1.6级一般压力表示值误差的不确定度分析与评定

压力表的工作原理是利用弹性敏感元件在压力作用下产生弹性形变，其形变量的大小与作用的压力成一定的线性关系，通过传动机构放大,由指针在分度盘上指示出被测的压力。本文按JG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程，对一只1.6级（0?2.5)MPa弹簧管式一般压力表示值误差测量值的不确定度进行分析与评定。

1.概述

（1）测量依据:JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程。

（2）检定环境：温度（20±5),相对湿度容85%,气压符合大气压力，仪表在检定前应在以上规定环境条件下至少静置2小时。

（3）测量标准:0.05级(1?10)MPa精密压力表。

⑷被检对象:1.6级(0~2.5)MPa弹簧管式一般

压力表,最大允许误差(90~100)%为?.5%,其余部分?.6%。

(5)检定方法:用精密压力表检定一般压力表，采用直接比较法,通过升压和降压将被检表与标准器进行比较,被测一般压力表示值与精密压力表示值与之差值为被检压力表的示值误差。

2.测量模型

=P被-标

式中:4P—被检表的示值误差；

P被一被检一般压力表显示值

P标一精密压力表的显示值。

灵敏系数就是对测量模型表达式的各分量求偏导,即：

dAP/dP标=-1dAP/dP被=1

3.各分量不确定度分析

（1）取一只1.6级(0-2.5)MPa,最小分度值为

05MPa的_般压力表进行全量程检定,选2MPa点重复检定10次估算其相对标准不确定度,如表1。

样本均值

?1nx,++X3…+x,0/、

x=丄=10=2.005(MPa)ni=110

试验标准差：

IAxi一x)2

s(x)=J~=?1~=0.007(MPa)槡n-1

相对标准不确定度：

s(x)0007

u{=x100%=02?7x100%=0.28%

其自由度%=9

表i

次数

测量值Xi(MPa)

u=Xi-X(MPa)

u2CMPa)

1

2.00

-0.004

0.000016

2

2.00

-0.004

0.000016

3

2.00

-0.004

0.000016

4

2.00

+0.006

0.000036

5

2.01

+0.006

0.000036

6

2.00

-0.004

0.000016

7

2.01

+0.006

0.000036

8

2.00

-0.004

0.000016

9

2.02

-0.004

0.000016

10

2.01

+0.006

0.000036

（2）温度变化对测量值的影响：温度的变化会引起被检表弹簧管发生位移，引起测量不准确。一般压力表须在（20±5)蚓下检定，温度的修正系数按GB/T1226-2001,—般压力表取K=0.04%C,

温度取?C,半宽a=5C,服从均匀分布,则k=槡

c(Pt)XaXP

u2=1X100%

PX槡

=0.0004x5x2.5X100%=0.12%

2.5x槡

其估计的可靠程度为50%,故自由度为：

v2=1/2x(50%)-2=2

（3）被检压力表估读引入的不确定度:规程规定在检定时要求读数到最小分度值的1/5,该压力表的最小分度值为0.05MPa,则半宽a=0.01MPa,

服从均匀分布,则k=槡3

u3=?xx100%=0~01x100%

槡3P2.5x槡

=0.23%

其估计的可靠程度为50%,故自由度为：

v3=1/2x(50%)-2=2

（4）轻敲示值变动量的影响：根据JJG52-2013检定规程的规定,示值变动量的最大允许值为允许基本误差的一半,其分布也属于均匀分布，

x(x2.5x1.6%)

u4=2x100%=0.23%

2.5x槡

其估计的可靠程度为25%,故自由度为：

v4=1/2x(25%)-2=8

（5）数据修约的影响：根据规程，检定结果要求修约至被检表的最小分度的1/5,其修约误差则为估读的1/2,服从均匀分布,取k=槡

了xx0.05

u5=-?5x100%=0.11%2.5x槡3

其估计的可靠程度为50%,故自由度为：

v5=1/2x(50%)-2=2

我们选用的标准器是0.05级精密压力表,根据检定系统表及检定规程可知，标准器的扩展不确定

度为：Urd(P标)=0.05%(p=99%),服从正态分布,k=2.58,

U1…咖0.05%x101u=TXPx100%=2.58XX100%=0.02%

估算值的可靠程度，自由度h一

4.相关性

各输入量之间不存在相关性。

5.标准不确定度分量一览表（见表2)

表2

序号

不确定度来源

类别

概率分布q

ui(%)

自由度

c2u2(%)

u1

示值重复性

A

正态分布1

0.28

0.0784

2

环境温度

B

均匀分布1

0.12

12

0.0144

u

被检压力表估读

B

均匀分布1

0.23

2

0.0529

u4

轻敲示值变动量

B

均匀分布1

0.23

8

0.0529

u5

数据修约

B

均匀分布1

0.11

X

0.0121

uA

精密压力表

B

正态分布-1

0.02

X

0.0004

6相对合成标准不确定度为

丨~222222""ucrel=槡u{+u2+u3+u4+u5+uA

=槡.282+0.122+0.232+0.232+0.112+0.022=0.46%

7.被测量分布的估计

由标准不确定度分量一览表中可以看出，在6个不确定度分量中，有5个分量大小相对接近,故根据中心极限定理可判断测量满足正态分布。

8.相对扩展不确定度

取k=2,相对不确定度U=kxucrel=2x0.46%=0.92%

9.测量不确定度报告

6级一般压力表在2MPa点的示值误差扩展不确定度U=0.92%,=2。报告的扩展不确定度是由标准不确定度乘以包含因子k=2得到的。对于正态分布来说,这对应的包含概率约为95%。