壓力變送器的不確定度評定

金建勛（大連市計量檢測研究院,遼寧　大連　116023）

壓力變送器的不確定度評定

金建勛
（大連市計量檢測研究院,遼寧大連116023）

摘要：精密測控技術在國家經濟與科技的發展中起著基礎作用，在先進制造業技術領域中的應用越來越廣泛，目前隨著我國國民經濟的飛速發展，對精密測控技術的需求和要求也越來越高，出現了許多新的測控需求。在現代化的工業生產過程中，壓力是一個非常重要的參數，它決定了生產的過程是否正常進行，壓力與溫度、流量一起并稱為工業自動化控制的三大要素。

關鍵詞：壓力變送器；檢測；不確定度

在這種背景條件下，原有的彈性元件式壓力表和液體壓力計已不能達到人們的使用要求。因此各種結構和原理的壓力傳感器涌現出來，在過程控制、壓力測量等領域中起到了不容忽視的影響。

目前，隨著國民經濟的發展，在諸如航空航天、水利水電、武器裝備、汽車生產等工業領域里，對壓力變送器的測控精度成型以及穩定性能提出了越來越高的要求和期望，因此對壓力變送器測量結果的研究具有十分重要的意義和應用價值。

1　概述

我們以輸出信號為電流值的壓力變送器為例，按照JJG882-2004《壓力變送器檢定規程》和JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的要求進行評定，我使用CPC6000壓力校驗儀通過比較法直接對其進行測量，使用Agilent34401A數字多用表采集壓力變送器輸出的電流信號。被測壓力變送器的壓力測量范圍為（0～100）kPa，電流輸出范圍為（4～20）mA，準確度等級0.2級。將壓力標準器和被測變送器安裝在同一校驗臺上，由氮氣瓶提供氣源。在整個壓力量程的范圍內均勻的選取5個壓力點進行測量，進行6次獨立性測量。

2　建立數學模型

IF——壓力變送器電流輸出量程；PF——壓力變送器輸入量程；

PS——壓力變送器輸出壓力值；I0——壓力變送器輸出起始值。

3　不確定度來源及分析

（1）壓力傳感器電流輸出的多次重復性測量所引起的不確定分量，對壓力傳感器做6次獨立重復性測量，具體數據見下表:

重復性數據

Agilent34401A數字多用表的分辨力是0.0001mA，其引入的不確定度分度為0.000029mA，由于數字多用表分辨力引入的不確定度分量遠小于重復性引入的不確定分量，因此在合成標準不確定時對不考慮分辨力引入的不確定度。

在評定時選取示值誤差的最大值，壓力變送器的最大輸出電流去20mA，即最大允許誤差為±0.0046mA。那么有數字多用表所引起的不確定度分量為0.0023mA。

（3）CPC6000數字壓力控制器引入的標準不確定度分量。由CPC6000數字壓力控制器的測量證書中查出，壓力部分的示值誤差為±0.01%RD，輸出的最大壓力值為100kPa，那么最大允許誤差為±0.01kPa。壓力控制器自帶溫度補償補償和修正，因此環境溫度的影響可以忽略不計。數字壓力控制器壓力部分引入的不確定分量為0.005kPa

（4）壓力控制器與被測變送器參考平面高度引入的不確定度分量：

介質為空氣時，可以認為空氣的密度與壓力近似成正比。空氣的最大密度產生在測量壓力點100kPa的時候，通常情況下，空氣機制密度約為1.2kg/m3，那么在測量100kPa的時候，空氣密度約為2.4kg/m3。測量數字壓力控制器和壓力變送器參考平面的高度差為5mm，按均分布處理，則為0.00007kPa。

（5）合成標準不確定度。由于被測壓力變送器的示值標準不確定度和數字壓力控制器示值標準不確定度是相互獨立的，按照不確定不傳播定律，可以利用下列公式計算示值誤差合成的標準不確定度：

參考文獻：

[1]金建勛.壓力傳感器校準方法的研究[D].大連理工大大學工程碩士學位論,2014.

[2]國家技術監督局.JJG882-2004壓力變送器檢定規程[S].北京:中國計量出版社,2004.

[3]耿維明.測量誤差的概念及其分類[J].中國計量,2010(12):54-55.

作者簡介：金建勛（1984-），男，遼寧大連人，本科，研究方向：計量。