二等标准补偿式微压计示值不确定度的评定

　　0　引言

　　标准补偿式微压计由一个可上下移动的容器和一个静止的容器相连通,通过可动容器位移变化来补偿被测压力引起的静止容器中液体零点的变化。它基于U型压力计的测压原理,在压力作用下形成液柱高度差,通过可移动的位移变化使液面重新达到液位平衡位置。再根据液体压力计基本方程(P=ρgh)并考虑相关的修正,即可得被测压力。由于其特定的工作原理,因此主要用来测量微小压力。本文将就其(测量范围是0~2500 Pa)测量压力时示值不确定度进行详细的分析和评定。

　　1　测量方法

　　测量前,应先将零位对准。即调整仪器的水平位置,使可动容器上安装的垂直标尺和旋转标尺的游标指示为零值。微调静止容器的高度使反射镜中反映出的读数尖头与水面上的虚象紧挨近(但不接触),这时可认为零位调整好。再将被测压力(可以是正表压、负表压,或差压,但不应超过其量程)与相应的接嘴连通,在压力的作用下,可动容器的水面要升高,静止容器的水面要下降,此时转动微调螺帽,使可动容器升高,直至反射镜中出现零位对准时的液位为止,此时被测压力与液柱压力相平衡。读取垂直标尺和旋转标尺的指示值,即可动容器和静止容器的液位差,被测压力的示值可通过p=ρgh(1-ρ′/ρ)确定。测量的环境温度(20±5)℃,温度波动不超过1℃。使用过程不得有震动现象。

　　2　数学模型

　　式中,p为被测压力值(Pa);ρ为工作介质纯水的密度(kg/);g为使用地点的重力加速度(m/);h为可动和静止容器液位差(m);ρ′为使用环境温度下空气的密度(kg/)。

　　3　方差和灵敏系数

　　式中,u(p)为二等标准补偿式微压计示值的合成标准不确定度(Pa);u(ρ)为工作介质纯水密度的标准不确定度(kg/);u(g)为重力加速度的标准不确定度(m/);u(h)为可动和静止容器液位差的标准不确定度(m);u(ρ′)为使用环境温度下空气的密度的标准不确定度(kg/)。

　　4　标准不确定度分量的评定

　　4·1　温度波动引起水密度变化的不确定度

　　二等标准补偿式微压计使用的环境温度(20±5)℃,温度波动不超过1℃。查水的密度表得1℃密度变化值为2·1×10-4g/,均匀分布。(假设h=250mm,g=9·8015m/)

　　4·2　重力加速度变化引起的不确定度

　　4·3　可动和静止容器液位差的标准不确定度

　　4·4　空气密度变化引起的不确定度

　　空气密度误差与测量环境的大气压有关,查得空气密度随气压的变化率为/Pa)。假设测量过程大气压波动为10Pa,均匀分布。