一般工作压力表测量不确定度评定

蒋常红

摘要：压力计量仪表在工业化进程中被广泛使用，一般工作压力表就是其中的一种主要仪表。本文通过具体的评定步骤对一般工作压力表测量的不确定度进行分析。

关键词：一般压力表;测量;不确定度;评定

一、一般工作压力表的基本结构

在工业化进程中，由于一般工作压力表中的弹性敏感元件生产比较便利、机械强度高的特性，因而被大范围的使用在工业中的技术测量领域。一般工作压力表主要包括压力真空表、真空表以及精确度<=1 级的压力表。

一般工作压力表主要由四部分组成其基本结构：弹簧管、传动放大机构、指示装置和包装保护。其中的传动放大机构由不同的齿轮、指针轴和游丝组成，指示装置由表盘和指针组成，外部保护主要包括外壳和玻璃表盘以及罩壳。

二、一般工作压力表的运行原理

一般工作压力表的主要工作原理为：在一定的弹性范围内，弹簧管的外形受压力和真空影响产生变化，导致弹簧管的端口发生位移，传动机构将弹簧管的位移变化信息传递给一般压力表的指针装置，指针装置在表盘上显示出相应的压力值，在这个过程中，弹簧管和压力构成线性关系。

三一般工作压力表测量不确定度评定

（一）概述：

1 依据：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。

2 环境条件：温度为（20±5）℃，相对湿度不大于85%，环境压力：大气压。

3 测量标准：0.4 级（0～2.5）MPa 分度值0.02MPa 的精密压力表。

4 被测对象及方法：利用直接测量法对1.6 级（0～2.5）MPa 分度值0.05MPa 的一般工作压力表进行检定来评定测量不确定度。

（二）数学模型：

根据上面分析，被检表的示值误差△可以写成下式的模式：△=Px -PB

式中： Px ――――――被检表示值

（三）灵敏系数：

灵敏系数：c2 （Px ）=э△/эPx=1 c2 （PB）=э△/эPB=-1

uc――――――――被检表示值误差相对标准不确定度

ux――――――――被检表示值误差相对不确定度

uB――――――――标准表示值误差相对不确定度

（四）输入量测量重复性影响分量u x1 （A 类评定）

取2MPa 测量点（全量程检定此点变化较大）的重复性估算其相对测量不确定度。输入量测量重复性影响分量u x1 。在相同条件下，对该被测压力表在2MPa 测量点重复测量10 次（升压、降压各测量5 次），测得数据如下：（单位：MPa）

2.001.991.991.992.001.992.002.001.992.00

则：算术平均值x1.995 MPa单次测量标准差：S=

0.00531（ ）1012

nx xii MPaux1 = Sx= S/ 10 =0.0017 MPa 自由度1=9

（五）压力表检定装置的误差引起的不确定度uB（B类评定）

1 轻敲位移引起示值变动量影响分量uB1JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程规定轻敲位移引起示值变动量是测量点允许误差绝对值的一半（即0.04/2.5 MPa），按均匀分布K= 3 故：

uB1 = 0.02/ 3 =0.0115 MPa估计△uB/ uB=10%，故自由度 2 =（1/2）×（10%） -2=50

2 被评定的一般工作压力表估计读数影响分量uB2

在实际测量时，压力表的示值按分度值的1/5 估读，被测压力表的分度值为0.05MPa，该误差分布遵从均匀分布，K= 3uB2= 0.01/ 3 =0.0058 MPa其估算值可靠性为25%，故自由度 3=（1/2）×（25%） -2=8

3 参考的标准精密压力表（标准表）不确定度分量uB3

标准表最大允许误差由上一级检定部门出具检定证书0.4级（0-2.5）MPa，在其半宽a=0.010 MPa 内均匀分布，K= 3 。uB3=a/ 3 =0.0058 MPa估计△uB/ uB=10%， 故其自由度vB3=（1/2）×（10%） -2=50

4 环境温度因素影响分量uB4

根据检定规程，工作压力表的检定温度为（20±5）℃，因此在进行压力表检定时，压力表由此产生的误差为kt（t-20℃）p，其中，弹簧管的温度系数kt=0.0004∕℃，满量程p=5 MPa，在区间内属均匀分布，则uB4=（0.0004×5×2.5）/ 3 =0.0029 Mpa估计其10%不可靠性， 故其自由度vB4=50

（六）标准不确定度分量一览表：

（七）合成标准不确定度

uc =u x u2 B 21=0.014MPa

（八）有效自由度

eff= uc4/（ux14/ 1+uB4/ B）=∞

按此有效自由度查置信概率（p=95%）的tp（ ）分布系數表，得包含因子k=t95（ eff）=1.96

（九）扩展不确定度计算：

U95=t95（ eff）×uc=1.96×0.014=0.028MPa

（十）扩展不确定度报告：

被测压力表在2MPa 测量点的测量不确定度为：U95=0.028MPa，有效自由度 eff=∞， 置信概率p=95% 。

参考文献：

[1]张乔.压力表检定方法改进及自动化实现探索[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（04）

[2]戴福泉.压力仪表在生产自动控制中的应用[J].科技致富向导，2012（36）

[3] 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

[4] JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》