60MPa活塞式壓力計不確定度評定

趙利敏 賀夢 郝欣甜

中國航天科工集團第六研究院601所 內蒙古呼和浩特 010076

1 測量方法

將0．05級活塞式壓力計與0．02級活塞式壓力計的活塞系統安裝在同一造壓器上，調節兩活塞系統的垂直度，用起始平衡法進行比較測量，測得0．05級活塞式壓力計的有效面積。

2 數學模型

式中：

P—被測壓力，Pa；

M—砝碼的質量，kg；

A0—活塞的有效面積，cm2；

g—壓力計使用地點的重力加速度，m/s2；

ρl—工作介質密度，kg / m3；

ρa—空氣密度，kg / m3；

ρm—砝碼材料密度，kg / m3；

λ—活塞壓力變形系數，Pa-1；

h—液柱差，cm；

θ—活塞軸線垂直度夾角；

T—環境溫度，℃。

3 不確定度來源

（1）0．02級活塞式壓力計有效面積引入的標準不確定度

（2）0．02級活塞式壓力計砝碼的質量引入的標準不確定度

（3）0．05級活塞式壓力計砝碼的質量引入的標準不確定度

（4）活塞軸線的垂直度引入的標準不確定度

（5）溫度變化引入的標準不確定度

（6）活塞式壓力計鑒別力引用的標準不確定度

（7）活塞式壓力計活塞壓力形變系數引用的標準不確定度

（8）活塞重復性引入的標準不確定度

4 標準不確定度評定

（1）0．02級活塞式壓力計有效面積引入的標準不確定度u1。

按B類不確定度評定，由檢定規程知，0．02級活塞式壓力計的活塞有效面積的最大允許誤差為±0．01% ，正態分布，包含因子k=3，則標準不確定度分量為：

（2）0．02級活塞式壓力計活塞承重盤上專用砝碼m引入的標準不確定度u2。

按B類不確定度評定，0．02級活塞式壓力計活塞承重盤上專用砝碼的允許誤差為±0．008%，按正態分布考慮，包含因子k=3，則標準不確定度分量為：

（3）0．05級活塞式壓力計活塞承重盤上專用砝碼m′引入的標準不確定度u3。

按B類不確定度評定，因為加在0．05級、0．02級活塞壓力計承重盤上的專用砝碼是具有相同品質的配套砝碼，所以本分量評定與4．2項相同：

u3=u2=2．7×10-5A′，相對值為 2．7×10-5

（4）活塞軸線的垂直度引入的標準不確定度u4。

按B類不確定度評定，0．02級活塞壓力計活塞安裝的垂直度偏差小于2′，此分量服從均勻分布，取k=，則

（5）溫度變化引入的標準不確定度u5。

按B類不確定度評定，檢定證書給出的活塞有效面積是20℃時的值，檢定規程規定0．02級活塞壓力計使用溫度為（20±2）℃，由技術說明書知活塞桿與活塞筒材料的線膨脹系數為4．5×10-6℃-1，此分量服從均勻分布，取k=，則

u5=4．5×10-6℃-1×2℃ /=5．2×10-6

（6）活塞式壓力計鑒別力引入的標準不確定度u6。

按B類不確定度評定，壓力計的鑒別力應小于能產生相當于最大允許誤差10%壓力的砝碼質量值，視為均勻分布，取k=，則其相對標準不確定度：

（7）測量上限60MPa活塞式壓力計活塞的壓力形變系數引入的標準不確定度u7。

按B類不確定度評定，0．02級活塞式壓力計的活塞桿與筒均為炭化鎢材料，由技術說明書知壓力形變系數為7．2×10-7MPa-1，此分量服從均勻分布，取k=，則

u7=60×5%×7．2×10-7=2．2×10-6

4．8 60MPa活塞重復性引入的標準不確定度的A類評定

5 標準不確定度各分量見表1

表1 標準不確定度分量表

6 合成標準不確定度uc

上述各不確定度分量不相關，故合成標準不確定度為：

60MPa活塞式壓力計合成標準不確定度：

7 擴展不確定度

Urel=k·uc=2×7．1×10-5=0．014%（k=2）

8 測量不確定度的報告與表示

經分析60MPa活塞式壓力計測量值的擴展不確定度為：

Urel=k·uc=2×7．1×10-5=0．014%（k=2）