數(shù)字壓力計不確定度評定研究

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概述

根據(jù)JJG875-2019數(shù)字壓力計檢定規(guī)程要求，檢定0.05級數(shù)字壓力計可采用0.02級活塞式壓力計當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)，對測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行評定，保證量值的傳遞的準(zhǔn)確可靠。

1 測量方法

數(shù)字壓力計示值誤差在本室的檢定通過活塞式壓力計直接測得，測量時把被檢表裝在活塞式壓力計壓力接口上，通過造壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)壓力值，同時讀取被檢壓力表示值和標(biāo)準(zhǔn)壓力值，被檢表的示值誤差根據(jù)被檢表示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值相比較而測得[1]。

2 數(shù)學(xué)模型

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的讀數(shù)為N，被檢表的讀數(shù)為X，并且在實驗室環(huán)境溫度計為（20±2）℃條件下進(jìn)行，由溫度系數(shù)帶來的誤差可忽略不計，則被檢表指示值的誤差可表示為：

△——被檢表指示值誤差

X——被檢表指示值

N——標(biāo)準(zhǔn)指示值

3 測量不確定度來源

在數(shù)字壓力計的檢定/校準(zhǔn)中，影響示值測量不確定度的因素有：①示值重復(fù)性；②估讀引入的不確定度；③環(huán)境溫度引入的不確定度；④標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計引入的不確定度。

估讀引入的不確定度分量和示值重復(fù)性帶來的不確定度在不確定度評定中取二者中的較大值進(jìn)行評定。高度差引入的不確定度較小可以忽略。環(huán)境溫度為21.0℃引入的不確定度可以忽略不計。由此可知檢定結(jié)果的不確定度主要由示值重復(fù)性、估讀、標(biāo)準(zhǔn)引入的不確定度組成[2]。

4 測量不確定度的來源和計算

0.05級（0～60）MPa分度值為0.001MPa的數(shù)字壓力計，選擇30MPa點(diǎn)進(jìn)行不確定度分析

（1）u1項：該項來源可從重復(fù)性實驗中算得，屬A類不確定度分量。對3個測量點(diǎn)進(jìn)行10次獨(dú)立測量，測得數(shù)據(jù)如表1：

表1 重復(fù)性實驗 （單位：MPa）

20MPa點(diǎn)：

共重復(fù)5次正反行程，計n=10，求得：

用貝塞爾公式算得單次值實驗標(biāo)準(zhǔn)差s(x)：

取10次測量的平均值為測量結(jié)果：

（2）u2項：數(shù)字壓力計估讀引起的不確定度分量。該數(shù)字壓力計的分辨率為0.001MPa，其概率分布屬均勻分布，為B類不確定度，故：

重復(fù)性與估讀值取大者

（3）u3項：由標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計本身的誤差引起，活塞式壓力計為0.02級，活塞在30MPa點(diǎn)的誤差為±0.006MPa，誤差概率服從均勻分布，為B類不確定度，故：

5 合成不確定度

5.1 主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

表2 不確定度匯總

5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

20MPa點(diǎn)：

6 擴(kuò)展不確定度

當(dāng)p＝95%時，可取包含因子k＝2，則：

轉(zhuǎn)換成引用誤差表現(xiàn)形式

測量結(jié)果測量不確定度為

7 結(jié)束語

通過上述對測量結(jié)果的不確定度分析，得出測量結(jié)果的不確定度，滿足JJG875-2019數(shù)字壓力計檢定規(guī)程的要求，保證了壓力量值的準(zhǔn)確可靠。此分析方法為數(shù)字壓力計的不確定度評定提供了參考，為數(shù)字壓力計檢定裝置的建立提供保障。