二等活塞式压力计建标技术报告.doc

计量标准技术报告 计 量 标 准 名 称 二等活塞式压力计标准装置 建立计量标准单位名称（章） 甘肃计量研究院 计量标准负责人 张瑞赤 参加建立计量标准人员 唐彦明 筹 建 起 止 日 期 1988年9月20日 目 录一、计量标准的工作原理及其组成.( 3 )二、选用的计量标准器及主要配套设备.( 4 )三、计量标准的主要技术指标.( 5 )四、环境条件.( 5 )五、计量标准的量值溯源和传递框图.( 6 )六、计量标准的测量重复性考核.( 7 )七、计量标准的稳定性考核.( 8 )八、计量检定或校准结果的不确定度评定.( 9 )九、计量标准的测量不确定度验证( 13 )十、结论 .( 14 )十一、附加说明.( 14 )一、计量标准的工作原理及其组成活塞式压力计是根据帕斯卡定律，以流体静力学的平衡原理，为基础进行压力计量的。按照弹簧式精密压力及真空表检定规程的要求，采用如下结构的活塞式压力计用直接对比的方法，其工作原理如下。 当被测压力P作用于插入活塞筒内的活塞上时，就有一个与该压力成正比的力，P作用在活塞上，此力的方向垂直，由上图可知。P=SP 式中S活塞有效面积为了P达到平衡，我们在活塞上加专用砝码，其重量作用在活塞上当活塞于静力平衡状态时，F=P=S 式中F=活塞及所加专用砝码的质量。 P=F/S当活塞达到平衡时，被测压力P可由专用砝码的重量F和活塞有效面积之比来确定，所以该标准装置精度主要取决于活塞有效面积S和专用砝码重量F的测量精度二、选用的计量标准器及主要配套设备 计 量 标 准 器名 称型 号测量范围（MPa）不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号计量检定或校准机构名称检定或校准证书号一等活塞压力真空计L2A-0.10.25一等（0.02%）8523西北国家计量测试中心RG50061034J二等活塞压力真空计ys600160二等（0.05%）2258中国计量科学院RGpv2005-0202ys600.16二等（0.05%）1489ys60.040.6二等（0.05%）694 主 要 配 套 设 备三、计量标准的主要技术指标一等活塞压力真空计标准装置，由上级工作基准检定结果为：项 目编号8523编号9200活塞有效面积压力0.999960.0001 (cm2)1.000040.0001 (cm2)真空0.999910.0001 (cm2)1.000040.0001 (cm2)活塞下降速度压力0.12 mm/min0.5 mm/min0.17mm/min0.5 mm/min真空0.09 mm/min0.5 mm/min0.18mm/min0.5 mm/min延续时间不带惯性轮30 s30 s31 s30 s带惯性轮1 min 1 s1 min1 min 44 S1 min四、环境条件序号项 目要 求实际情况结 论1温 度（202）（202）合格2湿 度85% RH85% RH合格34五、计量标准的量值溯源和传递框图六、计量标准的测量重复性考核选一块型号为YB-150、编号为92-10-316、准确度等级为0.4级、测量范围为（00.1）MPa的精密压力表，在0.05MPa点，重复十次测量。测量的重复性考核记录 考核时间测量值测量次数2000年5月16日2002年5月16日2004年5月17日2006年5月17日年月 日测量条件描述在符合规程要求的环境条件下由同一人重复测量十次(MPa)在符合规程要求的环境条件下由同一人重复测量十次(MPa)在符合规程要求的环境条件下由同一人重复测量十次(MPa)在符合规程要求的环境条件下由同一人重复测量十次(MPa)10.050000.050050.050000.0500020.050000.050050.050000.0500530.050050.050000.050050.0500540.050050.050000.050050.0500050.050100.050050.050050.0500560.050050.050050.050100.0500570.050000.050100.050050.0500580.050050.050100.050050.0501090.050050.050000.050000.05005100.050000.050000.050050.050100.0500350.050040.050040.050050.0000340.0000390.0000390.000035重复性参考值（uc）0.0001670.0001670.0001670.000167结论S(y)uc合格S(y)uc合格S(y)uc合格S(y)uc合格试验人员张瑞赤张瑞赤张瑞赤张瑞赤唐彦明注：重复性参考值是指不确定度评定中所采用的重复性数据或者合成标准不确定度七、计量标准的稳定性考核一等活塞压力真空计标准装置稳定性考核记录 考核时间 测量值测量次数2005年5月18日2006年5月18日年月 日年月 日年月 日稳定的被测对象描述用0.1MPa0.4级的精密表，在0.05MPa点，重复十次测量。10.050000.0500520.050000.0500530.050050.0500040.050050.0500550.050000.0500560.050100.0500570.050050.0501080.050050.0500090.050050.05005100.050000.05005i0.0500350.05004变化量|yi+1 - yi|0.000005稳定性参考值|y|0.00040.0004结论|yi+1 - yi|y|合格|yi+1 - yi|y|合格试验人员张瑞赤唐彦明张瑞赤唐彦明注：稳定性参考值是指计量标准的扩展不确定度（p=95%,k=2）或最大允许误差的绝对值|y|（若有关的计量检定规程或计量技术规范对计量标准稳定性的考核方法有明确规定，可按该规定执行）。八、计量检定或校准结果的不确定度评定一等活塞式压力真空计标准装置对弹簧管式精密压力表示值误差的测量不确定度的评定1评定依据：JJG 491999弹簧管式精密压力表和真空表检定规程。JJF10591999测量不确定度评定与表示2检定方法：精密压力表的检测，是根据流体静力学原理，采取直接比较法进行的，根据检定规程，将精密表安装到活塞压力计上，当整个加压系统平衡时，读取被检精密压力表的示值，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为精密压力表的示值误差。实验室的环境条件为：温度（202），相对湿度不大于85%。3数学模型 p=pm- ps 式中: p示值误差， Pa; pm被检弹簧管式精密压力表示值, Pa; ps标准活塞压力示值, Pa。4不确定度来源被测精密压力表示值标准不确定度u(pm)由下列不确定度分量构成：1） 被测精密压力表重复测量引起的不确定度分量u1(pm)2） 被测精密压力表估读引起的不确定度分量u2(pm)3） 环境温度引起的不确定度分量u3(pm)标准活塞压力计示值标准不确定度u（ps）由下列不确定度分量构成：1） 标准活塞压力计的准确度引起的不确定度分量u1（ps）2） 活塞垂直度影响引起的不确定度分量u2（ps）5标准不确定度分量的评定选择型号为L2A、编号为8523的一等活塞式压力真空计，为评定对象。（1） 被测精密压力表重复测量引起的不确定度分量u1(pm)本试验以检定一块稳定的（00.25） MPa、准确度等级为0.4级的弹簧管式精密压力表来进行，在0.05 MPa点重复测量，n=10次，重复性测量所得数据见表1。 表1 重复性测量结果序号pi（MPa）vi=(pi) MPavi2 MPa210.04960.0001110-820.04960.0001110-830.04980.0001110-840.04980.0001110-8序号pi（MPa）vi=(pi) MPavi2 MPa250.04980.0001110-860.04960.0001110-870.04980.0001110-880.04960.0001110-890.04980.0001110-8100.04980.0001110-8 MPa MPa2sp MPa u1(pm)= sp 0.3510-4 MPa u1(pm)= 0.3510-4 MPa (2) 被测精密压力表估读引起的不确定度分量u2(pm)该精密压力表最小分度为0.002MPa,以检定员可以估读到最小分度的1/10，则估读误差为最小分度值的1/10计算，由精密压力表估读误差所引入的不确定度分量。按均匀分布, k=. 1.1510-4 MPa(3) 环境温度引起的不确定度分量u3(pm) 本实验室，精密压力表的实际检定温度为（202），该温度对标准器的影响已包含在标准器的不确定度内，此处不需分析，为里只考虑温度对被检精密压力表的影响，温度影响所产生的最大误差为k12p,这里温度系数k1=0.0004/,p=0.25 MPa,则该精密压力表由环境温度引起的有确定分量u3(pm)为：按均匀分布，取k=. u3(pm)=0.000420.25/=1.1510-4 MPa (4)标准活塞真空压力计的准确度引起的不确定度分量u1（ps）由标准活塞真空压力计的检定证书得出：标准活塞压力计准确度等级为0.02级，精密表的允许误差为0.02%0.25=510-5 MPa,即半宽的最大值a=0.00005 MPa,则标准活塞压力计所引入的不确定度分量为u1（ps）。按正分布。 u1（ps）=a/3=1.6710-5 MPa(5)活塞垂直度影响引起的不确定度分量u2（ps）活塞垂直度不超2，按均匀分布。u2（ps） 10-8 MPa6合成不确定度(1)由于被检精密压力表产生的标准不确定度分量u(pm)和上一级标准器产生的标准不确定度分量u（ps）彼此独立，各不相关，根据不确定度传播定律，精密压力表示值误差合成标准不确定度uc(p)为uc(p)=（ ）2u2(pm)+ （ ）2u2（ps） （2）由数字模型可得灵敏系数c(pm)=1 c(pm)= =-1代入（2）式得uc2(p)=u2(pm)+ u2（ps） （3）u2(pm)= u21(pm)u22(pm)u23(pm)(4)u2(ps)= u21(ps)u22(ps)(5)标准不确定度汇总表 表2 标准不确定度汇总表不确定度来源符号标准不确定度值灵敏系数被检精密压力表产生的不确定度u(pm)1.6610-4 MPa11.6410-4 MPa被测精密压力表重复测量引起的不确定度分量u1(pm)0.3510-4 MPa0.3510-4 MPa被测精密压力表估读引起的不确定度分量u2(pm)1.1510-4 MPa1.1510-4 MPa环境温度引起的不确定度分量u3(pm)1.1510-4 MPa1.1510-4 MPa标准活塞压力计产生的不确定度u（ps）0.16710-4 MPa-10.16710-4 MPa标准活塞压力计的准确度引起的不确定度分量u1（ps）1.6710-5 MPa1.6710-5 MPa活塞垂直度影响引起的不确定度分量u2（ps）9.810-8 MPa9.810-8 MPa(2)合成标准不确定度uc2(p)=u2(pm)+ u2（ps）uc(p)=1.6710-4 MPa7扩展不确定度取k=2,扩展不确定度为：U=kuc(p)=21.6710-4 MPa=3.310-4 MPaU=3.310-4 MPa 8测量确定度报告与0.4级弹簧管式精密压力表，示值误差的测量扩展不确定度为p=0.0002 MPa U=3.310-4 MPa,置信概率p=95%，k=2。 以上不确定度报告是在检定一块稳定的00.25 MPa、准确度等级为0.4级的弹簧管式精密压力表的0.05 MPa点示值误差时得到的。九、计量标准的测量不确定度验证选择一台准确度等级0.4级，测量范围（00.25） MPa的精密压力表，经型号为L2A、编号为8523的一等活塞式压力真空计检测一组数据，然后再由同一级别的另一台型号为L2A编号为9200的一等活塞压力真空计检定另一组数据，检定结果分别为y、y0数据见下表：检定压力值 MPa同级检定结果 MPa本装置检结果 MPa对比结果差值 MPa0010.01020.01020.00000050.05020.05040.00020100.10040.10040.00000150.15040.15060.00020200.20040.20040.00000250.25000.25000.0000两组数据对比结果，最大