浅谈CNG压力表在线检测与不确定度评定

海明

（兴安盟产品质量计量检测所，内蒙古 兴安盟 137713）

随着科技的发展，能源的多元化。汽车动力也不仅仅只依靠原油。车载天然气(以下简称“CNG”)技术已经很成熟。

一、CNG压力表电信号部分的工作原理

CNG压力表指针上带有霍尔元件，霍尔元件随指针转动而转动。转动改变了霍尔元件与固定在压力表里的磁钢板距离，使霍尔元件接受的磁场强度发生了变化，从而改变了输出电压信号的强弱。CNG压力表的背后有3根连接线，线的颜色一般为红、黑、黄。红线为信号源供电电源，一般为直流电压12V+2V，也有直流电压5V的；黑线为搭铁线；黄线为电压信号的输出线，输出到驾驶室面板的LED灯的电路系统上。输出电压信号值有的随压力值的增大而增大，也有的随压力值的增大而减小。当CNG压力表的压力为零时，黄线的输出电压信号最大，为12V或5V。随着压力表压力增大，当压力达到20MPa左右时，输出电压信号最小，为0V左右。输出的直流电压信号通过汽车驾驶室操控台上LED灯的电路转换，将驾驶室仪表盘上的LED绿指示灯全亮，绿灯一般为4个，还有一个红指示灯。当压力表压力低于某一压力值时，一般为红指示灯亮，并报警，提醒驾驶员马上加注天然气，否则汽车无法正常行驶。综上所述，CNG压力表不能完全依照JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》检定。因为压力值所对应的输出电压信号值不准确，或者没有电信号输出，导致驾驶室内的LED指示灯显示不正确，不能起到监控压力表压力值的作用。只有CNG压力表的压力值和对应的输出直流电压值都合格，CNG压力表才合格。根据以上所述，特提出以下检定CNG压力表的方法。

二、检定方法

检定使用的标准器有0.2级数字压力计，0.2级以上输出直流电压的多功能标准源，4位半数字万用表以及产生60MPa压力的辅助设备——高压液体压力泵。现假设CNG压力表供电电源直流电压5V，随着压力值的增加，黄线的输出电压值逐渐降低。首先将CNG压力表通过螺纹接头固定在压力泵上，连接部分要密封，不能在压力泵加压时漏变压器油。将多功能源的电压输出的直流电压的正极与CNG压力表的红线连接，多功能源的电压输出的直流电压的负极与CNG压力表的黑线连接，注意这个时候不要启动多功能源，输出5V直流电压。再将数字万用表电压测试正极表笔与CNG压力表的虚线连接，数字万用表的公共地测试表笔与CNG压力表的黑线连接，把万用表旋钮开关打到测试直流电压20V挡位。进行电压值检定的4根连接线连接要牢靠，以轻轻抖动这些连接线不相互脱落为准。接着检查连接线是否正确，在确认无误的情况下，先将多功能源电源打开，通过仪器的按键向CNG压力表的红线和黑线输出5V直流电压，再将万用表的电源打开，仪表显示为0.000V。这时通过液体压力泵给CNG压力表加压，压力表部分按照JJG52-2013检定，在0～20MPa的压力范围内，有数值的压力点都要检定，误差为±2.5%FS，重点在检定压力值的同时，也要对黄线输出的直流电压值进行检定。当压力泵未加压时，CNG压力表的压力值为零，此时黄线输出的直流电压值为5V左右；开始对CNG压力表加压，当0.2级数字压力计显示压力值为5MPa时，CNG压力表的示值应在5MPa左右，示值误差应在±2.5%FS的范围内。而这时输出的直流电压，通过5V-（5V/20MPa）/5MPa这个公式，计算出在5MPa时直流电压理论值应在3.75V左右。当0.2级数字压力计在10MPa时，通过5V-（5V/20MPa）/10MPa计算，这时黄线的输出直流电压应该在2.50V左右。以此类推，当0.2级数字压力计在15MPa时，黄线输出的直流电压值应该在1.25V左右。当CNG压力表值达到20MPa时，黄线输出的直流电压值应该在0.00V左右。

三、不确定度评定

1.测量模型。

式中：δ—被检表示值误差，Mpa;P N—被检压力表示值，Mpa;P S—精密数显压力表标准示值，Mpa。

2.方差。因各输入量彼此不相关，则：

灵敏系数：

4.输入量P N的标准不确定度u(P N)。输入量P N的标准不确定度主要由(1)被检压力表重复性测量引入的标准不确定度;(2)检定温度与标准温度偏差引入的标准不确定度;(3)对被检表估度引入的标准不确定度。①被检压力表重复性测量引入的标准不确定度u(P N1)。在检测过程中发现15Mpa这点变化较大，对此在这点上以重复性条件下测量10次，取其升压与降压平均值作为测量结果。

单次标准实验偏差：

重复性测量标准不确定度u(P N1)：

②检定温度与标准温度偏差引入的标准不确定度u(P N2)。由JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》可知压力表检定温度为：(20±5)℃，可是在线检测都是在户外，有时无法满足规程要求。根据GB/T1226-2010《一般压力表》可进行温度修正。在此我们并不做符合性判定，可把此分量引入不确定度。检测时环境温度为30℃，压力表的温度影响系数K=0.0004℃，Δt=10℃，服从均匀分布。

③对被检表估度引入的标准不确定度u(P N3)。被检压力表分度值为1Mpa，依照规程要求按分度值1/5估读。服从均匀分布。

④输入量P N的标准不确定度u(P N)。

5.输入量P S的标准不确定度u(P S)。输入量P S的标准不确定度主要由标准器的准确度引入的标准不确定度。（1）标准器的准确度引入的标准不确定度u(P S)

标准器为0.2级，(0～40)Mpa数显精密压力表。服从均匀分布。