基于GUM 法對壓力表測量結(jié)果示值誤差的不確定度評定及表示的研究

黃轉(zhuǎn)弟

（天水市秦安縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測所，甘肅 秦安 741600）

1 測量基本條件及依據(jù)

1.1 測量標(biāo)準(zhǔn)

選取測量范圍為（0～2.5）MPa，準(zhǔn)確度等級為0.4 級，編號為98.9.55 的精密壓力表。此表經(jīng)天水市計(jì)量測試檢定所檢定合格，證書編號為TJYL2020-050，作為本級計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)量值傳遞計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，本次實(shí)驗(yàn)選該表做為測量標(biāo)準(zhǔn)。主要輔助設(shè)備為YH160T 手動液壓源。

1.2 測量依據(jù)

國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG52[1-2]。

1.3 測量對象

測量選取本實(shí)驗(yàn)室日常收檢量最大，最具代表性的，1.6 級的普通壓力表作為被測對象，本次實(shí)驗(yàn)選取的壓力表編號為2005E2896，測量范圍（0～2.5）MPa。

1.4 測量條件

1）環(huán)境溫度：（20±5）℃；

2）環(huán)境濕度（RH）：不大于85%；

3）環(huán)境壓力：大氣壓力；

儀表在檢定前應(yīng)在以上規(guī)定的環(huán)境條件下至少靜置2 h[3]。

1.5 測量方法

采用壓力校驗(yàn)器，通過升壓檢定和降壓倒序反檢將被檢表的各檢定點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)器直接比較，逐點(diǎn)讀取被檢表示值。標(biāo)準(zhǔn)表與被測表兩表的示值之差就是該點(diǎn)的示值誤差。

2 測量模型

式中：δ 為被檢點(diǎn)示值誤差；p被為被檢表在被測點(diǎn)上的示值；p標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)表示值。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

1）由標(biāo)準(zhǔn)表誤差傳遞引入的不確定度分量u1。

2）由重復(fù)性測量引入的不確定度u2。

3）由被測表讀數(shù)分辨力引入的不確定度分量u3。

4）由溫度變化引入的不確定度分量u4。

5）由彈性元件彈性后滯引進(jìn)的不確定度u5。

（其中：由于示值重復(fù)性測量引入的不確定度u2在評定時已經(jīng)包含了分辨力的影響，因此取u2、u3兩個中較大者進(jìn)行合成不確定度的計(jì)算。）

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定方法

本次實(shí)驗(yàn)以1.0 MPa 檢定點(diǎn)舉例說明。

4.1 由標(biāo)準(zhǔn)表誤差傳遞引入的不確定度分量u1

由于不確定度具有可傳播性，本次測量使用的標(biāo)準(zhǔn)表準(zhǔn)確度等級為0.4 級、測量范圍為0～2.5 MPa，在檢定點(diǎn)1.0 MPa 處的最大允許誤差為0.01 MPa 即為區(qū)間半寬度a。假設(shè)在區(qū)間服從均勻分布，，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：a=（0.4×2.5）/100=0.01 MPa；u1=a/k=0.01/=0.005 8 MPa。

4.2 由重復(fù)性測量引入的不確定度u2

選擇1.0 MPa 處為測量點(diǎn)，在重復(fù)性條件下反復(fù)測量10 次，測得數(shù)據(jù)pi如表1 所示。

表1 不確定度示值測量表

4.3 由被測壓力表分辨力引入的不確定度分量u3

被測壓力表分度值為0.05 MPa，分辨力為0.025 MPa，區(qū)間半寬度為0.025 MPa，假設(shè)服從均勻分布，k 取，則其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4 由溫度變化引入的不確定度分量u4

由于在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度（20±5）℃下壓力表采取了溫度補(bǔ)償措施，因此在本次實(shí)驗(yàn)中由溫度變化引起的不確定度可忽略不計(jì)[4]。

4.5 由彈性元件彈性后滯引進(jìn)的不確定度u5

壓力表示值讀數(shù)按分度值1/5 估讀，相對誤差：

5 合成不確定度

5.1 不確定度分量一覽表（表2）

由表2 得知，被測表讀數(shù)分辨力引入的不確定度為0.014 MPa，大于由重復(fù)測量引入的不確定度0.005 6 MPa，因此只考慮被測表分辨力引入的不確定0.014 MPa。

表2 不確定度分量一覽表

5.2 合成不確定度的計(jì)算

在本例中，所用模型為線性函數(shù)模型，且各輸入量之間不相關(guān)，因此合成不確定度為：

6 擴(kuò)展不確定度

取包含概率為95%，對應(yīng)包含因子k 取2，則擴(kuò)展不確定度為：

7 測量結(jié)果表示

測量結(jié)果的表達(dá)是檢測報告最終結(jié)果的呈現(xiàn)，完整的測量結(jié)果包括被測量的最佳估計(jì)值和測量不確定度兩部分。不確定的傳播性決定了提供的不確定度應(yīng)具有充分的信息以便人們正確使用。同時測量結(jié)果應(yīng)遵循與其測量不確定度的末位對齊的原則。

綜上，本次測量結(jié)果表示如下：