弹簧管式精密压力表测量结果不确定度评定

本文主要根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》要求依据，通过对弹簧管式精密压力表测量结果的不确定度进行评定，为精密压力测量表的校准提供相关办法。

1.测量依据、标准、方法

JJG49-1999《弹簧管式精密压力表和真空表检定规程》。主要计量标准设备有0.05级活塞式压力计4台，测量范围(-0.卜60)MPa。

测量方法：用二等活塞式压力计校准精密压力表，当整个加压系统平衡时，读取被校精密压力表的示值。精密压力表指示的压力值与活塞压力计产生的压力值之差即精密压力表的示值误差。根据流体静力学原理，应用直接比较法进行。

1.1数学模型

精密压力表的示值误差表示为：

AP二Pm-Ps

式中：AP为示值误差，MPaPm为精密压力表示值，MPa；Ps为标准活塞压力计示值，MPa。

不确定度传播率

Uc2(AP)=c12u2(Pm)+C22u2(Ps)

式中，灵敏系数C1=8Ap/apm=1，c2=8Ap/aps=—1。

1.2标准不确定度评定

0.05级活塞式压力计的准确度引入的标准不确定度u(Pj，用B类标准不确定度评定。由标准活塞式压力计的检定证书得到，标准活塞式压力计准确度等级为0.05级，检定精密压力表的最大允许误差为±0.05%X(测量上限一测量下限)=a。按均匀分布计算，k=，则u(Pj=a/k=a/。以(0?6)MPa为例，u(Ps)=1.732X10-3MPa。

被校精密压力表示值重复性引入的标准不确定度U1(Pm)，用A类标准不确定度评定。以(0?6)MPa为例，为了获得重复测量的不确定度，用二等活塞压力计对精密压力表在6MPa处进行10次独立测量。计算标准偏差Sf4.377X10一3MPa，故：U1(Pm)=4.377X10—3MPa。

被校精密压力表估读引入的标准不确定度&(Pm)，用B类标准不确定度评定。

规程规定读数按分度值的1/10估读，被校精密压力表最小分度值为r，则读数应读到r/10，a=r/10。按均匀分布计算，k=，u2(Pm)=a/k=r/(10)。对于（0?6)MPa的精密压力表，最小分度值为0.05MPa，则u(Pm)=2.887X10一3MPa。

环境温度变化引入的标准不确定度U3(Pm)，用B类标准不确定度评定。

精密压力表校准环境温度为(20±2)°C，该温度对标准器的影响己包含在标准器内，因此不需再作分析，这里只考虑温度对被校精密压力表的影响。温度影响所产生的最大误差为kt2P，温度系数kt=0.0004/C，P为测量值，即a=kt2P。按均匀分布计算，k=，u3(Pm)=a/k=kt2P/。对于(0?6)MPa的精密压力表，u3(Pm)=2.771X10-3MPa。

1.3合成标准不确定度

1.3.1主要标准不确定度汇总表(见表1)

1.3.2合成标准不确定度计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：

uc(AP)=6.18X10-3MPa1.3.3扩展标准不确定度计算

因主要分量中Pm和P:可视为正态分布，因此P=95%时，可取包含因子k=2，则:U=kuc(AP)=1.3X10—2MPa。换算为相对量:10.22%。

1.4对使用活塞式压力计校准弹簧管式精密压力表的测量不确定度评估

(1)根据JJG49—1999的规定，常规校准应对该弹簧管式精密压力表在整个测量范围内（不包括零值)不得少于8个点。对于(0?6)MPa、最小分度值为0.05MPa的弹簧管式精密压力表需校准0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa共12个点。其测量不确定度见表2。

0.05级活塞式压力计标准装置的测量范围为（一0.1?60)MPa，共有4台活塞式压力计，对该测量范围内所有弹簧管式精密压力表的测量不确定度评估见表3。

2.弹簧管式精密压力表表示方式(0?4)MPa、最小分度0.02MPa的弹簧管式精密压力表是使用0.05级活塞式压力计可校准的最佳被校弹簧管式精密压力表，因此该项目的CMC为:(0?4)MPa,U=5.7X10-3MPa。换算为相对量ArQ.15%。

3.结束语

本文通过对弹簧管式精密压力表进行测量，并对测量结果有影响的不确定度分量进行分析，通过实际的测试数据及计算，最终给出测量结果，为弹簧管式精密压力表在以后的不确定度评定中提供了方法。