60MPa活塞式压力计不确定度评定

赵利敏 贺梦 郝欣甜

中国航天科工集团第六研究院601所 内蒙古呼和浩特 010076

1 测量方法

将0．05级活塞式压力计与0．02级活塞式压力计的活塞系统安装在同一造压器上，调节两活塞系统的垂直度，用起始平衡法进行比较测量，测得0．05级活塞式压力计的有效面积。

2 数学模型

式中：

P—被测压力，Pa；

M—砝码的质量，kg；

A0—活塞的有效面积，cm2；

g—压力计使用地点的重力加速度，m/s2；

ρl—工作介质密度，kg / m3；

ρa—空气密度，kg / m3；

ρm—砝码材料密度，kg / m3；

λ—活塞压力变形系数，Pa-1；

h—液柱差，cm；

θ—活塞轴线垂直度夹角；

T—环境温度，℃。

3 不确定度来源

（1）0．02级活塞式压力计有效面积引入的标准不确定度

（2）0．02级活塞式压力计砝码的质量引入的标准不确定度

（3）0．05级活塞式压力计砝码的质量引入的标准不确定度

（4）活塞轴线的垂直度引入的标准不确定度

（5）温度变化引入的标准不确定度

（6）活塞式压力计鉴别力引用的标准不确定度

（7）活塞式压力计活塞压力形变系数引用的标准不确定度

（8）活塞重复性引入的标准不确定度

4 标准不确定度评定

（1）0．02级活塞式压力计有效面积引入的标准不确定度u1。

按B类不确定度评定，由检定规程知，0．02级活塞式压力计的活塞有效面积的最大允许误差为±0．01% ，正态分布，包含因子k=3，则标准不确定度分量为：

（2）0．02级活塞式压力计活塞承重盘上专用砝码m引入的标准不确定度u2。

按B类不确定度评定，0．02级活塞式压力计活塞承重盘上专用砝码的允许误差为±0．008%，按正态分布考虑，包含因子k=3，则标准不确定度分量为：

（3）0．05级活塞式压力计活塞承重盘上专用砝码m′引入的标准不确定度u3。

按B类不确定度评定，因为加在0．05级、0．02级活塞压力计承重盘上的专用砝码是具有相同品质的配套砝码，所以本分量评定与4．2项相同：

u3=u2=2．7×10-5A′，相对值为 2．7×10-5

（4）活塞轴线的垂直度引入的标准不确定度u4。

按B类不确定度评定，0．02级活塞压力计活塞安装的垂直度偏差小于2′，此分量服从均匀分布，取k=，则

（5）温度变化引入的标准不确定度u5。

按B类不确定度评定，检定证书给出的活塞有效面积是20℃时的值，检定规程规定0．02级活塞压力计使用温度为（20±2）℃，由技术说明书知活塞杆与活塞筒材料的线膨胀系数为4．5×10-6℃-1，此分量服从均匀分布，取k=，则

u5=4．5×10-6℃-1×2℃ /=5．2×10-6

（6）活塞式压力计鉴别力引入的标准不确定度u6。

按B类不确定度评定，压力计的鉴别力应小于能产生相当于最大允许误差10%压力的砝码质量值，视为均匀分布，取k=，则其相对标准不确定度：

（7）测量上限60MPa活塞式压力计活塞的压力形变系数引入的标准不确定度u7。

按B类不确定度评定，0．02级活塞式压力计的活塞杆与筒均为炭化钨材料，由技术说明书知压力形变系数为7．2×10-7MPa-1，此分量服从均匀分布，取k=，则

u7=60×5%×7．2×10-7=2．2×10-6

4．8 60MPa活塞重复性引入的标准不确定度的A类评定

5 标准不确定度各分量见表1

表1 标准不确定度分量表

6 合成标准不确定度uc

上述各不确定度分量不相关，故合成标准不确定度为：

60MPa活塞式压力计合成标准不确定度：

7 扩展不确定度

Urel=k·uc=2×7．1×10-5=0．014%（k=2）

8 测量不确定度的报告与表示

经分析60MPa活塞式压力计测量值的扩展不确定度为：

Urel=k·uc=2×7．1×10-5=0．014%（k=2）