压力表检定过程中不确定度评定

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压力表检定过程中不确定度评定

摘要

随着实验室认可行业的发展，对检定出具的数据精确度要求越来越严格。本文根据JJF1059-2008 《测量不确定度评定与表示》的要求，依据JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表检定规程》，对压力表检定过程中出现的示值误差测量不确定度进行分析，从而找出影响压力表检定数据不确定度的各种因素，来提高检定数据的准确度。

关键词示值误差测量不确定度标准不确定度扩展不确定度

引言

一般压力表、压力真空表及真空表 (以下简称压力表)不确定度的评定，依据JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表检定规程》，压力表的不确定度是通过与精密压力表比对测得的。本文采用一只0.1级、量程(0-4) MPa的精密数字压力表检定一只2.5级、量程(0-2.5)MPa，分度值0.1MPa 的一般压力表，以此来评定压力的测量不确定度。（2.5MPa的压力表检定过程需要检0、0.5、1.0、1.5、

2.0、2.5六个点，我们取1.0这个点作为评定依据）。

一、压力表的结构

弹簧管式一般压力表主要由弹簧管、传动机构、指示机构和表壳等四大部分组成，见图。

1—表壳；2—弹簧管；3—指针；4—上夹板；5—连杆；6—表盘；7—接头；8—活节螺丝；

9—扇形齿轮；10—中心齿轮；11—游丝；12—下夹板； 13—中心轴

弹簧管式一般压力表结构图

1.2 压力表的工作原理

压力表的工作原理是弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指出被测压力或真空量值。二、测量过程简述

⑴.测量依据：JJG52—2013，《弹元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》。

⑵环境条件：温度20.3℃，相对湿度小于60%，等温2h以上。

⑶测量标准：标准器为0.1级数字压力表，允许示值误差±0. 5%。

⑷被测对象：准确度为2.5级一般压力表，型号为Y-60，测量范围为(0~2.5)MPa.

⑸测量方法：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示值，被测压力表示值与数字压力表压力值之差为该压力表的示值误差。

三、建立数学模型

标被p p -=δ

式中：δ—压力表的示值误差；

被p —被测压力表示值；

标p —标准器产生的压力值；

四、不确定度分量计算

1.被检表示值稳定性引起的不确定度u 1

(1)重复性影响不确定度分量u 1。1

该项来源可从重复性实验中算得，其中包括观测人员对示值的估读随机性和弹性元件滞后特性引起误差的因素，属A 类不确定度分量。选取一只Y-60 (0-2.5)MPa 2.5级、分度值为0.1MPa ，性能稳定的压力表，在同一条件下，同一方向，在1.0MPa 处连续测量10次，得到一组数据如下：

单位：MPa

序号 测量值x i x i －x

（x i －x ）2

1 1.00

2 0.002 0.000004 2 0.992 -0.008 0.000064

3 1.002 0.002 0.00000

4 4 1.012 0.012 0.0000144

5 1.002 0.002 0.000004

6 0.992. -0.008 0.000064

7 0.992 -0.00

8 0.000064 8 1.002 0.002 0.000004

9 1.012 0.012 0.0000144 10

0.992 -0.008 0.000064 y

1.000

0.00

0.00056

S ()i y ＝

()

1

1

2

--∑=n y y

n

i i

0.008

共进行了10次测量，计n=10

用贝塞尔公式算得单次值实验标准差u 1。1:

u 1。1=错误！未找到引用源。

()1

1

2

--∑=n y y n

i i =0.008MPa

自由度ν1。1=n-1=10-1=9

(2).温度影响不确定度分量u 1。2：

本实验室检定 2.5级精密压力表的环境温度为(20±0.3℃)，温度影响为kP （t-20），其中k （k=0.0004/℃）为温度影响系数,P 为测量上限值,误差概率分布遵从均匀分布,故:

u 1.2=

3t kp ∆=3

3

.05.20004.0⨯⨯ =0.00017MPa 其估值可靠,故自由度ν1。2→∞。

(3).示值变动量影响不确定度分量u 1。3

JJG52-2013规程规定,示值变动量是允许基本误差0.4%的一半,按分布属均匀分布,以全区间计算,故:

u 1。33

%4.05.22121）（⨯⨯⨯=错误！未找到引用源。0.0003MPa

其估算可靠性为25%,故自由度ν1。3=1/2*(25%)-2

=8。 （4）.估读影响不确定度分量u 1。4:

对指针类刻度仪表,要求估读至分度的1/10。因此，估读误差同样以分度值的1/10估计，该误差服从均匀分布，以半区间计入，故

u 1。4=3

05.0101

⨯ 错误！未找到引用源。 MPa=0.0029MPa

其估算可靠性约25%,故自由度取ν1。4=1/2*（25%）-2

=8 (5).数据修约影响不确定度分量u 1。5:

检定结果修约至被检表估读值(即分度值1/10),其修约误差为估读值的1/2,遵从均匀分布,故

u 1。5=3

05.010121**错误！未找到引用源。=0.0014MPa

修约间隔可靠,故自由度ν1。5→∞。 2. 标准数字压力值的不确定度u 2

标准数字压力表的最大允差为4MPa*0.05%=0.0002MPa,均匀分布, 故

u 2=

3

0002

.0错误！未找到引用源。 =0.0001MPa 其估算可靠，故自由度取ν2→∞