氧壓表示值誤差的不確定度評定

王崢

【摘 要】本文主要依據的檢定規程為JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》，以及技術規范JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。氧壓表是壓力表的一種，是專門用來測量氧氣壓力的儀表，被廣泛使用在社會各個方面的生產、生活中，其檢測方法完全參照壓力表的檢定規程。本文作者使用數學模型法，針對氧壓表誤差的不確定度做了評定。

【關鍵詞】氧壓表 不確定度評定 計量檢測

壓力表作為一種計量儀表，被廣泛的使用在企事業單位各方面生產過程中。我國《計量法》把使用在安全防護、環境監測、質量控制、醫療衛生等領域的壓力表列入強制檢測的計量器具名錄，并建立了相應的檢定規程。氧壓表作為壓力表的一種，其檢測方法完全參照壓力表的檢定規程。徐州市衛生計量檢測所作為法定授權的檢測單位，依法對氧氣壓力表進行檢測已有二十多年的時間，期間積累了大量的工作經驗。本人從參加工作開始，一直從事氧氣壓力表的檢定工作，其中，壓力表示值誤差的不確定度評定是開展實驗室認證的重要環節，現將我采用的數學模型法，針對氧壓表不確定度評定的過程給大家介紹如下，如有不當，請大家批評指正。

1 概述

1.1 評定依據

依據：JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》檢定規程，以及JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》。

1.2 測量方法

通過被檢表和標準表的直接對比來進行測量。

1.3 檢定溫度

規程規定環境溫度保持在（20±5）℃。

1.4 儀器參數

在本測試中使用的標準器：精密壓力表為0至40MPa、準確度等級為0.4級；被測量氧壓表的測量范圍：氧壓表為0至25MPa，準確度等級為2.5級。

1.5 數字模型

被測氧壓表的示值誤差（用P表示）等于被測氧壓表的實際值（用Px表示）減去標準表的示值（用Pn表示） 即 P= Px-PN。

1.6 靈敏系數

C1和C2分別為其對應的靈敏系數：

2 不確定度分量的來源

（1）被檢表不確定度來源（用表示）：（1）被測氧壓表重復測量引起的不確定度分量（A類分量）；（2）對被測氧壓表估讀引起的不確定度分量（B類分量）；（3）外界環境溫度的變化引起的不確定度分量（B類分量）。

（2）標準表不確定度來源（用表示）：造成標準表不確定度分量的主要因素是精密壓力表的準確度。

3 不確定度分量的評定

3.1的評定。對的評定包括對、、進行計算

（1）對進行計算。為了獲得重復性測量的不確定度，可以利用精密壓力表對被測氧壓表10MPa點進行10次獨立測量，測得數據如下（單位：MPa）：9.8、9.6、10、9.8、10、9.8、10.6、9.6、10.2、10.2。

求得平均值為：

用賽貝爾公式計算單次測量標準差為：

在實際測量時，取兩次測量平均值：

自由度：

（2）對進行計算。通常情況下，對氧壓表的估讀誤差是不可避免的，依據規程，對氧壓表的估讀為最小分度值的1/5，讀數誤差一般為0.1MPa，誤差呈均勻分布，包含因子K=。

所以

根據經驗有的可信度，則它的不確定度有，計算得出的自由度

（3）對進行計算。規程規定，彈簧管式壓力表的環境檢定溫度為（20±5）℃，溫度系數通常為kt=0.0004℃，P=25 MPa ，誤差呈均勻分布，包含因子K=。

所以

估計的不確定度有，則的自由度

（4）對的計算。因為被測氧壓表引入的不確定度分項彼此獨立，所以、、之間沒有關系。依據合成不確定度公式計算得出：

由韋爾奇-薩特斯維特公式計算得出自由度：

3.2 的評定

對標準表不確定度進行評定。標準表的最大允許誤差為（0.4%×40MPa）=0.16MPa，也就是說，由標準表誤差造成的不確定度分量為a=0.16MPa；呈均勻分布，包含因子K=。

估計的不確定度有，則的自由度

3.3 合成標準不確定度的評定

（1）被測氧壓表各不確定度分項之間沒有關系，根據合成標準不確定度（用表示）公式，計算如下：

（2）由韋爾奇-薩特斯維特公式計算得出有效自由度（用表示）：

4 擴展不確定度的評定

4.1 擴展不確定度等于合成標準不確定度與包含因子k=2之積，置信水平約為，（用表示）

K=2.0×0.24=0.48MPa

4.2 相對擴展不確定度（用表示）

因為=（P等于25 MPa）

所以=

5 測量不確定度報告

在測量壓力為10MPa時，氧壓表示值誤差為0.04 MPa，其擴展不確定度為=0.48MPa，相對擴展不確定度為，有效自由度=15，取k=2。

6 結語

在測量過程中，各項誤差合成后得到的總極限誤差稱為測量的不確定度。它是表示由于測量過程中各項誤差影響而使測量結果不能肯定的誤差范圍。國家計量技術規范《測量不確定度評定與表示》（JJF1059-1999）中，對測量不確定度定義為：表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數。

測量不確定度是測量技術的重要概念，也是保證計量檢測質量的重要因素。隨著現代計量的不斷發展，在實驗室認證、計量檢測等領域中對測試結果的不確定度的評定，可以有效提高效率和降低風險。推廣應用國家計量標準不確定度的評定方法，有利于我國計量測試領域的整體水平的提高。