關于壓力計量標準誤差與測量不確定度評定的研究

石玉香 薛方凝

摘要：工作計量器具在計量數值時，可能會出現測量誤差，而這種誤差對計量數值的準確性和可靠性具有極大的影響，對測量數據應用也會造成不良影響。本文對壓力計量標準誤差與測量不確定度評定進行了分析，分析了測量誤差的不確定性，希望可以為壓力測量數值標準化提供幫助。

關鍵詞：壓力計量;標準誤差;測量數值;不確定度

前言：

壓力變送器是測量壓力值的主要工具，其測量對象包括靜態壓力也包括動態壓力。這種測量工具在控制系統與測量工程當中的應用非常普遍，在高壓、高溫環境中也可以正常運行。為了要進一步提升壓力測量值的準確性，我們需要對壓力計量標準誤差與測量不確定度進行研究，打造更加安全的儀器運行環境。

1測量誤差種類

1.1系統誤差

工作人員在同一條件下對壓力表進行多次重復測量，會產生計算誤差，而測量結果的平均值與被測量真值之間也會存在誤差。

1.2隨機誤差

如果在重復條件下，對同一量進行反復測量，而所得結果的平均值與測量結果就可能存在誤差，這種誤差被稱作隨機誤差。

1.3計量標準裝置誤差來源

相比于系統誤差和隨機誤差，計量標準裝置的誤差來源更為廣泛，而且產生誤差的幾率更大。其中包含以下四個方面：計量標準誤差，這是由于計量標準器、計量附件、配套設備出現誤差，而導致的測量誤差;環境誤差，主要是受設備所處的具體環境影響，環境的溫度、濕度、氣壓和外磁場都可能會引起誤差;人員誤差，這種誤差的出現主要是測量人員在觀測、讀取數據時，因受到主觀影響而產生誤差，影響最終的測量結果;方法誤差，在計量時需要根據實際情況選擇正確的計量方法和計算方法，如果選擇的方法有誤那么得到的計量數據也會有問題，自然會產生誤差[1]。

2計量標準裝置誤差及不確定度評定

2.1計量標準的技術指標和環境條件

活塞式壓力機準確度等級是三級，而這種壓力計的及測量保持在1～60Mpa之間，專用砝碼的標準質量應該是59kg。同時，其中的藥用蓖麻油酸值不大于1.6mg/g，而且需要對環境條件進行調試。其中，工作的室內溫度應該控制在20±5℃范圍內，而相對濕度也應該控制在85%以下。

在進行壓力計量誤差和測定不確定度評定時，需要對環境條件進行有效的控制。控制標準必須嚴格遵守國家要求，以JG52-2013檢定規定為標準進行有效控制。具體數據可以參考表1：

2.2測量重復性測試

這一環節需要選擇一直壓力表，并在相同的檢測環境下，對任一壓力值進行反復測試，然后將測試結果記錄在案。根據測試結果，算出測量平均值，然后利用公式計算重復性。

舉例：任選一個0～40MPa、分度值為0.5MPa的壓力表，在同等條件下，對40MPa進行10次檢測，檢測數據如表2所示。其中Xi表示每一次的測得值，而X則表示每次測得值的平均值，在計算裝置重復性時，不僅需要記錄每次的檢測數據看，還需要根據重復測定次數的數值進行計算。

那么根據公式我們可以進行計算，每次測得平均值為40.0MPa，經計算該裝置重復性為0.04MPa。

2.3測量不確定度評定

測量不確定度評定，可以先選擇一塊1.6級，0～6MPa、分度值為0.2MPa的壓力表作為研究對象。那么我們可以先對樣品進行分析。這只壓力表在6MPa點上的變化最大，其上下行程為：6.04、6.03、60.7、6.09、6.03、6.06、6.03、6.01、6.05、6.08，那么根據計算可以得出測量平均值為6.049MPa。套用公式計算后可知該裝置重復性為5.0×10-4，所以不確定度為0.83×10-4。

除此之外，還需要根據JG52-2013的標準，對溫度引起的誤差進行計算;同時還需要運用公式，計算輕巧位移變動量引起的誤差，并且判斷它們是否服從均勻分布。測算人員還應該根據已知數值，對誤差引起的變動量、數據修約取舍誤差和標準裝置不確定度的影響量進行估讀，其中每一個誤差值和變量在計算完成都需要比照JG52-2013的標準，判斷他們是否服從正態均勻分布，然后合成不確定度[2]。計算時需要利用此前測量和估讀的所有誤差變量數據，結合相關公式進行演算，之后擴展其不定度。根據上文所舉實例的數據可知，該裝置的擴展不定度為0.078%，那么它的不確定度評定為6，評定結果為合理。

對壓力計量標準誤差與測量不確定度評定的研究，需要進行多次的數據采集和分析，在處理數據的過程中，需要嚴格的按照公式計算。并且，必須滿足技術指標，測試環境也需要達到國家規定標準，這樣獲取的各項參數才具有意義。在研究過程當中，實驗人員一定要確保采集的樣本數據真實有效，同時也應該選取符合測試規定的壓力表作為研究對象，通過嚴謹的實驗和計算，對測量不確定度進行分析和評定，實現研究目標。

結論：綜上所述，在評定壓力計量標準誤差和測量不確定度時，需要進行樣本的采集。實踐當中，通過采樣、預處理樣品、測量以及處理所得數據，才可以真正得出結果，其中每一次測量都需要謹慎對待，要保證測量數據的準確性。評定的每一個環節都必須按照嚴格的規范執行，這樣才可以保證測量值具有有效性。

參考文獻：

[1]駱惠青.壓力計量標準誤差與測量不確定度評定[J].計量與測試技術，2017，44（11）：96-97.

[2]高楠.壓力計量標準誤差與測量不確定度評定[J].科技與創新，2015（17）：105+108.

作者簡介：

石玉香（1986.01.17），女，籍貫：山西大同，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向或專業：壓力計量專業。