压力测量审核影响因素分析

于大洋 刘业路 韩友婷 吴红肖 孔庆有

摘 要 本文介绍了压力测量审核实施依据及方法，着重分析影响测量审核结果的因素，深入研究各因素对测量结果可能产生的影响，并加以严格控制，使测量审核结果真实有效地反映出实验室实际能力。

关键词 测量审核;实施;影响因素;不确定度

Abstract This article introduces the basis and methods for the implementation of pressure measurement audit， focusing on the analysis of the factors that affect the measurement audit results， in-depth study of the possible impact of each factor on the measurement results， and strict control， so that the measurement audit results truly and effectively reflect the laboratory Actual ability.

Keywords Measurement audit; Implementation; Influencing factors; Uncertainty

引言

測量审核作为“一对一”的能力验证计划，是检验实验室计量标准、环境条件、测量方法和数据处理能力实际水平的有效方法。测量审核结果能否客观的反映实验室的校准能力，受到许多因素的制约。如何使测量审核结果全面地反映实验室的校准能力，是科学有效实施测量审核工作的关键。本文从压力测量审核实施过程和评价方法入手，分析影响压力测量审核结果的因素，并给出相应的解决方法[1]。

1压力测量审核实施过程及评价方法

根据中国合格评定国家认可委员会（以下简称CNAS）相关文件要求，压力校准实验室向CNAS授权的能力验证主导实验室提交《实验室间比对（测量审核）申请表》，主导实验室根据测量审核规则和参比实验室标准计量特性，制定测量审核计划，选择传递标准。参比实验室接收传递标准完好后，须将传递标准置于校准环境中一段时间，再对测量标准进行测量，并给出测量结果的测量不确定度。测量结果和不确定度报告随传递标准一同返回主导实验室，主导实验室采用科学的方法对测量审核结果进行评价。测量审核结果通常采用归一化偏差进行评价，即En值，计算方法如下：

若En≤1，则测量审核结果满意;若En>1，则测量审核结果不满意，应分析原因，进行整改。

2传递标准的选择

传递标准的计量特性直接影响测量审核的结果，因此，主导实验室在选择传递标准时，应充分考虑各种因素，以确保测量审核中出现的不满意结果不归咎于传递标准[2]。

2.1 传递标准的稳定性

测量审核传递标准的选择，应优先考虑其稳定性。测量审核是假定传递标准足够稳定，即传递标准偏离真值的情况能维持不变，这样在采用归一化偏差法计算En时，分子∣x-X∣可忽略传递标准的影响，只体现两实验室计量标准的差异。因此，传递标准的稳定性应经过长期考察和严格检验，以确保不会对测量审核结果产生误判。由测量审核结果评价方法可知，传递标准稳定性影响的是En计算公式的分子，即∣x-X∣，若传递标准月稳定性最大值为sm，则极限情况下会使分子计算结果增加sm，为了不致对测量审核结果产生较大影响，应满足：

其中，Ulab、Urel为参比和主导实验室测量不确定度，包括计量标准、测量重复性、传递标准分辨力、液体或者气柱高度差、环境温度等，其中测量重复性和传递标准分辨力，取结果较大者。由于主导实验室计量标准准确度等级较高，在严格控制环境温度和高度差等可控因素后，主导实验室测量结果引入的不确定度要比参比实验室引入的不确定度小，因此，对En值分母起决定作用的是参比实验室测量结果的不确定度分量。因此，若满足：

则传递标准的稳定性对测量审核的影响可被忽略。若传递标准稳定性不满足上述要求，应就其稳定性对测量审核结果可能产生的影响进行评估，判定测量审核工作的有效性，并对测量审核结果加以说明[3]。

2.2 传递标准的分辨力

选择传递标准时，除了需要考察其稳定性之外，还应考察其分辨力。如果传递标准的分辨力不够，一方面，测量结果无法准确地反映出参比实验室与主导实验室的差异，会使En值计算的分子∣x-X∣被扩大或者消除。另一方面，分辨力不够的传递标准，由分辨力引入的不确定度会远大于重复性引入的不确定度，甚至远大于主导、参与实验室计量标准引入的不确定度，最终使En值计算的分母被增大，增大了测量审核的通过率。

为了既能准确地反映主导和参比实验室测量审核结果的差异性，又不对两实验室测量结果的不确定度产生较大影响，传递标准的分辨力应越小越好。从测量结果不确定度的角度考虑，分辨力引入的不确定度不应对参比实验室合成标准不确定度产生较大影响，应满足下列不等式：

式中：up为参比实验室计量标准引入的测量不确定度分量，即Ulab的一个分量;

uR为传递标准分辨力引入的测量不确定度分量。

3工作介质“高度差”的影响

在测量审核过程中，无论工作介质是液体或气体，都应考虑工作介质“高度差”的影响。即使“高度差”被修正，也会引入相应的不确定度，另外，由于液体很难被压缩，气体极易被压缩，因此，在计算时，可认为液体的密度为固定值，气体的密度则需要根据压力的大小进行换算。高度差引入的误差和修正后引入测量不确定度计算公式如下。

式中：Δp为高度差引入的误差和修正后引入测量不确定度，Pa;

ρ为工作介质密度，kg/m3;

g为当地重力加速度，m/s2;

h为高度差或修正测量误差，m。

3.1 液体“高度差”的影响

液體工作介质包括水、变压器油、癸二酸脂等。以变压器油为例，其密度为860kg/m3，沈阳当地重力加速度为9.8035m/s2，假设高度差为10cm，测量误差为±0.5cm，对于不同压力点，高度差引入的相对误差和修正后引入相对测量不确定度见下表。

从表中数据可知，随着压力的减小，高度差的影响逐渐增大。当压力值小于20MPa时，液体介质引入的高度差应修正。当压力值小于1MPa时，液体介质引入的高度差即使被修正，引入的不确定度仍然无法忽略，此时，应改进修正方法，减小高度差修正引入的不确定度，确保测量审核结果客观、准确、可靠。

3.2 气体“高度差”的影响

气体极易被压缩，相同质量的气体，体积越小，压强越大，密度也越大。测量审核常用的气体介质为氮气，沈阳本地大气压约为100kPa，氮气密度为1.25kg/m3，则氮气密度与压力之间的关系为：

式中：ρ为氮气实际密度，kg/m3;

p为实际工作绝对压力折算值，MPa。

仍假设高度差为10cm，沈阳当地重力加速度为9.8035m/s2，对于不同表压测量压力，氮气密度、高度差引入的误差和相对影响量见下表。

分析表中数据可知，随着压力的减小，高度差的影响逐渐增大。0.05MPa以上表压测量压力，氮气高度差引入的误差很小，一般不需要修正。0.05MPa及以下表压测量压力，氮气高度差引入的误差相对较大，在做0.02级及以上压力计量标准测量审核时，均需要修正。

4结束语

本文从压力测量审核实施过程入手，分析压力测量审核过程中影响因素。其中，传递标准的选择至关重要，其稳定性应足够好，分辨力应足够小。此外，实验室在执行测量审核时，应严格控制温度、湿度、振动环境因素，以保证传递标准性能的稳定。此外，无论工作介质是液体或者气体，都应考虑高度差的影响，必要时须修正，计算其引入的不确定度，并作为参比实验室测量结果不确定度的一个分量，使测量审核最终的判定结果科学、全面、客观地反映实验室计量能力。

参考文献

[1] 国家质量监督检验检疫总局.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].北京：中国计量出版社，2013.

[2] 中国计量测试学会.压力测量不确定度评定[M].北京：中国计量出版社，2006.

[3] 张贤.精密压力表校准能力验证[J].计测技术，2013，6：1674-5795.