0.05级数字压力计不确定度

0.05级数字压力计
校准结果的不确定度评定报告
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批准：
2011年11月18日发布 2011年11月22日实施塔里木油田分公司质量检测中心
校准方法：
在数字压力计的测量范围内选取2 MPa、3 MPa、4 MPa、5 MPa压力点作为校准点，升压、降压校准循环次数为两次，分别计算两次正行程的平均值和两次反行程的平均值作为校准结果。

校准数据记录：
重复性记录
0.05级数字式压力计校准结果的不确定度评定
（一）测量过程简述
（1）检定依据：JJG 875-2005《数字压力计检定规程》。

（2）环境条件：温度：（20±2）℃，相对湿度小于75，等温2h 以上。

（3）测量标准：测量范围为（0.1～6）MPa ，准确度0.02级一等活塞式压力计。

（4）被测对象：此次指定样品：测量范围（0～6）MPa ，0.05级数字压力计。

（5） 测量方法：在数字压力计的测量范围内选取2 MPa 、3 MPa 、4 MPa 、5 MPa 压力点作为校准点，升压、降压校准循环次数为两次，分别计算两次正行程的平均值和两次反行程的平均值作为校准结果。

（二）数学模型
Y ＝X （1）
式中 ：Y －被检数字压力计的实测值，单位MPa ；
X －2次实测值的平均值，MPa ；
（三）测量不确定度的来源主要有：
测量重复性(包括压力计零点漂移、压力源波动、示值波动以及检定过程中的其它随机因素等)对被检数字压力计的影响； 被检压力计的分辨力；
检定环境温度对标准器和被检压力计的影响；
检定中当标准器与被检数字压力计的取压口不在同一水平面时，形成的液柱差修正不完善的影响；
标准装置中的标准器和配套装置引入的测量不确定。

（四）各输入量的标准不确定度分量的评定
4．1测量重复性引入的不确定度分量)(1
被P u 的评定 测量不重复性引入的不确定度，可以通过在重复条件下连续测量得到的一组数据列，用不确定度的A 类评定方法得到。

在数字压力计的测量范围内选取 2 MPa 、3 MPa 、4 MPa 、5 MPa 压力点作为校准点，各作10次重复测量，获取的数据如
表1所示： 表1
各校准点重复性测量的单次试验标准差由（2）式计算，见表2
S p = ∑=m j j s m 1
2
1 (2)
实际测量情况为在重复性测量条件下测量2次，以2次算术平均值为测量结果，则可得到各校准点重复性测量的标准不确定度示由（3）式计算，见表2。

2/S )(1被p P u = （3）
表2
4．2 压力计分辨力引入的不确定度分量)(2被P u 的评定
数字压力计的末位显示分辨力直接影响到检定结果。

该台数字式压力计的最小分辨率为0.00001MPa ，且均匀分布，则由压力计分辨率误差造成的标准不确定度由（4）式计算：
0000029.000001.029.029.032/)(2被=⨯===R R P u MPa （4） 4．3检定环境温度影响引入的不确定度分量)(3被P u 的评定
由于检定时严格按规程要求控制检定环境温度（温度：20.2℃），所以被检数
字压力计受检定环境温度影响引入的标准不确定度分量)(3被P u 可忽略不计。

则 0)(3被=P u
由于输入量被P 的标准不确定度各分量)(1
被P u 、 )(2被P u 和)(3被P u 互不相关，故输入量被P 的标准不确定度)(被P u 由（5）式计算，见表3：
=
)(被P u
)()()(被32
被22被1P u P u P u ++ （5） 表3
4．4 标准器引入的测量不确定度分量)(u4标P 的评定
本次检定的标准装置是一台测量范围为（0.1～6）MPa 的一等活塞式压力计，标准活塞压力计的准确度等级0.02级，允许示值误差±0.02%。

设校准中造成的最大测量误差点在2MPa 、3MPa 、
4MPa 、5MPa 处，根据活塞压力计误差计算方法，即最大误差见表4： 表4
校准中造成的最大测量误差属正态分布。

则标准器引入的不确定度)(4u 标P 由（6）式计算，见表5：
)(4u 标P ＝
k
a
= 2a （6）
表5
4．5 液柱差修正不完善引入的不确定度分量)(u5
标P 的评定 检定中当标准器与被检数字压力计的取压口不在同一水平面时，形成的液柱差将造成测量误差。

该项测量误差可以通过人工干预得到消除和修正，当不能完全得到消除和修正时，造成测量误差对测量不确定度的贡献应充分考虑。

而本次检定中活塞压力计的活塞下端面与被检数字压力计的取压口之间通过人工干预还有5cm 的液柱差，该液柱差产生的测量误差为：
Δ=ρgh ＝（860kg/m 3×9.79973483m/s 2×0.05m ）＝421.38859769Pa ≈0.0004MPa
液柱差产生的测量误差在检定范围内服从均匀分布。

则液柱差引入的不确定度由（7）式计算为：
)(u5标P ＝k a
＝3
00004.0＝0.00024MPa （7）
4．6 检定环境温度影响引入的标准不确定度分量)(u6标P 的评定
由于检定时严格按规程要求控制检定环境温度（温度：20.2℃），所以标准器受检定环境温度影响引入的标准不确定度分量)(u6标P 可忽略不计。

则 )(u6标P ＝0
4．7输入量标P 的标准不确定度各分量)(u4标P 、 )(u5标P 、)(u6标P 互不相关，故输入量标P 的标准不确定度)(u 标P 由（8）式计算，见表6
=)(u 标P )(6)(5)(4标2标2标P u P u P u ++ （8）
表6
（五）合成标准不确定度评定 5.1合成标准不确定度的计算
因各分量彼此独立，所以各校准点输入量的合成标准不确定度c u 由（9）式计算为，见表7所示
c u =2标2
22被21)()(p u c p u c + （9）
表7
（六）扩展不确定度的评定
取置信概率p =95%,k =2，则扩展不确定度由（10）式计算：
U 95= k P ×u c ＝2×u c （10）
（七） 测量不确定度报告
经分析，该台0.05级数字式压力计的校准结果各校准点的测量不确定度（采
用扩展不确定度，取置信概率p=95%， k=2）U95见表8 表8。