測試接口，校準時可直接連接。與此同時，壓力的傳輸介質也可能有所不同，如FX3000系列靜水壓測試儀，雖然是以水測試織物樣品，但輸出測試接口的壓力介質為空氣。其他設備以水為介質輸出校準時，也應注意對液位差引起的壓力差進行修正。

土工合成材料耐靜水壓測試儀的校準方法與織物耐靜水壓測試儀類似，不同之處為土工合成材料耐靜水壓測試儀的校準主標準器的測量范圍應相應擴大為0～2.5 MPa［5］；由于對壓力上升速率沒有要求［2］，因此只需進行靜態壓力的校準。

3 結束語

研究和探討了靜水壓測試儀校準時標準器的選擇和校準方法，以及校準過程中可能遇到的問題和需要注意并采取的辦法。同時，針對市場上眾多靜水壓測試儀的異同之處，計量時的校準方法也應做出相應的調整。因此盡早制定國家校準規范，以提供一個統一、科學、合理的技術依據，并據此開展靜水壓測試儀校準的重要性和迫切性。制定此類校準規范，不僅能夠規范靜水壓測試儀的校準，同時也有助于提高質檢機構對各種織物、土工合成材料的檢測能力和檢測水平。