关于压力计量标准误差与测量不确定度评定的研究

石玉香 薛方凝

摘要：工作计量器具在计量数值时，可能会出现测量误差，而这种误差对计量数值的准确性和可靠性具有極大的影响，对测量数据应用也会造成不良影响。本文对压力计量标准误差与测量不确定度评定进行了分析，分析了测量误差的不确定性，希望可以为压力测量数值标准化提供帮助。

关键词：压力计量;标准误差;测量数值;不确定度

前言：

压力变送器是测量压力值的主要工具，其测量对象包括静态压力也包括动态压力。这种测量工具在控制系统与测量工程当中的应用非常普遍，在高压、高温环境中也可以正常运行。为了要进一步提升压力测量值的准确性，我们需要对压力计量标准误差与测量不确定度进行研究，打造更加安全的仪器运行环境。

1测量误差种类

1.1系统误差

工作人员在同一条件下对压力表进行多次重复测量，会产生计算误差，而测量结果的平均值与被测量真值之间也会存在误差。

1.2随机误差

如果在重复条件下，对同一量进行反复测量，而所得结果的平均值与测量结果就可能存在误差，这种误差被称作随机误差。

1.3计量标准装置误差来源

相比于系统误差和随机误差，计量标准装置的误差来源更为广泛，而且产生误差的几率更大。其中包含以下四个方面：计量标准误差，这是由于计量标准器、计量附件、配套设备出现误差，而导致的测量误差;环境误差，主要是受设备所处的具体环境影响，环境的温度、湿度、气压和外磁场都可能会引起误差;人员误差，这种误差的出现主要是测量人员在观测、读取数据时，因受到主观影响而产生误差，影响最终的测量结果;方法误差，在计量时需要根据实际情况选择正确的计量方法和计算方法，如果选择的方法有误那么得到的计量数据也会有问题，自然会产生误差[1]。

2计量标准装置误差及不确定度评定

2.1计量标准的技术指标和环境条件

活塞式压力机准确度等级是三级，而这种压力计的及测量保持在1～60Mpa之间，专用砝码的标准质量应该是59kg。同时，其中的药用蓖麻油酸值不大于1.6mg/g，而且需要对环境条件进行调试。其中，工作的室内温度应该控制在20±5℃范围内，而相对湿度也应该控制在85%以下。

在进行压力计量误差和测定不确定度评定时，需要对环境条件进行有效的控制。控制标准必须严格遵守国家要求，以JG52-2013检定规定为标准进行有效控制。具体数据可以参考表1：

2.2测量重复性测试

这一环节需要选择一直压力表，并在相同的检测环境下，对任一压力值进行反复测试，然后将测试结果记录在案。根据测试结果，算出测量平均值，然后利用公式计算重复性。

举例：任选一个0～40MPa、分度值为0.5MPa的压力表，在同等条件下，对40MPa进行10次检测，检测数据如表2所示。其中Xi表示每一次的测得值，而X则表示每次测得值的平均值，在计算装置重复性时，不仅需要记录每次的检测数据看，还需要根据重复测定次数的数值进行计算。

那么根据公式我们可以进行计算，每次测得平均值为40.0MPa，经计算该装置重复性为0.04MPa。

2.3测量不确定度评定

测量不确定度评定，可以先选择一块1.6级，0～6MPa、分度值为0.2MPa的压力表作为研究对象。那么我们可以先对样品进行分析。这只压力表在6MPa点上的变化最大，其上下行程为：6.04、6.03、60.7、6.09、6.03、6.06、6.03、6.01、6.05、6.08，那么根据计算可以得出测量平均值为6.049MPa。套用公式计算后可知该装置重复性为5.0×10-4，所以不确定度为0.83×10-4。

除此之外，还需要根据JG52-2013的标准，对温度引起的误差进行计算;同时还需要运用公式，计算轻巧位移变动量引起的误差，并且判断它们是否服从均匀分布。测算人员还应该根据已知数值，对误差引起的变动量、数据修约取舍误差和标准装置不确定度的影响量进行估读，其中每一个误差值和变量在计算完成都需要比照JG52-2013的标准，判断他们是否服从正态均匀分布，然后合成不确定度[2]。计算时需要利用此前测量和估读的所有误差变量数据，结合相关公式进行演算，之后扩展其不定度。根据上文所举实例的数据可知，该装置的扩展不定度为0.078%，那么它的不确定度评定为6，评定结果为合理。

对压力计量标准误差与测量不确定度评定的研究，需要进行多次的数据采集和分析，在处理数据的过程中，需要严格的按照公式计算。并且，必须满足技术指标，测试环境也需要达到国家规定标准，这样获取的各项参数才具有意义。在研究过程当中，实验人员一定要确保采集的样本数据真实有效，同时也应该选取符合测试规定的压力表作为研究对象，通过严谨的实验和计算，对测量不确定度进行分析和评定，实现研究目标。

结论：综上所述，在评定压力计量标准误差和测量不确定度时，需要进行样本的采集。实践当中，通过采样、预处理样品、测量以及处理所得数据，才可以真正得出结果，其中每一次测量都需要谨慎对待，要保证测量数据的准确性。评定的每一个环节都必须按照严格的规范执行，这样才可以保证测量值具有有效性。

参考文献：

[1]骆惠青.压力计量标准误差与测量不确定度评定[J].计量与测试技术，2017，44（11）：96-97.

[2]高楠.压力计量标准误差与测量不确定度评定[J].科技与创新，2015（17）：105+108.

作者简介：

石玉香（1986.01.17），女，籍贯：山西大同，职称：工程师，学历：本科，研究方向或专业：压力计量专业。