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精密压力表误差分析

发布时间:2018-07-30 13:10:07 浏览:

精密压力表是应用广泛的压力标准计量仪表之 一,在使用过程中尤其在建立计量标准时,经常需要 进行误差分析。本文就其各项误差对测量总不确定度 的影响进行分析,并以0.4级精密压力表为例计算总不 确定度。精密压力表的误差来源,主要有仪器设备、人 员、环境条件、使用方法等。

1、仪器设备误差

上级标准器的极限误差。精密压力表的量值是 由二等标准活塞式压力计传递的,其极限误差为 0.05%。以5 i表示该项误差则有5 i< 0.05%

精密压力表的基本误差。精密压力表被检定时 的基本误差包括:示值误差、来回差和轻敲位移。

示值误差:理论上讲该项误差可以参照检定证书 上数据进行部分修正但是实际工作中几乎没有人进 行修正所以仍应将它视为一个不确定分量。以5 a 示该项误差,以表示压力表的允许误差的绝对值,则 | 5 2i| < Ac

回程误差:以5 22表示回程引起的误差则有: | 5 22I < A。

轻敲位移:以5 23表示轻敲位移引起的误差,则

| 5 2s| < A/2

2、人员误差

精密压力表的人员误差是指使用或检定时读数不 确定所产生的误差_般以分度值的1/10估算。0.4 压力表最少分格数为80倍,对应的估读误差为: | 5 3| < 0.125%

3、环境误差

由于弹性元件的弹性系数与温度有关,精密压力 表的使用温度和检定温度不同将造成温度附加误差。 该项误差不易修正,也应作为一个不确定度分量。精密 压力表的使用温度通常为20± 5°C,其温度系数大于 0.04%/ °C,其最大温度附加误差为| 5 J < 0.2%

4、方法误差

指压力表的安装姿态和安装位置,对测量结果的 准确性有很大影响,但该项误差可以通过正确的安装 和使用来消除因此将方法误差忽略不计(5 5=0)。

5、精密压力表的基本误差

以上七项误差如果是相互独立的,只要将它们分 别换算为标准不确定度,再用均方根法就可以计算出合成标准不确定度。但是,精密压力表的示值误差、来 回差和轻敲位移是相关的,其取值相互约束,因此不能 用来直接计算合成不确定度。以下分别讨论三种最不 利情况下三项误差对总不确定的影响

(1)示值误差达到最大正值,来回差为最大值时, 若轻敲位移也取最大值,如图1所示,在回程时轻敲位 移只允许从下往上移动。此时压力表示值的误差分布 范围-A/2〜A,不确定度为0.75A


反行桩敲后示值供爰 反行《敲前示值成農 正行《敲后*值*4 正行《敲«示值*

-A/2

H9 1 基本设羞分布《

{2}示值误差达到最大负值,来回差为最大值时, 若轻敲位移也取最大值,如图2所示,在正行程时轻敲 位移只允许从上往下移动。 此时压力表示值误差的分 布范围为-A〜A/2,不确定度为0.75A

反杆《敲旖**差 反行《敲后示後谈羞 疋行《敲旖示值供裊 £衿《敲£示值供篪


田2基本4羞分布》

(3)示值误差在行程时为-A/2,在反行程时为 A/2,来回差为最大值,此时轻敲位移可以在任意方向 达到最大值。如图3所示,


此时压力表示值的误差分布 范围为-A〜A,不确定度为A

以上是精密压力表不确定度能够达到最大的三种 极限情况,其中第三种不确定度最大,其值A即:在示 值误差、来回差和轻敲位移的综合作用下精密压力表 的不确定度不大于A,置信因子为3。

6、合成不确定度的计算

由上级标准器引起的不确定度^^=0.05% (k= 3) 由基本误差引起的标准不确定度U=0.4%(k=3)油人 员估读误差引起的不确定度XJ3=0.12%(k=3);由环境温度引起的不确定度U=0.2%(k=3

以上四项不确定度分量相互独立,故合成不确定 度为U= VUj2+U22+U32 =0.47% (k= 3)

精密压力表的示值误差、来回差和轻敲位移三个参数是相关的因此不能用均方根法直接计算合成不确定度而必须将三个量综合考虑。对0.4级的精密压 力表,在20± 5°C条件下使用时其不确定度为0.47% (k=3),其它等级的压力表可以用相同的方法计算。