压力变送器测量不确定度分析评定报告

压力变送器测量不确定度分析评定报告

压力变送器测量不确定度的评定 1 概述 1.1 测量依据 JJG882-2004《压力变送器检定规程》。 1.2 环境条件 温度(20±2)℃,相对湿度不大于80 %。 1.3 测量标准 一等活塞压力计作压力标准器，准确度等级为0.02级。 6位半高性能数字万用表 1.4 被测对象 准确度等级为0.1级的压力变送器。 1.5 测量过程 根据被检仪器的量程不同，用相应范围的，4位半高性能数字万用表作为被 检仪表输出信号检测仪器。检定前，正确安装连接好后，检定系统应预热不少 于十五分钟，并连续对被检器预加测量上限（或下限）压力3次。对于0.1级的 压力变送器，应在测量范围内至少均匀或合理地选取6个检定点（包括零点）， 连续进行3次循环检定，然后根据检测数据按照规程要求评定被检器的各项误 差。 1.6 评定结果的使用 符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。 2 数学模型 0AAd  （1） 式中:δ—变送器的基本误差值（mA）； Ad—变送器的实际输出值（mA）； A0—变送器的理论输出值（mA）。 A0又可分解为: 000 PP ACA m m  （2） 式中: Am—变送器输出量程（mA）； Pm—变送器输入量程（MPa）； C0—A0的起始理论输出值（mA）； P0—变送器的输入压力值。 此输入压力值P0包括两项内容，一项是二等活塞压力计产生的标准压力值 P1 ，另一项是变送器取压口与活塞压力计活塞下缘处不是同一水平面产生静压 力差P2。 P2表达式为：P2=ρgh （3） 式中:ρ—标准压力计用介质液的密度，0.88*103kg/m3； g—当地重力加速度，9.8m/s2； h—被检器取压口中心与压力计活塞下端面的高度差。 那么，式（1）可写成：   01 CghPP AA m m d   （4） 故：   1  I uIc    MPamAP A P uPc m m /5.032 16 1 1      13 00431.08.9*1088.032 16   mmAgP A h uhc m m  3 分量标准不确定度的分析计算 选取一只0.1级（0～32）MPa，输出电流范围为4～20mA的压力变送器，选 用的活塞压力计为1～60MPa的0.02级活塞压力计。那么Am=16mA，Pm=32MPa，C0=4mA 3.1 测量重复性 （1）被测压力变送器重复测量引起的不确定度分量u（V）11 对被检仪表做不少于5个点的量程范围内检定，每点均进行6次测量，发现 在8MPa点上变化最大，以此组数据（见表1）为代表，用贝塞尔公式计算单次测 量实验标准差s： 表1 次数n 输出电流值I （mA） II  （mA） 2)( II  （mA） 1 8.002 0.0012 14.4×10-8 2 8.001 0.0002 0.4×10-8 3 8.001 0.0002 0.4×10-8 4 7.999 -0.0018 32.4×10-8 5 8.002 0.0012 14.4×10-8 6 8.000 -0.0008 6.4×10-8 mAInI n i i 0008.81 1       6 1 82 104.68)( i i II    mAn II s i i 00037.01 26      mAsu 0002.0 3 00037.0 31  其自由度ν1=5 3.2 数字万用表不确定度分量u(I)21 由数字万用表的检定证书查得直流档的最大允许误差为：0.015% 312 Uu  3 30*%015.0  mA0015.0 其估算值可靠性为10%，故自由度：v2=(10 %)-2/2=50 3.3 二等活塞压力计估算的不确定度分量 3.3.1活塞压力计输出压力不确定度分量u(P1)21 从检定证书中得知活塞压力计在压力恒温室(20±5)℃下，其准确度为 0.02%,其概率分布服从正态分布（给定置信概率p=0.99%），则查表得k=2.58 即：   k UPcu  13 58.2 60%02.05.0  ＝0.0023（mA） 由于误差分布服从正态分布，所以v3=∞。 3.3.2 介质液高度差估算的不确定度分量u(h) 按规程要求, 被检器取压口的几何中心与活塞式压力计的活塞下端面在同 一水平面上，通常被检变送器的尺寸能大体保证达到这一要求，相差不多而忽 略， 不作人为修正专用砝码。但有相差时不作修正便引入误差,实验中实测存 在高度差h=13cm，由此估算带来的不确定度分量u(h)，遵从两点分布。   k UPcu  14 1 13.000431.0  ＝0.0006（mA） 其估算值可靠性约为25 %，故自由度v4=(25%)-2/2=8 4 合成标准不确定度uc（见表2） 4.1 不确定度分析一览表 表2 不确定度一览表 序号 不确定度来源 ui(y)（mA） vi 1 测量重复性 0. 00037 5 2 FLUKE744估算 0.0015 50 3 标准活塞压力计估算 0.0023 ∞ 4 介质液高度差估算 0.0006 8 4.2 合成标准不确定度 因上述各不确定度分量独立不相关，合成不确定度为：   2 4 2 3 2 2 2 1 uuuuPu yc  2222 0006.00023.00015.000037.0   MPa0028.0 4.3 合成标准不确定度的有效自由度veff为：   4 4 4 3 4 3 2 4 2 1 4 1 4 v u v u v u v u yuveff   8 0006.00023.0 50 0015.0 5 00037.0 0028.0 4444 4    507 4.4 扩展不确定度 置信概率取95％， effv 近似取∞，查t分布表得：k＝2.5758 则扩展不确定度：uP=k·uc＝2.5758×0.0028＝0.007MPa 5 不确定报告 压力变送器示值误差测量结果的扩展不确定度为U95=0.007 MPa，有效自由 度为∞，本例被检变送器最大允许误差为±0.016mA，满足JJG882-1994《压力 变送器检定规程》中第9项要求：所选用的标准器及配套设备所组成的检定装置， 其扩展不确定度应小于被检变送器最大允许误差的四分之一。