静水压测试仪校准方法探讨

戴艳梅，蔡岩

（河北省计量监督检测研究院，河北石家庄050051）

0 引言

静水压测试仪是采用静水压试验法测定样品防水或防渗性能的仪器，依据帕斯卡定律，以水泵对整个系统输压，并通过压力仪表及控制器对压力值及升压速率进行控制，实现水压压进压装在试样加持装置中的被测样品，从而测定其防水或防渗性能。

针对被检样品的静水压试验，原国家质检总局和国家标准化管理委员会制定了GB/T 4744-2013、GB/T 19979.1-2005和GB 19082-2009等国家标准。但是这些标准只是对静水压试验方法、被检样品防水（渗）性能做出了要求，对于静水压测试仪的计量性能和检定或校准方法却没有规范。由于市场上销售使用的静水压测试仪种类众多，产品的软件硬件设计也有所不同，计量性能和校准方法也会有所区别。为解决此问题，本文探讨和研究了静水压测试仪的校准方法，对各类样品的防水（渗）性能测试、检测方法提供了技术支撑。

1 两种静水压测试仪的异同

常见的静水压测试仪有两种，分别用于测试织物的防水性能和测试土工合成材料的防渗性能。其工作原理相同，使用方法相似，存在的不同之处有：

1）被测样品不同

织物静水压测试仪用来测试各种纺织品（如复合织物）及其制品的防水性能，包括一些防水织物如层压复合防水织物和涂层防水织物如雨伞、户外运动服装等，也包括一些专业防护用品如医用防护服［3］等；土工合成材料静水压测试仪主要测试土木工程中应用的合成材料的防渗性能，如塑料、化纤、合成橡胶等人工合成聚合物。这些材料通常被置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用［5］。

2）适用标准不同

织物静水压测试仪依据GB/T 4744-2013《纺织品防水性能的检测和评价静水压法》的试验要求设计（部分产品也符合相应的国外标准，如美国的AATCC 127-2018，英国的 BS EN 20811，日本的 JIS L 1092：2009以及ISO 811-2018等）。土工合成材料静水压测试仪的试验标准为GB/T 19979.1-2005《土工合成材料防渗性能第1部分耐静水压的测定》。

3）技术参数不同

织物静水压测试仪根据标准要求的0～5级抗静水压等级设计［1］，仪器可产生的最大水压通常不低于50 kPa，同时对水压上升速率有所要求；土工合成材料耐静水压测试仪的工作压力范围通常为0～2.5 MPa［2］。

4）样品夹持装置不同

织物静水压测试仪试验面积为100 cm2，土工合成材料耐静水压测试仪直径200 mm，并分布3 mm直径小孔的孔板结构［1-2］。

2 校准方法

由于存在以上差别，计量人员校准此类仪器时，应首先区分两种静水压测试仪的异同，以使用更适合的方法评定仪器的计量性能。校准织物耐静水压测试仪的压力示值时，建议选用准确度等级不低于0.05级、测量范围稍大于被测仪器的数字压力表作为主标准器，同时使用便携式压力泵等作为辅助设备。另外，如果涉及到夹具尺寸的检测校准，可使用卡尺测量；对于涉及到压力上升速率的织物防水性能测试，还需用到秒表，或有条件时可以使用具有数据输出功能的数字压力表/压力校验仪配合PC端软件进行数据分析。

以某公司生产的数字式织物渗水性测定仪为例进行校准见图1，压力主标准器为某型号手持全自动压力校验仪。被校仪器测量范围为0～200 kPa，标准器的测量范围为表压-100～250 kPa，准确度等级为0.02级。

图1 数字式织物渗水性测定仪的校准

设备连接时，将厂家配备的带有压力快拔插接口的盖板置于夹具上，另一端连接压力校验仪。实例中被测仪器的测量范围能达到0～200 kPa，但用户使用的测量值通常不超过50 kPa，根据GB/T 4744-2013中对织物的抗静水压等级评价时的要求，建议选取的校准点至少应包含的压力点见表1。因此，选取4，13，20，35，50，100，200 kPa作为校准点。

静态压力校准时，可用压力校验仪以气体为介质向被测仪器打压，也可由被测仪器工作时向主标准器打压，分别记录标准器示值与被检仪器示值，进行3次正反行程测试，计算得出被检仪器的误差，如表2所示。

表1 GB/T 4744-2013中织物抗静水压等级和防水性能评价标准［1］

升压速率校准时，可将仪器升压速率设定为6.0 kPa/min或1.0 kPa/min，启动被检仪器后，以固定间隔时间观察并记录数字压力表与秒表示值，计算出压力随时间变化的比值，即压力上升速率；或以PC采集数据，获得压力上升曲线，处理后得到升压速率值［4］。实际操作中，由于缺乏相应的校准规范，具体参数的选择会有差异。考虑到用户的实际使用场景和现场的可操作性，本实例中将被测仪器升压速率设定为6.0 kPa/min，而后以秒表计时、10 s为间隔读取标准器示值，测试0～60 kPa的升压速率。实测数据使用Excel进行数据处理并绘制压力随时间变化的散点图，见图2。

表2 示值校准数据kPa

图2 压力随时间变化的散点图

国内外生产织物静水压测定仪的企业众多，依据的标准和设计思路也不尽相同，校准人员在检测校准和操作时应有所注意，如标准器的连接。在本实例中，使用了厂家提供的带有压力接口的夹具盖板连接；其他一些设备，如瑞士某公司生产的FX3000系列静水压测试仪自带测试接口，校准时可直接连接。与此同时，压力的传输介质也可能有所不同，如FX3000系列静水压测试仪，虽然是以水测试织物样品，但输出测试接口的压力介质为空气。其他设备以水为介质输出校准时，也应注意对液位差引起的压力差进行修正。

土工合成材料耐静水压测试仪的校准方法与织物耐静水压测试仪类似，不同之处为土工合成材料耐静水压测试仪的校准主标准器的测量范围应相应扩大为0～2.5 MPa［5］；由于对压力上升速率没有要求［2］，因此只需进行静态压力的校准。

3 结束语

研究和探讨了静水压测试仪校准时标准器的选择和校准方法，以及校准过程中可能遇到的问题和需要注意并采取的办法。同时，针对市场上众多静水压测试仪的异同之处，计量时的校准方法也应做出相应的调整。因此尽早制定国家校准规范，以提供一个统一、科学、合理的技术依据，并据此开展静水压测试仪校准的重要性和迫切性。制定此类校准规范，不仅能够规范静水压测试仪的校准，同时也有助于提高质检机构对各种织物、土工合成材料的检测能力和检测水平。