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【摘 要】 本文主要依据CNAS-CL07:2011《测量不确定度的要求》及JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》对一般压力表示值误差测量结果不确定度重新进行评定。文中详细介绍了一般压力表示值误差测量结果不确定度评定方法,并给出了一般压力表CMC的表示方式及常规一般压力表的测量不确定度。
【关键词】 一般压力表 不确定度 CMC
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.010
1 概述
(1)技术依据:JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》。
(2)环境温度:(20±5)℃;相对湿度≤80%。
(3)计量标准:0.05级活塞式压力计量程为(0.04~0.6)MPa、(0.1~6)MPa、(1~60)MPa、(5~250)MPa。
(4)被测对象:一般压力表测量范围到250MPa,准确度等级有1级(最佳测量仪器)、1.6级、2.5级、4级。
(5)测量方法:用活塞式压力计作为标准器与压力表示值直接比较的方法进行校准,压力表读数按照分度值的1/5估读。
2 建立数学模型,列出不确定度传播律
2.1 数学模型
[δ=P1-P0] (1)
式中:[δ]——被检表示值误差;
[P1]——检定点上被检表示值;
[P0]——0.05级活塞压力计产生的标准压力值。
同时考虑其余不确定度来源,可将式(1)展开:
[δ][=P1-P0+ΔPt+ΔP估读]
[=P1-P0+KPΔt+θR] (2)
式中:[P]——被检表量程;
[θ]——被检表分度值;
[R]——被检表估读分辨率量;
[Δt]——检定时环境温度偏离标准温度(20℃)的偏差。
式(2)为本分析的数学模型。
2.2 不确定度传播律
[uc2][=u12+u22+u32+u42]
2.3 计算灵敏系数
求式(3)对各误差来源量的偏导得出各项的传播系数:
[?P1/][?P0=1];[?P1/][?δ=1];[?P1/][?Δt=KP=0.00][04P];[?P1/?R=θ]
3 标准不确定度的评定
以一只分度值为0.5MPa准确度为1级测量范围为0~25MPa的一般压力表作对象,在25MPa点的数据进行分析计算,以引用值来表示。
3.1 [P标]项
[u1][=?P1?P0×0.05%3=0.029%]
使用的标准器为活塞式压力计,最大允许误差为±0.05%,分布服从均匀分布,故:[u1=?P1?Po×0.05%3][=0.029%]。
3.2 [δ被]项
该项来源可从重复性中算得:
对被校表在25MPa点上重复测量10次,以此组数据为代表:25.5,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4(MPa)
其标准差[s]=0.03MPa
故:[u2=s25≈0.12%]
3.3 [ΔP1]项
试验室环境温度为(20±2)℃,Δt=2℃,分布应属均匀分布,故:
[u3][=?P1/?Δt×225×3=0.0004×25×225×3=0.05%]
3.4 [ΔP估读]项
一般压力表估读至分度值的1/5。由于操作者的视线可能产生偏角,估读不可靠性以1/10分度估计,该误差分布属均匀分布。
[∵]被检表分度[θ]=0.5MPa
[∴][u4][=?P1?R×11025×3=0.0525×3=0.12%]
4 标准不确定度汇总表
5 合成标准不确定度[uc]
合成标准不确定度为:
[uc=0.0292+0.052+0.122]=0.14%
6 扩展不确定度的确定
取k=2,则:
[Urel=k×uc]=2[×]0.14%=0.3%
7 校准和测量能力(CMC)
由于测量范围在(0~250)MPa内上述三个不确定度分量基本相同,因此在(0~250)MPa内,[Urel]=0.3%,k=2。
0.05级活塞式压力计标准装置可校准的最佳被校压力表为1级的一般压力表,因此该项目的CMC为:(0~250)MPa,[Urel]=0.3%,k=2。
作者简介
王同宾,本科,高级工程师,从事压力计量工作10余年。
(责任编辑:张晓明)
【关键词】 一般压力表 不确定度 CMC
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.06.010
1 概述
(1)技术依据:JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》。
(2)环境温度:(20±5)℃;相对湿度≤80%。
(3)计量标准:0.05级活塞式压力计量程为(0.04~0.6)MPa、(0.1~6)MPa、(1~60)MPa、(5~250)MPa。
(4)被测对象:一般压力表测量范围到250MPa,准确度等级有1级(最佳测量仪器)、1.6级、2.5级、4级。
(5)测量方法:用活塞式压力计作为标准器与压力表示值直接比较的方法进行校准,压力表读数按照分度值的1/5估读。
2 建立数学模型,列出不确定度传播律
2.1 数学模型
[δ=P1-P0] (1)
式中:[δ]——被检表示值误差;
[P1]——检定点上被检表示值;
[P0]——0.05级活塞压力计产生的标准压力值。
同时考虑其余不确定度来源,可将式(1)展开:
[δ][=P1-P0+ΔPt+ΔP估读]
[=P1-P0+KPΔt+θR] (2)
式中:[P]——被检表量程;
[θ]——被检表分度值;
[R]——被检表估读分辨率量;
[Δt]——检定时环境温度偏离标准温度(20℃)的偏差。
式(2)为本分析的数学模型。
2.2 不确定度传播律
[uc2][=u12+u22+u32+u42]
2.3 计算灵敏系数
求式(3)对各误差来源量的偏导得出各项的传播系数:
[?P1/][?P0=1];[?P1/][?δ=1];[?P1/][?Δt=KP=0.00][04P];[?P1/?R=θ]
3 标准不确定度的评定
以一只分度值为0.5MPa准确度为1级测量范围为0~25MPa的一般压力表作对象,在25MPa点的数据进行分析计算,以引用值来表示。
3.1 [P标]项
[u1][=?P1?P0×0.05%3=0.029%]
使用的标准器为活塞式压力计,最大允许误差为±0.05%,分布服从均匀分布,故:[u1=?P1?Po×0.05%3][=0.029%]。
3.2 [δ被]项
该项来源可从重复性中算得:
对被校表在25MPa点上重复测量10次,以此组数据为代表:25.5,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4,25.4(MPa)
其标准差[s]=0.03MPa
故:[u2=s25≈0.12%]
3.3 [ΔP1]项
试验室环境温度为(20±2)℃,Δt=2℃,分布应属均匀分布,故:
[u3][=?P1/?Δt×225×3=0.0004×25×225×3=0.05%]
3.4 [ΔP估读]项
一般压力表估读至分度值的1/5。由于操作者的视线可能产生偏角,估读不可靠性以1/10分度估计,该误差分布属均匀分布。
[∵]被检表分度[θ]=0.5MPa
[∴][u4][=?P1?R×11025×3=0.0525×3=0.12%]
4 标准不确定度汇总表
5 合成标准不确定度[uc]
合成标准不确定度为:
[uc=0.0292+0.052+0.122]=0.14%
6 扩展不确定度的确定
取k=2,则:
[Urel=k×uc]=2[×]0.14%=0.3%
7 校准和测量能力(CMC)
由于测量范围在(0~250)MPa内上述三个不确定度分量基本相同,因此在(0~250)MPa内,[Urel]=0.3%,k=2。
0.05级活塞式压力计标准装置可校准的最佳被校压力表为1级的一般压力表,因此该项目的CMC为:(0~250)MPa,[Urel]=0.3%,k=2。
作者简介
王同宾,本科,高级工程师,从事压力计量工作10余年。
(责任编辑:张晓明)