彈簧管式精密壓力表測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定
本文主要根據(jù)JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》要求依據(jù)，通過對(duì)彈簧管式精密壓力表測(cè)量結(jié)果的不確定度 進(jìn)行評(píng)定，為精密壓力測(cè)量表的校準(zhǔn)提供相關(guān)辦法。
1.測(cè)量依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)、方法
JJG49-1999《彈簧管式精密壓力表和真空表檢定規(guī)程》。 主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備有0. 05級(jí)活塞式壓力計(jì)4臺(tái)，測(cè)量范圍 (-0.卜60)MPa。
測(cè)量方法：用二等活塞式壓力計(jì)校準(zhǔn)精密壓力表，當(dāng)整 個(gè)加壓系統(tǒng)平衡時(shí)，讀取被校精密壓力表的示值。精密壓力 表指示的壓力值與活塞壓力計(jì)產(chǎn)生的壓力值之差即精密壓 力表的示值誤差。根據(jù)流體靜力學(xué)原理，應(yīng)用直接比較法進(jìn) 行。
1.1數(shù)學(xué)模型
精密壓力表的示值誤差表示為：
AP二Pm-Ps
式中：AP為示值誤差，MPa; Pm為精密壓力表示值， MPa； Ps為標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)示值，MPa。
不確定度傳播率
Uc2 (AP) =c12u2 (Pm) +C22u2 (Ps)
式中，靈敏系數(shù) C1=8Ap/apm=1，c2=8Ap/aps=—1。
1.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)的準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定 度u(Pj，用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。由標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì) 的檢定證書得到，標(biāo)準(zhǔn)活塞式壓力計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)為0. 05級(jí)， 檢定精密壓力表的最大允許誤差為±0.05%X (測(cè)量上限一 測(cè)量下限)=a。按均勻分布計(jì)算，k=，則u(Pj=a/k=a/。以 (0?6)MPa 為例，u(Ps)=1. 732X 10-3MPa。
被校精密壓力表示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 U1(Pm)，用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。以(0?6)MPa為例，為了 獲得重復(fù)測(cè)量的不確定度，用二等活塞壓力計(jì)對(duì)精密壓力表 在6MPa處進(jìn)行10次獨(dú)立測(cè)量。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差Sf4. 377X10 一3MPa，故：U1(Pm)=4.377X 10—3MPa。
被校精密壓力表估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度&(Pm)， 用 B 類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。
規(guī)程規(guī)定讀數(shù)按分度值的1/10估讀，被校精密壓力表 最小分度值為r，則讀數(shù)應(yīng)讀到r/10，a=r/10。按均勻分布 計(jì)算，k=，u2(Pm)=a/k=r/(10)。對(duì)于（0?6)MPa的精密壓力 表，最小分度值為 0. 05MPa，則 u(Pm) =2. 887X 10一3MPa。
環(huán)境溫度變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U3(Pm)，用B類 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定。
精密壓力表校準(zhǔn)環(huán)境溫度為(20 ± 2)°C，該溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 器的影響己包含在標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)，因此不需再作分析，這里只考 慮溫度對(duì)被校精密壓力表的影響。溫度影響所產(chǎn)生的最大誤 差為kt2P，溫度系數(shù)kt=0. 0004/C，P為測(cè)量值，即a=kt2P。 按均勻分布計(jì)算，k=，u3(Pm) =a/k=kt2P/。對(duì)于(0?6)MPa的 精密壓力表，u3(Pm)=2. 771 X10-3MPa。
1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
1.3.1主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(見表1)
1.3.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算
以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo) 準(zhǔn)不確定度為：
uc(AP)=6. 18X10-3MPa 1.3.3擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算
因主要分量中Pm和P:可視為正態(tài)分布，因此P=95%時(shí)， 可取包含因子k=2，則:U=kuc(AP)=1.3X10—2MPa。換算為相 對(duì)量:1^0.22%。
1.4對(duì)使用活塞式壓力計(jì)校準(zhǔn)彈簧管式精密壓力表的 測(cè)量不確定度評(píng)估
(1)根據(jù)JJG49—1999的規(guī)定，常規(guī)校準(zhǔn)應(yīng)對(duì)該彈簧 管式精密壓力表在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)（不包括零值)不得少于8 個(gè)點(diǎn)。對(duì)于(0?6)MPa、最小分度值為0.05MPa的彈簧管式 精密壓力表需校準(zhǔn) 0. 5MPa、1.0MPa、1. 5MPa、2. 0MPa、2. 5MPa、 3. 0MPa、3. 5MPa、4. 0MPa、4. 5MPa、5. 0MPa、5. 5MPa、6. 0MPa 共12個(gè)點(diǎn)。其測(cè)量不確定度見表2。
0.05級(jí)活塞式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量范圍為（一 0.1?60)MPa，共有4臺(tái)活塞式壓力計(jì)，對(duì)該測(cè)量范圍內(nèi)所 有彈簧管式精密壓力表的測(cè)量不確定度評(píng)估見表3。
2.彈簧管式精密壓力表表示方式 (0?4)MPa、最小分度0.02MPa的彈簧管式精密壓力表 是使用0. 05級(jí)活塞式壓力計(jì)可校準(zhǔn)的最佳被校彈簧管式精 密壓力表，因此該項(xiàng)目的CMC為:(0?4)MPa,U=5. 7X10-3MPa。 換算為相對(duì)量Ar^Q. 15%。
3.結(jié)束語
本文通過對(duì)彈簧管式精密壓力表進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié) 果有影響的不確定度分量進(jìn)行分析，通過實(shí)際的測(cè)試數(shù)據(jù)及 計(jì)算，最終給出測(cè)量結(jié)果，為彈簧管式精密壓力表在以后的 不確定度評(píng)定中提供了方法。
