精密壓力表示值誤差測量結果不確定度評定

【摘 要】 本文主要依據(jù)CNAS-CL07：2011《測量不確定度的要求》及JJG49-2013《彈性元件式精密壓力表及真空表》對精密壓力表示值誤差測量結果不確定度重新進行評定。文中詳細介紹了精密壓力表示值誤差測量結果不確定度評定方法，并給出了精密壓力表的CMC的表示方式及常規(guī)精密壓力表的測量不確定度。

【關鍵詞】 精密壓力表 不確定度 CMC

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.05.016

1 概述

（1）技術依據(jù)：JJG49-2013《彈性元件式精密壓力表及真空表》

（2）環(huán)境溫度：（20±1）℃;相對濕度≤80%。

（3）計量標準：0.02級活塞式壓力計量程為（0.04～0.6）MPa、（0.1～6）MPa、（1～60）MPa、（5～250）MPa。

（4）被測對象：精密壓力表測量范圍到250MPa，準確度等級有0.1級（最佳測量儀器）、0.16級、0.25級、0.4級。

（5）測量方法：用活塞式壓力計作為標準器與精密壓力表示值直接比較的方法進行校準，精密壓力表讀數(shù)按照分度值的1/10估讀。

2 建立數(shù)學模型，列出不確定度傳播律

2.1 數(shù)學模型

[δ]=[P1-P0] " " " " " " "（1）

式中：[δ]——被校表示值誤差;[P1]——校準點上被校表示值;[P0]——0.02級活塞壓力計產(chǎn)生的標準壓力值。

同時考慮其余不確定度來源，可將式（1）展開：

[δ]=[P1-P0+ΔPt+ΔP估讀]

=[P1-P0+KPΔPt+θR] " " " " "（2）

式中：[θ]——被校表分度值;

[R]——被校表估讀分辨率;

[K]——被校表彈簧管彈性系數(shù);

[P]——被校表量程;

Δt——校準時環(huán)境溫度偏離標準溫度（20℃）的偏差。

式（2）為本分析的數(shù)學模型。

2.2 不確定度傳播律

[uc2]=[u12+u22+u32+u42] " " " " "（3）

2.3 計算靈敏系數(shù)

求式（3）對各誤差來源量的偏導得出各項的傳播系數(shù)：[?P1/?P0=1];[?P1/?δ=1];[?P1/?Δt=KP=0.0004P];[?P1]

[/?R]=[θ]。

3 標準不確定度的評定

以一只分度值為0.05MPa準確度為0.1級測量范圍為0～25MPa的精密壓力表作對象。在25MPa點的數(shù)據(jù)進行分析計算，以引用值來表示。

3.1 [P0]項

使用的標準器為活塞式壓力計，最大允許誤差為±0.02%，服從均勻分布，故：

[u1]=[?P1?P0×0.02%3=0.012%]

3.2 [δ]項

該項來源可從重復性中算得：

對被校表在25MPa點上重復測量10次，以此組數(shù)據(jù)為代表：25.005，25.010，25.005，25.010，25.010，25.005，25.005，25.005，25.005，25.005（MPa）。

其標準差[s=0.003]MPa

故[u2=s25≈]0.012[%]

3.3 [ΔP1]項

試驗室環(huán)境溫度為（20±1）℃，Δt=1℃，分布應屬均勻分布，故：

[u3]=[?P被/?Δt×125×3]=[0.0004×25×125×3]=0.023[%]

3.4 [ΔP估算]項

精密壓力表要求估讀至分度值的1/10。該誤差分布遵從均勻分布。

被檢表分度[θ]=0.05MPa

[u4]=[?P被?R×11025×3]=[0.00525×3]=0.012[%]

4 標準不確定度匯總表

5 合成標準不確定度[uc]

合成標準不確定度：

[uc]=[0.0122+0.0232+0.0122]=0.03%

6 擴展不確定度的確定

取k=2，則：[Urel]=[k×uc]=2[×]0.03%=0.06%

7 對使用0.02級活塞式壓力計標準裝置校準精密壓力表的測量不確定度評定

（1）根據(jù)規(guī)程的規(guī)定，常規(guī)校準應對精密壓力表的2MPa、4MPa、6MPa、8MPa、10MPa、12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa、22MPa、25MPa共12個點進行校準。其測量不確定度見下表：

（2）測量范圍在（0～250）MPa內上述三個分量基本相同，因此對全部校準點的測量不確定度評定如下表：

（3）準確度等級不同時，不確定度分量中的[u4]發(fā)生改變，因此，校準其它準確度等級精密壓力表時，測量不確定度為：