0.05级数字压力计标准装置建标重复性、稳定性和不确定度评定

周建童 / 中国人民解放军91656部队

0 引言

一般压力表作为压力测量常用仪表，在各行各业使用十分广泛。一般压力表按测压类别分为压力表、压力真空表和真空表。为保证一般压力表的量值准确可靠，仪表使用单位可以建立数字压力计标准装置，使用0.05级数字压力计标准装置开展测量范围为-0.1～60 MPa、1.0级及以下一般压力表的量值传递。

1 测量标准的组成和工作原理

1.1 标准的组成

标准主要由数字压力计和压力校验台组成，其性能参数如表1所示。

表1 主标准器及其配套设备性能

1.2 工作原理

标准装置采用数字压力计作为标准器，检定时按图1的方式连接，采用直接比较法进行量值传递。压力校验台通过手泵产生压力，对数字压力计和被检压力表同时产生相同的压力，分别读取数字压力计和被检压力表测量值，计算被检压力表的示值误差、回程误差及轻敲位移，判断被检表的测量值是否符合技术要求。

图1 数字压力计标准装置工作原理

1.3 依据的规程

1）JJG 52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程。

2）GJB 2749A-2009《军事计量测量标准建立与保持通用技术要求》。

2 测量标准的重复性

根据GJB 2749A-2009《测量标准重复性的测试方法》，本文选用重复性较好的0.1级数字压力计作为被测对象，考核0.05级数字压力计标准装置的重复性。

1）0～0.6 MPa数字压力计重复性测试

选取测量范围：0～1 MPa，准确度等级：0.1级，编号为689090的数字压力计为被测件，利用本标准装置进行重复性测试。在标准装置量程内选取高、中、低三点，在重复性条件下每一点测量10次，计算实验标准偏差作为测量重复性。选取0.1 MPa、0.3 MPa、0.6 MPa三点为测量点，结果见表2～4。

表2 0.1 MPa点的测量结果

表3 0.3 MPa点的测量结果

表4 0.6 MPa点的测量结果

2）其他测量范围数字压力计的重复性

计算同上。

3 测量标准的稳定性

1）0～0.6 MPa数字压力计稳定性测试

根据GJB 2749A-2009，该标准装置的稳定性通过测量0～1 MPa，准确度等级：0.1级，编号：130809的数字压力计，选取高、中、低三点，每隔三个月利用本标准装置对其进行一组6次的重复测量，取其平均值作为该组测量结果，连续测量4组，计算测量标准的稳定性，稳定性应小于测量标准最大允许误差的绝对值。

表5 测量标准的稳定性测量数据 单位：MPa

测量m= 4组数据，由于m＜ 6，采用极差法计算sm，d4= 2.06

结论：由于sm均小于最大允许误差±0.000 3 MPa的绝对值，所以测量标准的稳定性满足要求。

2）其他测量范围数字压力计的稳定性

计算同上。

4 测量标准性能验证

根据GJB 2749A-2009，0.05级数字压力计标准装置采用检定法进行验证。用高一级测量标准对本数字压力计标准装置进行检定，检定结论应符合本测量标准的性能要求。

本0.05级数字压力计标准装置中所有规格的数字压力计经高一级计量技术机构的高一级测量标准检定，符合0.05级，故本测量标准的性能得到验证。

5 测量结果的不确定度评定

5.1 概述

1）测量依据：JJG 52-2013；

2）环境条件：15～25 ℃，小于 85% RH；

3）测量标准：0.05 级，-0.1～60 MPa；

4）测量对象：1.6级，0～1 MPa的一般压力表；

5）测量方法：比较法；

6）使用条件：符合上述条件的测量结果，一般可参照使用本不确定度评定方法。

5.2 测量不确定度来源

根据压力测量原理和方法，建立被测量的数学模型。该标准装置采用数字压力计作为标准器，采用直接比较法进行量值传递。整套设备由数字压力计、被检压力表和压力校验台组成。与测量标准有关的不确定度来源有：

1）测量重复性引入的标准测量不确定度u1；

2）主标准器误差引入的标准测量不确定度u2；

3）被检表估读引入的标准测量不确定度u3；

4）环境温度引入的标准测量不确定度u4。

5.3 标准不确定度评定

1）测量重复性引入的测量不确定度u1

在符合检定条件的情况下，数字压力计标准装置在0.6 MPa点检定测量范围为0～1 MPa，准确度等级为1.6级，型号为YC-100型的一般压力表，进行10次测量，结果如表6所示。

表6 YC-100型的一般压力表10次测量结果

2）主标准器误差引入的标准测量不确定度u2

标准器采用0～2.5 MPa数字压力计，准确度等级为0.05级，检定0.6 MPa点时的允许误差为±0.001 25 MPa，区间半宽a= 0.001 25 MPa，按均匀分布估计，k=则其标准不确定度为

3）被检表估读引入的标准不确定度u3

该压力表的最小分度值为0.02 MPa，规程规定人员估读到最小分度值的1/5，故半宽a= 0.002 MPa，按均匀分布估计，则其标准不确定为

4）环境温度引入的标准测量不确定度u4

规程规定一般压力表的环境温度为（20±5）℃，按数字压力计技术说明书规定，在该温度条件下对标准器的准确度等级无影响。

5.4 合成标准不确定度计算

由于各分量之间相互独立，互不相关，因此

5.5 扩展不确定度

取k= 2，扩展不确定度为

U=kuc= 0.004 MPa，k= 2

6 结语

本文根据GJB 2749A-2009的要求，结合具体数据对0.05级数字压力计的建标进行技术分析，建立测量标准技术报告模板，为同行建标提供参考。