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便攜式數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定
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便攜式數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定

時(shí)間:2016-12-09

摘要: 便攜式壓力校驗(yàn)儀是一種高精度的通用標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)儀器。它操作性強(qiáng),適用于多種現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。本文以DPI 型便攜式數(shù)字壓力校驗(yàn)儀的測(cè)量不確定度為例,論述了壓力校驗(yàn)儀的測(cè)量方法、誤差來源及其測(cè)量不確定度的評(píng)定,#后給出了一些相關(guān)建議。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

1 概述qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
壓力儀表工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件與檢定實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境條件截然不同,有的現(xiàn)場(chǎng)工作條件惡劣,使用壓力現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀在生產(chǎn)和工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)壓力儀表、壓力傳感器及壓力測(cè)量控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)就能代表生產(chǎn)和工作現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)運(yùn)行的情況,減少和避免了環(huán)境及工作條件不同而引起的誤差,提高了測(cè)試準(zhǔn)確度和工作效率。由于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)所使用的設(shè)備具有保證產(chǎn)品質(zhì)量的作用,因此其測(cè)量準(zhǔn)確度也應(yīng)該得到保證,故需要對(duì)其進(jìn)行不確定度評(píng)定。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

本文以DPI 型便攜式壓力校驗(yàn)儀為例,進(jìn)行測(cè)量誤差的不確定度評(píng)定。DPI 型便攜式壓力校驗(yàn)儀是英國Druck 公司研制的一款結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、可便攜、一體式電池供電的壓力儀表,自備壓力源,具有壓力控制微調(diào)、電源輸出和測(cè)量等功能,同時(shí)還可提供( 4 ~ 20) mA 回路測(cè)試和數(shù)據(jù)存儲(chǔ); 可用于測(cè)量( 0 ~ 2000) kPa 范圍內(nèi)壓力傳感器、變送器及壓力系統(tǒng)的校驗(yàn)。該儀表可方便地使用于需要校驗(yàn)、維修和開工前檢驗(yàn)等各種應(yīng)用場(chǎng)合。本文通過對(duì)DPI610 數(shù)字壓力校驗(yàn)儀的檢定,找出引起測(cè)量結(jié)果不確定度的主要來源,并加以分析,保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1. 1 評(píng)定依據(jù)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
JJG875 - 2005《數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程》。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
JJF1059. 1 - 2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
1. 2 測(cè)量模型qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
測(cè)量模型如下式所示:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
ΔP = PS - PLqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
式中: ΔP—各檢定點(diǎn)的基本誤差值;qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
PS—各檢定點(diǎn)的實(shí)際輸出壓力值;qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
PL—各檢定點(diǎn)的理論輸出壓力值。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

2 校準(zhǔn)方法qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
由上一級(jí)活塞式壓力計(jì)通過比較法直接對(duì)下一級(jí)數(shù)字壓力校驗(yàn)儀進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)采用2465 型高精度氣體活塞壓力計(jì)。由標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)壓力,對(duì)量程為( 0 ~ 2000) kPa 的DPI610 進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)前應(yīng)調(diào)整活塞壓力計(jì),盡量使其與便攜式壓力校驗(yàn)儀的受壓點(diǎn)在同一水平面上。當(dāng)兩者的受壓點(diǎn)不再同一水平面上時(shí),因工作介質(zhì)高度差引起的檢定附加誤差應(yīng)不大于壓力計(jì)#大允許誤差的十分之一,否則,應(yīng)進(jìn)行附加誤差修正。示值檢定前應(yīng)做1 ~ 2 次升壓試驗(yàn)。檢定中升壓和降壓應(yīng)平穩(wěn),避免有沖擊和過壓現(xiàn)象。在各檢定點(diǎn)上應(yīng)待壓力值穩(wěn)定后方可讀數(shù),并做好記錄。在整個(gè)壓力量程范圍內(nèi),均勻選取11 個(gè)等分點(diǎn)進(jìn)行5 次循環(huán)校準(zhǔn)。檢定環(huán)境條件:溫度: 21℃; 相對(duì)濕度: 55%; 大氣壓力: 101. 5kPaqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
3. 1 示值誤差重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( ΔPiqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
由示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量如表1 所示。因此,標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
u1( ΔPi) =Σ ji = 1S2i( ΔPi)槡j = 0. 089kPaqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
3. 2 數(shù)字壓力校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( Pm)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
由于DPI610 便攜式數(shù)字壓力校驗(yàn)儀的分辨率為0. 1kPa,則由此引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下式所示:u2( Pm) = R /2槡3 = 0. 29R = 0. 29 × 0. 1 = 0. 029kPaqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

3. 3 標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( PsqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
2465 型氣體活塞壓力計(jì)的不確定度為0. 0035%,在qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
檢定2000kPa 的DPI610 時(shí),氣體活塞壓力計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
不確定度分量u3qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( PsqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) 為:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
u3qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( PsqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) = α/2 = 2000 × 0. 0035% /2 = 0. 035kPaqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
數(shù)字壓力校驗(yàn)儀示值誤差的測(cè)量模型如下式所示:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
ΔP = PS - PLqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
其中,靈敏系數(shù)為:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( ΔP)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
PmqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
= 1,( ΔP)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
PSqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
= - 1qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
由2465 高精度氣體活塞壓力計(jì)和DPI610 數(shù)字壓力qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
校驗(yàn)儀各自產(chǎn)生的不確定度分量是相互好立的,根據(jù)不qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
確定度傳播定律,數(shù)字壓力計(jì)示值誤差合成標(biāo)準(zhǔn)不確定qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
度如下式所示:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
u2cqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( ΔP) = u2 ( ΔPmqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) + u2 ( ΔPSqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
= u21qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( ΔPiqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) + u22qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( PmqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) + u23qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
槡 ( Ps )qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
= 槡( 0. 089) 2 + ( 0. 029) 2 + ( 0. 035) 2 = 0. 100kPaqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
5 擴(kuò)展不確定度qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
擴(kuò)展不確定度的評(píng)定方法:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
按照包含因子k 給出擴(kuò)展不確定度U,按照標(biāo)準(zhǔn)不qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
確定度ucqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( y) × 包含概率P 的因子kpqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
從而得到擴(kuò)展不qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
確定度Up。kpqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
與y 的分布有關(guān)。當(dāng)估計(jì)接近正態(tài)分布qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
時(shí),k pqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
采用t 分布臨界值,kp = tpqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( veffqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
) ,一般采取U95 = k95qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
ucqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( y) 。因此,擴(kuò)展不確定度為:qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
U95 =kucqzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
( ΔP) =2 ×0. 100 =0. 200kPa( P =95%,k =2)qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
6 測(cè)量不確定度報(bào)告qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
便攜式壓力校驗(yàn)儀測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
0. 200kPa ( k = 2) 。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
 qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

7 結(jié)束語qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
便攜式壓力校驗(yàn)儀不僅彌補(bǔ)了常規(guī)檢定標(biāo)準(zhǔn)體積大、不便于攜帶等弊端,同時(shí)還使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及儀表校準(zhǔn)發(fā)生了革命性的變化,進(jìn)一步推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展過程中,還有幾個(gè)相關(guān)的問題需要予以重視和解決,即是現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)儀的溯源和校準(zhǔn)規(guī)范。后者包括現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)儀本身的校準(zhǔn)規(guī)范或檢定規(guī)程和使用現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)儀對(duì)過程儀表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)必須遵守的校準(zhǔn)規(guī)范。對(duì)于多功能多參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)儀,這兩個(gè)問題尤為重要,應(yīng)引起生產(chǎn)廠商和計(jì)量部門的重視,并予以更好的解決。qzR壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

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