数字压力计的示值误差测量不确定度研究

郑尚榜

数字压力计的示值误差测量不确定度研究

郑尚榜

概述

1.测量依据：JJG 875-2005数字压力计检定规程。

2.测量标准：0.05级活塞式压力真空计标准装置，测量范围为(-0.1～60)MPa。

3.测量对象：0.2级数字压力计，测量范围分别为(-0.1～0)MPa、(0～0.6)MPa、(0～6)MPa、(0～60)MPa。

4.测量条件：温度（20±5）℃，湿度＜85%。

5.测量方法：在规定的环境条件下，将被测对象安装在测量标准的检定位置上，尽量使被测和标准表处于相同水平高度，密封无泄漏。

数字压力计的检定是用相应范围的0.05级活塞式压力计（或压力真空计）作标准。在环境温度为（20±5）℃下，与0.05级活塞式压力计（或压力真空计）比较而获得被测的示值误差。

测量模型

式中：δ--被检数字压力计示值误差(MPa)；

P--被检数字压力计示值(MPa)；

P0--0.05级活塞式压力计 （或压力真空计）的值(MPa)。

标准不确定度分量

1.被测数字压力计示值引入的标准不确定度分量u(P)

影响被测示值的不确定度来源包括：被测示值的重复性、分辨力、被测和标准器的高度差[1]。

（1）测量重复性引入的标准不确定度分量 u1(P)——A类评定法

取四个0.2级测量范围为(-0.1～0)MPa、(0～0.6) MPa、(0～6)MPa、(0～60)MPa数字压力表，在各压力点重复测量10次，测量结果和重复性引入的不确定分量计算如下表1所示：

表1 测量结果和重复性引入的不确定分量计算

?

（2）被测数字压力计分辨力引入的标准不确定度分量u2(P)——B类评定法

被测数字压力计的分辨力，按均匀分布计算，则由此带来的不确定度分量为：

表2 被测数字压力计的分辨力引入的标准不确定度分量u2(P)

由于被测数字压力计分辨力引入的不确定度分量u2（P）比重复性带来的不确定度分量u1（P）小，故u2（P）可以忽略。

（3）被测数字压力计和标准活塞式压力真空计高度差引入不确定度u3(P)——B类评定法

被测数字压力计与活塞式压力真空计感压面位置不在同一平面，它们之间高度差估计为5cm，则高度差引起的压力差为：

当介质为油时：

ΔPh=ρgh=860kg/m3×9.8m/s2×0.05m=421kg/ (s2·m)=0.00042MPa

当介质为空气时：

ΔPh=ρgh=1.169kg/m3×9.8m/s2×0.05m= 0.573kg/(s2·m)=0.00057kPa

上式ρ为压力介质密度，当介质为油时取860kg/m3、为空气时取1.169kg/m3；g为当地重力加速度，取9.8m/s2。按均匀分布，可靠性80%，则高度差引入的不确定度分量u3（P）为：

表3 被测数字压力计和标准活塞式压力真空计高度差引入不确定度u3(P)

（4）被测数字压力计的合成标准不确定度u(P)计算因为分辨力引入分量u2（P）不再重复计算，则

表4 被测数字压力计的合成标准不确定度u(P)

2.0.05 级活塞式压力真空计标准装置P0的标准不确定度分量u(P0)的评定

0.05 级活塞式压力真空计标准装置的不确定度分量u(P0)应用B类评定方法。标准活塞式压力计的等级为0.05级，按均匀分布[2]

其中，P0为0.05级活塞式压力真空计的压力值，则：

表5 0.05级活塞式压力真空计标准装置的不确定度分量u(P0)

标准不确定度分量一览表

表6 标准不确定度分类一览表

合成标准不确定度

灵敏系数：C(P)=1，C(P0)=1，故

表7 合成标准不确定度

扩展不确定度

取k=2，则数字压力计示值误差的扩展不确定度U为：

表8 扩展不确定度

（作者单位：厦门市计量检定测试院）

[1]JJF 1059-1999，测量不确定度评定与表示[S]

[2]JJF 1094-2002，测量仪器特性评定[S]