試論0.4級彈簧管式精密壓力表測量結(jié)果不確定度評定
0 引言
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 測試計(jì)量領(lǐng)域?qū)y量精密度的要求逐漸提高, 質(zhì)量體系認(rèn)證、計(jì)量認(rèn)證、校準(zhǔn)等領(lǐng)域逐漸得到人們的關(guān)注, 在實(shí)際生活中被得到廣泛應(yīng)用。在本文的研究中, 將以JJF1059.1-2012《測量不確定度評定》為依據(jù), 對準(zhǔn)確度為0.4級, 量程為25MPa的精密壓力表進(jìn)行不確定度分析, 力求為測試計(jì)量行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒與參考。
1 測量實(shí)驗(yàn)概述
1.1 測量標(biāo)準(zhǔn)與依據(jù)
本文所研究的評定實(shí)驗(yàn)以JJF1059.1-2012《測量不確定度評定》為依據(jù), 并且以JJG49-1999《彈簧管式精密壓力表與真空表》為鑒定規(guī)程。測量的標(biāo)準(zhǔn)為二等活塞壓力計(jì), 測量范圍在0—6MPa之間, 允許誤差范圍為±0.05%。
1.2 測量對象
精密壓力表:型號為Y150, 量程為0—2.5PMa, 準(zhǔn)確度為0.4級。
1.3 測量方法
根據(jù)JJG49—1999中的規(guī)定, 將精密壓力表安裝在活塞式壓力計(jì)上, 并放置在工作位置。在測量過程中, 壓力從零位開始, 平穩(wěn)均勻的上升, 對標(biāo)準(zhǔn)壓力值以及輕敲表殼后各檢定點(diǎn)的示值進(jìn)行記錄。當(dāng)示值與測量上限相同時(shí), 不再繼續(xù)增加壓力, 耐壓3min后按照原測量點(diǎn)平穩(wěn)、均勻的降壓, 并對標(biāo)準(zhǔn)壓力值以及輕敲表殼后各檢定點(diǎn)的示值進(jìn)行記錄。以升壓、降壓時(shí)的示值為依據(jù), 對各檢定點(diǎn)的示值進(jìn)行計(jì)算。
1.4 測量結(jié)果
在上述條件下所測得的結(jié)果通常可直接看作不確定度評定結(jié)果。
2 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建
數(shù)學(xué)模型可表示為:
式中, P被代表的是被檢定的示值;P標(biāo)代表彈簧式壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)壓力值, 單位為MPa;δ被表示的是被檢定示值誤差, 單位為MPa;其中, δ被中包括示值估讀、環(huán)境溫度、重復(fù)性誤差、數(shù)據(jù)修約取舍、表指針與壓力計(jì)活塞下端高度差等產(chǎn)生的誤差。
3 輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
3.1 環(huán)境溫度影響
根據(jù)規(guī)程中的規(guī)定, 環(huán)境溫度在20±3℃之間, 彈簧管式壓力表中溫度彈性膨脹系數(shù)kt的數(shù)值為0.04%/℃;環(huán)境溫度對誤差的影響具有均勻性, 因此:
式中, u1代表的是環(huán)境溫度對誤差的影響, 估算值較為可靠, 自由度v1為無窮[2]。
3.2 被檢表估讀影響
對于大部分指針類儀表來說, 其估讀應(yīng)至分度的1/10, 由于檢定員個(gè)人工作習(xí)慣存在差異, 在視線上可能會(huì)出現(xiàn)偏移, 導(dǎo)致估讀可靠性受到影響。以1/10分度值為例, 誤差呈均勻分布, 包含因子k數(shù)值為3, 被檢表的分度值為0.5MPa, 因此:
式中, u2為個(gè)人習(xí)慣對檢表估讀的影響, 估計(jì)的可靠性為50%, 則自由度可表示為:
3.3 標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度導(dǎo)致
由于二等活塞壓力計(jì)檢定6MPa點(diǎn)的誤差范圍為:
選取a的半寬為0.003MPa, 誤差均勻分布, 則包含因子k的數(shù)值為
, 公式為:
式中, u3代表的是標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度對數(shù)值的影響, 估計(jì)不可信度為10%, 則自由度為:
4 不確定度的擴(kuò)展評定與報(bào)告
選取置信概率P的數(shù)值為95%, 按照有效自由度v為83進(jìn)行查表, 則k95的數(shù)值為2.01, 擴(kuò)展不確定度后U95的數(shù)值為0.0068MPa;由此可見, 0.4級測量的最大值為6MPa彈簧管式精密壓力表, 在測量結(jié)果不確定度拓展后的數(shù)值為0.0068MPa, 自由度v為83。
5 結(jié)論
本文重點(diǎn)介紹了0.4級彈簧管式精密壓力表結(jié)果不確定度, 主要從測量條件、依據(jù)、環(huán)境、數(shù)學(xué)模式、靈敏度以及四個(gè)主要不確定度來源著手進(jìn)行研究。經(jīng)過分別計(jì)算后得出最終的不確定度報(bào)告, 即測量結(jié)果不確定度拓展后的數(shù)值為0.0068MPa, 自由度v為83。
