彈性元件式一般壓力表示值誤差的測量不確定度評定
1 概述
(1)按照JJG 52—2013要求,環(huán)境條件為:溫度為20℃±5℃,濕度為≤85%。
(2)標(biāo)準(zhǔn)器為精密壓力表,0.4級,型號為Y-150,測量范圍為(0～1.6)MPa,滿足規(guī)程中“標(biāo)準(zhǔn)器最大允許誤差絕對值應(yīng)不大于被檢壓力表最大允許誤差絕對值的1/4”要求。
(3)被測對象:彈性元件式一般壓力表的型號為Y-100,測量范圍為(0～1.6)MPa,用標(biāo)準(zhǔn)器為彈性元件式一般壓力表加壓至1.6MPa,名義壓力值為0、0.4、0.8、1.2和1.6MPa[1]。
2 數(shù)學(xué)模型
式中:P被———被測儀表在被測點上的示值;
P標(biāo)———加在標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)準(zhǔn)壓力值;
△P———高度差引起的示值誤差。
3 不確定度分量評定
u1———被測一般壓力表因重復(fù)測量引起的不確定度分量;
u2———被測一般壓力表因分辨率引起的不確定度分量;
u3———被測一般壓力表因環(huán)境溫度引起的不確定度分量;
u4———標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級引起的不確定度分量;
u5———標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)誤差引入的不確定度分量;
u6———高度差引起的不確定度分量。
4 各不確定度分量的逐項計算
4.1 被測一般壓力表因重復(fù)測量引起的不確定度分量
因重復(fù)測量引起的不確定度分量為正態(tài)分布,屬于A類評定。被檢表名義壓力為0MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.2MPa和1.6MPa共計5個點,進行正反行程五個循環(huán)的檢定,數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 檢定數(shù)據(jù)表 下載原表
共重復(fù)升、降壓5次正反行程,計n=10。
則名義壓力為0MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.2MPa和1.6MPa時,5個點的u1匯總數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 u1匯總數(shù)據(jù)表 下載原表
在0.4MPa該點最具代表性,故u1=0.0021MPa。
4.2 被測一般壓力表因分辨率引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類方法評定。該一般壓力表的最小分度值為0.02MPa,則區(qū)間半寬度為a=0.02/2,查表得到
,因此,由分辨力導(dǎo)致的不確定度u2為:
4.3 被測一般壓力表因環(huán)境溫度引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類方法評定。由于溫度對一般壓力表的檢定有影響,壓力表的檢定溫度為20℃±5℃,溫度影響產(chǎn)生的最大誤差為kt·5·p被,其中kt為溫度系數(shù),kt=0.0004MPa/℃,p被=0.4MPa,包含因子
,則:
4.4 標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類方法評定。由精密壓力表本身的誤差引起準(zhǔn)確度等級為0.4%,故:a=0.4%×1.6=0.0064MPa
4.5 標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)誤差引起的不確定度分量
u5的來源主要是精密壓力表分度值引入的讀數(shù)誤差[2]。該不確定度分量為均勻分布,用B類方法評定。精密壓力表最小分度值為0.01MPa,讀數(shù)按最小分度值的1/10估讀,則半?yún)^(qū)間為0.01/10=0.001MPa,則:
4.6 被測一般壓力表指針中心與精密壓力表下端高度差引起的不確定度分量
由于標(biāo)準(zhǔn)表與被檢表型號不一致,被檢表指針中心與精密壓力表工作時下端存在一定的高度差,該不確定度分量為均勻分布,用B類方法評定。本實驗中實測存在的高度差h=3.6cm,則:
5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表
表3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量匯總表 下載原表
6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
一般壓力表示值誤差合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為:
7 擴展不確定度
取k=2,則擴展不確定度U為:
