0.4级精密压力表示值误差测量结果

不确定度评定探讨

咸阳市计量测试所712000

[摘要]精密压力表，其通常应用至工业企业普通类型压力表的检定工作当中，也可开展高精度的压力测量操作。可以说，精密压力表所产生示值误差，属于判别检定合格与否的一项关键性参数，这就表明了对精密压力表实际示值偏差测量操作不确定度实施有效评定属于重要的一项工作内容。鉴于此，本文主要通过检索与精密压力表的示值误差及其测量操作不确定性相关评定文献资料，经过系统化地梳理及分析过后，选取YZ150型号0.4级精密压力表为此次测量对象，进一步探讨0.4级精密压力表的示值误差测量当中不确定度有效评定，期望可以为后续更多技术工作者和研究学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

[关键词]精密压力；不确定度；误差测量；表示值；评定分析；

前言：

对于工业企业而言，压力表属于常用的一种装置，对其准确度有着极高要求。那么，为确保工业所用压力表达到更高精度，就需对0.4级精密压力表的示值误差总体测量的不确定度实施有效检定操作，便于能够更好地开展工业所用压力表相关检定工作。因而，对0.4级精密压力表的示值误差现场测量当中不确定度有效评定开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

一、概述

1.依据：JJG49-2013«弹性元件式精密压力表和真空表»。

2.比对用标准器

名称：活塞式压力计

测量范围：（0.1~6）MPa

准确度等级：0.05级

3.测量对象

名称：精密压力表

测量范围：（0~4）MPa

准确度等级：0.4级

4.测量方法

在JJG49-2013«弹性元件式精密压力表和真空表»检定规程规定的环境条件下，让精密压力表恒温2小时。将被检精密压力表与活塞式压力计相连，在正式测量前对精密压力表进行一次预压。预压完成后，然后进行正式测量。测量时，逐点读取被检精密压力表的示值。当活塞式压力计和被检精密压力表的压力相平衡时，被检精密压力表示值与活塞式压力计所加砝码所代表的压力值之差即为被检精密压力表的示值误差。

二、测量模型

根据精密压力表的检定方法，可建立测量模型为：

式中:

精密压力表示值误差（MPa）；

精密压力表的示值（MPa）；

计量标准器的压力值（MPa）；

传压介质的密度（kg/m3）；

当地重力加速度（m/s2）；

计量标准器与精密压力表工作位置之间的高度差（m）。

三、方差和灵敏系数

其中：  —合成标准不确定度；

和—灵敏系数；

精密压力表引入的不确定度；

活塞式压力计引入的不确定度。

求得

四、标准不确定度评定

1.精密压力表示值标准不确定度分量

1.1精密压力表测量重复性引入的标准不确定度

在相同的环境条件下，用0.05级活塞式压力计对(0～4)MPa精密压力表0MPa、1MPa、2MPa、3MPa、4MPa处重复测量10次（见表1），得出实验标准偏差（以1MPa点为例）：

表1 各检定点测量值（单位：MPa）

检定点	测量值
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0.000	0.002	0.004	0.004	0.004	0.004	0.004	0.004	0.004	0.002	0.004
1.000	1.002	1.004	1.004	1.006	1.004	1.006	1.004	1.006	1.004	1.006
2.000	2.004	2.006	2.006	2.006	2.004	2.006	2.006	2.004	2.006	2.006
3.000	3.002	3.002	3.002	3.004	3.004	3.004	3.002	3.004	3.004	3.002
4.000	4.004	4.006	4.006	4.004	4.006	4.006	4.004	4.004	4.006	4.006

MPaMPa

则：  MPa

同理，0MPa、2MPa、3MPa、4MPa三点标准不确定度分别为0.00014MPa、0.00040MPa、0.00044MPa、0.00055MPa。

1.2精密压力表估读引入的标准不确定度  

按照规程要求，精密压力表按照分度值1/10进行估读，可估读至0.002MPa,半宽0.002MPa,指示仪表误差均匀分布

         MPa

由于被测仪器估读会对测量重复性有影响，在测量不确定度评定中，当重复性引入标准不确定度分量大于被测仪器的估读引入的不确定度分量时，可以不考虑估读引入的不确定度分量。但当重复性引入标准不确定度分量小于被测仪器的估读引入的不确定度分量时，应该用估读引入的不确定度分量代替重复性分量。因此各测量点的标准不确定度分量如表2所示：

表2 各测量点的标准不确定度  （单位：MPa）

检定点
0.000	0.00014	0.00116	0.00116
1.000	0.00056	0.00116	0.00116
2.000	0.00040	0.00116	0.00116
3.000	0.00044	0.00116	0.00116
4.000	0.00055	0.00116	0.00116

1.3精密压力表由检定环境温度引入的标准不确定度

在(20±2)℃环境温度条件下，弹簧管式精密压力表的温度弹性膨胀系数=0.0004/℃，根据本次比对实施方案要求，精密压力表在(20±2)℃环境温度条件下，至少放置2小时，温度的变化为t=2℃，取半宽2℃温度变化，均匀分布：

则：    MPa

从以上两个方面可以求得被测对象精密压力表本身引入的标准不确定度

MPa

2.由活塞式压力计引入的标准不确定度

2.1标准器本身的准确度引入的标准不确定度（以1MPa点                             为例）

我所采用的活塞式压力计，准确度等级为0.05级，在检定1MPa这一点时，最大允许误差为±0.0005MPa，在半宽MPa区间内，误差均匀分布，

则：   MPa

同理，2MPa、3MPa、4MPa三点标准器本身的准确度引入的标准不确定度分别为：0.00058MPa、0.00087MPa、0.00115MPa。

2.2由被检表与活塞有效高度差引入的标准不确定度

（其中为高度差，为重力加速度，为变压器油密度）为液面高度差引入的压力值。经测量：105mm,

 PaMPa

在半宽为MPa区间内均匀分布

则：   MPa.

从以上两个方面，求得标准器引入的标准不确定度MPa

同理，2MPa、3MPa、4MPa三点标准器的合成不确定度分别为：0.000773MPa、0.001009MPa、0.001258MPa。

五、合成标准不确定度

标准不确定度汇总见下表（单位：MPa）

	不确定 度来源	各测量点的标准不确定度					灵敏 系数
		0.000	1.000	2.000	3.000	4.000
	被检精密压力表引入的不确定度	0.00219	0.00219	0.00219	0.00219	0.00219	1
	活塞式压力计引入的不确定度	/	0.000587	0.000773	0.001009	0.001258	-1

由于以上各个不确定度分量彼此独立，互不相关，故1MPa测量点合成标准不确定度（以1MPa点为例）

MPa

同理，0MPa、2MPa、3MPa、4MPa点处合成标准不确定度分别为：0.00219MPa、0.00233MPa、0.00242MPa、0.00253MPa

六、扩展不确定度

以1MPa点为例，取，MPa。

同理，0MPa、2MPa、3MPa、4MPa点处扩展不确定度分别为：0.0044MPa、0.0047MPa、0.0049MPa、0.0051MPa

（详见表4各检定点的合成合成标准不确定度和扩展不确定度）

表4各检定点的合成合成标准不确定度和扩展不确定度（单位：MPa）

检定点	合成标准不确定度	扩展不确定度
0.000	0.00219	0.0044
1.000	0.00227	0.0046
2.000	0.00233	0.0047
3.000	0.00242	0.0049
4.000	0.00253	0.0051

参考文献：

[1] 李秋艳. 精密压力表检定装置的测量结果不确定度评定[J]. 科教导刊-电子版（中旬）, 2021(010):000.

[2] 粟正宇,杨修能. 一般压力表示值误差测量结果的不确定度评定[J]. 工业计量, 2020, 30(6):2.

[3] 林成佳. 压力表示值的误差测量结果不确定度评定[J]. 集成电路应用, 2021.

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