弹簧管式精密压力表测量结果不确定度评定

　　0　引言

　　弹簧管式精密压力表是以弹簧管为敏感元件的压力测量仪表。弹簧管在压力和真空的作用下,产生弹性形变,引起管端位移,其位移通过扇形齿轮传动机制进行放大,传递给指示装置,再由指针在刻有法定计量单位的分度盘上指示出被测压力或真空值。弹簧管式精密压力表使用方便又经济耐用,被很多的实验室作为压力测量和标准表使用。本文依据JJG49-1999《弹簧管式精密压力表和真空压力表》检定规程,用一块0·025%的数字压力计作为标准器,对0~70MPa的精密压力表进行测量,并对测量结果进行评定。

　　1　数学模型

　　式中,Δp为被检精密压力表示值误差;px为被检精密压力表示值;pn为数字压力计的标准压力值;Δp1为估读不准确引起的误差;Δp2为检定时环境温度与标准温度的偏差;Δp3为被检表指针轴与数字压力计取压点的液位高度差。

　　对测量结果Δp均有影响,是测量结果不确定度的分量,数学期望值应为0。

　　2　确定测量不确定度来源

　　1)重复测量引入的标准不确定度分量ua;

　　2)数字压力计引入的标准不确定度分量ub1;

　　3)校准人员估读引入的标准不确定度分量ub2;

　　4)环境温度引入的标准不确定度分量ub3;

　　5)被检表指针轴与数字压力计取压点的液位高度差引入的标准不确定度分量ub4。

　　3　不确定度评定

　　3·1　重复测量引入的标准不确定度分量ua

　　对该表全量程进行检定,发现在50MPa时变化较大,对该点进行10次正反、行程连续独立测量,得到以下20个测量结果: (单位:MPa),见表1所列。

　　由贝塞尔公式得出实验标准差:

　　3. 2　B类不确定度评定

　　3·2·1　数字压力计引入的标准不确定度分量ub1

　　当数字压力计检定至测量上限70MPa时,其允许误差为:

　　3·2·2　校准人员估读引入的标准不确定度分量ub2

　　按照规程规定,精密压力表的估读误差为最小分度值的1/10,此表的估读误差为0·02 MPa,服从均匀分布,包含因子,则

　　3·2·3　环境温度引起的标准不确定度分量ub3

　　规程规定精密压力表的检定温度在(20±3)℃范围内,该温度对标准器的影响已包含在0·025%准确度内,此处不再重复分析。我们只考虑温度对被检精密压力表的影响,温度产生的最大误差为kt×3×p,这里温度系数kt=0·0004/℃,p=500MPa,服从均匀分布,包含因子,则