氧压表示值误差的不确定度评定

王峥

【摘 要】本文主要依据的检定规程为JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表》，以及技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。氧压表是压力表的一种，是专门用来测量氧气压力的仪表，被广泛使用在社会各个方面的生产、生活中，其检测方法完全参照压力表的检定规程。本文作者使用数学模型法，针对氧压表误差的不确定度做了评定。

【关键词】氧压表 不确定度评定 计量检测

压力表作为一种计量仪表，被广泛的使用在企事业单位各方面生产过程中。我国《计量法》把使用在安全防护、环境监测、质量控制、医疗卫生等领域的压力表列入强制检测的计量器具名录，并建立了相应的检定规程。氧压表作为压力表的一种，其检测方法完全参照压力表的检定规程。徐州市卫生计量检测所作为法定授权的检测单位，依法对氧气压力表进行检测已有二十多年的时间，期间积累了大量的工作经验。本人从参加工作开始，一直从事氧气压力表的检定工作，其中，压力表示值误差的不确定度评定是开展实验室认证的重要环节，现将我采用的数学模型法，针对氧压表不确定度评定的过程给大家介绍如下，如有不当，请大家批评指正。

1 概述

1.1 评定依据

依据：JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表》检定规程，以及JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》。

1.2 测量方法

通过被检表和标准表的直接对比来进行测量。

1.3 检定温度

规程规定环境温度保持在（20±5）℃。

1.4 仪器参数

在本测试中使用的标准器：精密压力表为0至40MPa、准确度等级为0.4级；被测量氧压表的测量范围：氧压表为0至25MPa，准确度等级为2.5级。

1.5 数字模型

被测氧压表的示值误差（用P表示）等于被测氧压表的实际值（用Px表示）减去标准表的示值（用Pn表示） 即 P= Px-PN。

1.6 灵敏系数

C1和C2分别为其对应的灵敏系数：

2 不确定度分量的来源

（1）被检表不确定度来源（用表示）：（1）被测氧压表重复测量引起的不确定度分量（A类分量）；（2）对被测氧压表估读引起的不确定度分量（B类分量）；（3）外界环境温度的变化引起的不确定度分量（B类分量）。

（2）标准表不确定度来源（用表示）：造成标准表不确定度分量的主要因素是精密压力表的准确度。

3 不确定度分量的评定

3.1的评定。对的评定包括对、、进行计算

（1）对进行计算。为了获得重复性测量的不确定度，可以利用精密压力表对被测氧压表10MPa点进行10次独立测量，测得数据如下（单位：MPa）：9.8、9.6、10、9.8、10、9.8、10.6、9.6、10.2、10.2。

求得平均值为：

用赛贝尔公式计算单次测量标准差为：

在實际测量时，取两次测量平均值：

自由度：

（2）对进行计算。通常情况下，对氧压表的估读误差是不可避免的，依据规程，对氧压表的估读为最小分度值的1/5，读数误差一般为0.1MPa，误差呈均匀分布，包含因子K=。

所以

根据经验有的可信度，则它的不确定度有，计算得出的自由度

（3）对进行计算。规程规定，弹簧管式压力表的环境检定温度为（20±5）℃，温度系数通常为kt=0.0004℃，P=25 MPa ，误差呈均匀分布，包含因子K=。

所以

估计的不确定度有，则的自由度

（4）对的计算。因为被测氧压表引入的不确定度分项彼此独立，所以、、之间没有关系。依据合成不确定度公式计算得出：

由韦尔奇-萨特斯维特公式计算得出自由度：

3.2 的评定

对标准表不确定度进行评定。标准表的最大允许误差为（0.4%×40MPa）=0.16MPa，也就是说，由标准表误差造成的不确定度分量为a=0.16MPa；呈均匀分布，包含因子K=。

估计的不确定度有，则的自由度

3.3 合成标准不确定度的评定

（1）被测氧压表各不确定度分项之间没有关系，根据合成标准不确定度（用表示）公式，计算如下：

（2）由韦尔奇-萨特斯维特公式计算得出有效自由度（用表示）：

4 扩展不确定度的评定

4.1 扩展不确定度等于合成标准不确定度与包含因子k=2之积，置信水平约为，（用表示）

K=2.0×0.24=0.48MPa

4.2 相对扩展不确定度（用表示）

因为=（P等于25 MPa）

所以=

5 测量不确定度报告

在测量压力为10MPa时，氧压表示值误差为0.04 MPa，其扩展不确定度为=0.48MPa，相对扩展不确定度为，有效自由度=15，取k=2。

6 结语

在测量过程中，各项误差合成后得到的总极限误差称为测量的不确定度。它是表示由于测量过程中各项误差影响而使测量结果不能肯定的误差范围。国家计量技术规范《测量不确定度评定与表示》（JJF1059-1999）中，对测量不确定度定义为：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。

测量不确定度是测量技术的重要概念，也是保证计量检测质量的重要因素。随着现代计量的不断发展，在实验室认证、计量检测等领域中对测试结果的不确定度的评定，可以有效提高效率和降低风险。推广应用国家计量标准不确定度的评定方法，有利于我国计量测试领域的整体水平的提高。