精密压力检定结果的测量不确定度评定.pdf

-59-中国质量与标准导报 2023/3精密压力检定结果的测量不确定度评定孙洪林 李超群（北京市石景山区检验检测中心）摘要：检定和校准结果的测量不确定度评定广泛应用于计量比对、计量校准以及计量标准的新建和复核等情况，开展好检定结果的测量不确定度评定，是实验室提高出具检定结果可靠性的重要保障，是实验室检测能力水平高低的体现，是计量检测不可缺少的环节。本文主要介绍了 0.4 级精密压力表检定结果的测量不确定度评定过程，为读者以后的应用提供参考。关键词：精密压力表 检定结果 不确定度评定 准确性Measurement uncertainty assessment of precision pressure calibration resultsSun Honglin,Li Chaoqun(Beijing Shijingshan District Inspection and Testing Center)Abstract:The measurement uncertainty assessment of the test and calibration results is widely used in measurement comparison,measurement calibration and the new construction and review of measurement standards,etc.A good measurement uncertainty assessment of the test results is an important guarantee for the laboratory to improve the reliability of the test results issued,is a reflection of the laboratory testing capabilities,is also an indispensable part of measurement testing.This paper introduces the process of the measurement uncertainty assessment of 0.4 level precision pressure gauge calibration results,providing reference for the readers future application.Key words:precision pressure gauges,calibration results,uncertainty assessment,accuracy0 引言精密压力表主要用于检定一般压力表，也可以用于液体或气体的精密测量。本文通过案例，详细介绍了 0.4 级精密压力表的检定结果的测量不确定度评定过程，判定计量标准器检定结果的稳定性、可靠性。1 概述1.1 测量依据JJG 492013 弹性元件式精密压力表和真空表检定规程；JJG 1059.12012 测量不确定度评定与表示。1.2 测量条件环境温度：20.2，相对湿度：51.5%；传压介质：空气；计量标准器：现场全自动压力校验仪（数字压力计）；准确度等级：0.02 级；压力模块：（04）MPa。被测对象：0.4 级精密压力表，测量范围（0 4）MPa，将其在上述环境中放置 2 小时以上。1.3 测量方法应用比较测量法将精密压力表安装在气体连接台上，通过管路与压力校验仪相连，切换至压力校验仪（04）MPa 压力模块。由压力源对精密压力表逐渐施压、减压，按照正反行程在检定点升压和降压进行 1 个循环的测量，读取各检定点精密压力表示值，与标准器示值相比较，两者的差值即为该精密压力表的示值误差。2 测量模型=ppms式中：精密压力表示值误差，单位：MPa；pm精密压力表示值，单位：MPa；ps标准器示值，单位：MPa。-60-学术交流CHINA QUALITY AND STANDARDS REVIEW 3 测量不确定度来源3.1 精密压力表示值 pm引入的标准不确定度 u(pm)3.1.1 精密压力表的测量重复性引入的标准不确定度 u1(pm)选取精密压力表的 0.8 MPa、1.6 MPa、2.4 MPa、3.2 MPa、4.0 MPa 5 个点，分别进行升压重复测量10 次，测量数据见表 1：平均值：ppii=101i10=1单个测得值的实验标准偏差：s p(i)=i10=1(nppii1)2表 1测量次数测量点（MPa）123456789100.80.8020.8020.8020.8020.8020.8020.8020.8020.8020.8021.61.6021.6021.6041.6041.6041.6041.6041.6041.6041.6042.42.4002.4002.4002.4002.4002.4002.4002.4002.4002.4003.23.1983.1983.1983.1983.1983.1983.1983.1983.1983.1964.04.0004.0004.0004.0004.0004.0004.0004.0004.0003.998实际测量取 1 次循环 2 次测量的算术平均值为测量结果，精密压力表测量重复性引入的标准不确定度 u1（pm）为：up1m()=s p(2i)将 5 个各测量点的重复性测试数据代入上述 3式，计算得到精密压力表在各测量点的测量重复性引入的标准不确定度如表 2 所示：表 2测量点（MPa）精密压力表测量重复性引入的标准不确定度 u1（pm）（MPa）0.80.000 01.60.000 62.40.000 03.20.000 44.00.000 43.1.2 精密压力表示值估读引入的标准不确定度 u2（pm）精 密 压 力 表 的 分 度 值 为 0.02 MPa，测 量 过程中按分度值的 1/10 估读示值，则估读误差为0.002 MPa，区间半宽 a=0.001 MPa，服从均匀分布，k=3，其标准不确定度 u2（pm）为：up2m()=ak=0.000 6 MPa3.1.3 输入量 pm的标准不确定度 u（pm）由于精密压力表的示值估读与测量重复性的结果相关，且在 5 个测量点上 u1（pm）u2（pm），所以选取精密压力表示值估读引入的标准不确定度 u2（pm）为输入量 pm的标准不确定度 u（pm），即：u pup(mm)=2()0.000 6 MPa3.2 标准器示值 ps引入的标准不确定度 u（ps）0.02 级压力模块最大允许误差为=0.02%4=0.000 8（MPa），则半宽度 a=0.000 8 MPa，服从均匀分布，取 k=3，其标准不确定度 u（ps）为：u p(s)=ak=0.000 5 MPa4 合成标准不确定度及扩展不确定度标准不确定度见表 3。根据测量模型，由于各标准不确定度分量互不-61-中国质量与标准导报 2023/3相关，所以合成方差为：uc upc upc22222()=1m2s()+()灵敏系数：c1=pm1 c2=ps1可简化为：uupupcms222()=+()()合成标准不确定度 uc（）为：uupupcms()=+=+=2222()()0.00060.00050.000 8 MPa取包含因子 k=2，则其扩展不确定度为：U=k uc（）=0.001 6 MPa，保留一位有效数字，所以扩展不确定度为 U=0.002 MPa。5 测量不确定度报告本标准装置检定 0.4 级、（04）MPa 的精密压力表，在 0.8 MPa、1.6 MPa、2.4 MPa、3.2 MPa、4.0 MPa 测量点的测量结果如表 4 所示：表 4测量点（MPa）最佳估计值 y（MPa）扩展不确定度 U，（k=2）（MPa）0.80.8020.0021.61.6040.0022.42.4000.002测量点（MPa）最佳估计值 y（MPa）扩展不确定度 U，（k=2）（MPa）3.23.1980.0024.04.0000.002综上所述，在严格按照国家检定规程进行操作的情况下，0.02 级数字压力计标准装置的检定结果是可靠的。本文通过测量不确定度评定可以判断计量标准的准确性和稳定性，为后续的计量工作提供有效的测量数据，保证检定结果的准确性。参考文献 1 全国压力计量技术委员会.弹性元件式精密压力表和真空表：JJG492013S.北京：中国标准出版社，2013.2 全国法制计量管理计量技术委员会.测量不确定度评定与表示：JJF1059.12012S.北京：中国标准出版社，2012.3 倪育才.实用测量不确定度评定M.北京：中国质检出版社，2016.4 沙定国.误差分析与测量不确定度评定M.北京：中国计量出版社，2003.5 陈旭银，张斌.0.4级精密压力表示值误差测量不确定度评定J.木工机床，2019.6 牛贾贾.基于数字压力计的精密压力表示值误差的不确定度分析J.信息记录材料，2016.表 3 标准不确定度一览表标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度值 u（xi）灵敏系数 cici u（xi）u（pm）精密压力表示值0.000 6 MPa10.000 6 MPau1（pm）测量重复性0.8 MPa 测量点0.000 0 MPa/1.6 MPa 测量点0.000 6 MPa2.4 MPa 测量点0.000 0 MPa3.2 MPa 测量点0.000 4 MPa4.0 MPa 测量点0.000 4 MPau2（pm）示值估读0.000 6 MPa/u（ps）标准器示值0.000 5 MPa-1-0.000 5 MPa续表