压力变送器测量不确定评定机械制造机械仪表工业_机械制造-机械、仪表工业.pdf

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1、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 士 2）C,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

2、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 占=代一代（1）式中：3变送器的基本误差值（mA；A变送器的实际输出值(mA;Ao变送器的理论输出值(mA。Ao又可分解为：Ao=Co Po(2)式中:A n变送器输出量程(mA;Pm变送器输入量程(MPa；Co代的起始理论输出值(mA；Po变送器的输入压力值。此输入压力值 Po 包括两项内容，一项是二等活塞压力计产生的标准压力值 R,另一项是变送器取压口与活塞压力计活塞下缘处不是同

3、一水平面产生静压 力差 R。R 表达式为：P2=p gh(3)式中：p 标准压力计用介质液的密度，o.88*io 3kg/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：A Ad-孑(R+Pgh)-Co(4)Pm 故：c =a c(P=-垃=-0.5(mA/MPa)沪1 Pm 32 活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或半合理力度地选取个前正点包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上

4、次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入ch 亠-一如-一16 0.88 103*9.8=0.00431 mA m-亦 Pm 32 3 分量标准不确定度的分析计算 活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或半合理力度地选取个前正点

5、包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入0.00037 U1 二 0.0002 mA 选取一只 0.1 级(032)MPa 输出电流范围为 420mA 勺压力变送器，选 用的活塞压力计为 160MP 的 0.02 级活塞压力计。那么 A=16mAPn=32MPaG=4mA 3.1

6、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)ii 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8MP 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:次数 n 输出电流值 1(mA 1 I(mA 2(I-I)(mA 1 8.002 0.0012 14.4 x 10-8 2 8.001 0.0002 0.4 x 10-8 3 8.001 0.0002 -8 0.4 x 10 4 7.999 -0.0018 32.4 x 10-8 5 8.002 0.0012 14.4 x 10-8 6 8.000 -0

7、.0008 6.4 x 10-8-1 n 1=瓦 I i=n im 8.0008mA 6 _ 送(h-I)2=68.4X0 i#6 2 x Ii-I s=0.00037 mA I n1 其自由度v 1=5 3.2 数字万用表不确定度分量 u(l)21 活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或半合理力度地选取个前正点包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二

8、送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入0.015%由数字万用表的检定证书查得直流档的最大允许误差为:U 2=1 3 0.015%*30 _ 3-0.0015 mA 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 从检定证书中得知活塞压力计在压力恒温室(20 士 5)C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:

9、e v U u3=c(R)k“0.02%x60=-0.5-2.58=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。=0.00431 0.13 1=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

10、 uc（见表 2）活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或半合理力度地选取个前正点包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入4.1 不确定度分析一览表 表 2

11、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 FLUKE74 估 算 0.0015 50 3 标准活塞压力计估算 0.0023 oo 4 介质液咼度差估算 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：Uc Py ,U；u|u3 ul=；0.000372 0.00152 0.00232 0.00062=0.0028 MPa 4.3 合成标准不确定度的有效自由度 Veff为：v-_ _ Veff-4 4 4 4 H U2 也 v；v2 v3 v4 0.00284 _ 4 4 4 4 0.00037

12、 0.0015 0.0023 0.0006 5 50：8=507 J-4.4 扩展不确定度 置信概率取 95%,Veff近似取乂，查 t 分布表得：k=2.5758 则扩展不确定度：uP=k uc=2.5758 x 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 度为乂，本例被检变送器最大允许误差为士 0.016mA 满足 JJG882-1994 压力 活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或

13、半合理力度地选取个前正点包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入变送器检定规程 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。活塞压力计作标准力器确度等级为位半高性能数字万用表被测对级象位半的变器确送量过程根据检位半仪据检不同相应不同范围位半范输出信号定前正安装连不据检接好后至测少均匀或半合理力度地选取个前正点包括位半范零续或进行次循环或半然变力按照规要字求评匀各项误差结果使符上次述或半的变检变括相应条件性一般直本直要字学模型占匀各代式中基值入此两性同内容据检位半力是二送量合产生或半前另能出活生口与下各缘直处位水或半生平处面或半静不力口达介果质信进与缘直入误液密当重加速对?合?匀各?生?二两同?被入误误?缘直连?力或半照?塞出?零续?匀?或半塞入生平据?照?位半入