氧壓表示值誤差的不確定度評定

王崢

【摘 要】本文主要依據(jù)的檢定規(guī)程為JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》，以及技術(shù)規(guī)范JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。氧壓表是壓力表的一種，是專門用來測量氧氣壓力的儀表，被廣泛使用在社會(huì)各個(gè)方面的生產(chǎn)、生活中，其檢測方法完全參照壓力表的檢定規(guī)程。本文作者使用數(shù)學(xué)模型法，針對氧壓表誤差的不確定度做了評定。

【關(guān)鍵詞】氧壓表 不確定度評定 計(jì)量檢測

壓力表作為一種計(jì)量儀表，被廣泛的使用在企事業(yè)單位各方面生產(chǎn)過程中。我國《計(jì)量法》把使用在安全防護(hù)、環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)量控制、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域的壓力表列入強(qiáng)制檢測的計(jì)量器具名錄，并建立了相應(yīng)的檢定規(guī)程。氧壓表作為壓力表的一種，其檢測方法完全參照壓力表的檢定規(guī)程。徐州市衛(wèi)生計(jì)量檢測所作為法定授權(quán)的檢測單位，依法對氧氣壓力表進(jìn)行檢測已有二十多年的時(shí)間，期間積累了大量的工作經(jīng)驗(yàn)。本人從參加工作開始，一直從事氧氣壓力表的檢定工作，其中，壓力表示值誤差的不確定度評定是開展實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)將我采用的數(shù)學(xué)模型法，針對氧壓表不確定度評定的過程給大家介紹如下，如有不當(dāng)，請大家批評指正。

1 概述

1.1 評定依據(jù)

依據(jù)：JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》檢定規(guī)程，以及JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。

1.2 測量方法

通過被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的直接對比來進(jìn)行測量。

1.3 檢定溫度

規(guī)程規(guī)定環(huán)境溫度保持在（20±5）℃。

1.4 儀器參數(shù)

在本測試中使用的標(biāo)準(zhǔn)器：精密壓力表為0至40MPa、準(zhǔn)確度等級(jí)為0.4級(jí)；被測量氧壓表的測量范圍：氧壓表為0至25MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為2.5級(jí)。

1.5 數(shù)字模型

被測氧壓表的示值誤差（用P表示）等于被測氧壓表的實(shí)際值（用Px表示）減去標(biāo)準(zhǔn)表的示值（用Pn表示） 即 P= Px-PN。

1.6 靈敏系數(shù)

C1和C2分別為其對應(yīng)的靈敏系數(shù)：

2 不確定度分量的來源

（1）被檢表不確定度來源（用表示）：（1）被測氧壓表重復(fù)測量引起的不確定度分量（A類分量）；（2）對被測氧壓表估讀引起的不確定度分量（B類分量）；（3）外界環(huán)境溫度的變化引起的不確定度分量（B類分量）。

（2）標(biāo)準(zhǔn)表不確定度來源（用表示）：造成標(biāo)準(zhǔn)表不確定度分量的主要因素是精密壓力表的準(zhǔn)確度。

3 不確定度分量的評定

3.1的評定。對的評定包括對、、進(jìn)行計(jì)算

（1）對進(jìn)行計(jì)算。為了獲得重復(fù)性測量的不確定度，可以利用精密壓力表對被測氧壓表10MPa點(diǎn)進(jìn)行10次獨(dú)立測量，測得數(shù)據(jù)如下（單位：MPa）：9.8、9.6、10、9.8、10、9.8、10.6、9.6、10.2、10.2。

求得平均值為：

用賽貝爾公式計(jì)算單次測量標(biāo)準(zhǔn)差為：

在實(shí)際測量時(shí)，取兩次測量平均值：

自由度：

（2）對進(jìn)行計(jì)算。通常情況下，對氧壓表的估讀誤差是不可避免的，依據(jù)規(guī)程，對氧壓表的估讀為最小分度值的1/5，讀數(shù)誤差一般為0.1MPa，誤差呈均勻分布，包含因子K=。

所以

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有的可信度，則它的不確定度有，計(jì)算得出的自由度

（3）對進(jìn)行計(jì)算。規(guī)程規(guī)定，彈簧管式壓力表的環(huán)境檢定溫度為（20±5）℃，溫度系數(shù)通常為kt=0.0004℃，P=25 MPa ，誤差呈均勻分布，包含因子K=。

所以

估計(jì)的不確定度有，則的自由度

（4）對的計(jì)算。因?yàn)楸粶y氧壓表引入的不確定度分項(xiàng)彼此獨(dú)立，所以、、之間沒有關(guān)系。依據(jù)合成不確定度公式計(jì)算得出：

由韋爾奇-薩特斯維特公式計(jì)算得出自由度：

3.2 的評定

對標(biāo)準(zhǔn)表不確定度進(jìn)行評定。標(biāo)準(zhǔn)表的最大允許誤差為（0.4%×40MPa）=0.16MPa，也就是說，由標(biāo)準(zhǔn)表誤差造成的不確定度分量為a=0.16MPa；呈均勻分布，包含因子K=。

估計(jì)的不確定度有，則的自由度

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

（1）被測氧壓表各不確定度分項(xiàng)之間沒有關(guān)系，根據(jù)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（用表示）公式，計(jì)算如下：

（2）由韋爾奇-薩特斯維特公式計(jì)算得出有效自由度（用表示）：

4 擴(kuò)展不確定度的評定

4.1 擴(kuò)展不確定度等于合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與包含因子k=2之積，置信水平約為，（用表示）

K=2.0×0.24=0.48MPa

4.2 相對擴(kuò)展不確定度（用表示）

因?yàn)?（P等于25 MPa）

所以=

5 測量不確定度報(bào)告

在測量壓力為10MPa時(shí)，氧壓表示值誤差為0.04 MPa，其擴(kuò)展不確定度為=0.48MPa，相對擴(kuò)展不確定度為，有效自由度=15，取k=2。

6 結(jié)語

在測量過程中，各項(xiàng)誤差合成后得到的總極限誤差稱為測量的不確定度。它是表示由于測量過程中各項(xiàng)誤差影響而使測量結(jié)果不能肯定的誤差范圍。國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《測量不確定度評定與表示》（JJF1059-1999）中，對測量不確定度定義為：表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。

測量不確定度是測量技術(shù)的重要概念，也是保證計(jì)量檢測質(zhì)量的重要因素。隨著現(xiàn)代計(jì)量的不斷發(fā)展，在實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證、計(jì)量檢測等領(lǐng)域中對測試結(jié)果的不確定度的評定，可以有效提高效率和降低風(fēng)險(xiǎn)。推廣應(yīng)用國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定方法，有利于我國計(jì)量測試領(lǐng)域的整體水平的提高。