浅谈数字压力计标准考核中的技术问题

张爽 祁峰

摘要：数字压力计标准装置由智能数字压力校验仪、智能微压发生器、台式水压泵、台式油压泵、便携式气压泵组成。为了测量体系有效运行，满足企业二级标准的量传的需要。我单位对压力检定的标准器进行了升级。

关键词：技术报告;不确定度;稳定性;重复性

一、数字压力计概述

数字压力计是采用数字显示被测压力量值的压力计，可用于测量表压、差压和绝压。被测压力经传压介质作用于压力传感器上，压力传感器输出相应的电信号或数字信号，由信号处理单元处理后在显示器上直接显示出被测压力的量值。数字式压力计由于其简便易操作、性能稳定、读数直观等优点，已被广大计量工作者接受和认可。

二、数字压力计技术报告中的主要计量特性

（一）计量标准的测量范围：

测量范围用该计量标准所复现的量值或测量范围来表示，对于可以测量多种参数的计量标准，应当分别给出每种参数的测量范围。计量标准的测量范围应当满足开展检定或校准的需要。

（二）计量标准的不确定度或准确度等级或最大允许误差：

应当根据计量标准的具体情况，按本专业规定或约定俗成的方式使用不确定或准确度等级或最大允许误差进行表述。对于可以测量多种参数的计量标准，应当分别给出每种参数的不确定度或准确度等级或最大允许误差。

（三）计量标准的重复性：

通常用测量结果的分散性来定量表示，即用单次测量结果yi的实验标准偏差s（yi）来表示。计量的重复性通常是检定或校准结果的一个不确定度来源。新建计量标准应当进行重复性试验，并提供试验的数据;已建计量标准，至少每年进行一次重复性试验，测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定的要求。

（四）计量标准的稳定性：

新建计量标准一般应当经过半年以上的稳定性考核，证明其所复现的量值稳定可靠后，方能申请计量标准考核;已建计量标准应当保存历年的稳定性考核记录，以证明其计量特性的持续稳定。若计量标准在使用中采用标称值或示值，则计量标准的稳定性应当小于计量标准的最大允许误差的绝对值;若计量标准需要加修正值使用，则计量标准的稳定性应当小于修正值的扩展不确定度。

（五）计量标准的其他计量特性：

如灵敏度、鉴别阈、分辨力、漂移、滞后、相应特性、动态特性等也应当满足相应检定规程或技术规范的要求。

本文主要讨论的是计量标准的不确定度、重复性及稳定性。

三、数字压力计技术报告中对上述技术问题的具体阐述

（一）数字压力计的重复性

计量标准的重复性是指在相同的测量条件下，重复测量同一个被测量，计量标准提供的相近的数值的能力。这些测量条件包括：相同的测量程序;相同的观测者;在相同的条件下使用相同的计量标准;在相同地点;在短时间内重复测量。通常用测量结果的分散性来定量的表示，即用单次测量结果yi的试验标准差是s（yi）来表示。

例如：

选取一台压力变送器，其型号为30511TG3A21AM5，编号为5477385，测量范围0～1MPa;

输出范围（4～20）mA。在0.25MPa测量点，对应电流8mA。用本装置重复测量10次，每次测量的基本误差如下：yi=-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100 %、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%。

S==0.031%  所得到的测量重复性是0.031%，符合要求。

（二）数字压力计的稳定性

计量标准的稳定性包括计量标准器的稳定性和配套设备的稳定性;不是所有的计量标准都能进行稳定性考核，如果不存在核查标准，可以不进行稳定性考核。

（三）数字压力计不确定度的评定

1.概述

1被测对象

选取一台压力变送器，其型号为30511TG3A21AM5，编号为5477385，测量范围（0～1）MPa;输出范围（4～20）mA。

2测量依据

JJG882-2004《压力变送器》检定规程

3测量标准器

测量标准器为0.05级数字压力计标准装置中的（0～1）MPa的智能数字压力校验仪。

（二）测量模型

△P=P-Ps

式中：△P——被检压力变送器示值误差

P——被检压力变送器示值

Ps——标準装置实际压力值

（三）输入量的标准不确定度评定

根据其工作原理和检定方法做如下不确定度评定：

1.压力变送器测量重复性u（PA）的评定

根据以往重复性实验结果，用标准不确定度的A类评定方法。先计算出实验标准偏差，再求出算术平均值的实验标准偏差Sn（x），测量十次的结果为：-0.025%、-0.013%、-0.050%、-0.100%、-0.050%、-0.063%、-0.050%、-0.050%、-0.013%、-0.100%，重复性测量结果0.031%，则：u（PA）=Sn（x）=Sn（x）/

0.25MPa时，u（PA）=Sn（x）/=0.031%/=0.0098%

2.输入量P0的标准不确定度分量u（P0）的评定

根据以往的经验、估计和一些综合信息，用标准不确定度的B类评定方法进行评定：

便携式数字压力计最大允许误差引入的不确定度分量。

根据数字压力计的工作原理，用其作量值传递标准时，因不对其校准或检定结果进行修正，所以，将其最大允许误差δ=±0.02%（FS）作为标准不确定度的一个分量，该分量服从正态分布，且具有较高的置信水平（P=99%， kj=2.58），则：u（P0）=δ/ kj

即：（0～1）MPa时，u（P0）=0.02%/2.58=0.0078%

（四）合成标准不确定度

1.灵敏度系数

综上所评定，各不确定度分量彼此独立，互不相关，c=1。所以，该套标准装置的合成标准不确定度可按下式计算：

0-1MPa时，

2.标准不确定度汇总表

所以，该压力变送器在0.25MPa处的合成不确定度为0.0125%。

（五）扩展不确定度的评定

取置信概率 p = 95%，取k=2，（0～1）MPa时，

U = kuc= 2×0.0125%=0.025%（k=2）;

参考文献：

[1] JJG875-2019《数字压力计》检定规程

[2] JJF1033-2016《计量标准考核规范》

作者简介：

张爽（1990.10），性别：女;籍贯：辽宁省葫芦岛人，学历：本科，毕业于辽宁石油化工大学，现有职称：中级工程师，研究方向：仪表计量。