彈性元件式一般壓力表示值誤差的測量不確定度評定

文章根據(jù)《JJF1059.1-2012 測量不確定評定與表示》的通用方法，上海自動化儀表四廠對彈性元件式一般壓力表示值誤差的測量不確定度進(jìn)行了詳細(xì)的分析和評定。對不同量程、不同準(zhǔn)確度等級的彈性元件式一般壓力表均可按該方法進(jìn)行評定。

1 測量依據(jù)和方法

1.1 測量依據(jù)

JJG49-2013 彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程。

1.2 環(huán)境條件

溫度：(20±5)℃，相對濕度不大于 85%。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，準(zhǔn)確度等級為 0.02 級，測量范圍為(0～60) MPa。

1.4 被測對象

彈性元件式一般壓力表，準(zhǔn)確度等級為 1.6級，測量范圍為(0～60) MPa。

1.5 測量過程

采用 0.02 級的智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀作標(biāo)準(zhǔn)，從零點(diǎn)開始均勻緩慢加壓至非常好個檢定點(diǎn)（即標(biāo)準(zhǔn)器的示值）然后讀取被檢壓力表的示值。再用手指輕敲一下壓力表外殼，再讀取被檢壓力表的示值，如此依次在所選取的檢定點(diǎn)進(jìn)行檢定直至測量上限。輕敲前、后被檢壓力表示值 ps與標(biāo)準(zhǔn)器的示值 pR之差即為該檢定點(diǎn)的示值誤差。

2 測量模型

Δp = pR－ps式中，Δp-被檢壓力表的示值誤差，MPa；pR -被檢壓力表示值，MPa；pS -智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值，MPa。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

3.1 輸入量 pR 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ(pR)的評定

輸入量 pR 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由測量重復(fù)性、示值估讀、環(huán)境溫度變化引入。

3.1.1 由被測表的測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ1(pR)的評定

選取一臺 1.6 級，分度值為 1 MPa，測量上限為 60 MPa 的彈性元件式一般壓力表在重復(fù)性條件下用智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀對其 60 MPa 點(diǎn)連續(xù)測量 10 次，得到一組測量列：60.2 MPa、60.0MPa、60.0 MPa、60.2 MPa、60.0Pa、60.0 MPa、59.8 MPa、59.8 MPa、60.0 MPa、60.0MPa。

其平均值為： =60.0 MPa。

單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差=0.13 MPa。

實(shí)際測量時以一次讀數(shù)的平均值作為測量結(jié)果，故：μ1(pR ) = 0.13 MPa。

3.1.2 被檢壓力表示值估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ2(pR)的評定

該被測壓力表分度值為 1 MPa，根據(jù)規(guī)程的規(guī)定按 1/5 估讀，則估讀誤差取 0.2 MPa，半寬為0.2 MPa，在區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均勻分布，取 則：

由于被檢壓力表示值估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ2(pR)小于測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ1(pR)，故示值估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以不考慮。

3.1.3 環(huán)境溫度變化引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ3(pR)的評定

檢定時的環(huán)境溫度為(20±5)℃，溫度影響為kp(t-20)，其中溫度影響系數(shù)為 k=0.0004/℃， p為測量上限值，在區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均勻分布，取

3.2 輸入量 ps 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ(ps)的不確定度評定

輸入量 ps 的不確定度來源主要是智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值誤差所引入的不確定度。智能數(shù)字壓力校儀驗(yàn)經(jīng)上級檢定合格，在檢定 1.6 級、測量上限為 60 MPa 的彈性元件式一般壓力表 60MPa 檢定點(diǎn)時其非常大允許誤差為：

±0.02%×60 MPa=±0.012 MPa

半寬度 a= 0.012 MPa，在區(qū)間內(nèi)認(rèn)為服從均

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μc

4.1 靈敏系數(shù) C

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μc(△ p)

各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，則：

μc2(△p) = (pR) + (ps)

μc(△p)=0.15 MPa

6 擴(kuò)展不確定度 U

取 k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

U=kμc(△p)=2×0.15 MPa=0.3 MPa

7 測量不確定度報告

用準(zhǔn)確度等級為0.02級的智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀檢定準(zhǔn)確度等級為 1.6 級、測量上限為 60 MPa的彈性元件式一般壓力表，其測量結(jié)果和擴(kuò)展不確定度為：

8 結(jié)語

通過上述分析，被測彈性元件式一般壓力表的測量重復(fù)性是該方法不確定度的主要來源。用準(zhǔn)確度等級為 0.02級，測量范圍為（0～60）MPa的智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀檢定準(zhǔn)確度等級為1.6級，測量范圍為（0～60）MPa 的彈性元件式一般壓力表其測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度 U（k=2）與其示值非常大允許誤差的絕對值 MPEV 之比滿足小于等于 1/3 的要求，上海自動化儀表四廠可開展 1.6 及以下彈性元件式一般壓力表的檢定工作。對不同量程、不同準(zhǔn)確度等級的彈性元件式一般壓力表均可按上述方法進(jìn)行評定。