BQ-084数字式压力计示值误差不确定度

1、编号：BQ-084版本：第一版修改：第0次修改 数字式压力计示值误差的测量不确定度评定测量结果不确定度评定工作用玻璃液体温度计示值修正值 作 业 指 导 书数字式压力计示值误差的测量不确定度评定 版号：第一版文件编号：BQ-084编制： 日期： 年 月 日审核： 日期： 年 月 日批准： 日期： 年 月 日实施日期： 年 月 日第 10页共5页1概述1.1 测量依据：JJG875-2005数字式压力计。1.2 测量标准：主要计量标准为标准活塞压力计，设备配置如表1表1. 实验室的计量标准器和配套设备序号设备名称技术性能1双活塞压力真空计测量范围(-0.10.25) MPa一等2标准宽量程活塞式

2、压力计测量范围(0.040.6) MPa一等3标准宽量程活塞式压力计测量范围(0.16) MPa一等4标准宽量程活塞式压力计测量范围(160) MPa一等本次试验采用的活塞式压力计测量范围：（0.16）MPa 0.01级1.3环境条件：(20 ± 2) 等温2h以上，相对湿度80%。1.4被测对象： 选择一只测量范围为(04)MPa、0.05级，最小分辨力为0.0001MPa的数字压力计作测量结果的不确定度评定。 1.5测量方法：将数字压力计与标准活塞压力计安装在同一校验台上，并使被检数字压力计指针轴与活塞压力计的下端面在同一水平面上，然后采用比较法进行检定。当升（降）压到一个校准点

3、，系统达到平衡后，数字压力计示值与活塞压力计产生的压力值之差，即为被校数字压力计的示值误差。2 数学模型P PX-PN （1） 式中 ：P被检数字压力计的示值误差，MPa；PX 被检数字压力计的示值，MPa；PN 标准压力计的示值，MPa；对（1）式微分得灵敏系数为 C1 = = 1 （2） C2 = = -1 （3）3 标准不确定度评定3.1测量不确定度的来源主要有：被校数字压力计在校准过程中的短期不稳定性和测量不重复；校准环境温度对标准和被校压力计的影响引入的测量误差；被校压力计的显示波动（或分辨率）误差；校准中当标准器与被检数字压力计的取压口不在同一水平面时，形成的气柱差造成的测量误差；

4、标准压力计短期不稳定性；标准压力计的定级不确定度引入的误差。3.2输入量PX的标准不确定度u（PX）的评定检定过程中，输入量PX的标准不确定度来源主要包括三部分：一是数字压力计在检定过程中的短期稳定性和测量重复性、这两者通常混为一体表现出来，不好明确区分；二是数字压力计的分辨率误差；三是检定环境温度影响。3.2.1短期稳定性和测量重复性的标准不确定度分量u1（PX）的评定 短期稳定性和测量重复性二者共同引入的标准不确定度，可以通过在重复条件下连续测量得到的一组数据列，用不确定度的A类评定方法得到。数据列可以选取一个点，在重复条件下连续测量来得到，也可以是在全量程范围进行多个循环测量来获取。本实

5、例选取被检压力计量程的二分之一2MPa点，作10次等精度测量，测量数据如表1所示： 表1 等精度测量数据序 号测试点（MPa）（MPa）（MPa）2（MPa）120000199960.000041.6×10-9220000199960.000041.6×10-9320000199970.000063.6×10-9420000199960.000041.6×10-9520000199960.000041.6×10-9620000199960.000041.6×10-9720000199970.000063.6×10-98200

6、00199970.000063.6×10-9920000199960.000041.6×10-91020000199970.000063.6×10-9199964 24 ×10-9实验标准差为： S（）= 0.00005MPa （4）实际测量为二次循环，以m=4次测量值的平均值作为测量结果，则不确定度为:u1(PX)=S（）= 0.000017MPa （5）有效自由度为： =n-1 = 9 （6）3.1.2压力计分辨率误差的标准不确定度分量u2（PX）的评定大部分数字压力计的末位显示值都有不同程度的波动，这种波动将直接影响到检定结果。波动值有大有小，本实

7、例取最小分辨率的两倍为0.0002MPa，半宽a=0.0001MPa，且均匀分布，按不确定度的B类评定方法评定。则显示波动造成的标准不确定度为：u2(PX)0.000058MPa （7）假定的可信度为80，则自由度12 （8）3.1.3检定环境温度影响引入的标准不确定度分量u3（PX）的评定由于检定时严格按规程要求控制检定环境温度（温度：20.5），所以被检数字压力计受检定环境温度影响引入的标准不确定度分量u3（PX）=03.1.4输入量PX的标准不确定度各分量u1(PX)、 u2(PX) 和u3（PX）互不相关，故输入量PX的标准不确定度及自由度为：u（PX） 0.00006MPa （9）=

8、14 （10）32输入量PN的标准不确定度u（PN）的评定 输入量PN的标准不确定度来源主要包括标准装置（或标准器）的不确定度；标准器与被检数字压力计的取压口不在同一平面上造成的液柱差；标准器受检定环境温度的影响。3.2.1标准装置（或标准器）引入的标准不确定度分量u1（PN）的评定本次检定的标准装置是一台测量范围为（0.16）MPa的一等活塞式压力计，其证书给出的准确度等级为0.02级。已知被检数字压力计的测量上限为4MPa，根据活塞压力计误差计算方法（实际测量值的0.02%），设检定中造成的最大测量误差点在4MPa处，即最大误差为0.0008MPa，且在检定范围内服从均匀分布。按不确定度的

9、B类评定方法评定。则标准器引入的标准不确定度为：u1（PN）0.00046MPa （11）假定的可信度为90，则自由度50 （12）3.2.2液柱差引入的标准不确定度分量u2（PN）的评定检定中当标准器与被检数字压力计的取压口不在同一水平面时，形成的液柱差将造成测量误差。该项测量误差可以通过人工干预得到消除。而本次检定中活塞压力计的活塞下端面与被检数字压力计的取压口之间形成6cm的液柱差，该液柱差产生的测量误差为：=gh（860kg/m3×9.7913m/s2×0.06m）505Pa0.00005MPa液柱差产生的测量误差在检定范围内服从均匀分布。按不确定度的B类评定方法评

10、定。则液柱差引入的标准不确定度为：u2（PN）0.00028MPa （13）假定的可信度为90，则自由度50 （14）323检定环境温度影响引入的标准不确定度分量u3（PN）的评定由于检定时严格按规程要求控制检定环境温度（温度：20.2），所以标准器受检定环境温度影响引入的标准不确定度分量u3（PN）=0324输入量PN的标准不确定度各分量u1(PN)、 u2(PN)互不相关，故输入量PN的标准不确定度及有效自由度为：u（PN） 0.00054MPa （15）=83 （16）4合成标准不确定度评定 4.1 输入量的标准不确定度各分量如表2所示4.2合成标准不确定度的计算因各分量彼此独立，所以合

11、成不确定度为： (P)= 0.00054MPa （17） 表2 标准不确定度各分量汇总表标准不确定度名称不确定度来源标准不确定度分量u(Pi)（MPa）Ciu（PX）被检数字压力计0.00006114u1（PX）短期稳定性和测量重复性0.000169u2（PX）显示误差0.0005812U3（PX）环境温度影响00u（PN）标准装置（标准器）0.00054-183u1（PN）活塞压力计的不确定度0.0004650u2（PN）液柱差0.0002850u3（PN）环境温度影响004.3合成标准不确定度的有效自由度 合成标准不确定度的有效自由度为： =83 （18）5扩展不确定度的评定 取置信概率p

12、=95%,将有效自由度83对照t分布表查得kP=t95（100）1.984,实际计算时取k=2则扩展不确定度为 U95= k× (P)2×0.000540.001 MPa （19）6 测量不确定度报告经分析，该台数字式压力计在2MPa处检定结果的扩展不确定度为U=0.001 MPa k=2其相对扩展不确定度为U0.025%FS7. 本套标准装置校准数字压力计的校准和测量能力（CMC）当被校数字压力计的测量范围、分辨率发生变化时，不确定度分量中的u1（P）、u2（P）、u3（P）以及u（PO）都将发生变化。考虑到检测校准实际工作状况， 因此采用本套标准装置校准数字压力计的校准和测量能力（CMC）如表4、表5表4标准装置的校准和测量能力（CMC）测量范围（kPa）U（k=2）-1000 0100 0250 表5标准装置的校准和测量能力（CMC）测量范围（MPa）U（k=2）00.6 01.0 01.6 02.5 04.0 06.0 010 016 025 040 060 0100 0160 0250 以上压力范围的