彈性元件式一般壓力表示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定
1 概述
(1)按照J(rèn)JG 52—2013要求,環(huán)境條件為:溫度為20℃±5℃,濕度為≤85%。
(2)標(biāo)準(zhǔn)器為精密壓力表,0.4級(jí),型號(hào)為Y-150,測(cè)量范圍為(0～1.6)MPa,滿(mǎn)足規(guī)程中“標(biāo)準(zhǔn)器最大允許誤差絕對(duì)值應(yīng)不大于被檢壓力表最大允許誤差絕對(duì)值的1/4”要求。
(3)被測(cè)對(duì)象:彈性元件式一般壓力表的型號(hào)為Y-100,測(cè)量范圍為(0～1.6)MPa,用標(biāo)準(zhǔn)器為彈性元件式一般壓力表加壓至1.6MPa,名義壓力值為0、0.4、0.8、1.2和1.6MPa[1]。
2 數(shù)學(xué)模型
式中:P被———被測(cè)儀表在被測(cè)點(diǎn)上的示值;
P標(biāo)———加在標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)準(zhǔn)壓力值;
△P———高度差引起的示值誤差。
3 不確定度分量評(píng)定
u1———被測(cè)一般壓力表因重復(fù)測(cè)量引起的不確定度分量;
u2———被測(cè)一般壓力表因分辨率引起的不確定度分量;
u3———被測(cè)一般壓力表因環(huán)境溫度引起的不確定度分量;
u4———標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級(jí)引起的不確定度分量;
u5———標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)誤差引入的不確定度分量;
u6———高度差引起的不確定度分量。
4 各不確定度分量的逐項(xiàng)計(jì)算
4.1 被測(cè)一般壓力表因重復(fù)測(cè)量引起的不確定度分量
因重復(fù)測(cè)量引起的不確定度分量為正態(tài)分布,屬于A類(lèi)評(píng)定。被檢表名義壓力為0MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.2MPa和1.6MPa共計(jì)5個(gè)點(diǎn),進(jìn)行正反行程五個(gè)循環(huán)的檢定,數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 檢定數(shù)據(jù)表 下載原表
共重復(fù)升、降壓5次正反行程,計(jì)n=10。
則名義壓力為0MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.2MPa和1.6MPa時(shí),5個(gè)點(diǎn)的u1匯總數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 u1匯總數(shù)據(jù)表 下載原表
在0.4MPa該點(diǎn)最具代表性,故u1=0.0021MPa。
4.2 被測(cè)一般壓力表因分辨率引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類(lèi)方法評(píng)定。該一般壓力表的最小分度值為0.02MPa,則區(qū)間半寬度為a=0.02/2,查表得到
,因此,由分辨力導(dǎo)致的不確定度u2為:
4.3 被測(cè)一般壓力表因環(huán)境溫度引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類(lèi)方法評(píng)定。由于溫度對(duì)一般壓力表的檢定有影響,壓力表的檢定溫度為20℃±5℃,溫度影響產(chǎn)生的最大誤差為kt·5·p被,其中kt為溫度系數(shù),kt=0.0004MPa/℃,p被=0.4MPa,包含因子
,則:
4.4 標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級(jí)引起的不確定度分量
該不確定度分量為均勻分布,用B類(lèi)方法評(píng)定。由精密壓力表本身的誤差引起準(zhǔn)確度等級(jí)為0.4%,故:a=0.4%×1.6=0.0064MPa
4.5 標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)誤差引起的不確定度分量
u5的來(lái)源主要是精密壓力表分度值引入的讀數(shù)誤差[2]。該不確定度分量為均勻分布,用B類(lèi)方法評(píng)定。精密壓力表最小分度值為0.01MPa,讀數(shù)按最小分度值的1/10估讀,則半?yún)^(qū)間為0.01/10=0.001MPa,則:
4.6 被測(cè)一般壓力表指針中心與精密壓力表下端高度差引起的不確定度分量
由于標(biāo)準(zhǔn)表與被檢表型號(hào)不一致,被檢表指針中心與精密壓力表工作時(shí)下端存在一定的高度差,該不確定度分量為均勻分布,用B類(lèi)方法評(píng)定。本實(shí)驗(yàn)中實(shí)測(cè)存在的高度差h=3.6cm,則:
5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表
表3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量匯總表 下載原表
6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
一般壓力表示值誤差合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為:
7 擴(kuò)展不確定度
取k=2,則擴(kuò)展不確定度U為:
