BQ-084數(shù)字式壓力計(jì)示值誤差不確定度

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

2、壓力計(jì)測(cè)量范圍(0.040.6) MPa一等3標(biāo)準(zhǔn)寬量程活塞式壓力計(jì)測(cè)量范圍(0.16) MPa一等4標(biāo)準(zhǔn)寬量程活塞式壓力計(jì)測(cè)量范圍(160) MPa一等本次試驗(yàn)采用的活塞式壓力計(jì)測(cè)量范圍：（0.16）MPa 0.01級(jí)1.3環(huán)境條件：(20 2) 等溫2h以上，相對(duì)濕度80%。1.4被測(cè)對(duì)象： 選擇一只測(cè)量范圍為(04)MPa、0.05級(jí)，最小分辨力為0.0001MPa的數(shù)字壓力計(jì)作測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定。 1.5測(cè)量方法：將數(shù)字壓力計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)安裝在同一校驗(yàn)臺(tái)上，并使被檢數(shù)字壓力計(jì)指針軸與活塞壓力計(jì)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(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，系統(tǒng)達(dá)到平衡

3、后，數(shù)字壓力計(jì)示值與活塞壓力計(jì)產(chǎn)生的壓力值之差，即為被校數(shù)字壓力計(jì)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(jì)的示值誤差，MPa；PX 被檢數(shù)字壓力計(jì)的示值，MPa；PN 標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)的示值，MPa；對(duì)（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(píng)定3.1測(cè)量不確定度的來源主要有：被校數(shù)字壓力計(jì)在校準(zhǔn)過程中的短期不穩(wěn)定性和測(cè)量不重復(fù)；校準(zhǔn)環(huán)境溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和被校壓力計(jì)的影響引入的測(cè)量誤差；被校壓力計(jì)的顯示波動(dòng)（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(jì)的取壓口不在同一水平面時(shí)，形成的氣柱差造成的測(cè)量誤差；標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)短期

4、不穩(wěn)定性；標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)的定級(jí)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(píng)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(jì)在檢定過程中的短期穩(wěn)定性和測(cè)量重復(fù)性、這兩者通常混為一體表現(xiàn)出來，不好明確區(qū)分；二是數(shù)字壓力計(jì)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(cè)量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1（PX）的評(píng)定 短期穩(wěn)定性和測(cè)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(cè)量得到的一組數(shù)據(jù)列，用不確定度的A類評(píng)定方法得到。數(shù)據(jù)列可以選取一個(gè)點(diǎn)，在重復(fù)條件下連續(xù)測(cè)量來得到，也可以是在全量程范圍進(jìn)行多個(gè)循環(huán)測(cè)量來獲取。本實(shí)例選取被檢壓力

5、計(jì)量程的二分之一2MPa點(diǎn)，作10次等精度測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示： 表1 等精度測(cè)量數(shù)據(jù)序 號(hào)測(cè)試點(diǎn)（MPa）（MPa）（MPa）2（MPa）120000199960.000041.610-9220000199960.000041.610-9320000199970.000063.610-9420000199960.000041.610-9520000199960.000041.610-9620000199960.000041.610-9720000199970.000063.610-9820000199970.000063.610-9920000199960.000041.610-9102

6、0000199970.000063.610-9199964 24 10-9實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為： S（）= 0.00005MPa （4）實(shí)際測(cè)量為二次循環(huán)，以m=4次測(cè)量值的平均值作為測(cè)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(jì)分辨率誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（PX）的評(píng)定大部分?jǐn)?shù)字壓力計(jì)的末位顯示值都有不同程度的波動(dòng)，這種波動(dòng)將直接影響到檢定結(jié)果。波動(dòng)值有大有小，本實(shí)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(píng)定方法評(píng)定。則顯示波動(dòng)造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u

7、2(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(píng)定由于檢定時(shí)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(jì)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）=14 （10）32輸入量PN的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（PN）的評(píng)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

8、力計(jì)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(píng)定本次檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置是一臺(tái)測(cè)量范圍為（0.16）MPa的一等活塞式壓力計(jì)，其證書給出的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.02級(jí)。已知被檢數(shù)字壓力計(jì)的測(cè)量上限為4MPa，根據(jù)活塞壓力計(jì)誤差計(jì)算方法（實(shí)際測(cè)量值的0.02%），設(shè)檢定中造成的最大測(cè)量誤差點(diǎn)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B類評(píng)定方法評(píng)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

9、差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2（PN）的評(píng)定檢定中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)器與被檢數(shù)字壓力計(jì)的取壓口不在同一水平面時(shí)，形成的液柱差將造成測(cè)量誤差。該項(xiàng)測(cè)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(jì)的活塞下端面與被檢數(shù)字壓力計(jì)的取壓口之間形成6cm的液柱差，該液柱差產(chǎn)生的測(cè)量誤差為：=gh（860kg/m39.7913m/s20.06m）505Pa0.00005MPa液柱差產(chǎn)生的測(cè)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(píng)定方法評(píng)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（P

10、N）的評(píng)定由于檢定時(shí)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(píng)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(jì)算因各分量彼此獨(dú)立，所以合成不確定度為： (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

11、數(shù)字壓力計(jì)0.00006114u1（PX）短期穩(wěn)定性和測(cè)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(jì)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(píng)定 取置信概率p=95%,將有效自由度83對(duì)照t分布表查得kP=t95（100）1.984,實(shí)際計(jì)算時(shí)取k=2則擴(kuò)展不確定度為 U95= k (P)20.000540.001 MPa （

12、19）6 測(cè)量不確定度報(bào)告經(jīng)分析，該臺(tái)數(shù)字式壓力計(jì)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(duì)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(jì)的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）當(dāng)被校數(shù)字壓力計(jì)的測(cè)量范圍、分辨率發(fā)生變化時(shí)，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(cè)校準(zhǔn)實(shí)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(jì)的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）如表4、表5表4標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）測(cè)量范圍（kPa）U（k=2）-1000 0100 0250 表5標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)和測(cè)量能力（CMC）測(cè)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 以上壓力范圍的測(cè)量能力（