本文介绍一种各级计量部门及厂矿企事业单位进行压力表、氧气表和其他禁油类压力表检定工作较为理想和实用的计量标准装置的组成和基本工作原理和技术指标，通过一组试验数据对其不确定度进行分析及验证。
1.前言
压力表在各行各业中广泛应用，压力表计量十分重要和普及。尤其是某些使用环境条件恶劣的行业，对压力表计量周期要求短、计量工作量大，计量测试时往往要送检，但送检费用高，有的很远不方便。因此建立一套简单实用的压力表计量标准能有效提高工作效率和保证量值传递准确可靠。本文介绍一种各级计量部门及厂矿企事业单位进行压力表、氧气表和其他禁油类压力表检定工作较为理想和实用的计量标准装置的组成和基本工作原理及其不确定度分析。
2.工作原理及组成
本装置由十五块精密压力表(见表1)组成，配套设备为一台压力表、氧气表两用校验器。
本装置是根据帕斯卡定律，以流体静力学的平衡原理为基础进行压力计量的。本装置采用油水分离法，通过两级油水分离装置，用精密压力表作为标准，来校验下等级的压力表和氧气表。检定时，利用压力校验器的手动柱塞泵造压并通过油管路和水管路传递压力(水管路中被校氧气表接头专作检定氧气表及其他禁油类压力表用，油管路中接头作连接标准压力表和被校压力表用），将该压力同时传递给精密压力表和被测压力表，使二者在同一压力下进行示值比对。系统原理图见图1。
3.主要技术指标
（1）精密压力表极限误差:±0.4%
（2）测量范围：（0?60)MPa
（3）扩展不确定度：0.30%。
4.数据采样
将测量范围为（0?25)MPa，分辩力为0.2MPa，准确度等级为0.4级的精密压力表安装在试验器标准压力表接头上作为标准表。
将一块测量范围为（0?25)MPa，分辩力为0.5MPa，准确度等级为1.5级的一般压力表安装在试验器被检压力表接头上作为被检表。
在环境条件：温度：（20±5)相对湿度：小于85%，等温2h以上；环境压力：大气压，测量方法：通过升压和降压两个循环，将被测压力表在10Mpa点，与标准表比较，逐点读取被测压力表示值，反复测量12次，各项测值如表2所示。
5.不确定度分析
5.1标准不确定度分量评定
标准不确定度主要有上一级标准活塞式压力计引入的测量不确定度分量m、测量重复性引入的不确定度分量U2、温度变化引起的不确定度分量U3、标准表估读误差引入的不确定度分量u4、数据修正引入的不确定度分量屯五个分量,下面分别论述：
（1）由上一级标准活塞式压力计引入的测量不确定度分量U1
上一级标准活塞式压力计为二等标准活塞式压力计,其准确度等级为0.05级,服从正态分布,则:
U1=0.05%+2.58=0.019%
（2）由测量重复性引入的不确定度分量U2
n
E(Xi-X)2
S==0.0135MPa
n-1
不确定度用相对标准差表示：U2=S/25=0.054%
（3）由温度变化引起的不确定度分量U3
环境温度对标准器,被检表均产生影响。检定规程规定,检定0.4级精密压力表的温度范围为（20±3)"C,检定一般压力表的温度范围为(20±5)C。所以，环境温度对标准表的影响原始量为At1=3C,对被检表的影响原始量为At2=5C。
①环境温度对标准表产生的示值误差引入的不确定度U31
环境温度对标准表产生的示值误差为：
A31=k-P?At1
式中：k—示准表弹黉管弹性系数，k=0.0004P—标准表量程，P=25At1—环境温度对标准表影响原始量,At1=3C
所以A31=k-P?At1=0.0004X25X3=0.030MPa
产生这个温度误差的分布属均匀分布,故:
△31
u31==0.069%
25X3
②环境温度对被检表产生的示值误差引入的不确定度%2
环境温度对被检表产生的示值误差为：
A32=k-P.At2
式中：k—皮检表弹黉管弹性系数，k=0.0004P—
被检表量程，P=25At。一环境温度对被检表影响原始量,At2=5C
所以A32=k-PAt2=0.0004X25X5=0.05MPa
产生这个温度误差的分布属均匀分布,故：
A32
U32==0.115%
3225X3
（4）由标准表估读误差引入的不确定度分量U4标准表的分度值为0.2MPa,要求估读至分度值的
012X110
1/10,服从均勻分布，故：U4==0.046%
425X3
（5）由数据修正引入的不确定度分量U5
对检定的结果修约至标准表的估读值,修约误差为
估读值的1,分布同属均匀分布,故有：
U5=21XU4=01023%
5.2合成标准不确定度
以上各项相互独立,用方和根法合成：
Uc=U2+u2+U2+U2+u5=0.15%
5.3扩展不确定度
U=2uc=2X0.15%=0.30%
6.测量标准不确定度的验证
选取一块测量范围为（0?25)MPa,分辩力为0.5MPa,准确度等级为1.5级的一般压力表,按4中所述方法进行测量,并将测量结果与该表的上级标准检定结果相比较,见表3：
选取两次检定结果中最大差值为0.001MPa,小于2Uc,故不确定度得到验证。
6.结论
本装置扩展不确定度为0.30%,符合JJG52-1999
?弹黉管式一般压力表、压力真空表和真空表检定规程》
的要求,可开展1.5级以下一般压力表的检定工作。 |
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