压力表示值误差测量结果的不确定度评定

蔡锦渊

摘要：压力表主要用于安全防护、工业过程控制、监测和监视压力等方面，压力表显示是否准确，对设备、设施的运行至关重要，与安全生产密切相关，压力表准确计量在确保安全生产方面起着非常重要作用；下面描述用精密压力表对压力表示值进行检定时，对压力表示值误差测量结果的不确定度进行评定，为开展对压力表计量检定工作提供了可靠的依据。

关键词：压力表；示值误差；测量重复性；标准不确定度；扩展不确定度

【引用文件】

（1）JJG52—2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表》计量检定规程。

（2）JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》。

1.测量方法：

把精密压力表与工作压力表装在压力校验器上，并使精密压力表与工作压力表的受压点基本在同一水平面上。

2.评定依据：JJG52—2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表及真空表》；

《JJF 1059.1-2012》测量不确定度评定与表示。

3.根据工作压力表的检定方法，可建立数学模型为：

δ=P1-P0 ………………………………………………（1）

式中：δ—被检表示值误差；

P1 —某一检定点被检表的示值；

P0 —精密压力表示值；

P1是某一检定点被检表的压力表的压力示值，其中包含了一定条件下影响的附加误差，主要是：精密压力表、活塞式压力计、环境温度、轻敲变动量、示值估读不准确及数据修约对仪表的影响。由此可将式（1）展开：

δ=P1±（ΔPn+ΔPt+ΔPx+ΔPy+ΔPz）-P0

= P1±（ΔPn+kPΔt+ΔPx+ΔPy+ΔPz）-P0…………（2）

P1 —被检表量程；

Δt—检定时环境温度与标准温度（20℃）的偏差；

Pn—活塞式压力计引起的误差；

Px—轻敲变动量引起的误差；

Py—估读不准确引起的误差；

Pz—数据修约引起的误差。

4.方差和传播系数：

依据uc2（y）=∑[?f/?xi]2 U2（xi），对式（2）求方差及用偏导求传播系数：

uc2= uc2（δ）

=C2（P1）u2（P1）+C2（Pn）u2（Pn）+C2（Δt）u2（Δt）+

C2（Px）u2（Px）+C2（Py）u2（Py）+C2（Pz）u2（PZ）+C2（P0）u2（P0）

=u12+u22+u32+u42+u52+u62+u72

其中传播系数：

C（P1） = =1

C（Pn）= =1 C（Δt）= ==Kt

C（Px）= =1 C（Py）= =1

C（Pz）= =1 C（Po）= =1

5.標准确定度分量评定

现以0.4级精密压力表（测量范围（0-60）MPa，分度d=0.5 MPa）为例。

5.1由测量重复性引入的不确定度分量u1

附：选用1.6级的工作压力表一只（NO. 1672），测量上限60 MPa，在相同的正常工作条件下对25 MPa示值检测点上，检定测量10次，各次测得值列表如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

测得值 25.2 25.2 25.2 25.0 25.2 25.2 25.2 25.0 25.2 25.2

依

=8.433×10-2（MPa）

由10次重复测量同一检定点，得出实验标准差S=5.16×10-2（MPa）；

在实际测量中，一般进行升压，降压两次读数，则标准不确定度：

u1= = =0.0596（MPa）

5.2活塞式压力计引入的标准不确定分量u2

由活塞式压力计，测量范围（0-60） MPa，准确度等级为0.05级，允许基本误差为60×（±0.05%）=±0.03 MPa，在半宽a=0.03 MPa 区间内，误差均匀分布，则

u2= =0.0173（MPa）

5.3检定温度与标准温度偏差引入的标准不确定度分量u3

根据JJG52—2013规定，检定压力表的环境温度为（20±5）℃，温度的变化为t=±5℃，取半宽5℃温度变化，均匀分布，则

u3=

=

=0.0693（MPa）

其中Kt为弹簧式压力表的温度弹性膨胀系数Kt=0.0004/℃

5.4轻敲被检表示值变动量，引入的标准不确定度分量u4

根据规程JJG52—2013规定，示值变动量U4是允许基本误差的 ，其误差概率分布属均匀分布，故：

u4= = 0.2598（MPa）

5.5对被检表示值估读误差，引入的标准不确定分量u5

根据JJG52—2013规定，压力表的示值应按分度值的 估读。该误差服从均匀分布，故：

u5= =0.0577（MPa）；

5.6数据修约取舍误差，引入的标准不确定度分量u6

检定结果修约至被检表估读值（即分度值的1/5），其修约误差为估读值的，服从均匀分布，则

u6= =0.0289（MPa）

5.7标准器引入的标准不确定度分量u7

由精密压力表的检定证书，该表的示值误差不超过60×（±0.4%）=±0.24 MPa，服从均匀分布，故U7估算为，则

u7= =0.1386（MPa）；

6.标准不确定度一览表：

（作者单位：普宁市质量技术监督检测所）