精密压力表主要用于校验一般压力表, 也可用于高精度压力测量, 精密压力表的示值误差是判定压力表合格与否的重要参数, 所以对精密压力表的示值误差进行测量不确定度评定具有重要的研究意义。在本文的研究中, 将以国家计量技术规范JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》以及JJG 49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》为依据, 对准确度为0.4级、量程为2.5MPa的精密压力表进行不确定度评定, 并给出详细的过程与结果表示。

1.1 测量依据:JJG 49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》。

1.2 环境条件:温度 (20±3) ℃, 相对湿度不大于85%RH, 等温2h以上。

1.3 测量标准:将测量范围为 (0～2.5) MPa, 0.05级智能数字压力校验仪作为标准器。

1.4 被测对象:精密压力表, 测量范围: (0～2.5) MPa, 准确度等级0.4级。

1.5 测量方法

根据液体静力学原理, 采用直接比较法。通过升压和降压一个循环, 将被测压力表在各检定点与标准表比较, 逐点读取被测压力表的示值, 该被测压力表的示值与智能数字压力校验仪所显示的压力值之差即为该压力表的示值误差。

式中:δ——被测精密压力表的示值误差, MPa;

Pm——被测精密压力表的示值, MPa;

Ps——智能数字压力校验仪示值, MPa。

输入量Pm的标准不确定度主要由被测精密压力表重复测量引入的不确定度分量u1 (Pm) 和被测精密压力表估读引起的不确定度分量u2 (Pm) 两部分构成。

被测精密压力表测量重复性引入的标准不确定度, 可以采用A类方法进行评定。选一性能稳定的0.4级精密压力表, 以2MPa为测量点进行10次重复性测量, 测得数据如表1所示。

单次实验标准偏差

由于实际测量时取两次测量的读数的平均值为测量结果, 则标准不确定度为:

被测精密压力表估读引起的不确定度分量u2 (Pm) , 可采用B类方法进行评定, 该精密压力表的最小分度值为0.02MPa, 按检定规程规定, 示值需估读至分度值的1/10, 该误差服从均匀分布, 取即:

输入量Ps的标准不确定度主要由标准器准确度引入, 由标准器准确度引起的不确定度分量u1 (Ps) , 可采用B类方法进行评定, 其准确度等级为0.05级, 最大允许误差为±0.05%×2.5MPa=±0.00125 MPa, 区间半宽度a=0.00125 MPa, 服从均匀分布, 取k=3即:

灵敏系数:

经过以上分析, 得各标准不确定度分量汇总表见表2。

由于输入量之间彼此独立不相关, 合成标准不确定度可按下式进行评定:

取置信概率P=95%, 扩展因子取k=2, 则扩展不确定度为:

表示成相对扩展不确定度Urel=0.13%

0.4级精密压力表示值误差测量结果的扩展不确定度为:Urel=0.13%, k=2。

所有测量结果必然会存在不确定度, 不确定度的评定关系到测量结果是否准确可靠, 因此必须全面的、科学的、合理的对不确定度的来源进行分析, 尤其是对测量结果影响较大的不确定度来源, 不能遗漏。