0.4級(jí)精密壓力表示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定
精密壓力表主要用于校驗(yàn)一般壓力表, 也可用于高精度壓力測(cè)量, 精密壓力表的示值誤差是判定壓力表合格與否的重要參數(shù), 所以對(duì)精密壓力表的示值誤差進(jìn)行測(cè)量不確定度評(píng)定具有重要的研究意義。在本文的研究中, 將以國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》以及JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表》為依據(jù), 對(duì)準(zhǔn)確度為0.4級(jí)、量程為2.5MPa的精密壓力表進(jìn)行不確定度評(píng)定, 并給出詳細(xì)的過(guò)程與結(jié)果表示。
1 概述
1.1 測(cè)量依據(jù):JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表》。
1.2 環(huán)境條件:溫度 (20±3) ℃, 相對(duì)濕度不大于85%RH, 等溫2h以上。
1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):將測(cè)量范圍為 (0～2.5) MPa, 0.05級(jí)智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)器。
1.4 被測(cè)對(duì)象:精密壓力表, 測(cè)量范圍: (0～2.5) MPa, 準(zhǔn)確度等級(jí)0.4級(jí)。
1.5 測(cè)量方法
根據(jù)液體靜力學(xué)原理, 采用直接比較法。通過(guò)升壓和降壓一個(gè)循環(huán), 將被測(cè)壓力表在各檢定點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)表比較, 逐點(diǎn)讀取被測(cè)壓力表的示值, 該被測(cè)壓力表的示值與智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀所顯示的壓力值之差即為該壓力表的示值誤差。
2 數(shù)學(xué)模型
式中:δ——被測(cè)精密壓力表的示值誤差, MPa;
Pm——被測(cè)精密壓力表的示值, MPa;
Ps——智能數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值, MPa。
3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
3.1 輸入量Pm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u (Pm) 的評(píng)定
輸入量Pm的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由被測(cè)精密壓力表重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量u1 (Pm) 和被測(cè)精密壓力表估讀引起的不確定度分量u2 (Pm) 兩部分構(gòu)成。
3.1.1 被測(cè)精密壓力表重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量u1 (Pm)
被測(cè)精密壓力表測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度, 可以采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。選一性能穩(wěn)定的0.4級(jí)精密壓力表, 以2MPa為測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行10次重復(fù)性測(cè)量, 測(cè)得數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 10次次重重復(fù)復(fù)性性測(cè)測(cè)量量數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)匯匯總總表表 (以2MPa為測(cè)測(cè)量量點(diǎn)點(diǎn)) 下載原表
單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差
由于實(shí)際測(cè)量時(shí)取兩次測(cè)量的讀數(shù)的平均值為測(cè)量結(jié)果, 則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
3.1.2 被測(cè)精密壓力表估讀引起的不確定度分量u2 (Pm)
被測(cè)精密壓力表估讀引起的不確定度分量u2 (Pm) , 可采用B類方法進(jìn)行評(píng)定, 該精密壓力表的最小分度值為0.02MPa, 按檢定規(guī)程規(guī)定, 示值需估讀至分度值的1/10, 該誤差服從均勻分布, 取
即:
3.2 輸入量Ps的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u (Ps) 的評(píng)定
輸入量Ps的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度引入, 由標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度引起的不確定度分量u1 (Ps) , 可采用B類方法進(jìn)行評(píng)定, 其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí), 最大允許誤差為±0.05%×2.5MPa=±0.00125 MPa, 區(qū)間半寬度a=0.00125 MPa, 服從均勻分布, 取k=3即:
4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定
靈敏系數(shù):
經(jīng)過(guò)以上分析, 得各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表見(jiàn)表2。
表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 下載原表
由于輸入量之間彼此獨(dú)立不相關(guān), 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式進(jìn)行評(píng)定:
5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
取置信概率P=95%, 擴(kuò)展因子取k=2, 則擴(kuò)展不確定度為:
表示成相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel=0.13%
6 測(cè)量不確定度報(bào)告與表示
0.4級(jí)精密壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為:Urel=0.13%, k=2。
7 結(jié)語(yǔ)
所有測(cè)量結(jié)果必然會(huì)存在不確定度, 不確定度的評(píng)定關(guān)系到測(cè)量結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠, 因此必須全面的、科學(xué)的、合理的對(duì)不確定度的來(lái)源進(jìn)行分析, 尤其是對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大的不確定度來(lái)源, 不能遺漏。
