彈簧管式壓力表測量不確定度評定

摘要：本文根據(jù)JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》要求依據(jù)JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表、真空表檢定規(guī)程》通過對彈簧管式一般壓力表A、B兩類測量不確定度具體分析和評定，得出彈簧管壓力表測量結(jié)果不確定度的數(shù)值。

關(guān)鍵詞：壓力表 不確定度 評定

1 概述

1.1 測量依據(jù)

1.1.1 JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》

1.1.2 JJF1059-1999《測量不測定度評定與表示》

1.2 測量對象

準確度等級為1.6級，測量范圍(0～25)MPa一般壓力表，其分度值為0.5MPa，該一般壓力表最大允許誤差絕對值為

△=1.6%×25MPa=0.4MPa

1.3 環(huán)境條件

檢測實驗室環(huán)境溫度為22.2℃，相對濕度64%。

1.4 測量標準器

選用準確度等級為0.4級，測量范圍為(0～25)MPa精密壓力表作為標準器，其最大允許誤差絕對值為

△'=0.4%×25MPa=0.1MPa

1.5 測量方法

測量方法為示值比較法，即一般壓力表示值與精密壓力表示值相比較，而獲得示值誤差。

一般壓力表、標準壓力表安裝在壓力表檢定裝備上，然后對精密壓力表和一般壓力表加壓或降壓至檢測點處，待壓力穩(wěn)定后，先對精密壓力表示估讀取并記錄，再讀取一般壓力表讀數(shù)（分度值1/5估值并記錄），并重復升壓和降壓5次進行測量。

2 數(shù)學模型

根據(jù)檢測方法，將示值誤差公式作為數(shù)學模型

△p=p-po

其中△p——般壓力表示值誤差

p——一般壓力表表示值

po——精密壓力表表示值

其靈敏系數(shù)與方差分別為

c1=■=1 c2=■=-1

u2=（△p）=[c1u(p)]2+[c2u(p)]2

3 測量不確定度來源

3.1 一般壓力表示值多次重復測量引起的標準不確定度u1

3.2 環(huán)境溫度變化引起標準不確定度u2

3.3 一般壓力表輕敲示值變動引起標準不確定度u3

3.4 一般壓力表與標準壓力表高度差別引起的標準不確定度u4

3.5 一般壓力表與示值估讀引起的標準不確定度u5

3.6 一般壓力表示值修約取舍引起標準不確定度u6

3.7 精密壓力表量傳時引起標準不確定度u7

4 測量不確定度評定

4.1 一般壓力表示值多次重復測量引起的標準不確定度分量u1

該項來源可從重復性實驗中算得，屬A類不確定度分量。對被檢表作全量程檢定，發(fā)現(xiàn)在20MPa點上變化較大，以此組數(shù)據(jù)為代表來估算其不確定度（以引用誤差形式表示）。共重復5次正反行程在20.0點測出(表1)：

表1 單位：（MPa）

■

單次測量實驗標準差為：

S=■=0.084MPa

平均值實驗標準差為：

S=S/■=0.27MPa

標準不確定度為：u1=S=0.027MPa

4.2 環(huán)境溫度變化引起標準不確定度分量u2

檢定時溫度為22.2℃，而0.4級精密壓力表檢定溫度為（20±3）℃，一般壓力表檢定溫度為（20±5）℃，檢定溫度在二者檢定溫度范圍內(nèi)，所以溫度影響可以不考慮。

u2=0

4.3 輕敲一般壓力表示值變動量引起標準不確定度分量u3

規(guī)程規(guī)定，示值變動量是允許基本誤差的1/2，其誤差概率分布屬均勻分布，為B類不確定度(用引用誤差形式表示)

u3=■=0.0046MPa

4.4 一般壓力表與標準壓力表高度差引起的標準不確定度分量u4

被檢定表指針軸中心與標準表指針軸中心存在一定的高度差，實測存在高度差h≈1cm(計算時以m為單位)，其誤差概率遵從兩點分布，為B類不確定度(用引用誤差形式表示)，故：

u4=■=■=0.0000034MPa

4.5 一般壓力表示值估讀引起標準不確定度分量u5

對指針類刻度儀表，要求估讀至分度的1/5。由于操作者的習慣勢力及指針與刻度盤間有距離，視線可能產(chǎn)生偏角。因此估讀不可靠必同樣以1/5值估計，該誤差分布遵從均勻分布，為B類不確定度(用引用誤差形式表示)，故：

u5=■=0.058MPa

4.6 一般壓力表數(shù)據(jù)修約取舍，引起標準不確定度u6

檢定結(jié)果修約至被檢估讀值，其修約誤差為估讀值的1/2，遵從均勻分布，為B類不確定度（用引用誤差形式表示），故：

u6=■=0.0012MPa

4.7 精密壓力表量傳時引起的標準不確定度的影響量u7

由精密壓力表本身的誤差引起，準確度等級為0.4%，最大允許誤差△=±0.1MPa，以△為分類區(qū)間的半寬a按正態(tài)分布，置信概率p取95%，包含因子k取1.96，則標準不確定度為：

u7=■=■=0.0051MPa

5 標準不確定度一覽表

標準不確定度一覽表

■

6 合成不確定度

uc=■

=■

=0.082MPa

7 擴展不確定度評定

取置信概率系數(shù)k=2，

則U=kuc=2x0.0082=0.164MPa

8 測量不確定評匯總和報告

對被測壓力表20MPa示值檢定結(jié)果報告為20.16MPa，U=0.164MPa或82x10-5，k=2。

參考文獻：

[1]甘大方編著.壓力儀表200問[M].北京：中國計量出版社，2003.

[2]JJG52-1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表、真空表檢定規(guī)程》[S].北京：中國計量出版社.

[3]戴孝華，何順，富風順，張全亮編著.《壓力表檢定校準與測量不確定度評定》[Z].北京：中國計量出版社，2007.

[4]JJG1059-1999《測量不確定度評定與表示》[S].北京：中國計量出版社，1999.