二等标准皮托静压管系数检定结果的不确定度评定

　　0 引言

　　气象用 L 型的标准皮托静压管，一般作为空气流速量值传递的标准器，可用于对下级标准皮托静压管系数的检定，也可用于对气象使用级的风速测量仪进行直接检定。标准皮托静压管在进行空气流速量值的溯源和传递时，都需要通过标准微差压计测量差压，来进行皮托静压管系数或风速值的计算。本文将对二等标准皮托静压管系数检定时的测量不确定度进行分析和评定。

　　1 测量标准及数学模型

　　1. 1 测量标准装置

　　皮托静压管的检定装置主要由低速风洞、一等标准皮托静压管、一等数字式微差压计等组成。其中一等标准皮托静压管和一等标准数字式微差压计为标准器，低速风洞为配套标准设备，风洞试验段为标准器及被检皮托静压管提供符合要求的风速 (或流场)。

　　1. 2 测量的数学模型

　　测量风速时，皮托管的总压管对准风向，感应风的总压力; 静压孔与风向垂直，感应风的静压力。微差压计测量风速的数学模型[1]为

式中: K 为皮托静压管系数; p 为微差压计的读数，hPa;ρ为空气流体的密度，kg/m3; v 为风速，m/s。

　　由式 (1) 得出皮托静压管系数检定时的数学模型为

式中: K0为标准皮托管系数值; p珋s为标准皮托管在某一检定点的输出微差压的平均值，Pa; p珋0为被检皮托管在某一检定点的输出微差压的平均值，Pa。

　　本文选取 10 m/s 的检定点进行测量不确定度的评定，所以 p珋s和 p珋0分别为风速在 10m/s 时标准皮托管输出的微差压平均值和被检标准皮托管输出的微差压平均值。

　　2 不确定度来源

　　检定二等标准皮托静压管系数时引入不确定度的来源有:

　　1) 标准皮托静压管的标准微差压计与被检皮托静压管的标准微差压计的示值差值重复性引入的不确定度分量 uA;

　　2) 一等标准皮托静压管的系数 K0引入的不确定度分量;

　　3) p珋s引入的不确定度分量;

　　4) p珋0引入的不确定度分量。

　　根据公式 (2) 计算出各个分量的灵敏系数分别为

　　在风速为 10 m/s 的情况下，换算成标准微差压计输出值为61. 226 Pa，设定 p珋s= p珋0= 61. 226 Pa，查阅检定证书得出一等标准皮托静压管的系数 K0=1. 000，则其灵敏系数分别为: c1= 1，c2= 0. 0075，c3= - 0. 0075。

　　3 测量不确定度的分析与评定

　　3. 1 标准微差压计示值差值的重复性引入的相对标准不确定度 urA

　　在进行二等标准皮托静压管系数检定时，两台标准微差压计都是读数三次，所以计算其差值平均值的标准偏差时采用极差法，经实验测试其在 10 m/s 的标准不确定度为 0. 012 Pa，换算为相对标准不确定度urA为 0. 019%。