試論0.4級彈簧管式精密壓力表測量結果不確定度評定
0 引言
隨著科學技術的不斷發展, 測試計量領域對測量精密度的要求逐漸提高, 質量體系認證、計量認證、校準等領域逐漸得到人們的關注, 在實際生活中被得到廣泛應用。在本文的研究中, 將以JJF1059.1-2012《測量不確定度評定》為依據, 對準確度為0.4級, 量程為25MPa的精密壓力表進行不確定度分析, 力求為測試計量行業的可持續發展提供借鑒與參考。
1 測量實驗概述
1.1 測量標準與依據
本文所研究的評定實驗以JJF1059.1-2012《測量不確定度評定》為依據, 并且以JJG49-1999《彈簧管式精密壓力表與真空表》為鑒定規程。測量的標準為二等活塞壓力計, 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, 準確度為0.4級。
1.3 測量方法
根據JJG49—1999中的規定, 將精密壓力表安裝在活塞式壓力計上, 并放置在工作位置。在測量過程中, 壓力從零位開始, 平穩均勻的上升, 對標準壓力值以及輕敲表殼后各檢定點的示值進行記錄。當示值與測量上限相同時, 不再繼續增加壓力, 耐壓3min后按照原測量點平穩、均勻的降壓, 并對標準壓力值以及輕敲表殼后各檢定點的示值進行記錄。以升壓、降壓時的示值為依據, 對各檢定點的示值進行計算。
1.4 測量結果
在上述條件下所測得的結果通常可直接看作不確定度評定結果。
2 數學模型的構建
數學模型可表示為:
式中, P被代表的是被檢定的示值;P標代表彈簧式壓力機標準壓力值, 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、環境溫度、重復性誤差、數據修約取舍、表指針與壓力計活塞下端高度差等產生的誤差。
3 輸入量標準不確定度評定
3.1 環境溫度影響
根據規程中的規定, 環境溫度在20±3℃之間, 彈簧管式壓力表中溫度彈性膨脹系數kt的數值為0.04%/℃;環境溫度對誤差的影響具有均勻性, 因此:
式中, u1代表的是環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, 其估讀應至分度的1/10, 由于檢定員個人工作習慣存在差異, 在視線上可能會出現偏移, 導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數值為3, 被檢表的分度值為0.5MPa, 因此:
式中, u2為個人習慣對檢表估讀的影響, 估計的可靠性為50%, 則自由度可表示為:
3.3 標準器準確度導致
由于二等活塞壓力計檢定6MPa點的誤差范圍為:
選取a的半寬為0.003MPa, 誤差均勻分布, 則包含因子k的數值為
, 公式為:
式中, u3代表的是標準器準確度對數值的影響, 估計不可信度為10%, 則自由度為:
4 不確定度的擴展評定與報告
選取置信概率P的數值為95%, 按照有效自由度v為83進行查表, 則k95的數值為2.01, 擴展不確定度后U95的數值為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, 在測量結果不確定度拓展后的數值為0.0068MPa, 自由度v為83。
5 結論
本文重點介紹了0.4級彈簧管式精密壓力表結果不確定度, 主要從測量條件、依據、環境、數學模式、靈敏度以及四個主要不確定度來源著手進行研究。經過分別計算后得出最終的不確定度報告, 即測量結果不確定度拓展后的數值為0.0068MPa, 自由度v為83。
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