淺談數(shù)字壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)考核中的技術(shù)問(wèn)題

張爽?祁峰

摘要：數(shù)字壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置由智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀、智能微壓發(fā)生器、臺(tái)式水壓泵、臺(tái)式油壓泵、便攜式氣壓泵組成。為了測(cè)量體系有效運(yùn)行，滿足企業(yè)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的量傳的需要。我單位對(duì)壓力檢定的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行了升級(jí)。

關(guān)鍵詞：技術(shù)報(bào)告;不確定度;穩(wěn)定性;重復(fù)性

一、數(shù)字壓力計(jì)概述

數(shù)字壓力計(jì)是采用數(shù)字顯示被測(cè)壓力量值的壓力計(jì)，可用于測(cè)量表壓、差壓和絕壓。被測(cè)壓力經(jīng)傳壓介質(zhì)作用于壓力傳感器上，壓力傳感器輸出相應(yīng)的電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，由信號(hào)處理單元處理后在顯示器上直接顯示出被測(cè)壓力的量值。數(shù)字式壓力計(jì)由于其簡(jiǎn)便易操作、性能穩(wěn)定、讀數(shù)直觀等優(yōu)點(diǎn)，已被廣大計(jì)量工作者接受和認(rèn)可。

二、數(shù)字壓力計(jì)技術(shù)報(bào)告中的主要計(jì)量特性

（一）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量范圍：

測(cè)量范圍用該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值或測(cè)量范圍來(lái)表示，對(duì)于可以測(cè)量多種參數(shù)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)分別給出每種參數(shù)的測(cè)量范圍。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量范圍應(yīng)當(dāng)滿足開(kāi)展檢定或校準(zhǔn)的需要。

（二）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差：

應(yīng)當(dāng)根據(jù)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的具體情況，按本專(zhuān)業(yè)規(guī)定或約定俗成的方式使用不確定或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差進(jìn)行表述。對(duì)于可以測(cè)量多種參數(shù)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)分別給出每種參數(shù)的不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)或最大允許誤差。

（三）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性：

通常用測(cè)量結(jié)果的分散性來(lái)定量表示，即用單次測(cè)量結(jié)果yi的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s（yi）來(lái)表示。計(jì)量的重復(fù)性通常是檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的一個(gè)不確定度來(lái)源。新建計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，并提供試驗(yàn)的數(shù)據(jù);已建計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，至少每年進(jìn)行一次重復(fù)性試驗(yàn)，測(cè)得的重復(fù)性應(yīng)滿足檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定的要求。

（四）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性：

新建計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)半年以上的穩(wěn)定性考核，證明其所復(fù)現(xiàn)的量值穩(wěn)定可靠后，方能申請(qǐng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核;已建計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)保存歷年的穩(wěn)定性考核記錄，以證明其計(jì)量特性的持續(xù)穩(wěn)定。若計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)在使用中采用標(biāo)稱(chēng)值或示值，則計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)小于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的最大允許誤差的絕對(duì)值;若計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)需要加修正值使用，則計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)小于修正值的擴(kuò)展不確定度。

（五）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的其他計(jì)量特性：

如靈敏度、鑒別閾、分辨力、漂移、滯后、相應(yīng)特性、動(dòng)態(tài)特性等也應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)檢定規(guī)程或技術(shù)規(guī)范的要求。

本文主要討論的是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度、重復(fù)性及穩(wěn)定性。

三、數(shù)字壓力計(jì)技術(shù)報(bào)告中對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題的具體闡述

（一）數(shù)字壓力計(jì)的重復(fù)性

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性是指在相同的測(cè)量條件下，重復(fù)測(cè)量同一個(gè)被測(cè)量，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)提供的相近的數(shù)值的能力。這些測(cè)量條件包括：相同的測(cè)量程序;相同的觀測(cè)者;在相同的條件下使用相同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn);在相同地點(diǎn);在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)量。通常用測(cè)量結(jié)果的分散性來(lái)定量的表示，即用單次測(cè)量結(jié)果yi的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差是s（yi）來(lái)表示。

例如：

選取一臺(tái)壓力變送器，其型號(hào)為30511TG3A21AM5，編號(hào)為5477385，測(cè)量范圍0～1MPa;

輸出范圍（4～20）mA。在0.25MPa測(cè)量點(diǎn)，對(duì)應(yīng)電流8mA。用本裝置重復(fù)測(cè)量10次，每次測(cè)量的基本誤差如下：yi=-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100 %、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%。

S==0.031%? 所得到的測(cè)量重復(fù)性是0.031%，符合要求。

（二）數(shù)字壓力計(jì)的穩(wěn)定性

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的穩(wěn)定性和配套設(shè)備的穩(wěn)定性;不是所有的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)都能進(jìn)行穩(wěn)定性考核，如果不存在核查標(biāo)準(zhǔn)，可以不進(jìn)行穩(wěn)定性考核。

（三）數(shù)字壓力計(jì)不確定度的評(píng)定

1.概述

1被測(cè)對(duì)象

選取一臺(tái)壓力變送器，其型號(hào)為30511TG3A21AM5，編號(hào)為5477385，測(cè)量范圍（0～1）MPa;輸出范圍（4～20）mA。

2測(cè)量依據(jù)

JJG882-2004《壓力變送器》檢定規(guī)程

3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器為0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置中的（0～1）MPa的智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀。

（二）測(cè)量模型

△P=P-Ps

式中：△P——被檢壓力變送器示值誤差

P——被檢壓力變送器示值

Ps——標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)際壓力值

（三）輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

根據(jù)其工作原理和檢定方法做如下不確定度評(píng)定：

1.壓力變送器測(cè)量重復(fù)性u(píng)（PA）的評(píng)定

根據(jù)以往重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定方法。先計(jì)算出實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差，再求出算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差Sn（x），測(cè)量十次的結(jié)果為：-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100%、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%，重復(fù)性測(cè)量結(jié)果0.031%，則：u（PA）=Sn（x）=Sn（x）/

0.25MPa時(shí)，u（PA）=Sn（x）/=0.031%/=0.0098%

2.輸入量P0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（P0）的評(píng)定

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)、估計(jì)和一些綜合信息，用標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定：

便攜式數(shù)字壓力計(jì)最大允許誤差引入的不確定度分量。

根據(jù)數(shù)字壓力計(jì)的工作原理，用其作量值傳遞標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，因不對(duì)其校準(zhǔn)或檢定結(jié)果進(jìn)行修正，所以，將其最大允許誤差δ=±0.02%（FS）作為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的一個(gè)分量，該分量服從正態(tài)分布，且具有較高的置信水平（P=99%， kj=2.58），則：u（P0）=δ/ kj

即：（0～1）MPa時(shí)，u（P0）=0.02%/2.58=0.0078%

（四）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.靈敏度系數(shù)

綜上所評(píng)定，各不確定度分量彼此獨(dú)立，互不相關(guān)，c=1。所以，該套標(biāo)準(zhǔn)裝置的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式計(jì)算：

0-1MPa時(shí)，

2.標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

所以，該壓力變送器在0.25MPa處的合成不確定度為0.0125%。

（五）擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取置信概率 p = 95%，取k=2，（0～1）MPa時(shí)，

U = kuc= 2×0.0125%=0.025%（k=2）;

參考文獻(xiàn)：

[1] JJG875-2019《數(shù)字壓力計(jì)》檢定規(guī)程

[2] JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》

作者簡(jiǎn)介：

張爽（1990.10），性別：女;籍貫：遼寧省葫蘆島人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，現(xiàn)有職稱(chēng)：中級(jí)工程師，研究方向：儀表計(jì)量。