淺談數字壓力計標準考核中的技術問題

張爽?祁峰

摘要：數字壓力計標準裝置由智能數字壓力校驗儀、智能微壓發生器、臺式水壓泵、臺式油壓泵、便攜式氣壓泵組成。為了測量體系有效運行，滿足企業二級標準的量傳的需要。我單位對壓力檢定的標準器進行了升級。

關鍵詞：技術報告;不確定度;穩定性;重復性

一、數字壓力計概述

數字壓力計是采用數字顯示被測壓力量值的壓力計，可用于測量表壓、差壓和絕壓。被測壓力經傳壓介質作用于壓力傳感器上，壓力傳感器輸出相應的電信號或數字信號，由信號處理單元處理后在顯示器上直接顯示出被測壓力的量值。數字式壓力計由于其簡便易操作、性能穩定、讀數直觀等優點，已被廣大計量工作者接受和認可。

二、數字壓力計技術報告中的主要計量特性

（一）計量標準的測量范圍：

測量范圍用該計量標準所復現的量值或測量范圍來表示，對于可以測量多種參數的計量標準，應當分別給出每種參數的測量范圍。計量標準的測量范圍應當滿足開展檢定或校準的需要。

（二）計量標準的不確定度或準確度等級或最大允許誤差：

應當根據計量標準的具體情況，按本專業規定或約定俗成的方式使用不確定或準確度等級或最大允許誤差進行表述。對于可以測量多種參數的計量標準，應當分別給出每種參數的不確定度或準確度等級或最大允許誤差。

（三）計量標準的重復性：

通常用測量結果的分散性來定量表示，即用單次測量結果yi的實驗標準偏差s（yi）來表示。計量的重復性通常是檢定或校準結果的一個不確定度來源。新建計量標準應當進行重復性試驗，并提供試驗的數據;已建計量標準，至少每年進行一次重復性試驗，測得的重復性應滿足檢定或校準結果的測量不確定的要求。

（四）計量標準的穩定性：

新建計量標準一般應當經過半年以上的穩定性考核，證明其所復現的量值穩定可靠后，方能申請計量標準考核;已建計量標準應當保存歷年的穩定性考核記錄，以證明其計量特性的持續穩定。若計量標準在使用中采用標稱值或示值，則計量標準的穩定性應當小于計量標準的最大允許誤差的絕對值;若計量標準需要加修正值使用，則計量標準的穩定性應當小于修正值的擴展不確定度。

（五）計量標準的其他計量特性：

如靈敏度、鑒別閾、分辨力、漂移、滯后、相應特性、動態特性等也應當滿足相應檢定規程或技術規范的要求。

本文主要討論的是計量標準的不確定度、重復性及穩定性。

三、數字壓力計技術報告中對上述技術問題的具體闡述

（一）數字壓力計的重復性

計量標準的重復性是指在相同的測量條件下，重復測量同一個被測量，計量標準提供的相近的數值的能力。這些測量條件包括：相同的測量程序;相同的觀測者;在相同的條件下使用相同的計量標準;在相同地點;在短時間內重復測量。通常用測量結果的分散性來定量的表示，即用單次測量結果yi的試驗標準差是s（yi）來表示。

例如：

選取一臺壓力變送器，其型號為30511TG3A21AM5，編號為5477385，測量范圍0～1MPa;

輸出范圍（4～20）mA。在0.25MPa測量點，對應電流8mA。用本裝置重復測量10次，每次測量的基本誤差如下：yi=-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100 %、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%。

S==0.031%? 所得到的測量重復性是0.031%，符合要求。

（二）數字壓力計的穩定性

計量標準的穩定性包括計量標準器的穩定性和配套設備的穩定性;不是所有的計量標準都能進行穩定性考核，如果不存在核查標準，可以不進行穩定性考核。

（三）數字壓力計不確定度的評定

1.概述

1被測對象

選取一臺壓力變送器，其型號為30511TG3A21AM5，編號為5477385，測量范圍（0～1）MPa;輸出范圍（4～20）mA。

2測量依據

JJG882-2004《壓力變送器》檢定規程

3測量標準器

測量標準器為0.05級數字壓力計標準裝置中的（0～1）MPa的智能數字壓力校驗儀。

（二）測量模型

△P=P-Ps

式中：△P——被檢壓力變送器示值誤差

P——被檢壓力變送器示值

Ps——標準裝置實際壓力值

（三）輸入量的標準不確定度評定

根據其工作原理和檢定方法做如下不確定度評定：

1.壓力變送器測量重復性u（PA）的評定

根據以往重復性實驗結果，用標準不確定度的A類評定方法。先計算出實驗標準偏差，再求出算術平均值的實驗標準偏差Sn（x），測量十次的結果為：-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100%、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%，重復性測量結果0.031%，則：u（PA）=Sn（x）=Sn（x）/

0.25MPa時，u（PA）=Sn（x）/=0.031%/=0.0098%

2.輸入量P0的標準不確定度分量u（P0）的評定

根據以往的經驗、估計和一些綜合信息，用標準不確定度的B類評定方法進行評定：

便攜式數字壓力計最大允許誤差引入的不確定度分量。

根據數字壓力計的工作原理，用其作量值傳遞標準時，因不對其校準或檢定結果進行修正，所以，將其最大允許誤差δ=±0.02%（FS）作為標準不確定度的一個分量，該分量服從正態分布，且具有較高的置信水平（P=99%， kj=2.58），則：u（P0）=δ/ kj

即：（0～1）MPa時，u（P0）=0.02%/2.58=0.0078%

（四）合成標準不確定度

1.靈敏度系數

綜上所評定，各不確定度分量彼此獨立，互不相關，c=1。所以，該套標準裝置的合成標準不確定度可按下式計算：

0-1MPa時，

2.標準不確定度匯總表

所以，該壓力變送器在0.25MPa處的合成不確定度為0.0125%。

（五）擴展不確定度的評定

取置信概率 p = 95%，取k=2，（0～1）MPa時，

U = kuc= 2×0.0125%=0.025%（k=2）;

參考文獻：

[1] JJG875-2019《數字壓力計》檢定規程

[2] JJF1033-2016《計量標準考核規范》

作者簡介：

張爽（1990.10），性別：女;籍貫：遼寧省葫蘆島人，學歷：本科，畢業于遼寧石油化工大學，現有職稱：中級工程師，研究方向：儀表計量。