壓力變送器的不確定度評(píng)定

金建勛（大連市計(jì)量檢測(cè)研究院,遼寧　大連　116023）

壓力變送器的不確定度評(píng)定

金建勛
（大連市計(jì)量檢測(cè)研究院,遼寧大連116023）

摘要：精密測(cè)控技術(shù)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展中起著基礎(chǔ)作用，在先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，目前隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)精密測(cè)控技術(shù)的需求和要求也越來(lái)越高，出現(xiàn)了許多新的測(cè)控需求。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓力是一個(gè)非常重要的參數(shù)，它決定了生產(chǎn)的過(guò)程是否正常進(jìn)行，壓力與溫度、流量一起并稱為工業(yè)自動(dòng)化控制的三大要素。

關(guān)鍵詞：壓力變送器；檢測(cè)；不確定度

在這種背景條件下，原有的彈性元件式壓力表和液體壓力計(jì)已不能達(dá)到人們的使用要求。因此各種結(jié)構(gòu)和原理的壓力傳感器涌現(xiàn)出來(lái)，在過(guò)程控制、壓力測(cè)量等領(lǐng)域中起到了不容忽視的影響。

目前，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在諸如航空航天、水利水電、武器裝備、汽車生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域里，對(duì)壓力變送器的測(cè)控精度成型以及穩(wěn)定性能提出了越來(lái)越高的要求和期望，因此對(duì)壓力變送器測(cè)量結(jié)果的研究具有十分重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。

1　概述

我們以輸出信號(hào)為電流值的壓力變送器為例，按照J(rèn)JG882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》和JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》的要求進(jìn)行評(píng)定，我使用CPC6000壓力校驗(yàn)儀通過(guò)比較法直接對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，使用Agilent34401A數(shù)字多用表采集壓力變送器輸出的電流信號(hào)。被測(cè)壓力變送器的壓力測(cè)量范圍為（0～100）kPa，電流輸出范圍為（4～20）mA，準(zhǔn)確度等級(jí)0.2級(jí)。將壓力標(biāo)準(zhǔn)器和被測(cè)變送器安裝在同一校驗(yàn)臺(tái)上，由氮?dú)馄刻峁庠础Ｔ谡麄€(gè)壓力量程的范圍內(nèi)均勻的選取5個(gè)壓力點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)行6次獨(dú)立性測(cè)量。

2　建立數(shù)學(xué)模型

IF——壓力變送器電流輸出量程；PF——壓力變送器輸入量程；

PS——壓力變送器輸出壓力值；I0——壓力變送器輸出起始值。

3　不確定度來(lái)源及分析

（1）壓力傳感器電流輸出的多次重復(fù)性測(cè)量所引起的不確定分量，對(duì)壓力傳感器做6次獨(dú)立重復(fù)性測(cè)量，具體數(shù)據(jù)見下表:

重復(fù)性數(shù)據(jù)

Agilent34401A數(shù)字多用表的分辨力是0.0001mA，其引入的不確定度分度為0.000029mA，由于數(shù)字多用表分辨力引入的不確定度分量遠(yuǎn)小于重復(fù)性引入的不確定分量，因此在合成標(biāo)準(zhǔn)不確定時(shí)對(duì)不考慮分辨力引入的不確定度。

在評(píng)定時(shí)選取示值誤差的最大值，壓力變送器的最大輸出電流去20mA，即最大允許誤差為±0.0046mA。那么有數(shù)字多用表所引起的不確定度分量為0.0023mA。

（3）CPC6000數(shù)字壓力控制器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。由CPC6000數(shù)字壓力控制器的測(cè)量證書中查出，壓力部分的示值誤差為±0.01%RD，輸出的最大壓力值為100kPa，那么最大允許誤差為±0.01kPa。壓力控制器自帶溫度補(bǔ)償補(bǔ)償和修正，因此環(huán)境溫度的影響可以忽略不計(jì)。數(shù)字壓力控制器壓力部分引入的不確定分量為0.005kPa

（4）壓力控制器與被測(cè)變送器參考平面高度引入的不確定度分量：

介質(zhì)為空氣時(shí)，可以認(rèn)為空氣的密度與壓力近似成正比。空氣的最大密度產(chǎn)生在測(cè)量壓力點(diǎn)100kPa的時(shí)候，通常情況下，空氣機(jī)制密度約為1.2kg/m3，那么在測(cè)量100kPa的時(shí)候，空氣密度約為2.4kg/m3。測(cè)量數(shù)字壓力控制器和壓力變送器參考平面的高度差為5mm，按均分布處理，則為0.00007kPa。

（5）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由于被測(cè)壓力變送器的示值標(biāo)準(zhǔn)不確定度和數(shù)字壓力控制器示值標(biāo)準(zhǔn)不確定度是相互獨(dú)立的，按照不確定不傳播定律，可以利用下列公式計(jì)算示值誤差合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

參考文獻(xiàn)：

[1]金建勛.壓力傳感器校準(zhǔn)方法的研究[D].大連理工大大學(xué)工程碩士學(xué)位論,2014.

[2]國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.JJG882-2004壓力變送器檢定規(guī)程[S].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2004.

[3]耿維明.測(cè)量誤差的概念及其分類[J].中國(guó)計(jì)量,2010(12):54-55.

作者簡(jiǎn)介：金建勛（1984-），男，遼寧大連人，本科，研究方向：計(jì)量。