壓力變送器測量不確定度評定

壓力變送器測量不確定度的評定1概述測量依據(jù)JJG882-2004《壓力變送器檢定規(guī)程》。環(huán)境條件溫度（20±2）℃,相對濕度不大于80%。測量標(biāo)準(zhǔn)一等活塞壓力計作壓力標(biāo)準(zhǔn)器，準(zhǔn)確度等級為0.02級。6位半高性能數(shù)字萬用表被測對象準(zhǔn)確度等級為0.1級的壓力變送器。測量過程根據(jù)被檢儀器的量程不同，用相應(yīng)范圍的，4位半高性能數(shù)字萬用表作為被檢儀表輸出信號檢測儀器。檢定前，正確安裝連接好后，檢定系統(tǒng)應(yīng)預(yù)熱不少于十五分鐘，并連續(xù)對被檢器預(yù)加測量上限（或下限）壓力3次。對于0.1級的壓力變送器，應(yīng)在測量范圍內(nèi)至少均勻或合理地選取6個檢定點（包括零點），連續(xù)進(jìn)行3次循環(huán)檢定，然后根據(jù)檢測數(shù)據(jù)按照規(guī)程要求評定被檢器的各項誤差。評定結(jié)果的使用符合上述條件的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。2數(shù)學(xué)模型3=A—A （1）式中：8—變送器的基本誤差值（mA）；A—變送器的實際輸出值（mA）；dA—變送器的理論輸出值（mA）。0A又可分解為：0A=C+ ?P （2）0 0P0m式中：A—變送器輸出量程（mA）；mP—變送器輸入量程（MPa）；mC—A的起始理論輸出值（mA）；00P—變送器的輸入壓力值。0此輸入壓力值P。包括兩項內(nèi)容，一項是二等活塞壓力計產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力值P1，另一項是變送器取壓口與活塞壓力計活塞下緣處不是同一水平面產(chǎn)生靜壓力差P2。P2表達(dá)式為：P2=pgh （3）式中：p一標(biāo)準(zhǔn)壓力計用介質(zhì)液的密度，0.88*103kg/m3；g—當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?.8m/s2；h一被檢器取壓口中心與壓力計活塞下端面的高度差。那么，式（1）可寫成：TOC\o"1-5"\h\z6=A-^m-（P+pgh）-C （4）dP1 0m故：（）=史=1d.Ic（P）=包=-Am^=-16=-0.5（mA/MPa）i ap p 32c（h）="=-Am..pg=-竺X0.88X103*9.8=0.00431Qa?m-i）ahP 323分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分析計算

選取一只0.1級(0?32)MPa,輸出電流范圍為4?20mA的壓力變送器，選用的活塞壓力計為1?60MPa的0.02級活塞壓力計。那么A=16mA,P=32MPa,C=4mA3.1測量重復(fù)性(1)被測壓力變送器重復(fù)測量引起的不確定度分量u(V)11對被檢儀表做不少于5個點的量程范圍內(nèi)檢定，每點均進(jìn)行6次測量，發(fā)現(xiàn)在8MPa點上變化最大，以此組數(shù)據(jù)(見表1)為代表，用貝塞爾公式計算單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)差s：s0.00037s0.00037=0.0002(mA)表1次數(shù)n輸出電流值I(mA)I—I(mA)(I—I)2(mA)18.0020.001214.4X10-828.0010.00020.4X10-838.0010.00020.4X10-847.999-0.001832.4X10-858.0020.001214.4X10-868.000-0.00086.4X10-8I=1Zi=8.0008mA 2(I—I)2=68.4x10-8n i ii=1 i=1I—I)- 二0.00037(mA)n—1其自由度vj5數(shù)字萬用表不確定度分量u(I)21由數(shù)字萬用表的檢定證書查得直流檔的最大允許誤差為：0.015%_0.015%*303=0.0015(mA)其估算值可靠性為10%,故自由度：v「(10%)-2/2=50二等活塞壓力計估算的不確定度分量從檢定證書中得知活塞壓力計在壓力恒溫室(20±5)℃下，其準(zhǔn)確度為0.02%,其概率分布服從正態(tài)分布(給定置信概率口=0.99%)，則查表得k=2.58即:u3二c（P1）.k0.02%*6040.5卜=0.0023(mA)由于誤差分布服從正態(tài)分布，所以VJ8。3.3.2介質(zhì)液高度差估算的不確定度分量u(h)按規(guī)程要求，被檢器取壓口的幾何中心與活塞式壓力計的活塞下端面在同一水平面上，通常被檢變送器的尺寸能大體保證達(dá)到這一要求，相差不多而忽略，不作人為修正專用祛碼。但有相差時不作修正便引入誤差,實驗中實測存在高度差h=13cm,由此估算帶來的不確定度分量u(h),遵從兩點分布。u4二c〃）.k=|0.00431|"；3=0.0006(mA)其估算值可靠性約為25%，故自由度v「(25%)-2/2=8

4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（見表2）4.1不確定度分析一覽表4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度序號4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度序號不確定度來源u(y)(mA)vi1測量重復(fù)性0.0003752FLUKE744估算0.0015503標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計估算0.002384介質(zhì)液高度差估算0.00068表2不確定度一覽表因上述各不確定度分量獨(dú)立不相關(guān)，合成不確定度為:uP)因上述各不確定度分量獨(dú)立不相關(guān)，合成不確定度為:uP)=uU2+u2+u2+u2cy" 1 2 3 4二*0.000372u0.00152+0.00232+0.00062=0.0028(MPa)4.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度1為:veff0.002840.00037450.00150.00037450.00154u500.00234u80.000648二507——>84.4擴(kuò)展不確定度置信概率取95%,vf近似取8,查t分布表得：k=2.5758則擴(kuò)展不確定度：uP=k-u=2.5758X0.0028=0.007MPa5不確定報告有效自由壓力變送器示值誤差測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U