耿鵬

摘? ?要：通過(guò)具備不確定度的連續(xù)校準(zhǔn)鏈，按照溯源文件規(guī)定，使得測(cè)量結(jié)果和參考標(biāo)準(zhǔn)（通常是國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)）相互聯(lián)系起來(lái)的特性稱之為量值溯源。量值溯源校準(zhǔn)鏈中每個(gè)節(jié)點(diǎn)項(xiàng)均會(huì)產(chǎn)生測(cè)量不確定度。為建立科學(xué)的溯源校準(zhǔn)等級(jí)序列，故本實(shí)驗(yàn)室參照國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表，進(jìn)行0.4級(jí)精密壓力表量值溯源和評(píng)定不確定度。2017年9月11日，選用一塊穩(wěn)定的0.4級(jí)0～6MPa精密壓力表，出廠編號(hào)為8112291，制造廠為西安，用陜西創(chuàng)威科技有限公司生產(chǎn)的編號(hào)為17361的0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)量和不確定度評(píng)定。

關(guān)鍵詞：精密壓力表? 量值溯源? 測(cè)量不確定度評(píng)定

中圖分類號(hào)：TH812? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0052-02

1? 引言

精密壓力表（量程：0～6MPa，精度等級(jí)：0.4級(jí)，分度值：0.025MPa）在實(shí)驗(yàn)室0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)（量程：0.1 ～6MPa，編號(hào)：17361）進(jìn)行量值溯源，符合溯源標(biāo)準(zhǔn)。參照J(rèn)JG49-2013彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規(guī)程的要求，對(duì)精密壓力表的測(cè)量誤差進(jìn)行測(cè)量，最終評(píng)定出此次測(cè)量不確定度。

2? 精密壓力表量值溯源

第一，按照國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表、檢定規(guī)程、量值溯源要求進(jìn)行量值溯源。目前，本實(shí)驗(yàn)0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置已通過(guò)省級(jí)驗(yàn)收組驗(yàn)收，順利建標(biāo)，測(cè)量能力符合量值傳遞要求。測(cè)量方法采用JJG49-2013彈性元件式精密壓力表和真空表檢定規(guī)程。第二，環(huán)境條件。一般來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)室應(yīng)保持在15℃～25℃之間，濕度要求不高于85%RH。本次試驗(yàn)環(huán)境溫度為20±1℃，濕度63%，符合環(huán)境要求。第三，溯源對(duì)象活塞式壓力計(jì)組成和工作原理。壓力計(jì)由增壓系統(tǒng)和具有標(biāo)稱值的專用砝碼構(gòu)成。壓力計(jì)的主要工作原理是設(shè)計(jì)和制造靜壓力平衡器的原理，通過(guò)專用砝碼自然重力作用和壓力泵搖桿的微調(diào)，使得精密壓力表承受壓力與標(biāo)稱砝碼壓力達(dá)到靜態(tài)平衡，從而讀取精密壓力表顯示值。

3? 建立數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測(cè)量方法，建立數(shù)學(xué)模型：δ被=P被 -P標(biāo)

式中：δ被—被測(cè)表（精密壓力表）示值誤差

P被—檢定點(diǎn)被測(cè)表（精密壓力表）示值

P標(biāo)—0.05級(jí)標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力

δ被的影響由如下分量作獨(dú)立貢獻(xiàn)。

4? 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度評(píng)定

4.1 測(cè)量過(guò)程中隨機(jī)影響量引入示值重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為A類不確定度ua

對(duì)0～6MPa的0.4級(jí)精密壓力表，在對(duì)其進(jìn)行全量程檢定時(shí)發(fā)現(xiàn)在4MPa點(diǎn)上變化較大，以此為代表來(lái)估算其不確定度，檢定n=10，

4.0100? ?4.0000? ?4.0100? ?4.0100? ?4.0100

4.0100? ?4.0000? ?4.0100? ?4.0000? ?4.0100? （MPa）

10=4.0070MPa

S（x）==0.00483MPa

uA= S（x）/=0.0015 MPa

4.2 B類不確定度包括

（1）活塞式標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)本身的不確定度分量u（B1）;

（2）環(huán)境溫度帶來(lái)的不確定度分量u（B2）;

（3）估讀誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（B3）;

（4）數(shù)據(jù)修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（B4）;

4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)產(chǎn)生的不確定度u（B1）。

標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)的準(zhǔn)確度為0.05%，按均勻分布，即取置信概率p=99.7%，故：k=

u（B1）=0.05%/=0.00029MPa

其估算可靠，故自由度為∞。

4.2.2 環(huán)境溫度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（B2）

JJG49-2013規(guī)定檢定0.4級(jí)以下的壓力表的溫度為20±2℃溫度對(duì)活塞壓力計(jì)的影響已包括在0.05準(zhǔn)確度內(nèi)，不要重復(fù)分析。僅考慮溫度變化對(duì)被檢壓力表的影響，溫度影響系數(shù)取k=0.0004/℃，P=6MPa，估算值可靠，溫度影響屬均勻分布k=，故有：

對(duì)于0～6MPa的標(biāo)準(zhǔn)：u（B2）6=2kP=2×0.0004×6/=0.0028MPa

估算可靠自由度v=∞

4.2.3 估讀誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（B3）

對(duì)于指針類儀表要估讀到分度的1/10，估讀的不可靠性以1/10分度值估計(jì)，對(duì)于0～6MPa的0.4級(jí)壓力表其最小分度值為0.025，屬均勻分布k=，故有：

u（B3）=0.025/10=0.0014 MPa

4.2.4 數(shù)據(jù)修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（B4）

檢定結(jié)果修約到被檢表估讀值的1/2，估讀到1/10分度，屬于均勻分布k=，相對(duì)不確定度為25%，則有：

對(duì)于0～6MPa的0.4級(jí)壓力表：

u（B4）6=1/2×1/10×0.025/6=0.00012MPa

4.3 相關(guān)性

沒(méi)有任何輸入量具有值得考慮的相關(guān)性。

4.4 被測(cè)量分布的估計(jì)

由上述不確定度概算可知，沒(méi)有任何一個(gè)不確定度分量是明顯占優(yōu)勢(shì)的分量。兩個(gè)最大的分量均為均勻分布，兩者的合成仍為均勻分布，該分布是占優(yōu)勢(shì)的分布，于是可以估計(jì)被測(cè)量比較接近于均勻分布。

4.5 計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

對(duì)于0～6MPa的0.4級(jí)壓力表：

uc62=uA2+uB12+uB22+uB32+uB42

uc6=0.0035MPa

4.6 擴(kuò)展不確定度

U6=kuc6=×0.0035=0.0061 MPa? ?k=

4.7 不確定度結(jié)果

測(cè)得0～6MPa的0.4級(jí)精密壓力表各檢定點(diǎn)的示值為標(biāo)稱值±0.0061MPa。

報(bào)告的擴(kuò)展不確定度是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度0.0035 MPa乘以包含因子k=得到的，對(duì)于均勻分布來(lái)說(shuō)，置信概率約為100%。

5? 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了0.4級(jí)精密壓力表可以向0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行量值溯源的依據(jù)和方法，并依據(jù)一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)對(duì)精密壓力表測(cè)量不確定度評(píng)定。

參考文獻(xiàn)

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