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關于彈簧管式一般壓力表示值誤差測量結果的不确定度評定分析

發布时間:2019-04-21 20:50:38 浏覽:次

1 彈簧管式不确定度測量條件

1.1 測量依據

根據《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表以及真空表》中的相關内容展開測量, 這種方式能夠保證彈簧管式一般壓力表示值測量規範性與準确性。

1.2 測量環境

为了保證最終測量結果的精确性, 需要在15~25℃環境中展開測量, 同时在濕度85%環境下檢測标準大氣壓。被檢測的表需要在上述環境中靜置2h再進行測量, 這種方式能夠大大提升最終彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度測量結果有效性。

1.3 測量标準與測量對象

需要使用0.4級精密壓力表。工作壓力表的測量範圍为0~1.6MPa, 分度值在0.02MPa左右, 壓力表示值需要根據分度值的五分之一進行估讀, 工作壓力表为1.5級。

2 彈簧管式一般壓力表示值數學模型的建立

彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度數學模型建立需要考慮以下内容:第一考慮測量重複性影響, 在彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度測量過程中, 重複測量會在一定程度上影響最終測量效果, 壓力表經多次反複測量後, 需要引入标準不确定度分量, 通常表示为u1

第二考慮環境條件。環境條件對彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度評定影響較大, 根據相關規定, 最适宜環境溫度为15~25℃, 在該種溫度環境中, 雖然标準和被檢表所處環境溫度相同, 但由于二者之間膨脹系數不同, 會産生一定不确定性, 該項條件下不确定度分量为u2

第三, 考慮壓力表指針中心和精密壓力表高度差的不确定度。在實際彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度測量過程中, 二者存在一定高度差, 因此會出現一定不确定量, 該種類型不确定量表示为u3

第四, 壓力表示值的估讀, 由于是估讀, 因此會存在一定誤差, 在此過程中引入不确定分量, 表示为u4

第五, 考慮精密壓力表存在的誤差。在精密壓力表中, B類不确定度分量表示为u5。二等活塞壓力計引入的不确定度分量为u6。通常情況下, 彈簧管式一般壓力表示值誤差的計算公式如式 (1) 所示。

 

式中, M为誤差值;P1为某一定點壓力;P0为某定點精密壓力表示值。通過對以上不确定度分量研究發現, 在計算彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度的過程中, 需要采用相應公式進行計算, 如式 (2) 所示。

 

式中, K为壓力表溫度影響系數, 取值0.0004;P为壓力表的量程;t为環境溫度與标準溫度之間的差值;Hg是壓力表指針與精密表的高度差;Pg为估讀誤差;Pb为标準器誤差[1]

3 彈簧管式一般壓力表示值誤差測量結果不确定度

3.1 被檢壓力表重複測量

在彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度展開評定過程中, 若采用重複測量法, 其中不确定度會發生一定變化, 为了對此過程中不确定度進行準确測量, 需要在0~40MPa壓力下, 采用0.4級精密壓力表, 對1.6級彈簧管式中20MPa的點展開獨立測量, 測量次數为10次, 将每次測量結果記錄下來, 最終對其進行分析。第一次至第十次測量數值分别为19.4MPa、20.2MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa、19.6MPa、19.8MPa、20.2MPa和20.4MPa。根據以上數值計算出算數平均值为19.94MPa, 标準偏差为0.34MPa。

3.2 被檢壓力表估讀誤差

在實際彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度測量中, 被檢壓力表數值需要根據分度值的五分之一讀取, 通常情況下, 1.6級彈簧管式壓力表中估讀誤差为0.2MPA, 誤差分布情況为正态分布, 因此其中置信水平为95%, 覆蓋因子數值为2。其中不确定度为0.1MPa。

3.3 精密壓力表準确度

精密壓力表中準确度也會形成一定不确定度, 屬于B類标準, 根據彈簧管式精密壓力表中内容能夠确定0.4級彈簧管式壓力在0~40MPa之間, 金精密壓力數值允許最大誤差为0.16MPa, 這也是不确定度區間半寬值。最終不确定度为0.08MPa。

3.4 環境溫度

溫度環境中不确定度屬于B類, 通常情況下, 彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度測量溫度为15~25℃, 在極限溫度測量過程中, 精密壓力表産生最大誤差Kt为t-20℃, 其中Kt为彈簧管溫度系數, 數值为0.004℃, P为40MPa, 覆蓋因子K为3, 根據以上數據計算出不确定度为0.046MPa。

3.5 精密壓力表估讀誤差

在實際彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度評定過程中, 精密壓力表數值需要根據分度值的十分之一估讀, 以0.4級精密壓力表为例, 在壓力0~40MPa條件下, 估讀誤差數值为0.02MPa, 覆蓋因子K为2, 則其中不确定度为0.01MPA。

3.6 精密壓力表和被檢壓力表指針軸高度差

壓力表校驗過程中, 二者指針軸之間存在50mm的高度差, 主要是由矽油液位高度所導緻的, 在此過程中需要計算液體體積, 再與覆蓋因子相乘, 最終得到數值就是不确定度。

3.7 合成标準

由于彈簧管式一般壓力表示值誤差不确定度評定中各項不确定度是獨立存在的, 因此在實際測量過程中, 需要對其進行合成, 合成過程不确定度計算方法如式 (3) 所示。

 

4 結論

随着时代發展, 彈簧管式一般壓力表示值誤差測量結果受關注程度逐漸提升, 如何保證測量結果的準确性, 成为有關人員關注的重點問題。本文通過研究彈簧管式一般壓力表示值誤差測量結果不确定度發現, 采取合理措施能夠大大提升測量結果準确性。總之, 研究彈簧管式一般壓力表示值誤差測量結果不确定度, 能夠为今後彈簧管式一般壓力表示值測量結果不确定度研究發展奠定基礎。