PTB210气压传感器检定结果的不确定度分析

张二国，鲁物婷，李　伟，李秀琳

(陕西省大气探测技术保障中心，西安　710014)

PTB210气压传感器检定结果的不确定度分析

张二国，鲁物婷，李伟，李秀琳

(陕西省大气探测技术保障中心，西安710014)

摘要：按照《测量不确定度评定与表示》(JJF1059.1—2012)中的规范要求，任意选取3台合格的PTB210气压传感器，在3个气压测试点上进行检定。结果表明PTB210气压传感器测量结果的不确定度为0.056 hPa，计量特性相同或相近的气压传感器可参考使用这一评定结果。

关键词：气压传感器；检定结果；标准差；不确定度评定

目前相当一部分新型自动气象站采用PTB210气压传感器测量大气压力，为了保证气压传感器测量的准确度，需要定期对气压传感器进行计量检定。文献[1]中明确规定，测量结果仅是被测量量的估计值，其可信程度由测量不确定度来定量表示，因此测量结果应该表示为一个被测量的估计值和其测量不确定度。本文对PTB210气压传感器检定结果进行不确定度分析，为气象计量工作者提供参考。

1测量方法和数学模型

选用数字式气压仪(745)、数字气压校验仪(CPC6000)和3MS系统气压控制器组成气压计量标准装置。被检定的测量仪器为3台合格PTB210气压传感器，在800 hPa、900 hPa、1 000 hPa三个气压测试点上进行检定。检定时按从低压到高压，再从高压到低压的顺序(一个循环)设定气压检定。每个测试点稳定后，每间隔10 s分别读取气压标准器和被检传感器示值一次，分别读数5次；当一个气压测试点检定完毕，紧接着调整下一个压力点，其它各点的读数方法与此相同，直到一个循环结束。一个循环结束，标准器与每个传感器在每个测试点分别读数10次。以此类推。

气压检定结果不确定度评定模型如下：

ΔP=P-P0，

式中，ΔP为气压传感器误差；P为被检定传感器各检定点示值；P0为气压计量标准装置示值。

2标准不确定度分量及合成

2.1A类标准不确定度评定

A类标准不确定度评定方法：对被测量量x，在同一条件下进行n次独立重复观测，观测值为xi(i=1，2…，n)，得到算术平均值(测量结果，被测量量的最佳估计值)及其试验标准差

算术平均值的试验标准差就是测量结果的A类标准不确定度

uA(x) = s()= s(x)/n1/2, (n≥10) 。

(2)

上述两式中，xi为某气压检定点的读数值；为某气压检定点10次读数的平均值；s(x)为某一组测量列的单次实验标准差；n为同一气压点的测量次数。根据测量方法可知，3台仪器，每台分别选3处测量点，各在重复性条件下连续测量10次，共得到9组测量列。每组测量列分别按公式(1)计算单次实验标准差(s)(表1)，然后再计算合并样本标准差sp，

式中，m为样本个数，本次测量m为9。实际测量中以3次测量结果为准，则A类标准不确定度按公式(2)计算得到 uA= sp/31/2=0.009hPa。

表1　3台PTB210气压传感器在

2.2B类标准不确定度评定

标准不确定度的B类评定方法：借助于一切可利用的有关信息进行科学判断，得到估计的标准偏差。主要按以下三个步骤：

①根据有关信息或经验，判断被测量的可能值区间(-a，a)；②假设被测量值的概率分布；③根据概率分布和要求的置信水平p估计置信因子k，则B类标准不确定度为uB=a/k(a为被测量可能值区间的半宽度；k为置信因子或包含因子)。气压传感器检定时，其测量结果的不确定度由重复性测量、标准器、采集误差、装置气密性等影响量引起。B类标准不确定度评定如表2。

表2　B类标准不确定度评定

2.3合成标准不确定度uc

各分量独立(不相关)，按以下计算公式(4)计算合成标准不确定度

式中,ui为各类不确定度分量；n为各类不确定度分量的个数。

3扩展不确定度的评定

扩展不确定度U由合成标准不确定度乘包含因子k得到，为了使所给出的测量结果之间能够相互比较，在大多数情况下取k=2，则U=k·uc=0.056hPa。

4小结

PTB210气压传感器测量结果的不确定度为0.056 hPa。气压传感器检定时，其测量结果的不确定度由重复性测量、标准器、采集误差、装置气密性等影响量引起，计量特性相同或相近的气压传感器可参考使用这一评定结果。

参考文献：

[1]JJF1059.1—2012 测量不确定度评定与表示[s].北京：中国质检出版社，2013.

乔剑.灾情直报系统常见问题的处理[J].陕西气象，2015(1)：41.

中图分类号：P414.6

文献标识码：B