便携式数字压力校验仪示值误差测量不确定度评定

时间：2016-12-09 作者：

摘要: 便携式压力校验仪是一种高精度的通用标准校验仪器。它操作性强，适用于多种现场校验。本文以DPI 型便携式数字压力校验仪的测量不确定度为例，论述了压力校验仪的测量方法、误差来源及其测量不确定度的评定，#后给出了一些相关建议。

1 概述
压力仪表工作现场的环境条件与检定实验室的环境条件截然不同，有的现场工作条件恶劣，使用压力现场校验仪在生产和工作现场对压力仪表、压力传感器及压力测量控制系统进行校准的数据就能代表生产和工作现场真实运行的情况，减少和避免了环境及工作条件不同而引起的误差，提高了测试准确度和工作效率。由于现场校准所使用的设备具有保证产物质量的作用，因此其测量准确度也应该得到保证，故需要对其进行不确定度评定。

本文以DPI 型便携式压力校验仪为例，进行测量误差的不确定度评定。DPI 型便携式压力校验仪是英国Druck 公司研制的一款结构坚固、可便携、一体式电池供电的压力仪表，自备压力源，具有压力控制微调、电源输出和测量等功能，同时还可提供( 4 ～ 20) mA 回路测试和数据存储; 可用于测量( 0 ～ 2000) kPa 范围内压力传感器、变送器及压力系统的校验。该仪表可方便地使用于需要校验、维修和开工前检验等各种应用场合。本文通过对DPI610 数字压力校验仪的检定，找出引起测量结果不确定度的主要来源，并加以分析，保证测量结果的准确性。
1. 1 评定依据
JJG875 － 2005《数字压力计检定规程》。
JJF1059. 1 － 2012《测量不确定度评定与表示》。
1. 2 测量模型
测量模型如下式所示:
ΔP = PS － PL
式中: ΔP—各检定点的基本误差值;
笔厂&尘诲补蝉丑;各检定点的实际输出压力值;
笔尝&尘诲补蝉丑;各检定点的理论输出压力值。

2 校准方法
由上一级活塞式压力计通过比较法直接对下一级数字压力校验仪进行校准。标准活塞压力计采用2465 型高精度气体活塞压力计。由标准活塞压力计产生标准压力，对量程为( 0 ～ 2000) kPa 的DPI610 进行校准。校准前应调整活塞压力计，尽量使其与便携式压力校验仪的受压点在同一水平面上。当两者的受压点不再同一水平面上时，因工作介质高度差引起的检定附加误差应不大于压力计#大允许误差的十分之一，否则，应进行附加误差修正。示值检定前应做1 ～ 2 次升压试验。检定中升压和降压应平稳，避免有冲击和过压现象。在各检定点上应待压力值稳定后方可读数，并做好记录。在整个压力量程范围内，均匀选取11 个等分点进行5 次循环校准。检定环境条件:温度: 21℃; 相对湿度: 55%; 大气压力: 101. 5kPa

3 标准不确定度分量的评定
3. 1 示值误差重复测量引入的标准不确定度分量u1
( ΔPi
)
由示值重复性引入的标准不确定度分量如表1 所示。因此，标准不确定度分量
u1( ΔPi) =Σ ji = 1S2i( ΔPi)槡j = 0. 089kPa
3. 2 数字压力校验仪引入的标准不确定度分量u2
( Pm)
由于DPI610 便携式数字压力校验仪的分辨率为0. 1kPa，则由此引入的标准不确定度如下式所示:u2( Pm) = Ｒ /2槡3 = 0. 29Ｒ = 0. 29 × 0. 1 = 0. 029kPa

3. 3 标准活塞压力计引入的标准不确定度分量耻3
( Ps
)
2465 型气体活塞压力计的不确定度为0. 0035%，在
检定2000kPa 的DPI610 时，气体活塞压力计引入的标准
不确定度分量耻3
( Ps
) 为:
u3
( Ps
) = α/2 = 2000 × 0. 0035% /2 = 0. 035kPa
4 合成标准不确定度的评定
数字压力校验仪示值误差的测量模型如下式所示:
ΔP = PS － PL
其中，灵敏系数为:
( ΔP)
笔尘
= 1，( ΔP)
笔厂
= － 1
由2465 高精度气体活塞压力计和DPI610 数字压力
校验仪各自产生的不确定度分量是相互好立的，根据不
确定度传播定律，数字压力计示值误差合成标准不确定
度如下式所示:
u2c
( ΔP) = u2 ( ΔPm
) + u2 ( ΔPS
)
= u21
( ΔPi
) + u22
( Pm
) + u23
槡 ( Ps )
= 槡( 0. 089) 2 + ( 0. 029) 2 + ( 0. 035) 2 = 0. 100kPa
5 扩展不确定度
扩展不确定度的评定方法:
按照包含因子k 给出扩展不确定度U，按照标准不
确定度耻肠
( y) × 包含概率P 的因子kp
从而得到扩展不
确定度鲍辫。办辫
与y 的分布有关。当估计接近正态分布
时，k p
采用t 分布临界值，kp = tp
( veff
) ，一般采取U95 = k95
uc
( y) 。因此，扩展不确定度为:
U95 =kuc
( ΔP) =2 ×0. 100 =0. 200kPa( P =95%，k =2)
6 测量不确定度报告
便携式压力校验仪测量结果扩展不确定度为
0. 200kPa ( k = 2) 。

7 结束语
便携式压力校验仪不仅弥补了常规检定标准体积大、不便于携带等弊端，同时还使得现场测量及仪表校准发生了革命性的变化，进一步推动了现场校准技术的发展。现场校准技术发展过程中，还有几个相关的问题需要予以重视和解决，即是现场校准仪的溯源和校准规范。后者包括现场校准仪本身的校准规范或检定规程和使用现场校准仪对过程仪表进行现场校准必须遵守的校准规范。对于多功能多参数的现场校准仪，这两个问题尤为重要，应引起生产厂商和计量部门的重视，并予以更好的解决。