彈性元件式一般壓力表示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定

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

1 測(cè)量依據(jù)和方法

1.1 測(cè)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(duì)濕度不大于 85%。

1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

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

1.4 被測(cè)對(duì)象

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

1.5 測(cè)量過(guò)程

采用 0.02 級(jí)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(gè)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(cè)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(cè)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(píng)定

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

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

3.1.1 由被測(cè)表的測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 μ1(pR)的評(píng)定

選取一臺(tái) 1.6 級(jí)，分度值為 1 MPa，測(cè)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(duì)其 60 MPa 點(diǎn)連續(xù)測(cè)量 10 次，得到一組測(cè)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(cè)量時(shí)以一次讀數(shù)的平均值作為測(cè)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(píng)定

該被測(cè)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(cè)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(píng)定

檢定時(shí)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(cè)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(píng)定

輸入量 ps 的不確定度來(lái)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(jí)檢定合格，在檢定 1.6 級(jí)、測(cè)量上限為 60 MPa 的彈性元件式一般壓力表 60MPa 檢定點(diǎn)時(shí)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(cè)量不確定度報(bào)告

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

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，被測(cè)彈性元件式一般壓力表的測(cè)量重復(fù)性是該方法不確定度的主要來(lái)源。用準(zhǔn)確度等級(jí)為 0.02級(jí)，測(cè)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(jí)為1.6級(jí)，測(cè)量范圍為（0～60）MPa 的彈性元件式一般壓力表其測(cè)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(duì)值 MPEV 之比滿足小于等于 1/3 的要求，上海自動(dòng)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(duì)不同量程、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的彈性元件式一般壓力表均可按上述方法進(jìn)行評(píng)定。