一等標準補償式微壓計測量不確定度的評定

一等標準補償式微壓計測量不確定度的評定
【摘要】簡要分析了產(chǎn)生測量不確定度的原因， 對標準補償式微壓計進行了測量不確定度的評定。 為適應我國新頒布的計量標準考核規(guī)范 JJF1033—2001新規(guī)程的實施，現(xiàn)對內(nèi)蒙古電力科學 研究院熱工所新建的一等標準補償式微壓計的不確 度進行分析與評定。

1 不確定度的來源 (1)被測量的定義不完整；(2)測量儀器的計量 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)測量方法和測量過程引入了近似值和假 設；(5)在相同條件下被測量在重復觀測中的變化；(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確；(9) 重力加速度的影響；(10)讀數(shù)估計引起的誤差；(11) 大氣壓力的測量誤差。

2 不確定度的分析與評定 產(chǎn)生不確定度的原因很多，現(xiàn)針對影響較大的 幾點進行評定與分析。評定方法按估計所用的不同 方法可以分為A、B兩類。A類為對觀測列進行統(tǒng)計 分析的方法；B類為用不同于對觀測列進行統(tǒng)計分 析的方法。

2．1 概述 2．1．1 測量依據(jù)：JJG158—94《標準補償式微壓計檢 定規(guī)程》。 2．1．2 測量標準：一2．5-2．5 kPa一等標準補償式微壓 計，壓力值的最大允許示值誤差為±0．5 Pa。 2．1．3 被測X~ ：-25．-．25 kPa一等標準補償式微壓計。 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，溫度波動不超過±0．5℃，相對濕度≤ 85％ 。 2．1．5 測量程序：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 償原理，用直接比較法測量。用三通導壓管分別連接 一等補償式微壓計、被測補償式微壓計及造壓器，當 系統(tǒng)達到靜平衡時，根據(jù)標準、被測微壓計垂直標尺 和旋轉(zhuǎn)標尺的讀數(shù)及溫度計讀數(shù)，計算出被測補償 式微壓計壓力值的誤差，得出測量結(jié)果。

2．2 數(shù)學模型 Ap=pg(H—H 。 式中 p一被測補償微壓計與標準補償式微壓計壓 力值的誤差； p_-檢定溫度下純水的密度； g一使用地點的重力加速度； 日一被測補償式微壓計水柱高度示值； _標準補償式微壓計水柱高度示值。 2-3 輸入量的標準不確定度評定 2．3．1 p的標準不確定度u(p)的評定 在規(guī)定的環(huán)境條件下，標準大氣壓下純水密度 的變化，當溫度波動為如．5℃時，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 標準不確定度為： (P)= ： _7．5×10 kg／m3。 ／I, V j 2．3．2 輸入量日的標準不確定度 (日)的評定 輸入量日的不確定度主要來源于被測標準補 償式微壓計水柱高度示值的不確定度，采用A類方 法進行評定。被檢對象為一等補償式微壓計，量程范 圍0-2 500 Pa， 出廠編號8723，檢定證書號RG PV2001--05 19。通過連續(xù)測量得到以下數(shù)據(jù)(見表1)。 在重復性條件下各連續(xù)測量三點，得到三個單 次試驗標準差，則合并標準不確定度為： 表1 重復性測量值 (日)=、／(0．005082+0．00173 -0．001722)／3 =3．25xl0-5 m。 2．3．3 輸入量凰的標準不確定度 (凰)的評定 輸入量凰的不確定度主要來源于一等標準補 償式微壓計水柱高度示值的不確定度，可根據(jù)最大 允許示值誤差來評定，采用B類方法。 該一等標準補償式微壓計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，則標準 不確定度 (凰)為 (Hs)=0．05／X／3=2．88x10-5 m。

3 合成標準不確定度的評定 3．1 數(shù)學模型 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 標準不確定度匯總表(見表2) 表2 標準不確定度匯總 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 合成標準不確定度的計算 Uo=x／(7．35xl )2+(3．18x10 )z+(2．81x10- )2 - -- 0．28 Pa。

3．4 擴展不確定度的評定 取置信因子k=2，U=kUo=2xO．28=o．56 Pa。