一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)測(cè)量不確定度的評(píng)定

一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)測(cè)量不確定度的評(píng)定
【摘要】簡(jiǎn)要分析了產(chǎn)生測(cè)量不確定度的原因， 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)進(jìn)行了測(cè)量不確定度的評(píng)定。 為適應(yīng)我國(guó)新頒布的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范 JJF1033—2001新規(guī)程的實(shí)施，現(xiàn)對(duì)內(nèi)蒙古電力科學(xué) 研究院熱工所新建的一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)的不確 度進(jìn)行分析與評(píng)定。

1 不確定度的來(lái)源 (1)被測(cè)量的定義不完整；(2)測(cè)量?jī)x器的計(jì)量 性能存在局限性；(3)引用的數(shù)據(jù)或其它參量存在不 確定性；(4)測(cè)量方法和測(cè)量過(guò)程引入了近似值和假 設(shè)；(5)在相同條件下被測(cè)量在重復(fù)觀測(cè)中的變化；(6) 螺桿齒距間隙誤差；(7)小容器液面與讀數(shù)尖頭虛影 的接近度；(8)密度的變化引起的修正量不準(zhǔn)確；(9) 重力加速度的影響；(10)讀數(shù)估計(jì)引起的誤差；(11) 大氣壓力的測(cè)量誤差。

2 不確定度的分析與評(píng)定 產(chǎn)生不確定度的原因很多，現(xiàn)針對(duì)影響較大的 幾點(diǎn)進(jìn)行評(píng)定與分析。評(píng)定方法按估計(jì)所用的不同 方法可以分為A、B兩類。A類為對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 分析的方法；B類為用不同于對(duì)觀測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析的方法。

2．1 概述 2．1．1 測(cè)量依據(jù)：JJG158—94《標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)檢 定規(guī)程》。 2．1．2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：一2．5-2．5 kPa一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓 計(jì)，壓力值的最大允許示值誤差為±0．5 Pa。 2．1．3 被測(cè)X~ ：-25．-．25 kPa一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)。 2．1．4 環(huán)境條件：溫度為(20±3)℃ ，在檢定溫度下 放置2 h以上，溫度波動(dòng)不超過(guò)±0．5℃，相對(duì)濕度≤ 85％ 。 2．1．5 測(cè)量程序：儀器充入蒸餾水后，在規(guī)定的環(huán)境 條件下放置2 h以上，以空氣為傳壓介質(zhì)，根據(jù)補(bǔ) 償原理，用直接比較法測(cè)量。用三通導(dǎo)壓管分別連接 一等補(bǔ)償式微壓計(jì)、被測(cè)補(bǔ)償式微壓計(jì)及造壓器，當(dāng) 系統(tǒng)達(dá)到靜平衡時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、被測(cè)微壓計(jì)垂直標(biāo)尺 和旋轉(zhuǎn)標(biāo)尺的讀數(shù)及溫度計(jì)讀數(shù)，計(jì)算出被測(cè)補(bǔ)償 式微壓計(jì)壓力值的誤差，得出測(cè)量結(jié)果。

2．2 數(shù)學(xué)模型 Ap=pg(H—H 。 式中 p一被測(cè)補(bǔ)償微壓計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)壓 力值的誤差； p_-檢定溫度下純水的密度； g一使用地點(diǎn)的重力加速度； 日一被測(cè)補(bǔ)償式微壓計(jì)水柱高度示值； _標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)水柱高度示值。 2-3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 2．3．1 p的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(p)的評(píng)定 在規(guī)定的環(huán)境條件下，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水密度 的變化，當(dāng)溫度波動(dòng)為如．5℃時(shí)，最大誤差口為-4- 1．3x10一g／cm ，屬正態(tài)分布，取包含因子后=、／丁，則 標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： (P)= ： _7．5×10 kg／m3。 ／I, V j 2．3．2 輸入量日的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 (日)的評(píng)定 輸入量日的不確定度主要來(lái)源于被測(cè)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ) 償式微壓計(jì)水柱高度示值的不確定度，采用A類方 法進(jìn)行評(píng)定。被檢對(duì)象為一等補(bǔ)償式微壓計(jì)，量程范 圍0-2 500 Pa， 出廠編號(hào)8723，檢定證書(shū)號(hào)RG PV2001--05 19。通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到以下數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1)。 在重復(fù)性條件下各連續(xù)測(cè)量三點(diǎn)，得到三個(gè)單 次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，則合并標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： 表1 重復(fù)性測(cè)量值 (日)=、／(0．005082+0．00173 -0．001722)／3 =3．25xl0-5 m。 2．3．3 輸入量凰的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 (凰)的評(píng)定 輸入量凰的不確定度主要來(lái)源于一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ) 償式微壓計(jì)水柱高度示值的不確定度，可根據(jù)最大 允許示值誤差來(lái)評(píng)定，采用B類方法。 該一等標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償式微壓計(jì)壓力值的最大允許誤 差為：tO．5 Pa，即水柱高度示值的最大允許誤差為-t- O．05 mm，屬均勻分布，取包含因子k=、／3，則標(biāo)準(zhǔn) 不確定度 (凰)為 (Hs)=0．05／X／3=2．88x10-5 m。

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 3．1 數(shù)學(xué)模型 Ap=pg(／／-Hs)。 靈敏系數(shù)： cl=g(H )=9．798 6x0．1x10-3=9．798 6x10-4 m2／s2， c2=僻—0．997 54xl(Px9．798 6=-9．774xl(P kg／m2s (23℃)， c3=一 ；：一0．99754x1(P x9．7986=-9．774xl(P kg／m2s2o

3．2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(見(jiàn)表2) 表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總 度籍分量 定度 J 數(shù)島 系傳播.系、數(shù)一 ’ tAJm成,(,o至· 確c／l定,a度 l‘(p) 7．5x10-2kg,／m3 、／ 9．798 6x104mz／82 7．35x104 3．25x10"sm 、／ 9．774x103 kg／(m 3．18x10-2 l‘(脅) 2．88x10-sm 、／ -9．774x103kg／(m~d) 2．81x10"： 3．3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算 Uo=x／(7．35xl )2+(3．18x10 )z+(2．81x10- )2 - -- 0．28 Pa。

3．4 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 取置信因子k=2，U=kUo=2xO．28=o．56 Pa。