精密壓力表主要用于校驗一般壓力表, 也可用于高精度壓力測量, 精密壓力表的示值誤差是判定壓力表合格與否的重要參數, 所以對精密壓力表的示值誤差進行測量不確定度評定具有重要的研究意義。在本文的研究中, 將以國家計量技術規范JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》以及JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表》為依據, 對準確度為0.4級、量程為2.5MPa的精密壓力表進行不確定度評定, 并給出詳細的過程與結果表示。

1.1 測量依據:JJG 49-2013《彈性元件式精密壓力表和真空表》。

1.2 環境條件:溫度 (20±3) ℃, 相對濕度不大于85%RH, 等溫2h以上。

1.3 測量標準:將測量范圍為 (0～2.5) MPa, 0.05級智能數字壓力校驗儀作為標準器。

1.4 被測對象:精密壓力表, 測量范圍: (0～2.5) MPa, 準確度等級0.4級。

1.5 測量方法

根據液體靜力學原理, 采用直接比較法。通過升壓和降壓一個循環, 將被測壓力表在各檢定點與標準表比較, 逐點讀取被測壓力表的示值, 該被測壓力表的示值與智能數字壓力校驗儀所顯示的壓力值之差即為該壓力表的示值誤差。

式中:δ——被測精密壓力表的示值誤差, MPa;

Pm——被測精密壓力表的示值, MPa;

Ps——智能數字壓力校驗儀示值, MPa。

輸入量Pm的標準不確定度主要由被測精密壓力表重復測量引入的不確定度分量u1 (Pm) 和被測精密壓力表估讀引起的不確定度分量u2 (Pm) 兩部分構成。

被測精密壓力表測量重復性引入的標準不確定度, 可以采用A類方法進行評定。選一性能穩定的0.4級精密壓力表, 以2MPa為測量點進行10次重復性測量, 測得數據如表1所示。

單次實驗標準偏差

由于實際測量時取兩次測量的讀數的平均值為測量結果, 則標準不確定度為:

被測精密壓力表估讀引起的不確定度分量u2 (Pm) , 可采用B類方法進行評定, 該精密壓力表的最小分度值為0.02MPa, 按檢定規程規定, 示值需估讀至分度值的1/10, 該誤差服從均勻分布, 取即:

輸入量Ps的標準不確定度主要由標準器準確度引入, 由標準器準確度引起的不確定度分量u1 (Ps) , 可采用B類方法進行評定, 其準確度等級為0.05級, 最大允許誤差為±0.05%×2.5MPa=±0.00125 MPa, 區間半寬度a=0.00125 MPa, 服從均勻分布, 取k=3即:

靈敏系數:

經過以上分析, 得各標準不確定度分量匯總表見表2。

由于輸入量之間彼此獨立不相關, 合成標準不確定度可按下式進行評定:

取置信概率P=95%, 擴展因子取k=2, 則擴展不確定度為:

表示成相對擴展不確定度Urel=0.13%

0.4級精密壓力表示值誤差測量結果的擴展不確定度為:Urel=0.13%, k=2。

所有測量結果必然會存在不確定度, 不確定度的評定關系到測量結果是否準確可靠, 因此必須全面的、科學的、合理的對不確定度的來源進行分析, 尤其是對測量結果影響較大的不確定度來源, 不能遺漏。