0.05级数字压力计校准能力验证技术方法的研究

黄连年

(国网湖北省电力公司电力科学研究院 湖北武汉430077)

0.05级数字压力计校准能力验证技术方法的研究

黄连年

(国网湖北省电力公司电力科学研究院 湖北武汉430077)

针对0.05级数字压力计校准能力验证的复杂性，通过校准能力验证的经典案例全面介绍了其技术方法。数字压力计校准能力验证包括实施过程与步骤、注意问题、压力示值测量、校准结果评价和参考实验室的校准方法，对提高校准能力验证水平和测量过程的综合考核分析有重要的参考价值。

数字压力计 验证 校准能力 CNAS M0044

0.05 级数字压力计作为压力计量器具，在给排水、电力、石油化工、食品卫生、航空航天和国防军工等领域有着广泛的应用。数字压力计的校准是一个相对复杂的过程，影响最终结果的因素很多，需要考虑实验室的标准器及配套设备、检定人员和环境条件等。通过能力验证，可将实验室标准装置、校准水平与其他技术机构进行比较，便于发现自身存在的问题并及时进行纠正，以提高自身实验室的校准水平，确保校准结果的准确性。下面就实施的一项校准能力验证经典案例，全面介绍其校准能力验证的技术方法。

1 能力验证的前期准备及实施

根据CNAS M0044 0.05级数字压力计校准能力验证计划作业指导书的要求，实验室收到样品后，需对样品是否完好进行确认，填写被测样品接受状态确认表，以传真方式返回实施机构，并按 JJG 875-2005《数字压力计检定规程》的要求在实验室存放。本次选用的样品是性能稳定的0.05级数字压力计，校准前详细阅读数字压力计校准能力验证计划作业指导书，自查数字压力计标准装置，模拟样品进行了反复测试，确保标准装置工作状态正常，保证比对结果的可靠性。本次验证计划的指定值由参考实验室给出，采用 En值对结果进行评定，需要指出的是 En值大小并不表明参加者验证结果与指定值的接近程度，它只表明其结果是否符合参加者验证报告的不确定度。

2 测量应注意的问题

将数字压力计在校准环境条件下放置2,h，保持电池有足够的电量，防止电池电压过低或过高，减小对数字压力计带来的额外误差。用条式水平仪调整活塞式压力计承重盘平面对活塞轴线的垂直度水平，压力计的工作介质为变压器油，介质运动粘度和酸值均符合规程要求，对活塞式压力计延续时间、下降速度进行了测试，调整标准装置或数字压力计，使两者的受压点在同一水平面上。数字压力计通电预热 10,min，校准前做 1～2次升压试验，校准中平稳地升压和降压，在各校准点上压力值稳定后读数，做好记录。

3 压力示值测量及不确定度评定

按照“能力验证计划作业指导书”要求，在数字压力计的测量范围内选取 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa压力点作为校准点，升压、降压校准循环次数为2次，分别计算2次正行程的平均值和 2次反行程的平均值作为校准结果，保留到小数点后第 4位。再依据 JJF 1059-1999《测量不确定度的评定与表示》的要求进行各校准点测量结果的不确定度评定，并编写“测量不确定度评定报告”。测量不确定度(U)采用扩展不确定度(测量不确定度的置信概率为 95%，取k＝2)。本实验室校准结果及测量不确定度见表1。

表1 本实验室校准结果及测量不确定度Tab.1 Laboratory calibration result and the uncertainty of measurement

3.1 影响数字压力计测量结果的不确定度来源

测量重复性引入的不确定度；标准器引入的不确定度。

3.2 测量标准

测量范围为0.1～6,MPa，准确度等级为0.01级活塞式压力计。

3.3 测量对象

测量范围为0～6,MPa，准确度等级为0.05级。

3.4 数学模型

式中：p被＝被测仪表在被测点上的示值；p标＝加在标准器活塞承重盘上的专用砝码产生的标准压力值。

3.5 输入量的标准不确定度评定

①输入量的标准不确定度 u(p被)的评定。输入量p被的标准不确定度的来源主要是数字压力计的测量不重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用 A类方法评定。对一台 0～6,MPa、0.05级的数字压力计，在 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa点各做 10 次重复性测量，所得数据如表2所示。

表2 测量重复性数据Tab.2 List of repetitive measurement data

3.6 合成标准不确定度的评定

①灵敏系数：

②标准不确定度汇总表见表3。

③合成标准不确定度uc的计算：

④合成标准不确定度的有效自由度为：

表3 标准不确定度汇总表Tab.3 Summary sheet of standard uncertainty

3.7 扩展不确定度的评定

置信概率取 95%，将计算得到的所有有效自由度近似取整为50，查t分布表，得：

扩展不确定度为：

测量不确定度报告：

4 参考实验室对0.05级数字压力计的校准

参考实验室参考值采用实验室第一次校准值。参考实验室结果见表4。

表4 参考实验室校准结果Tab.4 Referenced laboratory calibration result

5 校准结果评价

将校准结果及测量不确定度提交给参考实验室，参考实验室根据所有实验室的校准结果和不确定度，用En值对其进行评定。

对实验室提交的结果，按照下式计算En值：

其中：x——验证校准结果；X——参考实验室校准结果；Ulab——验证实验室的报告不确定度；Uref——参考实验室的报告不确定度。Ulab和 Uref的包含概率均为95%。

验证实验室与参考实验室校准结果对比见表5。

表5 校准结果对比表Tab.5 Correlation table of calibration results

6 结 语

数字压力计的校准是个复杂的过程，影响其最终结果的因素很多，需要考虑实验室的标准器及配套设备、检定人员和环境条件等因素。而校准能力验证是对整个测量过程的综合考核、检查和分析。本文通过中国合格评定国家认可委员会推荐的经典验证案例，对 0.05级数字压力计校准能力验证的技术方法进行了全面介绍，并对其关键技术环节、影响因素和应注意问题等进行了详尽分析和说明。该研究便于数字压力计实验人员及时发现和纠正问题，提高校准水平，确保测量结果的准确性。

［1］数字压力计检定规程[S]. JJG875-2005. 北京：中国计量出版社，2005.

［2］测量不确定度评定与表示[S]. JJF1059-1999. 北京：中国计量出版社，1999.

On Verification Technique of Calibration Capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge

HUANG Liannian
(Hubei Electric Power Research Institute，Hubei Electric Power Company of the State Grid，Wuhan 430077，Hubei Province，China)

A verification technique of calibration capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge was described through a classic case. The verification involved implementation process and steps，noteworthy issues，measurement of indicating values，outcome assessment and calibration method of a referenced laboratory. This study will provide important reference value to the verification level of calibration capacity and the comprehensive assessment and analysis of the measurement process.

digital pressure gauge；verification；calibration capacity；CNAS M0044

TB935

A

1006-8945(2014)08-0055-03

2014-07-06．