一種精密壓力表標準裝置
本文介紹一種各級計量部門及廠礦企事業(yè)單位進行壓力表、氧氣表和其他禁油類壓力表檢定工作較為理想和實用的計量標準裝置的組成和 基本工作原理和技術(shù)指標，通過一組試驗數(shù)據(jù)對其不確定度進行分析及驗證。
1 .前言
壓力表在各行各業(yè)中廣泛應用，壓力表計量十分重 要和普及。尤其是某些使用環(huán)境條件惡劣的行業(yè)，對壓 力表計量周期要求短、計量工作量大，計量測試時往往要 送檢，但送檢費用高，有的很遠不方便。因此建立一套簡 單實用的壓力表計量標準能有效提高工作效率和保證量 值傳遞準確可靠。本文介紹一種各級計量部門及廠礦企 事業(yè)單位進行壓力表、氧氣表和其他禁油類壓力表檢定 工作較為理想和實用的計量標準裝置的組成和基本工作 原理及其不確定度分析。
2.工作原理及組成
本裝置由十五塊精密壓力表(見表1)組成，配套設(shè) 備為一臺壓力表、氧氣表兩用校驗器。
本裝置是根據(jù)帕斯卡定律，以流體靜力學的平衡原 理為基礎(chǔ)進行壓力計量的。本裝置采用油水分離法，通 過兩級油水分離裝置，用精密壓力表作為標準，來校驗下 等級的壓力表和氧氣表。檢定時，利用壓力校驗器的手 動柱塞泵造壓并通過油管路和水管路傳遞壓力(水管路中被校氧氣表接頭專作檢定氧氣表及其他禁油類壓力表 用，油管路中接頭作連接標準壓力表和被校壓力表用）， 將該壓力同時傳遞給精密壓力表和被測壓力表，使二者 在同一壓力下進行示值比對。系統(tǒng)原理圖見圖1。
3.主要技術(shù)指標
（1）精密壓力表極限誤差:±0. 4 %
（2）測量范圍：（0?60) MPa
（3）擴展不確定度：0. 30 %。
4.數(shù)據(jù)采樣
將測量范圍為（0?25) MPa，分辯力為0. 2MPa，準確度等級為0. 4級的精密壓力表安裝在試驗器標準壓力 表接頭上作為標準表。
將一塊測量范圍為（0?25 ) MPa，分辯力為 0. 5MPa，準確度等級為1. 5級的一般壓力表安裝在試驗 器被檢壓力表接頭上作為被檢表。
在環(huán)境條件：溫度：（20 ±5) 相對濕度：小于 85 %，等溫2h以上；環(huán)境壓力：大氣壓，測量方法：通過升 壓和降壓兩個循環(huán)，將被測壓力表在10Mpa點，與標準 表比較，逐點讀取被測壓力表示值，反復測量12次，各項 測值如表2所示。
5.不確定度分析
5. 1標準不確定度分量評定
標準不確定度主要有上一級標準活塞式壓力計引入 的測量不確定度分量m、測量重復性引入的不確定度分 量U2、溫度變化引起的不確定度分量U3、標準表估讀誤差引入的不確定度分量u4、數(shù)據(jù)修正引入的不確定度分 量屯五個分量,下面分別論述：
（1）由上一級標準活塞式壓力計引入的測量不確定 度分量U1
上一級標準活塞式壓力計為二等標準活塞式壓力 計,其準確度等級為0. 05級,服從正態(tài)分布,則:
U1= 0. 05 % +2. 58 = 0. 019 %
（2）由測量重復性引入的不確定度分量U2
n
E(Xi- X)2
S = =0.0135MPa
n - 1
不確定度用相對標準差表示：U2 = S/ 25 = 0. 054 %
（3）由溫度變化引起的不確定度分量U3
環(huán)境溫度對標準器,被檢表均產(chǎn)生影響。檢定規(guī)程 規(guī)定,檢定0.4級精密壓力表的溫度范圍為（20 ±3) "C, 檢定一般壓力表的溫度范圍為(20 ±5) C。所以，環(huán)境 溫度對標準表的影響原始量為At1=3 C,對被檢表的影 響原始量為At2 = 5 C。
①環(huán)境溫度對標準表產(chǎn)生的示值誤差引入的不確定 度U31
環(huán)境溫度對標準表產(chǎn)生的示值誤差為：
A31 = k -P ?At1
式中：k —示準表彈黌管彈性系數(shù)，k = 0. 0004 ; P — 標準表量程，P = 25 ; At1 —環(huán)境溫度對標準表影響原始 量,At1 = 3 C
所以 A31 = k -P ?At1 =0.0004 X25 X3 =0. 030MPa
產(chǎn)生這個溫度誤差的分布屬均勻分布,故:
△31
u31 = =0. 069 %
25 X 3
②環(huán)境溫度對被檢表產(chǎn)生的示值誤差引入的不確定 度%2
環(huán)境溫度對被檢表產(chǎn)生的示值誤差為：
A32 = k -P .At2
式中：k —皮檢表彈黌管彈性系數(shù)，k = 0. 0004; P —
被檢表量程，P = 25 ; At。一環(huán)境溫度對被檢表影響原始 量,At2 = 5 C
所以 A32 = k -P At2 = 0. 0004 X25 X5 = 0. 05MPa
產(chǎn)生這個溫度誤差的分布屬均勻分布,故：
A 32
U32= =0 . 115 %
32 25 X 3
（4）由標準表估讀誤差引入的不確定度分量U4 標準表的分度值為0. 2MPa ,要求估讀至分度值的
012 X110
1/ 10 ,服從均勻分布，故：U4 = =0. 046 %
4 25 X 3
（5）由數(shù)據(jù)修正引入的不確定度分量U5
對檢定的結(jié)果修約至標準表的估讀值,修約誤差為
估讀值的1,分布同屬均勻分布,故有：
U5 = 21 X U4 = 01023 %
5.2合成標準不確定度
以上各項相互獨立,用方和根法合成：
Uc = U2 + u2 + U2 + U2 + u5 =0. 15 %
5. 3擴展不確定度
U=2uc=2 X0. 15 %=0. 30%
6.測量標準不確定度的驗證
選取一塊測量范圍為（0?25) MPa,分辯力為 0.5MPa,準確度等級為1.5級的一般壓力表,按4中所 述方法進行測量,并將測量結(jié)果與該表的上級標準檢定 結(jié)果相比較,見表3：
選取兩次檢定結(jié)果中最大差值為0.001 MPa,小于2 Uc, 故不確定度得到驗證。
6.結(jié)論
本裝置擴展不確定度為0.30%,符合JJG 52 - 1999
?彈黌管式一般壓力表、壓力真空表和真空表檢定規(guī)程》
的要求,可開展1. 5級以下一般壓力表的檢定工作。
