浅析精密压力表量值溯源与测量不确定度评定

耿鹏

摘   要：通过具备不确定度的连续校准链，按照溯源文件规定，使得测量结果和参考标准（通常是国家计量基准）相互联系起来的特性称之为量值溯源。量值溯源校准链中每个节点项均会产生测量不确定度。为建立科学的溯源校准等级序列，故本实验室参照国家计量检定系统表，进行0.4级精密压力表量值溯源和评定不确定度。2017年9月11日，选用一块稳定的0.4级0～6MPa精密压力表，出厂编号为8112291，制造厂为西安，用陕西创威科技有限公司生产的编号为17361的0.05级活塞式压力计标准装置进行测量和不确定度评定。

关键词：精密压力表  量值溯源  测量不确定度评定

中图分类号：TH812                                文獻标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0052-02

1  引言

精密压力表（量程：0～6MPa，精度等级：0.4级，分度值：0.025MPa）在实验室0.05级活塞式压力计（量程：0.1 ～6MPa，编号：17361）进行量值溯源，符合溯源标准。参照JJG49-2013弹性元件式精密压力表和真空表检定规程的要求，对精密压力表的测量误差进行测量，最终评定出此次测量不确定度。

2  精密压力表量值溯源

第一，按照国家计量检定系统表、检定规程、量值溯源要求进行量值溯源。目前，本实验0.05级活塞式压力计标准装置已通过省级验收组验收，顺利建标，测量能力符合量值传递要求。测量方法采用JJG49-2013弹性元件式精密压力表和真空表检定规程。第二，环境条件。一般来说，试验室应保持在15℃～25℃之间，湿度要求不高于85%RH。本次试验环境温度为20±1℃，湿度63%，符合环境要求。第三，溯源对象活塞式压力计组成和工作原理。压力计由增压系统和具有标称值的专用砝码构成。压力计的主要工作原理是设计和制造静压力平衡器的原理，通过专用砝码自然重力作用和压力泵摇杆的微调，使得精密压力表承受压力与标称砝码压力达到静态平衡，从而读取精密压力表显示值。

3  建立数学模型

根据测量方法，建立数学模型：δ被=P被 -P标

式中：δ被—被测表（精密压力表）示值误差

P被—检定点被测表（精密压力表）示值

P标—0.05级标准活塞式压力计产生的标准压力

δ被的影响由如下分量作独立贡献。

4  输入量的标准测量不确定度评定

4.1 测量过程中随机影响量引入示值重复性的标准不确定度分量为A类不确定度ua

对0～6MPa的0.4级精密压力表，在对其进行全量程检定时发现在4MPa点上变化较大，以此为代表来估算其不确定度，检定n=10，

4.0100   4.0000   4.0100   4.0100   4.0100

4.0100   4.0000   4.0100   4.0000   4.0100  （MPa）

10=4.0070MPa

S（x）==0.00483MPa

uA= S（x）/=0.0015 MPa

4.2 B类不确定度包括

（1）活塞式标准压力计本身的不确定度分量u（B1）;

（2）环境温度带来的不确定度分量u（B2）;

（3）估读误差引入的标准不确定度分量u（B3）;

（4）数据修约引入的标准不确定度分量u（B4）;

4.2.1 标准活塞式压力计产生的不确定度u（B1）。

标准压力计的准确度为0.05%，按均匀分布，即取置信概率p=99.7%，故：k=

u（B1）=0.05%/=0.00029MPa

其估算可靠，故自由度为∞。

4.2.2 环境温度引入的标准不确定度u（B2）

JJG49-2013规定检定0.4级以下的压力表的温度为20±2℃温度对活塞压力计的影响已包括在0.05准确度内，不要重复分析。仅考虑温度变化对被检压力表的影响，温度影响系数取k=0.0004/℃，P=6MPa，估算值可靠，温度影响属均匀分布k=，故有：

对于0～6MPa的标准：u（B2）6=2kP=2×0.0004×6/=0.0028MPa

估算可靠自由度v=∞

4.2.3 估读误差引入的标准不确定度u（B3）

对于指针类仪表要估读到分度的1/10，估读的不可靠性以1/10分度值估计，对于0～6MPa的0.4级压力表其最小分度值为0.025，属均匀分布k=，故有：

u（B3）=0.025/10=0.0014 MPa

4.2.4 数据修约引入的标准不确定度分量u（B4）

检定结果修约到被检表估读值的1/2，估读到1/10分度，属于均匀分布k=，相对不确定度为25%，则有：

对于0～6MPa的0.4级压力表：

u（B4）6=1/2×1/10×0.025/6=0.00012MPa

4.3 相关性

没有任何输入量具有值得考虑的相关性。

4.4 被测量分布的估计

由上述不确定度概算可知，没有任何一个不确定度分量是明显占优势的分量。两个最大的分量均为均匀分布，两者的合成仍为均匀分布，该分布是占优势的分布，于是可以估计被测量比较接近于均匀分布。

4.5 计算合成标准不确定度

对于0～6MPa的0.4级压力表：

uc62=uA2+uB12+uB22+uB32+uB42

uc6=0.0035MPa

4.6 扩展不确定度

U6=kuc6=×0.0035=0.0061 MPa   k=

4.7 不确定度结果

测得0～6MPa的0.4级精密压力表各检定点的示值为标称值±0.0061MPa。

报告的扩展不确定度是由合成标准不确定度0.0035 MPa乘以包含因子k=得到的，对于均匀分布来说，置信概率约为100%。

5  结语

本文介绍了0.4级精密压力表可以向0.05级活塞式压力计计量标准装置进行量值溯源的依据和方法，并依据一个检测点对精密压力表测量不确定度评定。

参考文献

[1] 阮光，杨凯，周洪元，等.基于标准载荷测量法对原煤仓分炉煤计量装置示值误差测量的不确定度分析与评定[J].衡器，2019（5）.

[2] 阮李英，王娟，梁力平.精密压力表计量比对及E_n值评判[J].上海计量测试，2019（3）.

[3] 张涛，陈永霞，崔尧尧，等.在线式电梯限速器测试仪的校准方法及不确定度分析研究[J].工业计量，2019（2）：49-51.

[4] 周荣菲，张文阁，许潇.泡点孔径分析方法的溯源性及其标物研制[J].中国粉体技术，2019（4）.