塑料管材耐壓試驗機校準分析及不確定度評定

蔡巖

河北省計量監督檢測研究院 河北 石家莊 050051

1 塑料管材耐壓試驗機校準分析

塑料管材耐壓試驗機是評定塑料管材耐壓能力的專用設備，其性能和準確度直接影響著對塑料管材檢驗的質量[1]。

圖1 塑料管材耐壓試驗機

因此，為保證塑料管材耐壓試驗機的準確可靠，使用機構應委托計量機構對其定期校準。塑料管材耐壓試驗機的校準依據為JJF1628-2017《塑料管材耐壓試驗機》國家校準規范，該規范于2017年12月26日實施，針對測量范圍在25MPa以內的塑料管材耐壓試驗機進行校準，主要校準項目包括系統密封性、示值誤差、設定點控制誤差、絕緣電阻等。校準時需要配備的標準器主要包括標準數字壓力表、計時器、可調式穩壓裝置、絕緣電阻表等[2]。其中計時器和絕緣電阻表使用常規設備即可，標準數字壓力表需要根據試驗機的工作范圍進行選擇，可調式穩壓裝置需要根據試驗機的工作狀況進行設計。一般要求可調式穩壓裝置需具備容積為(500～2000)ml的剛性容器及調壓范圍不小于±2%的調壓裝置，并可安全耐壓至最大校準值且不發生泄露[3]。

下文將以此為例，分析此種方法校準塑料管材耐壓試驗機的測量不確定度。

2 塑料管材耐壓試驗機校準方法的測量不確定度分析

2.1 對管材耐壓試驗機示值誤差的校準不確定度進行評定

依據JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》的方法和要求進行。被校器和標準器的基本信息為：

被校塑料管材耐壓試驗機測量范圍：(0～10)MPa，最小分辨力：0.001MPa；

標準數字壓力表測量范圍：(0～16)MPa，準確度等級：0.02級；

校準時環境溫度21℃，相對濕度：52%，大氣壓：99.6kPa。

所使用的數學模型為：

對上式微分得到靈敏系數為：

此時，分析校準時不確定度的來源，主要有[4]：①測量重復性的影響；②被校試驗機顯示的分辨力的影響；③標準裝置中的標準數字壓力表引入的測量不確定度；④校準中當標準數字壓力表與被校試驗機傳感器的取壓口不在同一水平面時，形成的液柱差修正不完善造成的影響。

2.2 測量不確定度的評定

表1 測量重復性實驗數據

各測量點重復性測量的不確定度由下式計算，計算結果見表2。

表2 測量重復性引入的不確定度

由于試驗機顯示儀表的分辨率引入的不確定度已經包含在測量重復性引入的不確定度中，所以由被測儀表引入的不確定分量：，見表2。

2.2.3 標準裝置中的標準數字壓力表引入的測量不確定度的評定。的評定。測量中當標準器與被測試驗機傳感器的取壓口不在同一水平面時，形成的液柱差將造成測量誤差[5]。該項測量誤差可以通過人工干預得到消除和修正，當不能完全得到消除和修正時，造成測量誤差對測量不確定度的貢獻應充分考慮。

而本次測量中標準數字壓力計的承壓面與被測試驗機傳感器承壓面之間通過人工干預后估計還有100mm的液柱差，該液柱差產生的測量誤差為：

2.2.4 液柱差修正不完善引入的不確定度分量

液柱差產生的測量誤差在測量范圍內服從均勻分布。則液柱差引入的不確定度為：

2.3 合成標準不確定度評定

因各分量彼此獨立，所以合成標準不確定度按下式計算，結果見表3：

表3 合成標準不確定度

各測量點擴展不確定度按(C.8)式計算，結果見表4：

表4 擴展不確定度

2.4 擴展不確定度的評定

2.5 測量不確定度報告

經分析，該臺管材耐壓試驗機在測量點的測量結果和測量結果的測量不確定度見表5。

表5 各測量點的測量結果和測量結果的測量不確定度

3 結束語

整套標準裝置由于剛性緩沖容器的加入，塑料管材耐壓試驗機的控壓穩定性得到了增強，更貼近于正常檢測狀態。通過對校準結果的測量不確定度評定可見，其測量結果的擴展不確定度（k=2時），在整個測量范圍內均小于測量上限的0.1%，校準結果滿意，可被各計量機構作為校準塑料管材耐壓試驗機的標準方法使用。