淺談壓力變送器的測量結果的不確定度評定

1壓力變送器檢測方法（1）使用的標準器：1）數(shù)字壓力計的精度級別：0.05，測量范圍：0.100kpa；2）許多數(shù)字是用表的，最大允許誤差是（0.02%讀/寫3個字）。(2)被測對象:壓力變送器,量程:0～80kPa,準確度等級:0.5級。(3)環(huán)境條件:溫度(20±5)℃,濕度≤45%～75%。(4)所依據(jù)的計量檢定規(guī)程:JJG882—2004壓力變送器檢定規(guī)程。(5)測量方法:1)壓力變送器檢定原理框圖及組成如圖1所示。2)工作原理:按原理圖接線及連接氣源管路;關閉回檢閥,將微調閥調至中間位置,用手泵打壓到所需值附近,再用微調閥調壓到所需的檢定點?；貦z時將回檢閥緩慢打開到檢定點值,實現(xiàn)回程檢定,循環(huán)3次。然后按規(guī)程要求評定被檢壓力變送器的各項誤差。(6)數(shù)學模型。壓力變送器測量誤差的數(shù)學模型為:式中,ΔI為變送器的輸出誤差(mA);I為變送器的輸出電流(mA);Im為變送器輸出量程(mA);P為變送器輸入壓力值(kPa);Pm為變送器的輸入量程(kPa);I0為變送器輸出起始值(mA)。輸入壓力對變送器輸出誤差的靈敏系數(shù)為:輸出電流對變送器輸出誤差的靈敏系數(shù)為:C2=墜ΔI/墜I=12測量不確定的原因2.1相對標準不確定度u輸入量P的標準不確定度主要來源是精密數(shù)字壓力計的誤差,如果忽略溫度影響,精密數(shù)字壓力計最大誤差不超過±(100×0.05%),即±0.05kPa,按正態(tài)分布估計,則:若(P1)的相對標準不確定度估計95%,則自由度ν1=200。2.2相對標準不確定度u輸入量I的不確定度主要來源是數(shù)字電流表的示值誤差和測量重復性,環(huán)境溫度影響可忽略不計。(1)數(shù)字電流表引入的不確定度為:(0.02%×讀數(shù)+3個字)=(0.02%×20+0.003)=0.007mA若數(shù)字電流表的示值誤差不超過±7μA,按均勻分布估計,則:若u(I1)的相對標準不確定度估計95%,則自由度ν21=200。(2)測量重復性。計量標準的重復性是指在相同測量條件下,對同一被測量進行多次測量,所得結果之間的一致程度。本案例在相同條件下對壓力變送器進行3個循環(huán)的測量,輸出電流值不盡相同,取平均值作為測量結果,則標準不確定度(A類)可以用試驗標準差來評估。按規(guī)程要求,測量點不少于6個。每個測量點均有6個讀數(shù),由此計算出試驗標準偏差,取最大值。本例中的重復性誤差取S=4μA。由于u(I1)和u(I2)相互獨立,因此:自由度ν1=69。將上述不確定度列入表1。2.3合成標準的不確定度由于u(P)和u(I)彼此間相互獨立,因此合成標準不確定度uc(ΔI)及自由度νeff分別為:νeff取整為100。2.4擴展不確定合成不確定度接近正態(tài)分布,按置信概率(p=0.95)95%估計,包含因子可以查t分布得到:擴展不確定度由下式計算獲得:3擴展不確定度u2005《壓力變送器》檢定規(guī)程中要求檢定用標準器,包括整個檢定設備在檢定過程中引入的擴展不確定度U95應不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/4。由標準器帶來的合成不確定度(不包括壓力變送器測量的重復性)uC(ΔI)7.0μA,自由度v=376,取整為100。合成不確定度uC(ΔI)接近正態(tài)分布,同樣可以用t分布得到k95=t95(veff)=1.98。因此,檢定時由標準器帶來的擴展不確定度為:被檢壓力變送器的允許誤差為±80μA,設備在檢定過程中引入的擴展不確定度U95為14μA,不超過被檢壓力變送器最大允許誤差絕對值的1/4