數(shù)字壓力計(jì)的示值誤差測(cè)量不確定度研究

鄭尚榜

數(shù)字壓力計(jì)的示值誤差測(cè)量不確定度研究

鄭尚榜

概述

1.測(cè)量依據(jù)：JJG 875-2005數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程。

2.測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：0.05級(jí)活塞式壓力真空計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，測(cè)量范圍為(-0.1～60)MPa。

3.測(cè)量對(duì)象：0.2級(jí)數(shù)字壓力計(jì)，測(cè)量范圍分別為(-0.1～0)MPa、(0～0.6)MPa、(0～6)MPa、(0～60)MPa。

4.測(cè)量條件：溫度（20±5）℃，濕度＜85%。

5.測(cè)量方法：在規(guī)定的環(huán)境條件下，將被測(cè)對(duì)象安裝在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定位置上，盡量使被測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)表處于相同水平高度，密封無(wú)泄漏。

數(shù)字壓力計(jì)的檢定是用相應(yīng)范圍的0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)（或壓力真空計(jì)）作標(biāo)準(zhǔn)。在環(huán)境溫度為（20±5）℃下，與0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)（或壓力真空計(jì)）比較而獲得被測(cè)的示值誤差。

測(cè)量模型

式中：δ--被檢數(shù)字壓力計(jì)示值誤差(MPa)；

P--被檢數(shù)字壓力計(jì)示值(MPa)；

P0--0.05級(jí)活塞式壓力計(jì) （或壓力真空計(jì)）的值(MPa)。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

1.被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(P)

影響被測(cè)示值的不確定度來(lái)源包括：被測(cè)示值的重復(fù)性、分辨力、被測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)器的高度差[1]。

（1）測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u1(P)——A類評(píng)定法

取四個(gè)0.2級(jí)測(cè)量范圍為(-0.1～0)MPa、(0～0.6) MPa、(0～6)MPa、(0～60)MPa數(shù)字壓力表，在各壓力點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次，測(cè)量結(jié)果和重復(fù)性引入的不確定分量計(jì)算如下表1所示：

表1 測(cè)量結(jié)果和重復(fù)性引入的不確定分量計(jì)算

?

（2）被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(P)——B類評(píng)定法

被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)的分辨力，按均勻分布計(jì)算，則由此帶來(lái)的不確定度分量為：

表2 被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(P)

由于被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)分辨力引入的不確定度分量u2（P）比重復(fù)性帶來(lái)的不確定度分量u1（P）小，故u2（P）可以忽略。

（3）被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力真空計(jì)高度差引入不確定度u3(P)——B類評(píng)定法

被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)與活塞式壓力真空計(jì)感壓面位置不在同一平面，它們之間高度差估計(jì)為5cm，則高度差引起的壓力差為：

當(dāng)介質(zhì)為油時(shí)：

ΔPh=ρgh=860kg/m3×9.8m/s2×0.05m=421kg/ (s2·m)=0.00042MPa

當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)：

ΔPh=ρgh=1.169kg/m3×9.8m/s2×0.05m= 0.573kg/(s2·m)=0.00057kPa

上式ρ為壓力介質(zhì)密度，當(dāng)介質(zhì)為油時(shí)取860kg/m3、為空氣時(shí)取1.169kg/m3；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?.8m/s2。按均勻分布，可靠性80%，則高度差引入的不確定度分量u3（P）為：

表3 被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力真空計(jì)高度差引入不確定度u3(P)

（4）被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)計(jì)算因?yàn)榉直媪σ敕至縰2（P）不再重復(fù)計(jì)算，則

表4 被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)

2.0.05 級(jí)活塞式壓力真空計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置P0的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(P0)的評(píng)定

0.05 級(jí)活塞式壓力真空計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度分量u(P0)應(yīng)用B類評(píng)定方法。標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)的等級(jí)為0.05級(jí)，按均勻分布[2]

其中，P0為0.05級(jí)活塞式壓力真空計(jì)的壓力值，則：

表5 0.05級(jí)活塞式壓力真空計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度分量u(P0)

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

表6 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分類一覽表

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

靈敏系數(shù)：C(P)=1，C(P0)=1，故

表7 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

擴(kuò)展不確定度

取k=2，則數(shù)字壓力計(jì)示值誤差的擴(kuò)展不確定度U為：

表8 擴(kuò)展不確定度

（作者單位：廈門市計(jì)量檢定測(cè)試院）

[1]JJF 1059-1999，測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S]

[2]JJF 1094-2002，測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定[S]