一般工作壓力表測量不確定度評定

蔣常紅

摘要：壓力計量儀表在工業化進程中被廣泛使用，一般工作壓力表就是其中的一種主要儀表。本文通過具體的評定步驟對一般工作壓力表測量的不確定度進行分析。

關鍵詞：一般壓力表;測量;不確定度;評定

一、一般工作壓力表的基本結構

在工業化進程中，由于一般工作壓力表中的彈性敏感元件生產比較便利、機械強度高的特性，因而被大范圍的使用在工業中的技術測量領域。一般工作壓力表主要包括壓力真空表、真空表以及精確度<=1 級的壓力表。

一般工作壓力表主要由四部分組成其基本結構：彈簧管、傳動放大機構、指示裝置和包裝保護。其中的傳動放大機構由不同的齒輪、指針軸和游絲組成，指示裝置由表盤和指針組成，外部保護主要包括外殼和玻璃表盤以及罩殼。

二、一般工作壓力表的運行原理

一般工作壓力表的主要工作原理為：在一定的彈性范圍內，彈簧管的外形受壓力和真空影響產生變化，導致彈簧管的端口發生位移，傳動機構將彈簧管的位移變化信息傳遞給一般壓力表的指針裝置，指針裝置在表盤上顯示出相應的壓力值，在這個過程中，彈簧管和壓力構成線性關系。

三一般工作壓力表測量不確定度評定

（一）概述：

1 依據：JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規程。

2 環境條件：溫度為（20±5）℃，相對濕度不大于85%，環境壓力：大氣壓。

3 測量標準：0.4 級（0～2.5）MPa 分度值0.02MPa 的精密壓力表。

4 被測對象及方法：利用直接測量法對1.6 級（0～2.5）MPa 分度值0.05MPa 的一般工作壓力表進行檢定來評定測量不確定度。

（二）數學模型：

根據上面分析，被檢表的示值誤差△可以寫成下式的模式：△=Px -PB

式中： Px ――――――被檢表示值

（三）靈敏系數：

靈敏系數：c2 （Px ）=э△/эPx=1 c2 （PB）=э△/эPB=-1

uc――――――――被檢表示值誤差相對標準不確定度

ux――――――――被檢表示值誤差相對不確定度

uB――――――――標準表示值誤差相對不確定度

（四）輸入量測量重復性影響分量u x1 （A 類評定）

取2MPa 測量點（全量程檢定此點變化較大）的重復性估算其相對測量不確定度。輸入量測量重復性影響分量u x1 。在相同條件下，對該被測壓力表在2MPa 測量點重復測量10 次（升壓、降壓各測量5 次），測得數據如下：（單位：MPa）

2.001.991.991.992.001.992.002.001.992.00

則：算術平均值x1.995 MPa單次測量標準差：S=

0.00531（ ）1012

nx xii MPaux1 = Sx= S/ 10 =0.0017 MPa 自由度1=9

（五）壓力表檢定裝置的誤差引起的不確定度uB（B類評定）

1 輕敲位移引起示值變動量影響分量uB1JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規程規定輕敲位移引起示值變動量是測量點允許誤差絕對值的一半（即0.04/2.5 MPa），按均勻分布K= 3 故：

uB1 = 0.02/ 3 =0.0115 MPa估計△uB/ uB=10%，故自由度 2 =（1/2）×（10%） -2=50

2 被評定的一般工作壓力表估計讀數影響分量uB2

在實際測量時，壓力表的示值按分度值的1/5 估讀，被測壓力表的分度值為0.05MPa，該誤差分布遵從均勻分布，K= 3uB2= 0.01/ 3 =0.0058 MPa其估算值可靠性為25%，故自由度 3=（1/2）×（25%） -2=8

3 參考的標準精密壓力表（標準表）不確定度分量uB3

標準表最大允許誤差由上一級檢定部門出具檢定證書0.4級（0-2.5）MPa，在其半寬a=0.010 MPa 內均勻分布，K= 3 。uB3=a/ 3 =0.0058 MPa估計△uB/ uB=10%， 故其自由度vB3=（1/2）×（10%） -2=50

4 環境溫度因素影響分量uB4

根據檢定規程，工作壓力表的檢定溫度為（20±5）℃，因此在進行壓力表檢定時，壓力表由此產生的誤差為kt（t-20℃）p，其中，彈簧管的溫度系數kt=0.0004∕℃，滿量程p=5 MPa，在區間內屬均勻分布，則uB4=（0.0004×5×2.5）/ 3 =0.0029 Mpa估計其10%不可靠性， 故其自由度vB4=50

（六）標準不確定度分量一覽表：

（七）合成標準不確定度

uc =u x u2 B 21=0.014MPa

（八）有效自由度

eff= uc4/（ux14/ 1+uB4/ B）=∞

按此有效自由度查置信概率（p=95%）的tp（ ）分布系數表，得包含因子k=t95（ eff）=1.96

（九）擴展不確定度計算：

U95=t95（ eff）×uc=1.96×0.014=0.028MPa

（十）擴展不確定度報告：

被測壓力表在2MPa 測量點的測量不確定度為：U95=0.028MPa，有效自由度 eff=∞， 置信概率p=95% 。

參考文獻：

[1]張喬.壓力表檢定方法改進及自動化實現探索[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2015（04）

[2]戴福泉.壓力儀表在生產自動控制中的應用[J].科技致富向導，2012（36）

[3] JJG52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規程

[4] JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》