關(guān)于彈簧管式一般壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定分析
1 彈簧管式不確定度測(cè)量條件
1.1 測(cè)量依據(jù)
根據(jù)《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表以及真空表》中的相關(guān)內(nèi)容展開測(cè)量, 這種方式能夠保證彈簧管式一般壓力表示值測(cè)量規(guī)范性與準(zhǔn)確性。
1.2 測(cè)量環(huán)境
為了保證最終測(cè)量結(jié)果的精確性, 需要在15～25℃環(huán)境中展開測(cè)量, 同時(shí)在濕度85%環(huán)境下檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。被檢測(cè)的表需要在上述環(huán)境中靜置2h再進(jìn)行測(cè)量, 這種方式能夠大大提升最終彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度測(cè)量結(jié)果有效性。
1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)量對(duì)象
需要使用0.4級(jí)精密壓力表。工作壓力表的測(cè)量范圍為0～1.6MPa, 分度值在0.02MPa左右, 壓力表示值需要根據(jù)分度值的五分之一進(jìn)行估讀, 工作壓力表為1.5級(jí)。
2 彈簧管式一般壓力表示值數(shù)學(xué)模型的建立
彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度數(shù)學(xué)模型建立需要考慮以下內(nèi)容:第一考慮測(cè)量重復(fù)性影響, 在彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度測(cè)量過(guò)程中, 重復(fù)測(cè)量會(huì)在一定程度上影響最終測(cè)量效果, 壓力表經(jīng)多次反復(fù)測(cè)量后, 需要引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量, 通常表示為u1。
第二考慮環(huán)境條件。環(huán)境條件對(duì)彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度評(píng)定影響較大, 根據(jù)相關(guān)規(guī)定, 最適宜環(huán)境溫度為15～25℃, 在該種溫度環(huán)境中, 雖然標(biāo)準(zhǔn)和被檢表所處環(huán)境溫度相同, 但由于二者之間膨脹系數(shù)不同, 會(huì)產(chǎn)生一定不確定性, 該項(xiàng)條件下不確定度分量為u2。
第三, 考慮壓力表指針中心和精密壓力表高度差的不確定度。在實(shí)際彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度測(cè)量過(guò)程中, 二者存在一定高度差, 因此會(huì)出現(xiàn)一定不確定量, 該種類型不確定量表示為u3。
第四, 壓力表示值的估讀, 由于是估讀, 因此會(huì)存在一定誤差, 在此過(guò)程中引入不確定分量, 表示為u4。
第五, 考慮精密壓力表存在的誤差。在精密壓力表中, B類不確定度分量表示為u5。二等活塞壓力計(jì)引入的不確定度分量為u6。通常情況下, 彈簧管式一般壓力表示值誤差的計(jì)算公式如式 (1) 所示。
式中, M為誤差值;P1為某一定點(diǎn)壓力;P0為某定點(diǎn)精密壓力表示值。通過(guò)對(duì)以上不確定度分量研究發(fā)現(xiàn), 在計(jì)算彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度的過(guò)程中, 需要采用相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算, 如式 (2) 所示。
式中, K為壓力表溫度影響系數(shù), 取值0.0004;P為壓力表的量程;t為環(huán)境溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的差值;Hg是壓力表指針與精密表的高度差;Pg為估讀誤差;Pb為標(biāo)準(zhǔn)器誤差[1]。
3 彈簧管式一般壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度
3.1 被檢壓力表重復(fù)測(cè)量
在彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度展開評(píng)定過(guò)程中, 若采用重復(fù)測(cè)量法, 其中不確定度會(huì)發(fā)生一定變化, 為了對(duì)此過(guò)程中不確定度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量, 需要在0～40MPa壓力下, 采用0.4級(jí)精密壓力表, 對(duì)1.6級(jí)彈簧管式中20MPa的點(diǎn)展開獨(dú)立測(cè)量, 測(cè)量次數(shù)為10次, 將每次測(cè)量結(jié)果記錄下來(lái), 最終對(duì)其進(jìn)行分析。第一次至第十次測(cè)量數(shù)值分別為19.4MPa、20.2MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa和20.4MPa。根據(jù)以上數(shù)值計(jì)算出算數(shù)平均值為19.94MPa, 標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.34MPa。
3.2 被檢壓力表估讀誤差
在實(shí)際彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度測(cè)量中, 被檢壓力表數(shù)值需要根據(jù)分度值的五分之一讀取, 通常情況下, 1.6級(jí)彈簧管式壓力表中估讀誤差為0.2MPA, 誤差分布情況為正態(tài)分布, 因此其中置信水平為95%, 覆蓋因子數(shù)值為2。其中不確定度為0.1MPa。
3.3 精密壓力表準(zhǔn)確度
精密壓力表中準(zhǔn)確度也會(huì)形成一定不確定度, 屬于B類標(biāo)準(zhǔn), 根據(jù)彈簧管式精密壓力表中內(nèi)容能夠確定0.4級(jí)彈簧管式壓力在0～40MPa之間, 金精密壓力數(shù)值允許最大誤差為0.16MPa, 這也是不確定度區(qū)間半寬值。最終不確定度為0.08MPa。
3.4 環(huán)境溫度
溫度環(huán)境中不確定度屬于B類, 通常情況下, 彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度測(cè)量溫度為15～25℃, 在極限溫度測(cè)量過(guò)程中, 精密壓力表產(chǎn)生最大誤差Kt為t-20℃, 其中Kt為彈簧管溫度系數(shù), 數(shù)值為0.004℃, P為40MPa, 覆蓋因子K為3, 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算出不確定度為0.046MPa。
3.5 精密壓力表估讀誤差
在實(shí)際彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度評(píng)定過(guò)程中, 精密壓力表數(shù)值需要根據(jù)分度值的十分之一估讀, 以0.4級(jí)精密壓力表為例, 在壓力0～40MPa條件下, 估讀誤差數(shù)值為0.02MPa, 覆蓋因子K為2, 則其中不確定度為0.01MPA。
3.6 精密壓力表和被檢壓力表指針軸高度差
壓力表校驗(yàn)過(guò)程中, 二者指針軸之間存在50mm的高度差, 主要是由硅油液位高度所導(dǎo)致的, 在此過(guò)程中需要計(jì)算液體體積, 再與覆蓋因子相乘, 最終得到數(shù)值就是不確定度。
3.7 合成標(biāo)準(zhǔn)
由于彈簧管式一般壓力表示值誤差不確定度評(píng)定中各項(xiàng)不確定度是獨(dú)立存在的, 因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中, 需要對(duì)其進(jìn)行合成, 合成過(guò)程不確定度計(jì)算方法如式 (3) 所示。
4 結(jié)論
隨著時(shí)代發(fā)展, 彈簧管式一般壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果受關(guān)注程度逐漸提升, 如何保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性, 成為有關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)研究彈簧管式一般壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度發(fā)現(xiàn), 采取合理措施能夠大大提升測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。總之, 研究彈簧管式一般壓力表示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度, 能夠?yàn)榻窈髲椈晒苁揭话銐毫Ρ硎局禍y(cè)量結(jié)果不確定度研究發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
