壓力表示值誤差測量結果的不確定度評定

蔡錦淵

摘要：壓力表主要用于安全防護、工業過程控制、監測和監視壓力等方面，壓力表顯示是否準確，對設備、設施的運行至關重要，與安全生產密切相關，壓力表準確計量在確保安全生產方面起著非常重要作用；下面描述用精密壓力表對壓力表示值進行檢定時，對壓力表示值誤差測量結果的不確定度進行評定，為開展對壓力表計量檢定工作提供了可靠的依據。

關鍵詞：壓力表；示值誤差；測量重復性；標準不確定度；擴展不確定度

【引用文件】

（1）JJG52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》計量檢定規程。

（2）JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。

1.測量方法：

把精密壓力表與工作壓力表裝在壓力校驗器上，并使精密壓力表與工作壓力表的受壓點基本在同一水平面上。

2.評定依據：JJG52—2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表及真空表》；

《JJF 1059.1-2012》測量不確定度評定與表示。

3.根據工作壓力表的檢定方法，可建立數學模型為：

δ=P1-P0 ………………………………………………（1）

式中：δ—被檢表示值誤差；

P1 —某一檢定點被檢表的示值；

P0 —精密壓力表示值；

P1是某一檢定點被檢表的壓力表的壓力示值，其中包含了一定條件下影響的附加誤差，主要是：精密壓力表、活塞式壓力計、環境溫度、輕敲變動量、示值估讀不準確及數據修約對儀表的影響。由此可將式（1）展開：

δ=P1±（ΔPn+ΔPt+ΔPx+ΔPy+ΔPz）-P0

= P1±（ΔPn+kPΔt+ΔPx+ΔPy+ΔPz）-P0…………（2）

P1 —被檢表量程；

Δt—檢定時環境溫度與標準溫度（20℃）的偏差；

Pn—活塞式壓力計引起的誤差；

Px—輕敲變動量引起的誤差；

Py—估讀不準確引起的誤差；

Pz—數據修約引起的誤差。

4.方差和傳播系數：

依據uc2（y）=∑[?f/?xi]2 U2（xi），對式（2）求方差及用偏導求傳播系數：

uc2= uc2（δ）

=C2（P1）u2（P1）+C2（Pn）u2（Pn）+C2（Δt）u2（Δt）+

C2（Px）u2（Px）+C2（Py）u2（Py）+C2（Pz）u2（PZ）+C2（P0）u2（P0）

=u12+u22+u32+u42+u52+u62+u72

其中傳播系數：

C（P1） = =1

C（Pn）= =1 C（Δt）= ==Kt

C（Px）= =1 C（Py）= =1

C（Pz）= =1 C（Po）= =1

5.標準確定度分量評定

現以0.4級精密壓力表（測量范圍（0-60）MPa，分度d=0.5 MPa）為例。

5.1由測量重復性引入的不確定度分量u1

附：選用1.6級的工作壓力表一只（NO. 1672），測量上限60 MPa，在相同的正常工作條件下對25 MPa示值檢測點上，檢定測量10次，各次測得值列表如下：

序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

測得值 25.2 25.2 25.2 25.0 25.2 25.2 25.2 25.0 25.2 25.2

依

=8.433×10-2（MPa）

由10次重復測量同一檢定點，得出實驗標準差S=5.16×10-2（MPa）；

在實際測量中，一般進行升壓，降壓兩次讀數，則標準不確定度：

u1= = =0.0596（MPa）

5.2活塞式壓力計引入的標準不確定分量u2

由活塞式壓力計，測量范圍（0-60） MPa，準確度等級為0.05級，允許基本誤差為60×（±0.05%）=±0.03 MPa，在半寬a=0.03 MPa 區間內，誤差均勻分布，則

u2= =0.0173（MPa）

5.3檢定溫度與標準溫度偏差引入的標準不確定度分量u3

根據JJG52—2013規定，檢定壓力表的環境溫度為（20±5）℃，溫度的變化為t=±5℃，取半寬5℃溫度變化，均勻分布，則

u3=

=

=0.0693（MPa）

其中Kt為彈簧式壓力表的溫度彈性膨脹系數Kt=0.0004/℃

5.4輕敲被檢表示值變動量，引入的標準不確定度分量u4

根據規程JJG52—2013規定，示值變動量U4是允許基本誤差的 ，其誤差概率分布屬均勻分布，故：

u4= = 0.2598（MPa）

5.5對被檢表示值估讀誤差，引入的標準不確定分量u5

根據JJG52—2013規定，壓力表的示值應按分度值的 估讀。該誤差服從均勻分布，故：

u5= =0.0577（MPa）；

5.6數據修約取舍誤差，引入的標準不確定度分量u6

檢定結果修約至被檢表估讀值（即分度值的1/5），其修約誤差為估讀值的，服從均勻分布，則

u6= =0.0289（MPa）

5.7標準器引入的標準不確定度分量u7

由精密壓力表的檢定證書，該表的示值誤差不超過60×（±0.4%）=±0.24 MPa，服從均勻分布，故U7估算為，則

u7= =0.1386（MPa）；

6.標準不確定度一覽表：

（作者單位：普寧市質量技術監督檢測所）