二等标准活塞式压力计活塞有效面积测量结果的不确定度评定
活塞压力计测量不确定评定
二等标准活塞式压力计活塞有效面积的测量不确定度评定1 概述1．1 测量依据JJG59-1990二、三等标准活塞式压力计检定规程；JJG239-1994二、三等标准活塞式压力真空计检定规程；JJG159-1994二、三等标准双活塞式压力真空计检定规程。
1．2 测量标准一等标准活塞式压力计，准确度等级为0.02级。
1．3 测量对象二等标准活塞式压力计、二等标准活塞式压力真空计和二等标准双活塞式压力真空计。
1．4 测量条件环境温度：（20±2）℃；相对湿度：<80%1．5 测量方法二等标准活塞式压力计活塞有效面积的测量，是依据液压静力平衡法，即将被检二等活塞系统与一等标准活塞系统装在同一校验器上或用导管连接两校验器，调整标准与被检活塞系统的垂直度，并满足计量检定规程要求。
在测量时，将按约产生被测压力计测量上限压力值的15%负荷的一等标准活塞式压力计的专用砝码分别放在一等标准和被检活塞系统承重盘上，加压使两活塞处于工作位置,并旋转活塞消除静磨擦，通过投影系统用加标准小砝码的方法使两活塞系统达到起始平衡。
从而，测得一等标准和被检活塞的砝码质量比值，计算出被检活塞的有效面积。
1．6 评定结果的使用符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
2 数学模型pp m m A A ''⋅= （1）式中，A ′为被检活塞有效面积，cm 2 ；A 为一等标准活塞有效面积，cm 2 ； m p ′为加在被检活塞上的砝码质量，kg ； m p 为加在一等标准活塞上的砝码质量，kg 。
由于A 、m p ′、m p 之间独立无相关，故 其方差和灵敏系数依据: ()()i c i c x u x f y u 222⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂=∑ （2）得方差:()()()()()()()p p p p m u m c m u m c A u A c A u 22'2'222'2⋅+⋅+⋅= （3）式中：c 为灵敏系数，其分别为；()pp m m A c '=()p p m A m c 1'⋅= ()pP m A m c 1⋅= 将式（3）左边除以A 2′，右边除以2'⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅p p m m A ，得 ()()()()p relp rel rel rel m u m u A u A u 2'22'2++= （4） 考虑环境温度偏差引起的相对标准不确定度u rel (t)、活塞垂直度偏差引起的一等活塞面积和被检活塞面积的相对标准不确定度u rel (R A )、u rel (R A ’)及被测活塞压力计活塞有效面积的起始平衡点复测等的影响,则式（4）可表示为：()()()()()()()[]02'2222'22'2p u R u R u t u m u m u A u A u relA rel A rel rel p rel p rel rel rel ++++++= （5） C(A)=1、c(m p ’)=1、c(m p )=1、c(t)=1、c(R A )=1、c(R A ’)=1、c(P 0)=1。
2.二等活塞计量标准技术报告共11页文档
计量标准技术报告计量标准名称二等活塞式压力标准检定装置计量标准负责人赵玲玲建标单位名称（公章）吐鲁番地区质量与计量检测所填写日期2019年3月10日目录一、建立计量标准的目的---------------------------------------------------------------------（1）二、计量标准的工作原理及其组成---------------------------------------------------------（1）三、选用的计量标准器及主要配套设备---------------------------------------------------（2）四、计量标准的主要技术指标---------------------------------------------------------------（3）五、环境条件------------------------------------------------------------------------------------（3）六、计量标准的量值溯源和传递框图------------------------------------------------------（4）七、计量标准的测量重复性考核------------------------------------------------------------（5）八、计量标准的稳定性考核------------------------------------------------------------------（6）九、测量不确定度评定------------------------------------------------------------------------（7~11）十、计量标准的测量不确定度验证---------------------------------------------------------（12）十一、结论---------------------------------------------------------------------------------------（13）十二、附加说明---------------------------------------------------------------------------------（13）一、建立计量标准的目的为了加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，也就是解决可能影响生产建设和社会经济秩序，造成损害国家和人民利益的计量问题，这是计量标准建立的基本点。
0.02级活塞式压力计测量不确定度的评定-2019年精选文档
0.02级活塞式压力计测量不确定度的评定引言活塞式压力计作为一种高效测压仪器，具有稳定性高，成本和维护费低等特点，主要用于计量检测机构、校准实验室以及生产或科学实验环节作为压力标准器。
1 概述活塞式压力计是基于流体静力学平衡原理、帕斯卡定律测量压力的高精度压力测量仪器设备。
主要由活塞组件、专用砝码和加载造压装置等组成。
加放于活塞承重盘上的砝码及活塞本体的重力，作用在活塞筒内可以垂直升降、自由转动的活塞杆上，产生的压力与被测压力相平衡，就能精确测量被测压力。
因工作介质不同（可为气体或液体），还可以有很宽的压力测量范围，广泛应用于小压力、中压力、高压力、甚至超高压力的测量。
2 不确定度评定2.1 测量方法将活塞式压力计与标准活塞式安装在校验器上，调节好活塞系统水平及其垂直度，根据流体静力学平衡原理及帕斯卡定律，用直接测量法进行压力测量，从而测得被检压力值。
2.2 数学模型：式中：F-活塞及所加砝码在重力场中产生的力A-活塞有效面积；式中：m-专用砝码质量；g-重力加速度；-空气密度；-砝码密度；-流体的表面张力系数；C-活塞的周长；-活塞杆和活塞筒之间的摩擦力，表现为活塞的灵敏阈；-活塞组件在零压和20℃下的有效面积；、-活塞杆和活塞筒的线性膨胀系数；t-活塞组件温度；P-工作压力；实际使用活塞式压力计精密测量压力时，还须考虑其它因素的影响量。
如压力测量取压点至活塞下端面的距离h引入的液（气）柱差修正项，当测量点高出活塞低端时h为负，反之为正，为测压介质密度；测量绝压时，还须引入真空罩中参考真空（当测量表压时为零），故要求较高的情况下活塞式压力计测量压力表达式如下式：（5）2.3 不确定度的来源2.3.1 专用砝码质量引入的不确定度分量；2.3.2 重力加速度引入的不确定度分量；2.3.3 空气密度引入的不确定度分量；2.3.4 标准器引入的不确定度分量；2.3.5 活塞组件温度引入的不确定度分量；2.3.6 活塞轴线与重力方向的夹角引入的不确定度分量；2.3.7 压力形变系数引入的不确定度分量；2.3.8 液柱差测量误差引入的不确定度分量；2.4 测量不确定度评定以量程为（0～0.6）MPa活塞式压力计为例，各输入量及灵敏系数见表1：2.4.1 专用砝码质量引入的不确定度依据规程，0.02级活塞式压力计专用砝码质量的最大允许误差为±0.008%，服从均匀分布，则不确定度为2.4.2 重力加速度引入的不确定度重力加速度可以通过直接测量得到，南京重力加速度为9.7949m/s2，重力加速度最大允许误差为0.00005m/s2，服从均匀分布，则：由压力对重力加速度的灵敏系数为：0.1s2/m，可得重力加速度引入不确定度为：2.4.3 空气密度引入的不确定度对于低海拔地区，空气密度取1.2kg/m3，一般空气密度变化在，服从均匀分布，则空气密度不确定度为：压力对空气密度的灵敏系数为：则由空气密度引入的不确定度为：2.4.4 标准器引入的不确定度由活塞式压力计检定规程可知，0.02级标准活塞式压力计有效面积最大允许误差可认为是正态分布则：压力对有效面积的灵敏系数为：2.4.5 活塞组件温度引入的不确定度依据规程，0.02级活塞式压力计活塞温度变化范围为1℃，服从均匀分布，则温度t的不确定度为：碳化钨线性温度膨胀系数为，活塞与活塞筒材料均为碳化钨，则压力对温度的灵敏系数为，则活塞组件温度引入的不确定度为：2.4.6 活塞轴线与重力方向的夹角引入的不确定度依据规程，0.02级活塞式压力计活塞轴线偏离垂直方向角度应小于2分，服从均匀分布，则不确定度为：压力对活塞轴线偏离垂直方向夹角灵敏系数为：。
误差、不确定度、标准差
误差、不确定度、标准差
误差：
误差＝测得值－真值；
不确定度：
标准差（也叫均⽅差）：
因为检测⽅法总会带来误差，检测并不能测到真实值，但是真实值是多少，不得⽽知。
我们可以考察检测值与真实值之间的差距，可以想象，⼀个好的检测⽅法，其检测值应该很紧密的分散在真实值周围。
如果不紧密，与真实值的距离就会⼤，准确性当然也就不好了。
定义：
公式：
标准差计算公式为
例如，两组数的集合 {0,5,9,14} 和 {5,6,8,9} 其平均值都是 7 ，但第⼆个集合具有较⼩的标准差。
标准差可以当作不确定性的⼀种测量。
例如在物理科学中，做重复性测量时，测量数值集合的标准差代表这些测量的精确度。
当要决定测量值是否符合预测值，测量值的标准差占有决定性重要⾓⾊：如果测量平均值与预测值相差太远（同时与标准差数值做⽐较），则认为测量值与预测值互相⽭盾。
这很容易理解，因为如果测量值都落在⼀定数值范围之外，可以合理推论预测值是否正确。
活塞式压力计检定规程中两种检定方法的比较
活塞式压力计检定规程中两种检定方法的比较作者：张帅徐洁琼来源：《财税月刊》2015年第10期摘要按照国家质检总局质检办的要求，各计量院所及有关单位需要按照新规程有关要求对原有活塞式压力计标准装置进行更换或改造。
关键词活塞式压力计；检定规程；检定方法；比较一、新规程实施后活塞式压力计检定注意事项活塞有效面积的检定方法一般应采用直接平衡法，只有当标准活塞式压力计与被检活塞式压力计的活塞系统材料、形状尺寸都基本相同，或者被检压力计的准确度要求在0.02级及以下时才能够采用起始平衡法。
专用砝码新规程中专用砝码质量的最大允许误差此条比规程修订前的技术要求有所提高。
应重新计算现有天平的允许误差，不符合要求的需另行购置。
0.02级活塞式压力计专用砝码应使用无磁或低磁金属材料，而0.02级以上的必须使用无磁金属材料（一般情况下使用不锈钢材料）；0.05级活塞式压力计还允许使用现有的钢制砝码。
因此，目前使用的0.02级和0.005级的活塞式压力计的配套专用砝码需要更换。
根据新规程的有关技术要求，原有活塞式压力计可以按照以下方案进行更新或改造。
1.原一等（0.02级）及以上的活塞式压力计由于专用砝码材质及部分工作介质都有所变更，因此，这些活塞式压力计必须更换成符合新规程要求的活塞式压力计。
2.原二等（0.05级）活塞式压力计的更新或改造又可以分为以下几种情况：（1）测量上限为25MPa及以上的活塞式压力计由于工作介质有所变更，必须更换。
这是因为新规程对于高压活塞式压力计使用的工作介质提出了新的要求，将原来的蓖麻油改为癸二酸二脂或癸二酸异辛脂。
该条的实施对活塞式压力计的生产工艺提出了更高的要求，同时也提高了高压活塞式压力计工作时的灵敏性，原有活塞式压力计如果仅仅只更换工作介质会使其下降速度和密封性两项指标达不到要求。
（2）测量上限为0.6MPa和6MPa的活塞式压力计虽然工作介质没有变更，但是新规程对活塞式压力计的延续时间和下降速度提出了更高的要求。
压力计量标准的测量不确定度评定
• 综上所述, 活塞有效面积合成标准不确定度u(A) • 那么，活塞有效面积合成标准不确定度为：
•
•
(1.9)
• 或者，以相对不确定度表示：
•
•
(1.10)
• 2.1.2 质量的不确定度 ；
• 活塞专用砝码以及活塞与连接件质量的不确定度是活塞 压力计不确定度的又一重要来源，根据公式（1.3）， 考虑影响量，我们可以得到质量不确定度：
识。当压力输出端或被测仪器的参考位置与其不同时， 就需要我们进行气/液柱修正。通常测量位置差的准确 程度取决于所使用的仪器或工具，以B类方法，按照均
匀分布处理。
• 2.1.5.2 介质密度的不确定度 u (ρl) • 如果介质是气体，由于气体的可压缩性，所以应该考 虑气体密度随压力的变化。 • 对于液体，比如我们常使用的蓖麻油或变压器油，由 于其可压缩性较小，因而一般只需考虑其密度。 • 2.1.5.3 合成标准不确定度u(pH) • 由于空气密度和重力加速度的不确定度已经在前面加 以 考虑，而且u(g)和u(a)的值远远小于另外两项，所以 这里只考虑气/液柱差不确定度 u(h)和介质密度的不确 定度 u (ρl)。
(cm2)
活塞半 表面张力 Pa 径 cm 通用介质
(30mN/m)
0.1MPa/kg 1
0.2MPa/kg 0.5
0.5MPa/kg 0.2
1MPa/kg
0.1
2MPa/kg
0.05
5MPa/kg
0.02
0.56
10.6
0.40
15.0
0.25
23.8
0.18
33.6
0.13
47.6
0.08
75.2
• 2.1.1.1 首先我们要考虑活塞在标准状态下有效面积 A0的不确定度uA0。
活塞式压力计检定压力变送器示值误差的不确定度评定
（ １ ）
Ｐ 一压力变送器输入压力值 （ Ｐ ａ ） ；
Ｐ 一 压 力变送 器输 入压 力量 被测压力变送器示值标准不确定度 “ （ １ ） 压力 变送 器 电流输 出多次量 重复性 测量 引起 的标 准不确定度分量 （ ２ ） 数 字多用 表示值 误差 引入 的标 准不 确定 度 ５ ． ２ 压 力变送 器输 入压力 引入 的标 准不 确定 度 Ｕ （ １ ） 活塞式压力计准确度引入 的标 准不确定度分量 Ｕ ２ 】 （ ２ ） 活塞式压力计工作面与压力变送器感压面位置差 引入的不确定度分量 Ｕ
《 对量 与潮试技 术 １ ４羊 第４ １基第 ３期
活 塞 式 压 力 计 检 定 压 力 变 送 器 示 值 误 差 的 不 确 定 度 评 定
关卫 军 郭建 文 王爱 华
（ 陕西省计量科学研究院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要： 压力变送器使用越来越广泛 ， 针 对压力变送器的检定使用的标准器种类 比较多 ， 本文对使用活塞压力计检定压 力变 送器示值误差 的测 量结果 不确
６ 不确 定度分 量 的评定
０ 一压力变送器输 出起始值 （ ｍ Ａ ） 。
３ 灵 敏 系数
６ ． １ 压 力变送器输 出电流重 复测量 引入 的不 确定 度分 量
Ｕｌ ｌ
对（ １ ） 两边 求偏 导则 有
ｕ
２
。 ＝
（
＋ （ ） ２ ｕ ；
Ａ类 ， 根据以上检定方法检定 ３ 个循环 ， 测量示值误 差数 据如 表 ２ （ ｍ Ａ ） ：
压力 变送 器 是一种 将压 力变 量转换 为 电信 号输 出 的
仪表 ， 而且其输出信号与压力变量之间成线形函数关系。 压力 变送 器 在作 检定／ 校准 时采用 比较法 进行 。 １ ． ２ 校 准／ 检 定 信息 通过 实例 来 进行 分 析 ， 本 次测 量 所 使用 的标 准器 和
0.05级活塞式压力真空计不确定度
0.05级活塞式压力真空计活塞有效面积的测量结果不确定度的评定１．概述1.1 测量依据:JJG 236-2009，活塞式压力真空计检定规程． 1.2 环境条件:温度: (20±2)℃ ;相对湿度:80%以下. 1.3 测量标准:0.02级活塞式压力计活塞有效面积最大允许误差±0.01%。
1.4 测量方法:根据液压静力平衡原理，采用作用在活塞下端面上的力与砝码的重力相平衡的方法进行压力计活塞有效面积的测量．将被测活塞压力计活塞系统安装在标准活塞压力计测量标准上,加压后,当两个活塞在工作位置达到平衡时,产生的压力相等．即Ｐ被＝Ｐ标；m 被／Ａ被＝m 标／Ａ标。
当0.02级活塞压力计活塞的有效面积已知，加在两活塞上的砝码质量m 被，m 标已知．就能求得被检压力计的活塞有效面积． 1.5 测量对象:0.05级活塞式压力真空计活塞有效面积最大允许误差±0.02%。
现选取0.05级活塞式压力真空计（-0.1～0.25）MPa;有效面积名义值A 为1cm 2,作测量不确定度评定. 1.6 评定结果的使用:0.05级活塞式压力真空计在符合上述条件下有效面积为1cm 2的测量结果,一般可直接使用本测量不确定度作评定结果. 2 数学模型被检压力计与标准活塞压力计处于力平衡时，被检压力计活塞有效面积用如下公式表示：标被标被m m A A因在实验室检定活塞时，实验室温度能保证在20±0.5℃，温度波动不大于0.5℃每小时.当0.02级活塞与被检活塞的材质相同时,温度影响,空气浮力修正,重力加速度修正都不予考虑.式中： Ａ被－－被检活塞式压力计的活塞有效面积； Ａ标－－标准活塞式压力计的活塞有效面积； m 被－－加在被检活塞式压力计上的砝码质量； m 标－－加在标准活塞式压力计上的砝码质量；3 输入量的标准不确定度评定3.1 输入量A 标的标准不确定度u(A 标)的评定 3.1.1 标准不确定度u(A 标1)的评定输入量A 标的标准不确定度u(A 标1)的主要来源是0.02级有效面积的不确定度,因此采用标准不确定度B 类方法评定0.02级有效面积的最大允许示值误差为±0.01% a=0.01%通常认为在区间内服从均匀分布,k=3所以u(A 标)=kAa ⨯=5.8×10-5cm 2估计)u(A )u(A 标标∆=0.1,故自由度v (A 标)=503.1.2 标准不确定度u(A 标2)的评定输入量A 标的标准不确定度u(A 标2)的主要来源是被检活塞垂直性引起的标准不确定度, 因此采用标准不确定度B 类方法评定被检活塞允许安装不垂直性为5',取极限误差α=5' a=ααcos cos 1-=1.3×10－6通常认为在区间内服从均匀分布,k=3u(A 标2)= kA a ⨯=7.5×10－7cm2估计)u(A )u(A 22标标∆=0.1,故自由度v (A 标2)=503.2 输入量的标准不确定度u(m 被)的评定 3.2.1标准不确定度u(m 被1)的评定标准不确定度u(m 被1) 的主要来源是0.02级活塞压力计检定0.05级活塞式压力计配套砝码的最大允许示值误差。