BQ-084數(shù)字式壓力計示值誤差不確定度

1、編號：BQ-084版本：第一版修改：第0次修改 數(shù)字式壓力計示值誤差的測量不確定度評定測量結(jié)果不確定度評定工作用玻璃液體溫度計示值修正值 作 業(yè) 指 導(dǎo) 書數(shù)字式壓力計示值誤差的測量不確定度評定 版號：第一版文件編號：BQ-084編制： 日期： 年 月 日審核： 日期： 年 月 日批準(zhǔn)： 日期： 年 月 日實施日期： 年 月 日第 10頁共5頁1概述1.1 測量依據(jù)：JJG875-2005數(shù)字式壓力計。1.2 測量標(biāo)準(zhǔn)：主要計量標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計，設(shè)備配置如表1表1. 實驗室的計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備序號設(shè)備名稱技術(shù)性能1雙活塞壓力真空計測量范圍(-0.10.25) MPa一等2標(biāo)準(zhǔn)寬量程活塞式

2、壓力計測量范圍(0.040.6) MPa一等3標(biāo)準(zhǔn)寬量程活塞式壓力計測量范圍(0.16) MPa一等4標(biāo)準(zhǔn)寬量程活塞式壓力計測量范圍(160) MPa一等本次試驗采用的活塞式壓力計測量范圍：（0.16）MPa 0.01級1.3環(huán)境條件：(20 ± 2) 等溫2h以上，相對濕度80%。1.4被測對象： 選擇一只測量范圍為(04)MPa、0.05級，最小分辨力為0.0001MPa的數(shù)字壓力計作測量結(jié)果的不確定度評定。 1.5測量方法：將數(shù)字壓力計與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計安裝在同一校驗臺上，并使被檢數(shù)字壓力計指針軸與活塞壓力計的下端面在同一水平面上，然后采用比較法進(jìn)行檢定。當(dāng)升（降）壓到一個校準(zhǔn)點

3、，系統(tǒng)達(dá)到平衡后，數(shù)字壓力計示值與活塞壓力計產(chǎn)生的壓力值之差，即為被校數(shù)字壓力計的示值誤差。2 數(shù)學(xué)模型P PX-PN （1） 式中 ：P被檢數(shù)字壓力計的示值誤差，MPa；PX 被檢數(shù)字壓力計的示值，MPa；PN 標(biāo)準(zhǔn)壓力計的示值，MPa；對（1）式微分得靈敏系數(shù)為 C1 = = 1 （2） C2 = = -1 （3）3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定3.1測量不確定度的來源主要有：被校數(shù)字壓力計在校準(zhǔn)過程中的短期不穩(wěn)定性和測量不重復(fù)；校準(zhǔn)環(huán)境溫度對標(biāo)準(zhǔn)和被校壓力計的影響引入的測量誤差；被校壓力計的顯示波動（或分辨率）誤差；校準(zhǔn)中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)器與被檢數(shù)字壓力計的取壓口不在同一水平面時，形成的氣柱差造成的測量誤差；

4、標(biāo)準(zhǔn)壓力計短期不穩(wěn)定性；標(biāo)準(zhǔn)壓力計的定級不確定度引入的誤差。3.2輸入量PX的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（PX）的評定檢定過程中，輸入量PX的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要包括三部分：一是數(shù)字壓力計在檢定過程中的短期穩(wěn)定性和測量重復(fù)性、這兩者通?；鞛橐惑w表現(xiàn)出來，不好明確區(qū)分；二是數(shù)字壓力計的分辨率誤差；三是檢定環(huán)境溫度影響。3.2.1短期穩(wěn)定性和測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1（PX）的評定 短期穩(wěn)定性和測量重復(fù)性二者共同引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以通過在重復(fù)條件下連續(xù)測量得到的一組數(shù)據(jù)列，用不確定度的A類評定方法得到。數(shù)據(jù)列可以選取一個點，在重復(fù)條件下連續(xù)測量來得到，也可以是在全量程范圍進(jìn)行多個循環(huán)測量來獲取。本實

5、例選取被檢壓力計量程的二分之一2MPa點，作10次等精度測量，測量數(shù)據(jù)如表1所示： 表1 等精度測量數(shù)據(jù)序 號測試點（MPa）（MPa）（MPa）2（MPa）120000199960.000041.6×10-9220000199960.000041.6×10-9320000199970.000063.6×10-9420000199960.000041.6×10-9520000199960.000041.6×10-9620000199960.000041.6×10-9720000199970.000063.6×10-98200

6、00199970.000063.6×10-9920000199960.000041.6×10-91020000199970.000063.6×10-9199964 24 ×10-9實驗標(biāo)準(zhǔn)差為： S（）= 0.00005MPa （4）實際測量為二次循環(huán)，以m=4次測量值的平均值作為測量結(jié)果，則不確定度為:u1(PX)=S（）= 0.000017MPa （5）有效自由度為： =n-1 = 9 （6）3.1.2壓力計分辨率誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（PX）的評定大部分?jǐn)?shù)字壓力計的末位顯示值都有不同程度的波動，這種波動將直接影響到檢定結(jié)果。波動值有大有小，本實

7、例取最小分辨率的兩倍為0.0002MPa，半寬a=0.0001MPa，且均勻分布，按不確定度的B類評定方法評定。則顯示波動造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u2(PX)0.000058MPa （7）假定的可信度為80，則自由度12 （8）3.1.3檢定環(huán)境溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3（PX）的評定由于檢定時嚴(yán)格按規(guī)程要求控制檢定環(huán)境溫度（溫度：20.5），所以被檢數(shù)字壓力計受檢定環(huán)境溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3（PX）=03.1.4輸入量PX的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量u1(PX)、 u2(PX) 和u3（PX）互不相關(guān)，故輸入量PX的標(biāo)準(zhǔn)不確定度及自由度為：u（PX） 0.00006MPa （9）=

8、14 （10）32輸入量PN的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（PN）的評定 輸入量PN的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要包括標(biāo)準(zhǔn)裝置（或標(biāo)準(zhǔn)器）的不確定度；標(biāo)準(zhǔn)器與被檢數(shù)字壓力計的取壓口不在同一平面上造成的液柱差；標(biāo)準(zhǔn)器受檢定環(huán)境溫度的影響。3.2.1標(biāo)準(zhǔn)裝置（或標(biāo)準(zhǔn)器）引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1（PN）的評定本次檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置是一臺測量范圍為（0.16）MPa的一等活塞式壓力計，其證書給出的準(zhǔn)確度等級為0.02級。已知被檢數(shù)字壓力計的測量上限為4MPa，根據(jù)活塞壓力計誤差計算方法（實際測量值的0.02%），設(shè)檢定中造成的最大測量誤差點在4MPa處，即最大誤差為0.0008MPa，且在檢定范圍內(nèi)服從均勻分布。按不確定度的

9、B類評定方法評定。則標(biāo)準(zhǔn)器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u1（PN）0.00046MPa （11）假定的可信度為90，則自由度50 （12）3.2.2液柱差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（PN）的評定檢定中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)器與被檢數(shù)字壓力計的取壓口不在同一水平面時，形成的液柱差將造成測量誤差。該項測量誤差可以通過人工干預(yù)得到消除。而本次檢定中活塞壓力計的活塞下端面與被檢數(shù)字壓力計的取壓口之間形成6cm的液柱差，該液柱差產(chǎn)生的測量誤差為：=gh（860kg/m3×9.7913m/s2×0.06m）505Pa0.00005MPa液柱差產(chǎn)生的測量誤差在檢定范圍內(nèi)服從均勻分布。按不確定度的B類評定方法評

10、定。則液柱差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u2（PN）0.00028MPa （13）假定的可信度為90，則自由度50 （14）323檢定環(huán)境溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3（PN）的評定由于檢定時嚴(yán)格按規(guī)程要求控制檢定環(huán)境溫度（溫度：20.2），所以標(biāo)準(zhǔn)器受檢定環(huán)境溫度影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3（PN）=0324輸入量PN的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量u1(PN)、 u2(PN)互不相關(guān)，故輸入量PN的標(biāo)準(zhǔn)不確定度及有效自由度為：u（PN） 0.00054MPa （15）=83 （16）4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定 4.1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量如表2所示4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算因各分量彼此獨立，所以合

11、成不確定度為： (P)= 0.00054MPa （17） 表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度名稱不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Pi)（MPa）Ciu（PX）被檢數(shù)字壓力計0.00006114u1（PX）短期穩(wěn)定性和測量重復(fù)性0.000169u2（PX）顯示誤差0.0005812U3（PX）環(huán)境溫度影響00u（PN）標(biāo)準(zhǔn)裝置（標(biāo)準(zhǔn)器）0.00054-183u1（PN）活塞壓力計的不確定度0.0004650u2（PN）液柱差0.0002850u3（PN）環(huán)境溫度影響004.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度為： =83 （18）5擴(kuò)展不確定度的評定 取置信概率p

12、=95%,將有效自由度83對照t分布表查得kP=t95（100）1.984,實際計算時取k=2則擴(kuò)展不確定度為 U95= k× (P)2×0.000540.001 MPa （19）6 測量不確定度報告經(jīng)分析，該臺數(shù)字式壓力計在2MPa處檢定結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=0.001 MPa k=2其相對擴(kuò)展不確定度為U0.025%FS7. 本套標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)數(shù)字壓力計的校準(zhǔn)和測量能力（CMC）當(dāng)被校數(shù)字壓力計的測量范圍、分辨率發(fā)生變化時，不確定度分量中的u1（P）、u2（P）、u3（P）以及u（PO）都將發(fā)生變化?？紤]到檢測校準(zhǔn)實際工作狀況， 因此采用本套標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)數(shù)字壓力計的校準(zhǔn)和測量能力（CMC）如表4、表5表4標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)和測量能力（CMC）測量范圍（kPa）U（k=2）-1000 0100 0250 表5標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)和測量能力（CMC）測量范圍（MPa）U（k=2）00.6 01.0 01.6 02.5 04.0 06.0 010 016 025 040 060 0100 0160 0250 以上壓力范圍的