數字壓力計的不確定度分析

鐘金明

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數字壓力計的不確定度分析

鐘金明

山西省臨汾市質量技術監督檢驗測試所，山西 臨汾 041000

主要對數字壓力計測量結果不確定度的來源及影響進行評定，給出數字壓力計不確定評定的一般方法和步驟。

數字壓力計；不確定度

引言

數字壓力計是采用數字顯示被測壓力量值的壓力計，被測壓力經傳壓介質作用于壓力傳感器上，壓力傳感器輸出相應的電信號或數字信號，由信號處理單元處理后在顯示器上直接顯示出被測壓力的量值。由于數字壓力計具有操作簡易便、讀數直觀、性能穩定等優點，已越來越多地應用于實際計量檢定中，作為檢定一般壓力表和壓力變送器的標準器。為了保證數字壓力計的測量結果的準確性和正確性，數字壓力計須定期送檢溯源[1]。

1 檢定對象

數字壓力計測量范圍：0～60MPa。準確度等級：0.05級。檢定標準：活塞式壓力計測量范圍為1～60MPa。準確度等級：0.02級。檢定依據：JJG875—2005 數字壓力計檢定規程。測量條件：環境溫度20.3℃；環境濕度69%RH，在實驗室環境下放置24小時后進行測量。

2 測量方法

數字式壓力計的測量是根據液體靜力學平衡原理，應用比較法，因為活塞式壓力計活塞下端面的標準壓力與數字式壓力計所受到的壓力相等，標準壓力與被測數字壓力計示值比較，求出示值誤差，因此有δ=P-P0。

3 數學模型

P=P0+δ

式中：P為數字壓力計壓力示值；P0為標準器上的壓力示值；δ為示值誤差。

在測量過程中，按照JJG 875—2005數字式壓力計計量檢定規程進行操作，因此活塞垂直度，熱膨脹變形帶來的誤差很小，故忽略不計。

4 標準不確定度的評定方法（以16MPa處做舉例分析）

4.1 0.02級標準活塞壓力計傳遞誤差引起的不確定度u1

0.02 級活塞式壓力計標準裝置的最大允許誤差，由上級檢定部門出具的檢定證書給出的最大允許誤差來評定，0.02級標準活塞壓力計不確定度為0.02%，屬正態分布，包含因子為k=，其誤差限為：0.02%×16MPa=0.0032 u1= a1/ k=0.00182。

4.2 示值重復性測量引起的不確定度u2

數字壓力計測量結果的不確定度主要來源于示值測量的重復性，為了獲得重復性測量的不確定度，可以通過連續測量得到測量數列，采用A 類方法進行評定在16MPa處測得正，反5次測量數據Pi如表1。

表1 反5次測量數據Pi

4.3 溫度引起的不確定度u3

對于CST2005數字壓力計在工作溫度范圍內都做了溫度補償，一般為0～40℃，因此在實驗室環境溫度下20.3℃溫度帶來的影響可忽略不計，因此u3=0。

4.4 0.02級活塞壓力計活塞下端面與傳感器參考位置位置差引起的不確定度u4

在實際測量中，0.02標準活塞壓力計下端面與數字壓力計參考平面存在了一定高度差，因此兩個參考平面之間的癸二酸二異辛脂液柱會造成壓力差：。經測量，活塞下端面與參考平面之間高度小于5cm，癸二酸二異辛脂密度為：。

5 合成不確定度u

（1）標準不確定度見表2。

表2 標準不確定度一覽表

（2）合成不確定度。

上述各不確定度分量獨立不相關，合成不確定度為：

6 擴展不確定度

[1]中國計量測試學會壓力專業委員會，壓力不確定評定[M].北京：中國計量出版社，2006.

TH812

A

1009-6434（2016）05-0013-01