一般壓力表示值誤差測量結果的不確定度評定

【摘 要】 本文主要依據CNAS-CL07：2011《測量不確定度的要求》及JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》對一般壓力表示值誤差測量結果不確定度重新進行評定。文中詳細介紹了一般壓力表示值誤差測量結果不確定度評定方法，并給出了一般壓力表CMC的表示方式及常規一般壓力表的測量不確定度。

【關鍵詞】 一般壓力表 不確定度 CMC

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.010

1 概述

（1）技術依據：JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》。

（2）環境溫度：（20±5）℃；相對濕度≤80%。

（3）計量標準：0.05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：一般壓力表測量范圍到250MPa，準確度等級有1級（最佳測量儀器）、1.6級、2.5級、4級。

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

2 建立數學模型，列出不確定度傳播律

2.1 數學模型

[δ=P1-P0] （1）

式中：[δ]——被檢表示值誤差；

[P1]——檢定點上被檢表示值；

[P0]——0.05級活塞壓力計產生的標準壓力值。

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+KPΔt+θR] （2）

式中：[P]——被檢表量程；

[θ]——被檢表分度值；

[R]——被檢表估讀分辨率量；

[Δt]——檢定時環境溫度偏離標準溫度（20℃）的偏差。

式（2）為本分析的數學模型。

2.2 不確定度傳播律

[uc2][=u12+u22+u32+u42]

2.3 計算靈敏系數

求式（3）對各誤差來源量的偏導得出各項的傳播系數：

[?P1/][?P0=1]；[?P1/][?δ=1]；[?P1/][?Δt=KP=0.00][04P]；[?P1/?R=θ]

3 標準不確定度的評定

以一只分度值為0.5MPa準確度為1級測量范圍為0～25MPa的一般壓力表作對象，在25MPa點的數據進行分析計算，以引用值來表示。

3.1 [P標]項

[u1][=?P1?P0×0.05%3=0.029%]

使用的標準器為活塞式壓力計，最大允許誤差為±0.05%，分布服從均勻分布，故：[u1=?P1?Po×0.05%3][=0.029%]。

3.2 [δ被]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，以此組數據為代表：25.5，25.4，25.4，25.4，25.4，25.4，25.4，25.4，25.4，25.4（MPa）

其標準差[s]=0.03MPa

故：[u2=s25≈0.12%]

3.3 [ΔP1]項

試驗室環境溫度為（20±2）℃，Δt=2℃，分布應屬均勻分布，故：

[u3][=?P1/?Δt×225×3=0.0004×25×225×3=0.05%]

3.4 [ΔP估讀]項

一般壓力表估讀至分度值的1/5。由于操作者的視線可能產生偏角，估讀不可靠性以1/10分度估計，該誤差分布屬均勻分布。

[∵]被檢表分度[θ]=0.5MPa

[∴][u4][=?P1?R×11025×3=0.0525×3=0.12%]

4 標準不確定度匯總表

5 合成標準不確定度[uc]

合成標準不確定度為：

[uc=0.0292+0.052+0.122]=0.14%

6 擴展不確定度的確定

取k=2，則：

[Urel=k×uc]=2[×]0.14%=0.3%

7 校準和測量能力（CMC）

由于測量范圍在（0～250）MPa內上述三個不確定度分量基本相同，因此在（0～250）MPa內，[Urel]=0.3%，k=2。

0.05級活塞式壓力計標準裝置可校準的最佳被校壓力表為1級的一般壓力表，因此該項目的CMC為：（0～250）MPa，[Urel]=0.3%，k=2。

作者簡介

王同賓，本科，高級工程師，從事壓力計量工作10余年。

（責任編輯：張曉明）