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关于弹簧管式一般压力表示值误差测量结果的不确定度评定分析

发布时间:2019-04-21 20:50:38 浏览:次

1 弹簧管式不确定度测量条件

1.1 测量依据

根据《弹簧管式一般压力表、压力真空表以及真空表》中的相关内容展开测量, 这种方式能够保证弹簧管式一般压力表示值测量规范性与准确性。

1.2 测量环境

为了保证最终测量结果的精确性, 需要在15~25℃环境中展开测量, 同时在湿度85%环境下检测标准大气压。被检测的表需要在上述环境中静置2h再进行测量, 这种方式能够大大提升最终弹簧管式一般压力表示值误差不确定度测量结果有效性。

1.3 测量标准与测量对象

需要使用0.4级精密压力表。工作压力表的测量范围为0~1.6MPa, 分度值在0.02MPa左右, 压力表示值需要根据分度值的五分之一进行估读, 工作压力表为1.5级。

2 弹簧管式一般压力表示值数学模型的建立

弹簧管式一般压力表示值误差不确定度数学模型建立需要考虑以下内容:第一考虑测量重复性影响, 在弹簧管式一般压力表示值误差不确定度测量过程中, 重复测量会在一定程度上影响最终测量效果, 压力表经多次反复测量后, 需要引入标准不确定度分量, 通常表示为u1

第二考虑环境条件。环境条件对弹簧管式一般压力表示值误差不确定度评定影响较大, 根据相关规定, 最适宜环境温度为15~25℃, 在该种温度环境中, 虽然标准和被检表所处环境温度相同, 但由于二者之间膨胀系数不同, 会产生一定不确定性, 该项条件下不确定度分量为u2

第三, 考虑压力表指针中心和精密压力表高度差的不确定度。在实际弹簧管式一般压力表示值误差不确定度测量过程中, 二者存在一定高度差, 因此会出现一定不确定量, 该种类型不确定量表示为u3

第四, 压力表示值的估读, 由于是估读, 因此会存在一定误差, 在此过程中引入不确定分量, 表示为u4

第五, 考虑精密压力表存在的误差。在精密压力表中, B类不确定度分量表示为u5。二等活塞压力计引入的不确定度分量为u6。通常情况下, 弹簧管式一般压力表示值误差的计算公式如式 (1) 所示。

 

式中, M为误差值;P1为某一定点压力;P0为某定点精密压力表示值。通过对以上不确定度分量研究发现, 在计算弹簧管式一般压力表示值误差不确定度的过程中, 需要采用相应公式进行计算, 如式 (2) 所示。

 

式中, K为压力表温度影响系数, 取值0.0004;P为压力表的量程;t为环境温度与标准温度之间的差值;Hg是压力表指针与精密表的高度差;Pg为估读误差;Pb为标准器误差[1]

3 弹簧管式一般压力表示值误差测量结果不确定度

3.1 被检压力表重复测量

在弹簧管式一般压力表示值误差不确定度展开评定过程中, 若采用重复测量法, 其中不确定度会发生一定变化, 为了对此过程中不确定度进行准确测量, 需要在0~40MPa压力下, 采用0.4级精密压力表, 对1.6级弹簧管式中20MPa的点展开独立测量, 测量次数为10次, 将每次测量结果记录下来, 最终对其进行分析。第一次至第十次测量数值分别为19.4MPa、20.2MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa和20.4MPa。根据以上数值计算出算数平均值为19.94MPa, 标准偏差为0.34MPa。

3.2 被检压力表估读误差

在实际弹簧管式一般压力表示值误差不确定度测量中, 被检压力表数值需要根据分度值的五分之一读取, 通常情况下, 1.6级弹簧管式压力表中估读误差为0.2MPA, 误差分布情况为正态分布, 因此其中置信水平为95%, 覆盖因子数值为2。其中不确定度为0.1MPa。

3.3 精密压力表准确度

精密压力表中准确度也会形成一定不确定度, 属于B类标准, 根据弹簧管式精密压力表中内容能够确定0.4级弹簧管式压力在0~40MPa之间, 金精密压力数值允许最大误差为0.16MPa, 这也是不确定度区间半宽值。最终不确定度为0.08MPa。

3.4 环境温度

温度环境中不确定度属于B类, 通常情况下, 弹簧管式一般压力表示值误差不确定度测量温度为15~25℃, 在极限温度测量过程中, 精密压力表产生最大误差Kt为t-20℃, 其中Kt为弹簧管温度系数, 数值为0.004℃, P为40MPa, 覆盖因子K为3, 根据以上数据计算出不确定度为0.046MPa。

3.5 精密压力表估读误差

在实际弹簧管式一般压力表示值误差不确定度评定过程中, 精密压力表数值需要根据分度值的十分之一估读, 以0.4级精密压力表为例, 在压力0~40MPa条件下, 估读误差数值为0.02MPa, 覆盖因子K为2, 则其中不确定度为0.01MPA。

3.6 精密压力表和被检压力表指针轴高度差

压力表校验过程中, 二者指针轴之间存在50mm的高度差, 主要是由硅油液位高度所导致的, 在此过程中需要计算液体体积, 再与覆盖因子相乘, 最终得到数值就是不确定度。

3.7 合成标准

由于弹簧管式一般压力表示值误差不确定度评定中各项不确定度是独立存在的, 因此在实际测量过程中, 需要对其进行合成, 合成过程不确定度计算方法如式 (3) 所示。

 

4 结论

随着时代发展, 弹簧管式一般压力表示值误差测量结果受关注程度逐渐提升, 如何保证测量结果的准确性, 成为有关人员关注的重点问题。本文通过研究弹簧管式一般压力表示值误差测量结果不确定度发现, 采取合理措施能够大大提升测量结果准确性。总之, 研究弹簧管式一般压力表示值误差测量结果不确定度, 能够为今后弹簧管式一般压力表示值测量结果不确定度研究发展奠定基础。