淺析精密壓力表量值溯源與測量不確定度評定

耿鵬

摘? ?要：通過具備不確定度的連續校準鏈，按照溯源文件規定，使得測量結果和參考標準（通常是國家計量基準）相互聯系起來的特性稱之為量值溯源。量值溯源校準鏈中每個節點項均會產生測量不確定度。為建立科學的溯源校準等級序列，故本實驗室參照國家計量檢定系統表，進行0.4級精密壓力表量值溯源和評定不確定度。2017年9月11日，選用一塊穩定的0.4級0～6MPa精密壓力表，出廠編號為8112291，制造廠為西安，用陜西創威科技有限公司生產的編號為17361的0.05級活塞式壓力計標準裝置進行測量和不確定度評定。

關鍵詞：精密壓力表? 量值溯源? 測量不確定度評定

中圖分類號：TH812? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0052-02

1? 引言

精密壓力表（量程：0～6MPa，精度等級：0.4級，分度值：0.025MPa）在實驗室0.05級活塞式壓力計（量程：0.1 ～6MPa，編號：17361）進行量值溯源，符合溯源標準。參照JJG49-2013彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規程的要求，對精密壓力表的測量誤差進行測量，最終評定出此次測量不確定度。

2? 精密壓力表量值溯源

第一，按照國家計量檢定系統表、檢定規程、量值溯源要求進行量值溯源。目前，本實驗0.05級活塞式壓力計標準裝置已通過省級驗收組驗收，順利建標，測量能力符合量值傳遞要求。測量方法采用JJG49-2013彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規程。第二，環境條件。一般來說，試驗室應保持在15℃～25℃之間，濕度要求不高于85%RH。本次試驗環境溫度為20±1℃，濕度63%，符合環境要求。第三，溯源對象活塞式壓力計組成和工作原理。壓力計由增壓系統和具有標稱值的專用砝碼構成。壓力計的主要工作原理是設計和制造靜壓力平衡器的原理，通過專用砝碼自然重力作用和壓力泵搖桿的微調，使得精密壓力表承受壓力與標稱砝碼壓力達到靜態平衡，從而讀取精密壓力表顯示值。

3? 建立數學模型

根據測量方法，建立數學模型：δ被=P被 -P標

式中：δ被—被測表（精密壓力表）示值誤差

P被—檢定點被測表（精密壓力表）示值

P標—0.05級標準活塞式壓力計產生的標準壓力

δ被的影響由如下分量作獨立貢獻。

4? 輸入量的標準測量不確定度評定

4.1 測量過程中隨機影響量引入示值重復性的標準不確定度分量為A類不確定度ua

對0～6MPa的0.4級精密壓力表，在對其進行全量程檢定時發現在4MPa點上變化較大，以此為代表來估算其不確定度，檢定n=10，

4.0100? ?4.0000? ?4.0100? ?4.0100? ?4.0100

4.0100? ?4.0000? ?4.0100? ?4.0000? ?4.0100? （MPa）

10=4.0070MPa

S（x）==0.00483MPa

uA= S（x）/=0.0015 MPa

4.2 B類不確定度包括

（1）活塞式標準壓力計本身的不確定度分量u（B1）;

（2）環境溫度帶來的不確定度分量u（B2）;

（3）估讀誤差引入的標準不確定度分量u（B3）;

（4）數據修約引入的標準不確定度分量u（B4）;

4.2.1 標準活塞式壓力計產生的不確定度u（B1）。

標準壓力計的準確度為0.05%，按均勻分布，即取置信概率p=99.7%，故：k=

u（B1）=0.05%/=0.00029MPa

其估算可靠，故自由度為∞。

4.2.2 環境溫度引入的標準不確定度u（B2）

JJG49-2013規定檢定0.4級以下的壓力表的溫度為20±2℃溫度對活塞壓力計的影響已包括在0.05準確度內，不要重復分析。僅考慮溫度變化對被檢壓力表的影響，溫度影響系數取k=0.0004/℃，P=6MPa，估算值可靠，溫度影響屬均勻分布k=，故有：

對于0～6MPa的標準：u（B2）6=2kP=2×0.0004×6/=0.0028MPa

估算可靠自由度v=∞

4.2.3 估讀誤差引入的標準不確定度u（B3）

對于指針類儀表要估讀到分度的1/10，估讀的不可靠性以1/10分度值估計，對于0～6MPa的0.4級壓力表其最小分度值為0.025，屬均勻分布k=，故有：

u（B3）=0.025/10=0.0014 MPa

4.2.4 數據修約引入的標準不確定度分量u（B4）

檢定結果修約到被檢表估讀值的1/2，估讀到1/10分度，屬于均勻分布k=，相對不確定度為25%，則有：

對于0～6MPa的0.4級壓力表：

u（B4）6=1/2×1/10×0.025/6=0.00012MPa

4.3 相關性

沒有任何輸入量具有值得考慮的相關性。

4.4 被測量分布的估計

由上述不確定度概算可知，沒有任何一個不確定度分量是明顯占優勢的分量。兩個最大的分量均為均勻分布，兩者的合成仍為均勻分布，該分布是占優勢的分布，于是可以估計被測量比較接近于均勻分布。

4.5 計算合成標準不確定度

對于0～6MPa的0.4級壓力表：

uc62=uA2+uB12+uB22+uB32+uB42

uc6=0.0035MPa

4.6 擴展不確定度

U6=kuc6=×0.0035=0.0061 MPa? ?k=

4.7 不確定度結果

測得0～6MPa的0.4級精密壓力表各檢定點的示值為標稱值±0.0061MPa。

報告的擴展不確定度是由合成標準不確定度0.0035 MPa乘以包含因子k=得到的，對于均勻分布來說，置信概率約為100%。

5? 結語

本文介紹了0.4級精密壓力表可以向0.05級活塞式壓力計計量標準裝置進行量值溯源的依據和方法，并依據一個檢測點對精密壓力表測量不確定度評定。

參考文獻

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