压力变送器输出电流误差测量结果的不确定度评定

压力变送器输出电流误差测量结果的不确定度评定
1概述
1.1测量依据：JJG882—2004《压力变送器检定规程》。

1.2测量环境：温度(20±5)℃；相对湿度45%—75%RH。

1.3测量标准：用活塞压力计和数字万用表作为测量标准。

a)活塞压力计的主要技术指标:
测量范围：（-0.1-60）MPa
准确度等级：二等
b) 数字万用表主要技术指标
测量范围：（0—100mA）
准确度等级:0.01级
1.4被测对象
本例评定的对象为差压变送器，差压测量范围（0—60kPa）输出电流为（4—20mA）准确度等级0.5级。

最大允许误差(±0.08mA)。

1.5 测量过程
将变送器的压力测量室与活塞压力计相连接，电流输出端与数字万用表仪相连。

向变送器加入相应的压力值，用数字表的电流档，测量相应的电流输出值。

a)按JJG882—2004的检定方法，在测量范围内选择5个测量点，包括上限值
和下限值在内基本均等。

测量点为0%、25%、50%、75%、100%。

b)从下限值开始进行上、下行程作为一次循环的测量，计算输出误差，作为
测量结果。

2．数学模型: 变送器输出电流测量的数学模型
△I = I-(I
m /P
m
×P +I
)
式中△I ____ 变送器的输出电流误差；
I ____ 变送器输出电流值；
I m _______ 变送器输出电流量程；
P m________变送器压力输入量程；
I
0 ________
变送器输出电流起始值。

3．输入量的标准不确定度评定
3.1输入量I的标准不确定度u( I )的评定
输入量I的标准不确定度来源于数字表的电流档测量不确定度u(I1)和变送器电流输出的测量不重复性u(I2 )。

3.1.1数字万用表电流测量档的测量不确定度u(I1)的评定
u(I1)的主要来源是数字表的电流测量档最大允许示值误差，因此，应采用B 类方法进行评定。

数字表的电流档最大允许误差为±0.01%量程，变送器的输出电流的最大值为20mA，
所以半宽度a=100mA×0.01%=0.01mA。

在区间内可以认为服从均匀分布k= 3,
u(I1)= a / k =0.0057mA
估计△(uI
1)/ u(I
1
)=0.1, 故自由度ν(I
1
)=50
3.1.2变送器输出电流测量不重复性u(I 2)的评定
u(I 2)的主要来源是变送器输出电流的测量不重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A 类方法进行评定。

在输入量程的25%处（8mA ）进行连续测量10次得到测量列8.006,8.008,8.007,8.009,8.008,8.010,8.011,8.007,8.0098.009mA
平均值为 I=1/n ∑=n
i i 1Ｉ=8.0080mA
单次实验标准偏差为 S=
()
1
2
--∑n I Ii =0.0015mA
任意选择3台同类型的变送器，每台分别在量程的25% ，50% ，75%处，重复性条件下连续测量10次，共得9组测量列，每组测量列按上述方法计算得到单次实验标准差如表1—2所示
s p =∑=n
j j
S n 12
/1 =0.0012mA
实际测量情况，按规程在重复条件下测量两次总为一次循环，以两次
测算术平均值为测量结果，则可得到 u(I 2)=s p /2=0.0085mA 自由度为 v(I 2)=9×(9-1)=72
3.1.3 数字表电流档的温度影响引起的标准不确定度u(I 3)的评定
数字表电流档的温度影响为±0.0012mA/℃ ,当实验室温度偏离工作温度
2℃ 时，a=2×0.0012=0.0024mA 在区间内可以服从均匀分布k= 3 所以u(I 3)=a/k=0.0014mA
估计△u(I 3)/ u(I 3)=0.1 故自由度v(I 3)=50 3.2 输入量P 的标准不确定度评定。

输入量的标准不确定度的主要来源活塞压力计，压力测量的最大允许示值
误差为
±600×0.05%=±0.3kPa 半宽度a=0.3kPa
在区间可以服从均匀分 k= 3 所以u(P)=a/k =0.17kPa 估计△u(P)/u(P)=0.1 故自由度v(P)=50 4.合成标准不确定度的评定 4.1灵敏度系数
输入电流对变送器输出误差的灵敏度系数
C 1 =I
I
∂∆∂ =1
输入压力对变送器输出误差的灵敏度系数为
C2 =P I ∂∆∂ =m m P I
∂ = - 0.026mA/kPa
4.2标准不确定度汇总表见表1—3
因X i 彼此独力，所以合成不确定度u c (y)为
u c (y)= [︱C 1︱.u(I)]2+[︱C 2︱.u(P)]2 = 0.019mA 4.4合成标准不确定度的有效自由度
v eff = ()()∑=n
i i c i c v y u v y u 1
44
=155 5．扩展不确定度的评定
变送器属工作计量器具置信概率取95%。

按算得的有效自由度近似取整数为100，查t 分布表k 95 =t 95(100)=1.984
于是扩展不确定度为U 95= u c (y)* t 95(100)=0.019*1.984=0.037mA 6.测量不确定度的报告
变送器输出值误差的测量结果的扩展不确定度为 U 95=0.037mA v eff =100。