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[摘 要]有时直接测量可以得出结果,有时,直接测量不能产生结果,需要经过计算,可以得到测量结果。这就需要根据公式来测量,还需要分别对公式中的各影响量进行评价标准不确定度。本文就此展开了探讨。
[关键词]精密压力表;误差;测量值:不确定度评定
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)11-0096-01
前言
根据误差的定义,如果要想得到误差就必须知道真值,但真值又无法得到,严格意义上准确的误差值也无法得到,因而这个误差只是估算值。同时不同国家误差评定方法不同,不同领域或不同人对测量误差的处理方法也不同,这种误差评定方法的不一致,使不同的测量结果之间缺少可比性,这与全球化市场经济的飞速发展不相适应。为了能够统一评价测量结果的质量,目前大多数情况下使用不确定度来定量表示测量结果的质量。
1测量不确定度分类
测量结果会受到许多因素影响,如人、测量设备、环境等因素。测量误差主要有随机测量误差和系统测量误差,随机测量误差是随机变化的,当测量次数达到一定数量时,这些数据分布规律符合正态分布。系统测量误差有一定规律,如随着环境温度的变化,测量结果可能偏大或偏小,那么人们可以根据环境温度实际值对测量数据进行相应的修正。测量不确定度评定有测量不确定度A类评定和测量不确定度B类评定,JJF1001—2011《通用计量术语及定义》中5.20定义了测量不确定度A类评定为“对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定”,类似随机测量误差原理,用符号uA表示,它一般用实验标准偏差来表征。同样JJF1001—2011中5.21定义了测量不确定度B类评定为“用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定”,用符号uB表示,类似系统测量误差原理,也就是说除A类评定以外都是B类评定。
2精密压力表示值误差的测量不确定度分析
2.1测量方法
依据JJG49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》检定规程的要求,用某市产品质量计量检测所的量程为(0.1~6)MPa的0.05级活塞式压力计,对型号:YB-150A,出厂编号:671,测量范围:(0~2.5)MPa,准确度等级:0.25级,分度值:0.01MPa的精密压力表进行示值误差检定,检定点分别为0.2MPa,1.2MPa和2.2MPa三个点,检定时的环境温度为21.0℃,湿度为51.0%RH。
2.2数学模型
ΔP=P1-P0
式中:ΔP——被校表示值误差;
P1——测量点上被校表示值;
P0——0.05级活塞压力计产生的标准压力值。
2.3方差和传播系数
2.3.1传播系数
C(P1)= =1
C(P0)= =-1
2.3.2方差u2c(δ)=C2(P1)u2(P1)+C2(P0)u2(P0)
2.4标准不确定度的评定
2.4.1由被检表引入的标准不确定度u(P1)
⑴由测量重复性引入的不确定度u(P11)
用0.05级活塞式压力计对被检表0.2MPa、1.2MPa、2.2MPa处,连续重复测量10次得以下结果(MPa)
其算术平均值 0.2004MPa; 1.1994MPa
=2.1985MPa
其单次测量标准差S0.2= =0.0005MPa;S1.2=0.0007MPa;S2.2=0.0005MPa
实际测量时,取四次的平均值为测量结果
故:u0.2(P11)= 0.00025MPa;u1.2(P11)=0.00035MPa;u2.2(P11)=0.00025MPa
⑵由估读误差引入的标准不确定度u(P12)
对本传递标准,其估读数为0.001MPa,半宽区为0.001MPa,仪表读数为均匀分布,置信因子k= 。
故:u(P12)= =0.00058MPa
以上各分量无相关性,
故:u(P1)=
故:u0.2(P1)=0.0006MPa;u1.2(P1)=0.0007MPa;U2.2(P1)=0.0006MPa;
2.4.2由活塞式压力计引入的标准不确定度u(P0)
⑴0.05级活塞式压力计标准装置引入的标准不确定度u(P01)
活塞式压力计准确度等级为0.05级,本例中在0.2MPa、1.2MPa、2.2MPa处进行测量,在此区间属均匀分布,k=
故u0.2(P01)= =0.000058MPa;u1.2(P01)=0.00035MPa;
U2.2(P01)=0.00064MPa
⑵活塞式压力计下端面与被检表测压点高度差引入的不确定度
u(P02)
由活塞式压力计与被检表的受压点不同,引起的液位高度
差的压力值为:
Δp=ρ×g×h
式中ρ为工作介质密度(变压器油在20℃时ρ=0.86×103kg/m3);g为检定地点重力加速度(鄂尔多斯市g=9.7986m/s2);h为被检表中心轴与活塞下端面的高度差,实测平均值h=
0.008m。
故Δp=0.0001MPa
在半宽区0.0001MPa内假设为均匀分布,置信因子k=3故:u(P02)=0.0001/ =0.00006MPa
以上各分量無相关性,故u(P0)=
故:u0.2(P0)=0.00008MPa;u1.2(P0)=0.0004MPa;U2.2(P0)=0.0006MPa;
结束语
校准实验室应评定所有校准结果的不确定度,也就是说所有校准结果必须包含测量不确定度;检测实验室要有测量结果不确定度评定能力。认可准则最新要求检测实验室制定检测结果接受判定规则,那么不确定度评定也是必要的工作内容。
参考文献:
[1]JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》.国家计量技术规范.
[2]JJF1033-2016《计量标准考核规范》.国家计量技术规范.
[3]JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程.
[关键词]精密压力表;误差;测量值:不确定度评定
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)11-0096-01
前言
根据误差的定义,如果要想得到误差就必须知道真值,但真值又无法得到,严格意义上准确的误差值也无法得到,因而这个误差只是估算值。同时不同国家误差评定方法不同,不同领域或不同人对测量误差的处理方法也不同,这种误差评定方法的不一致,使不同的测量结果之间缺少可比性,这与全球化市场经济的飞速发展不相适应。为了能够统一评价测量结果的质量,目前大多数情况下使用不确定度来定量表示测量结果的质量。
1测量不确定度分类
测量结果会受到许多因素影响,如人、测量设备、环境等因素。测量误差主要有随机测量误差和系统测量误差,随机测量误差是随机变化的,当测量次数达到一定数量时,这些数据分布规律符合正态分布。系统测量误差有一定规律,如随着环境温度的变化,测量结果可能偏大或偏小,那么人们可以根据环境温度实际值对测量数据进行相应的修正。测量不确定度评定有测量不确定度A类评定和测量不确定度B类评定,JJF1001—2011《通用计量术语及定义》中5.20定义了测量不确定度A类评定为“对在规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度分量的评定”,类似随机测量误差原理,用符号uA表示,它一般用实验标准偏差来表征。同样JJF1001—2011中5.21定义了测量不确定度B类评定为“用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定”,用符号uB表示,类似系统测量误差原理,也就是说除A类评定以外都是B类评定。
2精密压力表示值误差的测量不确定度分析
2.1测量方法
依据JJG49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》检定规程的要求,用某市产品质量计量检测所的量程为(0.1~6)MPa的0.05级活塞式压力计,对型号:YB-150A,出厂编号:671,测量范围:(0~2.5)MPa,准确度等级:0.25级,分度值:0.01MPa的精密压力表进行示值误差检定,检定点分别为0.2MPa,1.2MPa和2.2MPa三个点,检定时的环境温度为21.0℃,湿度为51.0%RH。
2.2数学模型
ΔP=P1-P0
式中:ΔP——被校表示值误差;
P1——测量点上被校表示值;
P0——0.05级活塞压力计产生的标准压力值。
2.3方差和传播系数
2.3.1传播系数
C(P1)= =1
C(P0)= =-1
2.3.2方差u2c(δ)=C2(P1)u2(P1)+C2(P0)u2(P0)
2.4标准不确定度的评定
2.4.1由被检表引入的标准不确定度u(P1)
⑴由测量重复性引入的不确定度u(P11)
用0.05级活塞式压力计对被检表0.2MPa、1.2MPa、2.2MPa处,连续重复测量10次得以下结果(MPa)
其算术平均值 0.2004MPa; 1.1994MPa
=2.1985MPa
其单次测量标准差S0.2= =0.0005MPa;S1.2=0.0007MPa;S2.2=0.0005MPa
实际测量时,取四次的平均值为测量结果
故:u0.2(P11)= 0.00025MPa;u1.2(P11)=0.00035MPa;u2.2(P11)=0.00025MPa
⑵由估读误差引入的标准不确定度u(P12)
对本传递标准,其估读数为0.001MPa,半宽区为0.001MPa,仪表读数为均匀分布,置信因子k= 。
故:u(P12)= =0.00058MPa
以上各分量无相关性,
故:u(P1)=
故:u0.2(P1)=0.0006MPa;u1.2(P1)=0.0007MPa;U2.2(P1)=0.0006MPa;
2.4.2由活塞式压力计引入的标准不确定度u(P0)
⑴0.05级活塞式压力计标准装置引入的标准不确定度u(P01)
活塞式压力计准确度等级为0.05级,本例中在0.2MPa、1.2MPa、2.2MPa处进行测量,在此区间属均匀分布,k=
故u0.2(P01)= =0.000058MPa;u1.2(P01)=0.00035MPa;
U2.2(P01)=0.00064MPa
⑵活塞式压力计下端面与被检表测压点高度差引入的不确定度
u(P02)
由活塞式压力计与被检表的受压点不同,引起的液位高度
差的压力值为:
Δp=ρ×g×h
式中ρ为工作介质密度(变压器油在20℃时ρ=0.86×103kg/m3);g为检定地点重力加速度(鄂尔多斯市g=9.7986m/s2);h为被检表中心轴与活塞下端面的高度差,实测平均值h=
0.008m。
故Δp=0.0001MPa
在半宽区0.0001MPa内假设为均匀分布,置信因子k=3故:u(P02)=0.0001/ =0.00006MPa
以上各分量無相关性,故u(P0)=
故:u0.2(P0)=0.00008MPa;u1.2(P0)=0.0004MPa;U2.2(P0)=0.0006MPa;
结束语
校准实验室应评定所有校准结果的不确定度,也就是说所有校准结果必须包含测量不确定度;检测实验室要有测量结果不确定度评定能力。认可准则最新要求检测实验室制定检测结果接受判定规则,那么不确定度评定也是必要的工作内容。
参考文献:
[1]JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》.国家计量技术规范.
[2]JJF1033-2016《计量标准考核规范》.国家计量技术规范.
[3]JJG52-2013《弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表》检定规程.