JJF鲁164-2023气体采样器综合校准装置校准规范

JJF（鲁）164—2023

气体采样器综合校准装置校准规范

1范围

本规范适用于气体采样器综合校准装置的流量和压力参数的校准。

2引用文件

JJF1001-2011通用计量术语及定义

JJF1004-2004流量计量名词术语及定义

JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示

JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则

JJG633气体容积式流量计

JJG586皂膜流量计

JJG640差压式流量计

JJG680烟尘采样器

HJ/T368标定总悬浮颗粒物采样器用的孔口流量计技术要求及检测方法

注：凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文

件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语和计量单位

3.1术语

3.1.1气体采样器综合校准装置(gassamplerintegratedcalibrator)

气体采样器综合校准装置是用于检定或校准大气采样器、烟气采样器、粉尘采样器、

烟尘采样器、总悬浮颗粒物采样器和可挥发性有机物采样器等气体采样器的流量和压力参

数的装置。其由一次装置（压力传感器、流量传感器及配套检测件）、二次装置（差压转

换和流量显示仪表）组成。

3.1.2一次装置(primarydevice)

一次装置为能够测量不同范围流量/压力的流量/压力传感器及配套检测件。流量传感

器根据装置应用的流量分段，一次装置通常需组合电子皂膜流量计、气体容积式流量计、

差压式流量计、孔口流量计的一种或多种于一体。

3.1.3二次装置(secondarydevice)

接收来自一次装置的信号并显示、记录、转换和(或)传送该信号以得到流量值或压力

1

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值的装置。

3.1.4修正因子(correctionfactor)

与流量有关，为修正其示值误差而设定的系数，常见为通过气体采样器综合校准装置

的气体体积或流量值与校准装置示值之比。

3.2计量单位

3.2.1体积单位：立方米，符号m3；或升，符号L；或毫升，符号mL。

3.2.2流量单位：立方米每分钟，符号m3/min；或升每分钟，符号L/min。或毫升每分钟，

符号mL/min。

3.2.3压力单位：帕，符号Pa；或千帕，符号kPa。

3.2.4温度单位：摄氏度，℃；或热力学温度：开尔文，符号K。

3.2.5时间单位：分钟，符号min；或小时，符号h。

4概述

根据测量的采样器的流量范围，气体采样器综合校准装置（以下简称“装置”）的流

量范围一般为20mL/min~1.4m3/min。一般可将装置的流量测量范围划分为：微流量段、小

流量段、中流量段和大流量段。

微流量段测量范围一般为（20~6000）mL/min，用作大气采样器、烟气采样器、粉尘

采样器、可挥发性有机物采样器等的测量。微流量段使用的一次装置一般为电子皂膜流量

计或差压式流量计。

小流量段测量范围一般为（5~80）L/min，用作粉尘采样器、烟尘采样器等的测量。

小流量段使用的一次装置一般为气体容积式流量计、差压式流量计或孔口流量计。

中流量段测量范围一般为（80~120）L/min，用于中流量总悬浮颗粒物采样器等的测

量。中流量段使用的一次装置一般为孔口流量计。

大流量段测量范围一般为（800~1200）L/min，用于大流量总悬浮颗粒物采样器等的

测量。大流量段使用的一次装置一般为孔口流量计。

装置的压力参数包括静压和动压，其中静压的测量范围一般为（-30~30）kPa，动压的

测量范围一般为（0~2500）Pa。

4.1工作原理

装置一般由电子皂膜流量计、气体容积式流量计、差压式流量计、孔口流量计的一种

或多种组合而成。其各部分工作原理如下。

2

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4.1.1差压式流量计工作原理

差压式流量计是以伯努利方程和流动连续性方程为依据，当被测介质流经差压件时，

在其两侧产生差压，由差压与流量的关系，通过测量差压确定流体的流量。

4.1.2孔口流量计工作原理

孔口流量计是一种特殊应用形式的差压式流量计，孔口为节流件，流体经过孔口后孔

口上下游产生差压，与其他差压式流量计的区别在于其节流装置一端直通大气且只有单一

取压孔。

4.1.3气体容积式流量计工作原理

容积式流量计是一种记录一段时间内流过流体总量的累积式流量仪表。当流体流过流

量计时，内部机械运动件在流体动力作用下，把流量分割成单个已知回转体积的气室，并

进行重复不断地充满和排空，通过机械或电子测量技术记录其循环次数，得到流体的累积

流量，装置常用的气体容积式流量计为罗茨流量计。

4.1.4电子皂膜流量计工作原理

根据固定于玻璃管上两对光电检测器狭缝之间的固定容积，除以气流推动皂膜通过固

定容积的时间，计算气体流量的一种测量仪器。

4.2组成

装置主要由一次装置和二次装置组成，如图1所示。

图1气体采样器综合校准装置组成示意图

5计量特性

5.1流量参数计量特性

5.1.1流量示值误差

装置瞬时流量的准确度等级和最大允许误差通常用表1表示。

3

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表1准确度等级和最大允许误差

准确度等级1.01.5

最大允许误差±1.0%±1.5%

5.1.2重复性

装置内各流量计的重复性不得超过最大允许误差绝对值的1/3。

5.2压力参数计量特性

5.2.1压力示值误差

动压最大允许误差：±1%；

静压最大允许误差：±2%。

注：以上指标不适用于合格性判定，仅供参考。

6校准条件

6.1环境条件

6.1.1环境温度：(10~25)℃；

6.1.2环境湿度：(30~80)%RH；

6.1.3大气压力：(86~106)kPa；

6.1.4工作环境：室内应防潮、避光、防热，无强电磁场干扰，无强的机械振动。

6.2测量标准及其他设备

6.2.1测量标准

流量主标准器可选用活塞式气体流量标准装置、皂膜气体流量标准装置、钟罩式气体

流量标准装置、标准表法气体流量标准装置、音速喷嘴法气体流量标准装置等。压力主标

准器可选补偿式微压计（一等）、数字压力计（不低于0.05级）等。其测量范围应与被校

仪器的测量范围相适应，其扩展不确定度应小于或等于被校仪器最大允许误差绝对值的1/3。

主标准器应有有效的检定或校准证书。

6.2.2其他设备

测量值参与误差计算的计量器具，必须持有有效检定证书或校准证书，同时还应满足

下表要求：

表2其它设备

序号设备名称测量范围技术要求用途

测量标准表和被校仪器处

温度计最大允许误差。

1(0~50)℃±0.2℃气体温度

2压力表（0~110）kPa不低于0.1级测量标准表和被校仪器处

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气体压力

3温湿度计（20~90）%RH最大允许误差±5%RH测量环境湿度和温度

最大允许误差

4气压计(86~106)kPa测量大气压力

±2.5hPa。

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

流量示值误差、压力示值误差。

7.2校准方法

7.2.1一般检查

铭牌和标记

装置应有铭牌。铭牌上一般应注明：产品及制造商名称、产品规格及型号、流量范围、

出厂编号和出厂日期等。

外观

装置外表不应有影响工作性能的机械损伤；显示屏表面平整洁净无划痕，读数清晰、

完整；各调节器应能正常调节，各开关及按键接触良好能正常工作，各紧固件无松动。装

置中各流量段应有清晰的划分，并标明各流量段的测量范围。各流量计对应的进气口、出

气口或取压口应有明显标识。

7.2.2密封性检查

选择合适的流量标准器，将装置的出口连接在标准器上，进口与大气相连。用橡皮垫

堵住流量传感器入口，启动气源，20秒内标准器应无流量示值变化，否则，需检查漏气位

置，排除漏气故障，直至标准器无流量示值变化。

7.2.3流量校准过程

预运行

将装置与标准器串联，启动气源，缓慢调节流量，在装置测量范围内任选一流量点平

稳运行不低于2分钟，同时观测标准器和装置各部件运行是否正常。读取环境温度和大气

压并置入至装置内。

校准流量选择和测量时间

校准流量点及次数：在装置对应流量段的范围内，选取qmax、0.5qmax、qmin3个流量校

准点进行校准。当仪器内部设有校准点或用户有需求时，也可根据仪器内部校准点或用户

5

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需求进行校准。校准时，各流量点的设定流量分别为0.95qmax~qmax、0.45qmax~0.55qmax和

qmin~1.05qmin。每一流量点校准3次。单次测量体积推荐不少于装置最小分度值的200倍，

且一般不小于校准流量下1min所对应的体积量。

校准操作

对于差压流量计或孔口流量计，先对仪器进行校零，确保进气前差压为零。启动标准

装置控制设备运行装置，开启调节阀，调节流量至每一选取点附近，维持流量不变，读取

并记录装置的示值、标准器的示值以及标准器和校准装置处气体的温度和压力。

重复上述步骤，逐一校准所选取得3个流量点。

数据处理

标准器转换至被校装置状态下的工况瞬时流量按公式（1）计算；

TP

ms（）

qref=qs1

TsPm

式中：

3

qs——标准器的瞬时流量，L/min或mL/min或m/min；

3

qref——标准器转换至被校装置状态下的工况瞬时流量，L/min或mL/min或m/min；

Ts——标准器内的气体热力学温度，K；

Tm——被校装置处的气体热力学温度，K；

Ps——标准器内的气体绝对压力，Pa；

Pm——被校装置处的气体绝对压力，Pa。

（1）示值误差计算

第i检测点第j次校准时装置的示值误差按式（2）计算：

q（-q）

E=ijrefij100%（2）

ij（）

qrefij

式中：

Eij——第i检测点第j次校准时装置的示值误差，%；

(qref)ij——第i检测点第j次校准时标准器转换至被校装置状态下的工况瞬时流量，

L/min或mL/min或m3/min；

3

qij——第i检测点第j次校准时装置的瞬时流量，L/min或mL/min或m/min。

被校装置第i检测点的示值误差按式（3）计算：

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n

1（）

EiEij3

nj1

式中：

Ei——第i检测点被校装置的示值误差，%

n——第i检测点检测次数。

（2）重复性计算

第i检测点的重复性按式（4）计算：

（）（）

Eijmax-Eijmin

(Er)i=（4）

dn

式中：

(Er)i——第i检测点的重复性，%；

（）——第检测点示值误差最大值，；

Eijmaxi%

（）——第检测点示值误差最小值，；

Eijmini%

dn——极差系数。

极差系数值见下表。

表4dn数值表

n2345678

dn1.131.692.062.332.532.702.85

7.2.4压力校准过程

静压力示值误差校准

首先对被校装置的压力发生设备和数字压力计进行同步校零，校零完毕后，在测量范

围内均匀选择包括零点在内的5个测量点，在压力发生设备的压力输出端接一个三通，其

一端接标准压力计，另一端接装置的静压测量口，调节输出压力至校准点，分别同时记录

标准压力计和装置的静压力示值。用公式（5）和公式（6）计算装置静压力示值误差，取

5个计算结果中最大的误差作为校准结果。

PP被-P标（5）

P

P100%（6）

P标

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式中：△P——压力示值绝对误差，kPa；

δP——压力示值误差，%；

P被——装置压力测定值，kPa；

P标——标准压力计测定值，kPa；

动压力示值误差校准

对于具有动压测量功能的装置，选择0、100Pa、500Pa、900Pa4个校准点，在压力发

生设备的压力输出端接一个三通，其一端接补偿式微压计，另一端接装置的动压测量口，

调节输出压力至校准点，分别同时记录补偿式微压计和装置的动压示值。用公式（5）、（6）

计算装置动压示值误差，取4个计算结果中最大的误差作为校准结果。

8校准结果表达

校准完成后，按照本规范给出校准结果，开具相应的校准证书，校准原始记录格式见

附录B，校准证书（报告）内页格式见附录C。

9复校时间间隔

试验机的复校时间间隔建议为一年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、

使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决

定复校时间间隔。

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附录A

不确定度评定示例

A.1装置流量参数不确定度评定示例

A.1.1概述

A.1.1.1被校仪表

名称：气体采样器综合校准装置；

准确度等级：1.0级；

流量范围：皂膜段：（50~6000）mL/min；罗茨段：（5~80）L/min；中孔口流量段：（80~120）

L/min；大孔口流量段：（800~1200）L/min。

A.1.1.2标准器及配套设备

（1）临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置；

装置扩展不确定度：0.33%（k=2）；

流量范围：（1~6000）m3/h。

表A.1配套设备

序号设备名称测量范围技术要求用途

1温度计(0~50)℃U=0.1℃（k=2）测量标准表和被校表处气体温度

2压力表（0~110）kPa最大允许误差±110Pa测量标准表和被校表处气体压力

（2）活塞式气体流量标准装置；

装置扩展不确定度：0.16%（k=2）；

流量范围：（0.02~20）L/min。

表A.2配套设备

序号设备名称测量范围技术要求用途

1温度计(0~50)℃U=0.04℃（k=2）测量标准表和被校表处气体温度

2压力表（0~110）kPa最大允许误差±11Pa测量标准表和被校表处气体压力

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A.1.1.3测量结果

表A.3校准数据

指示流量（L/min）标准流量（L/min）示值误差（%）重复性（%）修正因子

罗茨流量段16.8716.97-0.640.070.8797

39.9040.00-0.190.100.8797

80.6580.060.580.090.8880

指示流量（L/min）标准流量（L/min）示值误差（%）重复性（%）修正因子

孔口中流量段81.2280.510.880.111.003

100.35100.130.230.101.045

119.87119.060.680.070.994

指示流量（L/min）标准流量（L/min）示值误差（%）重复性（%）修正因子

孔口大流量段795.8796.70-0.120.091.002

1002.01003.28-0.130.101.135

1195.51199.02-0.290.071.004

标准流量

指示流量（mL/min）示值误差（%）重复性（%）容积值（mL）

（mL/min）

5954.05992.6-0.640.08

皂膜流量段4492.34502.7-0.230.04

2986.63001.2-0.490.1034.960

1508.11495.40.850.03

50.150.60.9430.12

A.1.2测量模型

A.1.2.1测量公式

q-q

E=ref100%（A1）

qref

TmPs

qref=qs（A2）

TsPm

式中：

E——被校装置的瞬时流量相对示值误差，%；

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qref——标准器转换至被校装置状态下的工况瞬时流量，L/min或mL/min或m/min；

q——被校装置的瞬时流量值，L/min或mL/min或m3/min。

3

qs——标准器的瞬时流量值，L/min或mL/min或m/min；

Ts——标准器内的气体热力学温度，K；

Tm——被校装置处的气体热力学温度，K；

Ps——标准器内的气体绝对压力，Pa；

Pm——被校装置处的气体绝对压力，Pa。

A.1.2.2不确定度传播律

由以上测量模型可知，示值误差E的不确定度传播律为

thtththhh

其中相对灵敏系数：，h，，，，

。tthththhh

A.1.3不t确h定度分量及评定

A.1.3.1标准装置引入的标准不确定度分量ur（qs）

表A.4标准装置引入的相对标准不确定度分量ur（qs）

标准器扩展不

（）（）

流量段采用标准器确定度urqs%

罗茨流量段

临界流文丘里喷嘴法气体流量

孔口中流量段Ur=0.33%，k=20.17

标准装置

孔口大流量段

皂膜流量段活塞式气体流量标准装置Ur=0.16%，k=20.08

A.1.3.2装置重复测量引入的标准不确定度分量ur（q）

s

本次测量次数为3次，故使用极差法，则ur(q)=，如表A.5所示。

n

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表A.5装置重复测量引入的标准不确定度分量ur（q）

指示流量重复性重复测量

流量段ur（q）（%）

（L/min）（%）次数

16.870.070.040

罗茨流量段

39.900.100.058

80.650.090.052

81.220.110.064

孔口中流量段

100.350.1030.058

119.870.070.040

795.80.090.052

孔口大流量段

1002.00.100.058

1195.50.070.046

指示流量重复性重复测量装置流量示值的相对标准不

流量段

（mL/min）（%）次数确定度分量（%）

5954.00.080.023

4492.30.040.058

皂膜流量段

2986.60.1030.017

1508.10.030.069

50.10.120.023

A.1.3.3装置处温度测量引入的标准不确定度分量ur（Tm）

u(T)

m

装置处气体温度测量所引入的标准不确定度为ur(Tm)

Tm

表A.6气体采样器综合校准装置处温度测量的相对标准不确定度分量ur（Tm）

温度计扩展不确温度计标准不确定度被检表处温度

流量段ur（Tm）（%）

定度（℃）（℃）

罗茨流量段

孔口中流量段U=0.1℃（k=2）0.0520.20.017

孔口大流量段

皂膜流量段U=0.04℃（k=2）0.0220.10.007

A.1.3.4标准器内温度测量引入的标准不确定度分量ur（Ts）

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表A.7标准器内温度测量的标准不确定度分量ur（Ts）

温度计扩展不确温度计标准不确定度标准器处温度

流量段ur（Ts）（%）

定度（℃）（℃）

罗茨流量段

孔口中流量段U=0.1℃（k=2）0.0520.30.017

孔口大流量段

皂膜流量段U=0.04℃（k=2）0.0220.10.007

A.1.3.5装置处压力测量引入的相对标准不确定度分量ur（Pm）

a

假设服从均匀分布，取包含因子k=3，则其测量标准不确定度为U(Pm)

k，

u(P)

u(P)m

相对标准不确定度为rm如表A.8所示。

Pm，

表A.8气体采样器综合校准装置处压力测量的相对标准不确定度分量ur（Pm）

压力表标准不确定度被检表处压力

流量段最大允许误差ur（Pm）（%）

（Pa）（Pa）

罗茨流量段

孔口中流量段±110Pa63.51014600.063

孔口大流量段

皂膜流量段±11Pa7.51022540.007

A.1.3.6标准器内压力测量引入的相对标准不确定度分量ur（Ps）

表A.9标准器内压力测量的相对标准不确定度分量ur（Ps）

压力表标准不确定度标准表处压力

流量段最大允许误差ur（Ps）（%）

（Pa）（Pa）

罗茨流量段

孔口中流量段±110Pa63.51013500.063

孔口大流量段

皂膜流量段±11Pa7.51023660.007

A.1.4合成标准不确定度的计算

标准不确定度分量一览表及合成标准不确定度如下表A.10所示：

表A.10标准不确定度分量及合成标准不确定度一览表

流量段流量点(L/min)ur（q）ur（qs）u（rTm）u（rTs）u（rPm）ur（Ps）Ur（E）

16.870.0400.198

罗茨流量段0.170.0170.0170.0630.063

39.900.0580.202

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80.650.0520.200

81.220.0640.204

孔口中流量段100.350.0580.170.0170.0170.0630.0630.202

119.870.0400.198

795.80.0520.200

孔口大流量段1002.00.0580.170.0170.0170.0630.0630.202

1195.50.0460.199

流量段流量点(mL/min)ur（q）ur（qs）u（rTm）u（rTs）u（rPm）ur（Ps）Ur（E）

5954.00.0230.084

4492.30.0580.100

皂膜流量段2986.60.0170.080.0070.0070.0070.0070.083

1508.10.0690.107

50.10.0230.084

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A.1.5扩展标准不确定度的计算及校准结果

取包含因子k=2，则扩展标准不确定度及校准结果如表A.11所示。

表A.11校准结果

指示流量标准流量示值误差重复性示值误差的扩

修正因子

（L/min）（L/min）（%）（%）展不确定度(%)

16.8716.97-0.640.070.87970.40

罗茨流量段

39.9040.00-0.190.100.87970.40

80.6580.060.580.090.88800.40

指示流量标准流量示值误差重复性示值误差的扩

修正因子

（L/min）（L/min）（%）（%）展不确定度(%)

81.2280.510.880.111.0030.41

孔口中流量段

100.35100.130.230.101.0450.40

119.87119.060.680.070.9940.40

指示流量标准流量示值误差重复性示值误差的扩

修正因子

（L/min）（L/min）（%）（%）展不确定度(%)

795.8796.70-0.120.091.0020.40

孔口大流量段

1002.01003.28-0.130.101.1350.40

1195.51199.02-0.290.071.0040.40

指示流量标准流量示值误差重复性容积值示值误差的扩

（mL/min）（mL/min）（%）（%）（mL）展不确定度(%)

5954.05992.6-0.640.080.17

4492.34502.7-0.230.040.20

皂膜流量段

2986.63001.2-0.490.1034.9600.17

1508.11495.40.850.030.21

50.150.60.9430.120.17

A.2装置压力参数不确定度评定示例

A.2.1概述

A.2.1.1被校仪表

名称：气体采样器综合校准装置；

动压范围：（0~2500）Pa；最大允许误差：±1%；

静压范围：（-30~30）kPa，最大允许误差：±2%。

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A.2.1.2标准器及配套设备

（1）补偿式微压计

准确度等级：一等；

测量范围：（0~2500）Pa。

（2）数字压力计

准确度等级：0.05级；

测量范围：（-30~30）kPa。

A.2.1.3测量结果

表A.12动压校准数据

动压标准值（Pa）动压3次测量平均值（Pa）示值误差（%）实验标准差（Pa）

0.00.000

100.0100.000.10

500.0499.2-0.160.24

900.0899.4-0.070.19

表A.13静压校准数据

静压标准值（kPa）静压3次测量平均值（kPa）示值误差（%）实验标准差（kPa）

-30.00-30.030.10.08

-15.00-15.030.20.04

0.000.0000.01

15.0014.98-0.130.05

30.0030.0000.06

A.2.2测量模型

A.2.2.1测量公式

PP

P被标100%（A3）

P标

式中：δP——压力示值误差，%；

P被——装置压力测定值，kPa；

P标——标准压力计测定值，kPa；

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A.2.2.2不确定度传播律

由以上测量模型可知，压力示值误差的不确定度传播律为

22222

u(P)c(P标)u(P标)c(P被)u(P被)

其中相对灵敏系数：c（P标）=-1，c（P被）=1。

A.2.3不确定度分量及评定

A.2.3.1动压不确定度分量及评定

A.标准器一等补偿微压计引入的标准不确定度u动（P标）

根据检定证书给出压力值的最大允许示值误来评定（当0＜P≤1500Pa，其最大允许误

差为，当＜，其最大允许误差为），假设均匀分布，取

±0.4Pa1500P≤2500Pa±0.5Pak=3，

则：

a0.5Pa

u动(P标)==0.29Pa

k3

A.装置动压示值重复测量引入的标准不确定度u动1（P被）

根据表A.12，取实验标准差最大值500Pa的测量点为代表进行评定，则：

u动1（P被）=0.24Pa。

A.装置动压分辨力引入的标准不确定度u动2（P被）

装置的动压分辨力为1Pa，则区间半宽度a=0.5Pa，假设均匀分布，取k=3

则由分辨力引入的标准不确定分量为：

a0.5Pa

u动(P被)==0.29Pa

2k3

A.2.3.2静压不确定度分量及评定

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A.标准器数字压力计引入的标准不确定度u静（P标）

根据检定证书给出压力值的准确度等级为0.05级，其最大允许误差为±0.015kPa，假

设均匀分布，取k=3，则：

a0.015kPa

u静(P标)==0.009kPa

k3

A.装置静压示值重复测量引入的标准不确定度u静1（P被）

根据表A.13，取实验标准差最大值-30kPa的测量点为代表进行评定，则

u静1（P被）=0.08kPa

A.装置静压分辨力引入的标准不确定度u静2（P被）

装置的静压分辨力为0.01kPa，则区间半宽度a=0.005kPa，假设均匀分布，取k=3

则由分辨力引入的标准不确定分量为：0.003kPa，可忽略。

A.2.4合成标准不确定度的计算

A.2.4.1动压合成标准不确定度的计算

表A.13动压标准不确定度分量及合成标准不确定度一览表

序号符号不确定度分量来源标准不确定度分量（Pa）

1u动（P标）标准器一等补偿微压计引入的标准不确定度0.29

2u动1（P被）装置动压示值重复性引入的标准不确定度0.12

3u动2（P被）装置动压分辨力引入的标准不确定度0.29

合成标准不确定度u动(P)0.48

A.2.4.2静压合成标准不确定度的计算

表A.14静压标准不确定度分量及合成标准不确定度一览表

序号符号不确定度分量来源标准不确定度分量（kPa）

1u静（P标）标准器数字压力计计引入的标准不确定度0.009

2u静（1P被）装置静压示值重复性引入的标准不确定度0.08

合成标准不确定度u静(P)0.08

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A.2.5扩展标准不确定度的计算及校准结果

A.2.5.1动压扩展标准不确定度的计算及校准结果

取包含因子k=2，则动压扩展标准不确定度及校准结果如表