弹簧管式精密压力表测量结果不确定度评定
本文主要根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》要求依据,通过对弹簧管式精密压力表测量结果的不确定度 进行评定,为精密压力测量表的校准提供相关办法。
1.测量依据、标准、方法
JJG49-1999《弹簧管式精密压力表和真空表检定规程》。 主要计量标准设备有0. 05级活塞式压力计4台,测量范围 (-0.卜60)MPa。
测量方法:用二等活塞式压力计校准精密压力表,当整 个加压系统平衡时,读取被校精密压力表的示值。精密压力 表指示的压力值与活塞压力计产生的压力值之差即精密压 力表的示值误差。根据流体静力学原理,应用直接比较法进 行。
1.1数学模型
精密压力表的示值误差表示为:
AP二Pm-Ps
式中:AP为示值误差,MPa; Pm为精密压力表示值, MPa; Ps为标准活塞压力计示值,MPa。
不确定度传播率
Uc2 (AP) =c12u2 (Pm) +C22u2 (Ps)
式中,灵敏系数 C1=8Ap/apm=1,c2=8Ap/aps=—1。
1.2标准不确定度评定
0.05级活塞式压力计的准确度引入的标准不确定 度u(Pj,用B类标准不确定度评定。由标准活塞式压力计 的检定证书得到,标准活塞式压力计准确度等级为0. 05级, 检定精密压力表的最大允许误差为±0.05%X (测量上限一 测量下限)=a。按均匀分布计算,k=,则u(Pj=a/k=a/。以 (0〜6)MPa 为例,u(Ps)=1. 732X 10-3MPa。
被校精密压力表示值重复性引入的标准不确定度 U1(Pm),用A类标准不确定度评定。以(0〜6)MPa为例,为了 获得重复测量的不确定度,用二等活塞压力计对精密压力表 在6MPa处进行10次独立测量。计算标准偏差Sf4. 377X10 一3MPa,故:U1(Pm)=4.377X 10—3MPa。
被校精密压力表估读引入的标准不确定度&(Pm), 用 B 类标准不确定度评定。
规程规定读数按分度值的1/10估读,被校精密压力表 最小分度值为r,则读数应读到r/10,a=r/10。按均匀分布 计算,k=,u2(Pm)=a/k=r/(10)。对于(0〜6)MPa的精密压力 表,最小分度值为 0. 05MPa,则 u(Pm) =2. 887X 10一3MPa。
环境温度变化引入的标准不确定度U3(Pm),用B类 标准不确定度评定。
精密压力表校准环境温度为(20 ± 2)°C,该温度对标准 器的影响己包含在标准器内,因此不需再作分析,这里只考 虑温度对被校精密压力表的影响。温度影响所产生的最大误 差为kt2P,温度系数kt=0. 0004/C,P为测量值,即a=kt2P。 按均匀分布计算,k=,u3(Pm) =a/k=kt2P/。对于(0〜6)MPa的 精密压力表,u3(Pm)=2. 771 X10-3MPa。
1.3合成标准不确定度
1.3.1主要标准不确定度汇总表(见表1)
1.3.2 合成标准不确定度计算
以上各项标准不确定度分量是互不相关的,所以合成标 准不确定度为:
uc(AP)=6. 18X10-3MPa 1.3.3扩展标准不确定度计算
因主要分量中Pm和P:可视为正态分布,因此P=95%时, 可取包含因子k=2,则:U=kuc(AP)=1.3X10—2MPa。换算为相 对量:1^0.22%。
1.4对使用活塞式压力计校准弹簧管式精密压力表的 测量不确定度评估
(1)根据JJG49—1999的规定,常规校准应对该弹簧 管式精密压力表在整个测量范围内(不包括零值)不得少于8 个点。对于(0〜6)MPa、最小分度值为0.05MPa的弹簧管式 精密压力表需校准 0. 5MPa、1.0MPa、1. 5MPa、2. 0MPa、2. 5MPa、 3. 0MPa、3. 5MPa、4. 0MPa、4. 5MPa、5. 0MPa、5. 5MPa、6. 0MPa 共12个点。其测量不确定度见表2。
0.05级活塞式压力计标准装置的测量范围为(一 0.1〜60)MPa,共有4台活塞式压力计,对该测量范围内所 有弹簧管式精密压力表的测量不确定度评估见表3。
2.弹簧管式精密压力表表示方式 (0〜4)MPa、最小分度0.02MPa的弹簧管式精密压力表 是使用0. 05级活塞式压力计可校准的最佳被校弹簧管式精 密压力表,因此该项目的CMC为:(0〜4)MPa,U=5. 7X10-3MPa。 换算为相对量Ar^Q. 15%。
3.结束语
本文通过对弹簧管式精密压力表进行测量,并对测量结 果有影响的不确定度分量进行分析,通过实际的测试数据及 计算,最终给出测量结果,为弹簧管式精密压力表在以后的 不确定度评定中提供了方法。
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