0.05級數字壓力計校準能力驗證技術方法的研究

黃連年

(國網湖北省電力公司電力科學研究院 湖北武漢430077)

0.05級數字壓力計校準能力驗證技術方法的研究

黃連年

(國網湖北省電力公司電力科學研究院 湖北武漢430077)

針對0.05級數字壓力計校準能力驗證的復雜性，通過校準能力驗證的經典案例全面介紹了其技術方法。數字壓力計校準能力驗證包括實施過程與步驟、注意問題、壓力示值測量、校準結果評價和參考實驗室的校準方法，對提高校準能力驗證水平和測量過程的綜合考核分析有重要的參考價值。

數字壓力計 驗證 校準能力 CNAS M0044

0.05 級數字壓力計作為壓力計量器具，在給排水、電力、石油化工、食品衛生、航空航天和國防軍工等領域有著廣泛的應用。數字壓力計的校準是一個相對復雜的過程，影響最終結果的因素很多，需要考慮實驗室的標準器及配套設備、檢定人員和環境條件等。通過能力驗證，可將實驗室標準裝置、校準水平與其他技術機構進行比較，便于發現自身存在的問題并及時進行糾正，以提高自身實驗室的校準水平，確保校準結果的準確性。下面就實施的一項校準能力驗證經典案例，全面介紹其校準能力驗證的技術方法。

1 能力驗證的前期準備及實施

根據CNAS M0044 0.05級數字壓力計校準能力驗證計劃作業指導書的要求，實驗室收到樣品后，需對樣品是否完好進行確認，填寫被測樣品接受狀態確認表，以傳真方式返回實施機構，并按 JJG 875-2005《數字壓力計檢定規程》的要求在實驗室存放。本次選用的樣品是性能穩定的0.05級數字壓力計，校準前詳細閱讀數字壓力計校準能力驗證計劃作業指導書，自查數字壓力計標準裝置，模擬樣品進行了反復測試，確保標準裝置工作狀態正常，保證比對結果的可靠性。本次驗證計劃的指定值由參考實驗室給出，采用 En值對結果進行評定，需要指出的是 En值大小并不表明參加者驗證結果與指定值的接近程度，它只表明其結果是否符合參加者驗證報告的不確定度。

2 測量應注意的問題

將數字壓力計在校準環境條件下放置2,h，保持電池有足夠的電量，防止電池電壓過低或過高，減小對數字壓力計帶來的額外誤差。用條式水平儀調整活塞式壓力計承重盤平面對活塞軸線的垂直度水平，壓力計的工作介質為變壓器油，介質運動粘度和酸值均符合規程要求，對活塞式壓力計延續時間、下降速度進行了測試，調整標準裝置或數字壓力計，使兩者的受壓點在同一水平面上。數字壓力計通電預熱 10,min，校準前做 1～2次升壓試驗，校準中平穩地升壓和降壓，在各校準點上壓力值穩定后讀數，做好記錄。

3 壓力示值測量及不確定度評定

按照“能力驗證計劃作業指導書”要求，在數字壓力計的測量范圍內選取 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa壓力點作為校準點，升壓、降壓校準循環次數為2次，分別計算2次正行程的平均值和 2次反行程的平均值作為校準結果，保留到小數點后第 4位。再依據 JJF 1059-1999《測量不確定度的評定與表示》的要求進行各校準點測量結果的不確定度評定，并編寫“測量不確定度評定報告”。測量不確定度(U)采用擴展不確定度(測量不確定度的置信概率為 95%，取k＝2)。本實驗室校準結果及測量不確定度見表1。

表1 本實驗室校準結果及測量不確定度Tab.1 Laboratory calibration result and the uncertainty of measurement

3.1 影響數字壓力計測量結果的不確定度來源

測量重復性引入的不確定度；標準器引入的不確定度。

3.2 測量標準

測量范圍為0.1～6,MPa，準確度等級為0.01級活塞式壓力計。

3.3 測量對象

測量范圍為0～6,MPa，準確度等級為0.05級。

3.4 數學模型

式中：p被＝被測儀表在被測點上的示值；p標＝加在標準器活塞承重盤上的專用砝碼產生的標準壓力值。

3.5 輸入量的標準不確定度評定

①輸入量的標準不確定度 u(p被)的評定。輸入量p被的標準不確定度的來源主要是數字壓力計的測量不重復性，可以通過連續測量得到測量列，采用 A類方法評定。對一臺 0～6,MPa、0.05級的數字壓力計，在 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa點各做 10 次重復性測量，所得數據如表2所示。

表2 測量重復性數據Tab.2 List of repetitive measurement data

3.6 合成標準不確定度的評定

①靈敏系數：

②標準不確定度匯總表見表3。

③合成標準不確定度uc的計算：

④合成標準不確定度的有效自由度為：

表3 標準不確定度匯總表Tab.3 Summary sheet of standard uncertainty

3.7 擴展不確定度的評定

置信概率取 95%，將計算得到的所有有效自由度近似取整為50，查t分布表，得：

擴展不確定度為：

測量不確定度報告：

4 參考實驗室對0.05級數字壓力計的校準

參考實驗室參考值采用實驗室第一次校準值。參考實驗室結果見表4。

表4 參考實驗室校準結果Tab.4 Referenced laboratory calibration result

5 校準結果評價

將校準結果及測量不確定度提交給參考實驗室，參考實驗室根據所有實驗室的校準結果和不確定度，用En值對其進行評定。

對實驗室提交的結果，按照下式計算En值：

其中：x——驗證校準結果；X——參考實驗室校準結果；Ulab——驗證實驗室的報告不確定度；Uref——參考實驗室的報告不確定度。Ulab和 Uref的包含概率均為95%。

驗證實驗室與參考實驗室校準結果對比見表5。

表5 校準結果對比表Tab.5 Correlation table of calibration results

6 結 語

數字壓力計的校準是個復雜的過程，影響其最終結果的因素很多，需要考慮實驗室的標準器及配套設備、檢定人員和環境條件等因素。而校準能力驗證是對整個測量過程的綜合考核、檢查和分析。本文通過中國合格評定國家認可委員會推薦的經典驗證案例，對 0.05級數字壓力計校準能力驗證的技術方法進行了全面介紹，并對其關鍵技術環節、影響因素和應注意問題等進行了詳盡分析和說明。該研究便于數字壓力計實驗人員及時發現和糾正問題，提高校準水平，確保測量結果的準確性。

［1］數字壓力計檢定規程[S]. JJG875-2005. 北京：中國計量出版社，2005.

［2］測量不確定度評定與表示[S]. JJF1059-1999. 北京：中國計量出版社，1999.

On Verification Technique of Calibration Capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge

HUANG Liannian
(Hubei Electric Power Research Institute，Hubei Electric Power Company of the State Grid，Wuhan 430077，Hubei Province，China)

A verification technique of calibration capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge was described through a classic case. The verification involved implementation process and steps，noteworthy issues，measurement of indicating values，outcome assessment and calibration method of a referenced laboratory. This study will provide important reference value to the verification level of calibration capacity and the comprehensive assessment and analysis of the measurement process.

digital pressure gauge；verification；calibration capacity；CNAS M0044

TB935

A

1006-8945(2014)08-0055-03

2014-07-06．