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一般压力表检定注意事项及不确定度评定

发布时间:2019-01-11 18:44:05

  【摘 要】文章从一般压力表检定工作出发,针对检定过程中一些常被忽视的问题进行分析整理,并对压力表检定的不确定度评定做出说明。   【关键词】一般压力表检定;注意事项;不确定度评定 
  在日常生产生活的各个部门中,凡是利用液体、气体、蒸汽作为传递介质、动力、燃烧体等都要体现出压力的作用。这就需要有各种适合的压力仪器仪表来指示出压力的有无、大小、变化等相关情况。以保证在日常生产生活中受到正确控制及使用,使工作能正常开展。弹簧管式一般压力表是使用最为广泛和频繁的压力仪表,它以可靠、直观、经济的特点在工业、农业、军事等各方面重要场合得到充分使用。做好一般压力表计量检定工作将直接或间接影响生产产品、工业生产过程控制、人身安全、以及国民经济各个领域的工作。本文从日常压力表检定方面出发,结合自己经验分析在压力表计量检定中常被忽视的问题以及对压力表检定不确定度评定。 
  一、一般压力表检定注意事项 
  (一)一般压力表在实际使用过程中检定温度与工作温度之间偏差所产生的示值误差的最大允许误差的计算问题 
  该问题的产生会直接影响到在实际使用过程中对压力表的选择。在这里列出具体计算方法,以直观分析该问题的解决方法。当一般压力表工作温度偏离(20±5)℃后,在现有的工作温度条件下产生示值误差的最大允许误差应参照下列公式进行分析:Δ=kΔt+δΔt=t2-t1的绝对值,式中:Δ为压力表在工作温度下的最大允许误差绝对值;Δt为一般压力表工作温度与检定温度之差;t1为检定时温度;t2为工作时的环境温度;k为温度系数(压力表使用说明书提供的温度系数);δ为该压力表在检定温度下的最大允许误差绝对值。通过以上公式分析,温度影响是直观明显的。当工作温度不同于检定温度时,产生的附加误差必须与压力表在检定温度下的最大允许误差叠加计算,致使该压力表准确度等级降低。唯一有效可行的改善方法就是改变工作环境,以满足一般压力表使用要求。 
  (二)因检定时安装仪表位置所形成的液体高度差引起的附加压力问题 
  在日常检定过程中,被检压力表和标准器在使用液体工作介质时,其受压点应保持在同一水平面上,如不在同一水平面上,必须注意到由液体液位高度差所产生的附加压力影响,以下列出两种常用的附加压力的处理方法。(1)实验时使用活塞压力计的情况,附加压力按下列公式进行计算分析:ΔP=ρgh式中:ΔP为由液位差引起的附加压力;ρ为工作介质密度(所用液体的密度查表可得);g为检定地点的重力加速度;h为压力表指针轴平面和活塞下端面两者间的高度差。(2)实验时使用检定装置的情况,附加压力按下列公式进行计算分析:ΔP=ρgd式中:ΔP为由液位差引起的附加压力;ρ为工作介质密度(所用液体的密度查表可得);g为检定地点的重力加速度;d为检定时两块压力表指针轴线间的距离。 
  二、一般压力表检定的不确定度评判 
  (一)概述 
  (1)测量依据:一般压力表检定规程(JJG52―2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表检定》)。(2)测量标准:必须写明所采用作为标准器的精密压力表等级、示值最大允许误差。(3)被测对象:写明被测对象的具体信息。(4)环境条件:检定时实验室的温湿度,等温2h以上。(5)测量方法:通过升压和降压一个循环,将被测压力表在各检定点与标准表进行比较,逐点读取被测压力表示值,被测压力表示值与精密压力表压力值两者差值为该压力表的示值误差。 
  (二)测量模型 
  ΔE=P-m式中:ΔE为压力表示值误差;P为被测压力表示值;m为标准器产生的压力值。2.3测量模型ΔE=P-m式中:ΔE为压力表示值误差;P为被测压力表示值;m为标准器产生的压力值。 
  (三)各影响量的标准不确定度分量的评定 
  (1)影响量P的标准不确定度u(P)的评定主要影响因素包含三个方面:①测量重复性u1(P);②环境温度变化u2(P);③示值估读不准u(P)。1.测量重复性引入的标准不确定度u1(P)可以通过连续测量得到测量列,用A类方法进行评定,本次评定中针对压力表实际测量时示值误差较大的点作10次重复测量,所得数据列表表示,际测量情况为在重复性测量条件下测量2次,以2次测量算术平均值为测量结果,2.检定温度与标准温度不同引入的标准不确定度u2(P)根据压力表检定规程中规定,检定压力表的环境温度为(20±5)℃,检定时实际温度和规程中要求的标准温度20℃之间的差在±Δt内(被检表温度影响系数α取0.0004),温度影响误差概率分布遵从均匀分布,按B类评定。 
  (四)测量不确定度报告 
  1.5级一般压力表的示值误差的扩展不确定度U95=0.633%,由合成标准不确定度uc及基于有效自由度veff=28、置信概率p=95%的t分布临界值所得包含因子t95(28)=2.05而得。结语依据JJF1059.1―2012和JJF1059.2―2012的相关内容,GUM和MCM是两种对测量不确定度的评定方法,虽然在两者在评定方法和评定过程上存在明显差别,评定结果反应形式也有不同(GUM为扩展不确定度形式,MCM为区间形式),但两者是在本质上一样的,评定结果也是基本一致的。之所以会存在细微差异,主要是由于评定者对测量系统的主观认识(如输入量分布类型、数学相关性等)上的不同引起的。通过本案例对两者进行比较,可以得出以下结论: 
  (1)MCM相比较于GUM,利用程序�Z言代替了繁琐的计算,一定程度上简化了评定流程并节省了评定时间。(2)MCM可由输出量的离散表示得出测量结果包含区间,避免了GUM中包含因子k近似。(3)GUM评定结果相比较于MCM评定结果稍显保守,这主要由于在评定过程中有些不确定度分量被重复计入。(4)MCM相比GUM,更适合于非线性复杂的或多维输入量,单一输出量的测量模型。综上所述,当测量模型为服从多种分布类型的多维输入量,单一输出量时,MCM评定测量不确定度相比于GUM更加准确和便捷。 
  参考文献: 
  [1]徐磊,陈晓怀.用蒙特卡洛法评定坐标测量机直径测量不确定度[J].河南科技大学学报:自然科学版,2016,37(3):15-18. 
  [2]王彦春.用蒙特卡洛法评定测量不确定度的理解和应用[J].铁道技术监督,2014,42(12):13-16. 
  [3]韩志国,李锁印,冯亚南,等.基于蒙特卡洛法的砝码校准不确定度评定[C].2013年力学计量测试技术学术交流会论文专集,2013.

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