一般壓力表量值比對能力驗證

王翠玨

[摘 要]采用兩個或兩個以上實驗室間量值比對的方法開展能力驗證。將主導實驗室提供的傳遞標準逐一傳遞到各實驗室進行計量測量，通多對傳遞標準測量不確定度的評定，獲得傳遞標準的合成不確定度和擴展不確定度，確定該實驗室的測量結果是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，從而判斷該實驗室量值傳遞的準確性。

[關鍵詞]壓力表；比對；測量不確定度；能力驗證

中圖分類號：TH823.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）20-0138-02

能力驗證是利用實驗室間比對確定實驗室的校準/測量能力或檢查機構的校驗能力，任何用于監(jiān)視實驗室能力的實驗室比對和測量審核的活動稱為能力驗證活動。能力驗證活動包括能力驗證計劃、實驗室間比對和測量審核。能力驗證計劃是為保證實驗室在特定檢測、測量或校準領域的能力而設計和運作的實驗室間比對。

在本文中，將依據(jù)JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》檢定規(guī)程以及JJF 1117-2010《計量比對》國家計量技術規(guī)范，通過對一般壓力表的測量結果進行不確定度評定，采取參比實驗室間測量結果與其不確定度的一致性用歸一化偏差進行評價，獲得比對結果是否滿意的評價。

1 能力驗證方案

采用實驗室間量值比對的方法開展能力驗證。將主導實驗室提供的傳遞標準（被測對象）逐一傳遞到各實驗室進行計量測量，通過對每個檢定點（零點除外）進行測量不確定度的評定，獲得其合成標準不確定度及擴展測量不確定度，將參比實驗室各測量結果與主導實驗室所確定的量值進行比較，采取測量結果與其不確定度的一致性用歸一化偏差進行評價的方法，獲得比對結果能力驗證是否滿意的評價。

傳遞標準由上一級主導實驗室提供，傳遞標準穩(wěn)定可靠，根據(jù)比對所選擇的傳遞標準的特性確定比對路線，傳遞過程中保持其穩(wěn)定性，本文采取環(huán)式傳遞方法。

2 傳遞標準與參比實驗室計量標準器參數(shù)

2.1傳遞標準參數(shù)（表1）

2.2 參比實驗室標準器參數(shù)（表2）

3 測量方法和測量過程

3.1 測量方法

依據(jù)JJG 52-2013《彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表》國家計量檢定規(guī)程。

3.2 測量環(huán)境

溫度：（20±5）℃；濕度不大于85%

3.3 測量過程

將傳遞標準置于實驗室檢定環(huán)境條件下2h以上，再傳遞標準安裝到數(shù)字壓力計標準裝置接口上并檢查接口的密封性，傳壓介質為氣體，試驗中選取名義壓力為0MPa、0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa共5個測量點。按照正反行程逐點升壓和降壓進行一個循環(huán)的測量，讀取輕敲后的示值。在0.2MPa壓力下進行3分鐘耐壓試驗。共進行3個循環(huán)的測量，每個測量點共進行6次測量。

4 測量數(shù)學模型

試中：-------被測壓力表在被測點上得示值

-------標準器示值

-------其它影響量

5 各輸入量的標準不確定度分量的評定

對傳遞標準器在測量點0MPa、0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa分別進行3次正反行程共6次測量，結果如表3

各測量點6次測量的算數(shù)平均值如表4

5.1 被測壓力表的測量重復性引入的標準不確定度分量

輸入量的標準不確定度的來源主要是被測壓力表的測量重復性和估讀誤差引入的不確定度分量，測量重復性和估讀誤差引入的不確定度分量可根據(jù)哪個分量大取哪個：

5.1.1 被測壓力表的測量重復性引入的標準不確定度分量 （A類評定）

A類標準不確定度：===

對于檢測點0.05MPa，===0.00005；其它點的測量，計算方法同上，計算結果見表5

5.1.2 估讀誤差引入的標準不確定度分量（B類評定）

傳遞標準分度值為0.002MPa，根據(jù)規(guī)程，按1/5進行估讀，則估讀分度值為0.002MPa×=0.0004MPa ，屬均勻分布，按B類不確定度進行評定，取包含因子k=，則==0.00023MPa 。

通過比較，本文取估讀誤差引入的標準不確定度分量作為被測壓力表的測量重復性引入的標準不確定度分量。

5.2 標準器的準確度引入的不確定度分量（B類評定）

數(shù)字壓力計標準裝置的準確度等級為0.05級，量程為（0～0.6）MPa，在區(qū)間內(nèi)屬均勻分布，取包含因子為，按照B類不確定度進行評定：區(qū)間半寬度MPa；根據(jù)均勻分布公式標準偏差公式；得

==0.00017MPa

5.3 由環(huán)境溫度對本次測量的影響引入的不確定度分量（B類評定）

本次比對使用的傳遞標準為彈簧管式壓力表，溫度系數(shù)kt=0.0004/℃。溫度影響所產(chǎn)生的最大誤差可按下式計算：

對于檢測點0.05MPa，其中溫度系數(shù)=0.0004/℃，溫度差=t -20 （℃），t為試驗時的環(huán)境溫度（取試驗前后兩次測量值的平均值），按均勻分布，按B類不確定度，取包含因子為=得

==0.00027MPa

6 合成標準不確定度的評定

式中：；

——檢測點標稱值；

靈敏度系數(shù)：=

=

=

對于檢測點0.05MPa，=1；=-1；==-0.00002其它點的測量，計算方法同上，計算結果見表6

當各輸入量不相關時，依據(jù)公式：

得傳遞標準各檢定點的合成標準不確定度為：

對于檢定點0.05MPa，其合成標準不確定度：

=0.00017MPa

其它檢定點，計算方法同上，計算結果如表7

7 擴展不確定度的評定

取k=2，依據(jù)公式；以對于檢定點0.05MPa，

MPa，

其它檢定點，計算方法同上，計算結果見表8

8 結果評價方法

各參比實驗室用前文同樣的方法計算出結果，比對結果通常用比對判據(jù)值進行評價，值又稱為歸一化偏差，為各參比實驗室比對結果與主導實驗室參考值的差值與該差值的不確定度之比。

式中：——第j個實驗室的第i個測量點上測量結果；

——比對實驗室第i個測量點上的參考值；

k——包含因子，一般情況k=2；

——第i個測量點上的標準不確定度。

當，與相互無關或相關較弱時，

式中：——第j個實驗室的第i個測量點上測量結果的標準不確定度；

——傳遞標準在第i個測量點上在比對傳遞環(huán)節(jié)引入的不確定度；

——第i個測量點上參考值的標準不確定度。

比對測量結果一致性判斷原則：

參比實驗室的測量結果與參考值之差與不確定度之比在合理的預期范圍之內(nèi)，比對結果可接受；參比實驗室的測量結果與參考值之差與不確定度之比超出合理的預期，應分析原因。

9 結語

實驗室間比對是能力驗證活動的組成部分，是實現(xiàn)國際互認和考核實驗室能力的有效手段，通過比對，能夠考察各實驗室測量量值的一致程度、考察實驗室計量標準的可靠程度，檢查各計量檢定機構的檢定準確度是否保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。通過比對也能夠參考各實驗室計量檢定人員技術水平和數(shù)據(jù)處理的能力，發(fā)現(xiàn)問題，積累經(jīng)驗。

參考文獻

[1] JJF 1117-2010 計量比對.

[2] JJF 1059.1-2012 測量不確定度評定與表示.