浅谈压力变送器的测量结果的不确定度评定

浅谈压力变送器的测量结果的不确定度评定

1压力变送器检测方法（1）使用的标准器：1）数字压力计的精度级别：0.05，测量范围：0.100kpa；2）许多数字是用表的，最大允许误差是（0.02%读/写3个字）。(2)被测对象:压力变送器,量程:0～80kPa,准确度等级:0.5级。(3)环境条件:温度(20±5)℃,湿度≤45%～75%。(4)所依据的计量检定规程:JJG882—2004压力变送器检定规程。(5)测量方法:1)压力变送器检定原理框图及组成如图1所示。2)工作原理:按原理图接线及连接气源管路;关闭回检阀,将微调阀调至中间位置,用手泵打压到所需值附近,再用微调阀调压到所需的检定点。回检时将回检阀缓慢打开到检定点值,实现回程检定,循环3次。然后按规程要求评定被检压力变送器的各项误差。(6)数学模型。压力变送器测量误差的数学模型为:式中,ΔI为变送器的输出误差(mA);I为变送器的输出电流(mA);Im为变送器输出量程(mA);P为变送器输入压力值(kPa);Pm为变送器的输入量程(kPa);I0为变送器输出起始值(mA)。输入压力对变送器输出误差的灵敏系数为:输出电流对变送器输出误差的灵敏系数为:C2=坠ΔI/坠I=12测量不确定的原因2.1相对标准不确定度u输入量P的标准不确定度主要来源是精密数字压力计的误差,如果忽略温度影响,精密数字压力计最大误差不超过±(100×0.05%),即±0.05kPa,按正态分布估计,则:若(P1)的相对标准不确定度估计95%,则自由度ν1=200。2.2相对标准不确定度u输入量I的不确定度主要来源是数字电流表的示值误差和测量重复性,环境温度影响可忽略不计。(1)数字电流表引入的不确定度为:(0.02%×读数+3个字)=(0.02%×20+0.003)=0.007mA若数字电流表的示值误差不超过±7μA,按均匀分布估计,则:若u(I1)的相对标准不确定度估计95%,则自由度ν21=200。(2)测量重复性。计量标准的重复性是指在相同测量条件下,对同一被测量进行多次测量,所得结果之间的一致程度。本案例在相同条件下对压力变送器进行3个循环的测量,输出电流值不尽相同,取平均值作为测量结果,则标准不确定度(A类)可以用试验标准差来评估。按规程要求,测量点不少于6个。每个测量点均有6个读数,由此计算出试验标准偏差,取最大值。本例中的重复性误差取S=4μA。由于u(I1)和u(I2)相互独立,因此:自由度ν1=69。将上述不确定度列入表1。2.3合成标准的不确定度由于u(P)和u(I)彼此间相互独立,因此合成标准不确定度uc(ΔI)及自由度νeff分别为:νeff取整为100。2.4扩展不确定合成不确定度接近正态分布,按置信概率(p=0.95)95%估计,包含因子可以查t分布得到:扩展不确定度由下式计算获得:3扩展不确定度u2005《压力变送器》检定规程中要求检定用标准器,包括整个检定设备在检定过程中引入的扩展不确定度U95应不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4。由标准器带来的合成不确定度(不包括压力变送器测量的重复性)uC(ΔI)7.0μA,自由度v=376,取整为100。合成不确定度uC(ΔI)接近正态分布,同样可以用t分布得到k95=t95(veff)=1.98。因此,检定时由标准器带来的扩展不确定度为:被检压力变送器的允许误差为±80μA,设备在检定过程中引入的扩展不确定度U95为14μA,不超过被检压力变送器最大允许误差绝对值的1/4