數(shù)字壓力計(jì)的不確定度分析

鐘金明

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數(shù)字壓力計(jì)的不確定度分析

鐘金明

山西省臨汾市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所，山西 臨汾 041000

主要對(duì)數(shù)字壓力計(jì)測(cè)量結(jié)果不確定度的來(lái)源及影響進(jìn)行評(píng)定，給出數(shù)字壓力計(jì)不確定評(píng)定的一般方法和步驟。

數(shù)字壓力計(jì)；不確定度

引言

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)，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。由于數(shù)字壓力計(jì)具有操作簡(jiǎn)易便、讀數(shù)直觀、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已越來(lái)越多地應(yīng)用于實(shí)際計(jì)量檢定中，作為檢定一般壓力表和壓力變送器的標(biāo)準(zhǔn)器。為了保證數(shù)字壓力計(jì)的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和正確性，數(shù)字壓力計(jì)須定期送檢溯源[1]。

1 檢定對(duì)象

數(shù)字壓力計(jì)測(cè)量范圍：0～60MPa。準(zhǔn)確度等級(jí)：0.05級(jí)。檢定標(biāo)準(zhǔn)：活塞式壓力計(jì)測(cè)量范圍為1～60MPa。準(zhǔn)確度等級(jí)：0.02級(jí)。檢定依據(jù)：JJG875—2005 數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程。測(cè)量條件：環(huán)境溫度20.3℃；環(huán)境濕度69%RH，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下放置24小時(shí)后進(jìn)行測(cè)量。

2 測(cè)量方法

數(shù)字式壓力計(jì)的測(cè)量是根據(jù)液體靜力學(xué)平衡原理，應(yīng)用比較法，因?yàn)榛钊綁毫τ?jì)活塞下端面的標(biāo)準(zhǔn)壓力與數(shù)字式壓力計(jì)所受到的壓力相等，標(biāo)準(zhǔn)壓力與被測(cè)數(shù)字壓力計(jì)示值比較，求出示值誤差，因此有δ=P-P0。

3 數(shù)學(xué)模型

P=P0+δ

式中：P為數(shù)字壓力計(jì)壓力示值；P0為標(biāo)準(zhǔn)器上的壓力示值；δ為示值誤差。

在測(cè)量過(guò)程中，按照J(rèn)JG 875—2005數(shù)字式壓力計(jì)計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行操作，因此活塞垂直度，熱膨脹變形帶來(lái)的誤差很小，故忽略不計(jì)。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定方法（以16MPa處做舉例分析）

4.1 0.02級(jí)標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)傳遞誤差引起的不確定度u1

0.02 級(jí)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的最大允許誤差，由上級(jí)檢定部門(mén)出具的檢定證書(shū)給出的最大允許誤差來(lái)評(píng)定，0.02級(jí)標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)不確定度為0.02%，屬正態(tài)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(fù)性測(cè)量引起的不確定度u2

數(shù)字壓力計(jì)測(cè)量結(jié)果的不確定度主要來(lái)源于示值測(cè)量的重復(fù)性，為了獲得重復(fù)性測(cè)量的不確定度，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量數(shù)列，采用A 類方法進(jìn)行評(píng)定在16MPa處測(cè)得正，反5次測(cè)量數(shù)據(jù)Pi如表1。

表1 反5次測(cè)量數(shù)據(jù)Pi

4.3 溫度引起的不確定度u3

對(duì)于CST2005數(shù)字壓力計(jì)在工作溫度范圍內(nèi)都做了溫度補(bǔ)償，一般為0～40℃，因此在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度下20.3℃溫度帶來(lái)的影響可忽略不計(jì)，因此u3=0。

4.4 0.02級(jí)活塞壓力計(jì)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(shí)際測(cè)量中，0.02標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)下端面與數(shù)字壓力計(jì)參考平面存在了一定高度差，因此兩個(gè)參考平面之間的癸二酸二異辛脂液柱會(huì)造成壓力差：。經(jīng)測(cè)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(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

（2）合成不確定度。

上述各不確定度分量獨(dú)立不相關(guān)，合成不確定度為：

6 擴(kuò)展不確定度

[1]中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)壓力專業(yè)委員會(huì)，壓力不確定評(píng)定[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2006.

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1009-6434（2016）05-0013-01