基于GUM 法對壓力表測量結果示值誤差的不確定度評定及表示的研究

黃轉弟

（天水市秦安縣質量技術監督檢測所，甘肅 秦安 741600）

1 測量基本條件及依據

1.1 測量標準

選取測量范圍為（0～2.5）MPa，準確度等級為0.4 級，編號為98.9.55 的精密壓力表。此表經天水市計量測試檢定所檢定合格，證書編號為TJYL2020-050，作為本級計量檢定機構量值傳遞計量標準，本次實驗選該表做為測量標準。主要輔助設備為YH160T 手動液壓源。

1.2 測量依據

國家計量檢定規程JJG52[1-2]。

1.3 測量對象

測量選取本實驗室日常收檢量最大，最具代表性的，1.6 級的普通壓力表作為被測對象，本次實驗選取的壓力表編號為2005E2896，測量范圍（0～2.5）MPa。

1.4 測量條件

1）環境溫度：（20±5）℃；

2）環境濕度（RH）：不大于85%；

3）環境壓力：大氣壓力；

儀表在檢定前應在以上規定的環境條件下至少靜置2 h[3]。

1.5 測量方法

采用壓力校驗器，通過升壓檢定和降壓倒序反檢將被檢表的各檢定點與標準器直接比較，逐點讀取被檢表示值。標準表與被測表兩表的示值之差就是該點的示值誤差。

2 測量模型

式中：δ 為被檢點示值誤差；p被為被檢表在被測點上的示值；p標為標準表示值。

3 標準不確定度評定

1）由標準表誤差傳遞引入的不確定度分量u1。

2）由重復性測量引入的不確定度u2。

3）由被測表讀數分辨力引入的不確定度分量u3。

4）由溫度變化引入的不確定度分量u4。

5）由彈性元件彈性后滯引進的不確定度u5。

（其中：由于示值重復性測量引入的不確定度u2在評定時已經包含了分辨力的影響，因此取u2、u3兩個中較大者進行合成不確定度的計算。）

4 標準不確定度的評定方法

本次實驗以1.0 MPa 檢定點舉例說明。

4.1 由標準表誤差傳遞引入的不確定度分量u1

由于不確定度具有可傳播性，本次測量使用的標準表準確度等級為0.4 級、測量范圍為0～2.5 MPa，在檢定點1.0 MPa 處的最大允許誤差為0.01 MPa 即為區間半寬度a。假設在區間服從均勻分布，，則標準不確定度為：a=（0.4×2.5）/100=0.01 MPa；u1=a/k=0.01/=0.005 8 MPa。

4.2 由重復性測量引入的不確定度u2

選擇1.0 MPa 處為測量點，在重復性條件下反復測量10 次，測得數據pi如表1 所示。

表1 不確定度示值測量表

4.3 由被測壓力表分辨力引入的不確定度分量u3

被測壓力表分度值為0.05 MPa，分辨力為0.025 MPa，區間半寬度為0.025 MPa，假設服從均勻分布，k 取，則其標準不確定度為：

4.4 由溫度變化引入的不確定度分量u4

由于在實驗室環境溫度（20±5）℃下壓力表采取了溫度補償措施，因此在本次實驗中由溫度變化引起的不確定度可忽略不計[4]。

4.5 由彈性元件彈性后滯引進的不確定度u5

壓力表示值讀數按分度值1/5 估讀，相對誤差：

5 合成不確定度

5.1 不確定度分量一覽表（表2）

由表2 得知，被測表讀數分辨力引入的不確定度為0.014 MPa，大于由重復測量引入的不確定度0.005 6 MPa，因此只考慮被測表分辨力引入的不確定0.014 MPa。

表2 不確定度分量一覽表

5.2 合成不確定度的計算

在本例中，所用模型為線性函數模型，且各輸入量之間不相關，因此合成不確定度為：

6 擴展不確定度

取包含概率為95%，對應包含因子k 取2，則擴展不確定度為：

7 測量結果表示

測量結果的表達是檢測報告最終結果的呈現，完整的測量結果包括被測量的最佳估計值和測量不確定度兩部分。不確定的傳播性決定了提供的不確定度應具有充分的信息以便人們正確使用。同時測量結果應遵循與其測量不確定度的末位對齊的原則。

綜上，本次測量結果表示如下：