高楠

摘 要：測量誤差直接影響著工作計量器具計量數(shù)值的準確性和可靠性。為了在傳遞量值、降低損耗、保證質(zhì)量和防護安全等方面滿足計量器具的使用預(yù)期要求，使其測量出來的結(jié)果更加準確，需結(jié)合統(tǒng)計和計量兩項技術(shù)，并使統(tǒng)計技術(shù)與誤差和鑒定理論相結(jié)合，分析測量誤差的不確定性。

關(guān)鍵詞：計量標準裝置；總不確定度；計量器具；統(tǒng)計技術(shù)

中圖分類號：TB931 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.105

運用壓力變送器將壓力變量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的信號輸出，壓力變量與輸出的信號之間存在函數(shù)關(guān)系，一般情況下為線性函數(shù)。壓力變送器的測量對象既包括靜態(tài)壓力，也包括動態(tài)壓力，所以在控制系統(tǒng)與測量工程中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在高壓和高溫等環(huán)境下的使用。為了鑒定壓力傳感器的質(zhì)量，不同地區(qū)的有關(guān)部門先后制作出了相關(guān)鑒定裝置。本文主要針對示值誤差的測量和評定等工作進行研究和探討。

1 計量標準裝置的誤差來源

計量標準裝置的誤差來源主要有：①計量標準誤差，例如計量標準器、不同附件和配套設(shè)備等方面的誤差；②環(huán)境誤差，例如濕度、溫度、振動、氣壓和磁場等因素導(dǎo)致的誤差；③人員誤差，例如觀測、視覺、讀數(shù)和估讀等方面的誤差；④方法誤差，例如因缺乏健全的計算或測量方法而導(dǎo)致的誤差。

2 計量標準裝置誤差和總不確定度的分析

2.1 計量標準的穩(wěn)定性測試

通過比較活塞壓力不斷變化的名義值，在鑒定機構(gòu)提供的鑒定數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對比，該比值必須在活塞壓力所規(guī)定的變量范圍內(nèi)。

2.2 測量不確定度評定

受誤差因素的影響，評定不能確定的被測量值就是不確定度評定。對于不能確定的誤差大小，不確定度評定通過特征量值進行描述。

2.3 計量標準的測量不確定度驗證

選定一只0～40 MPa的壓力表，經(jīng)自檢測，一組數(shù)據(jù)與法定計量部門的一組數(shù)據(jù)比對檢定結(jié)果如表1所示。

通過比較，0.10 MPa是其差值的最大限度，沒有超出被檢表誤差允許范圍內(nèi)的2/3。因此，這一裝置驗證了其總不確定度。

結(jié)合統(tǒng)計和計量兩種技術(shù)，并使統(tǒng)計技術(shù)與誤差和鑒定理論相結(jié)合，以驗證測量的不確定度和壓力計量標器。根據(jù)國家《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表和真空表》（JJG 52—1999）的有關(guān)要求，壓力機在總的不確定方面符合其要求，適用于檢定工作為1.5級、2.5級和4級的工作強度。研究、分析不確定度和計量標準器存在的測量誤差可以得出，誤差導(dǎo)致了被測量值的不確定性，使測量的評定結(jié)果與國際有關(guān)標準一致，使壓力計量單位實現(xiàn)了統(tǒng)一，量值更加準確，使確認周期內(nèi)的壓力測量設(shè)備與有關(guān)規(guī)定的要求相一致。

3 采用合并樣本標準偏差的必要前提

采用合并樣本標準偏差的必要前提是必要而不充分的，即這個測量是一個整體過程，并且從取樣、預(yù)處理樣品、測量儀器的要求與等級、處理數(shù)據(jù)到最終得出測量估計值，測量的過程必須符合一定的規(guī)范。另外，測量值在大小上存在很大的不同，但是這種不同并不影響測量結(jié)果中的q和s。假設(shè)Sr與測量所得數(shù)值之間具有一定的關(guān)聯(lián)，假設(shè)是正相關(guān)，就應(yīng)限定一個測量值范圍，根據(jù)Sr的不同來劃分被測量值的檔次，進而作出評定；也可在每次測量的不同數(shù)值的基礎(chǔ)上，根據(jù)Sr大小的不同，繪制一條曲線。這條曲線的可靠性隨著被測量次數(shù)的增加而提高。

分別測量銻和氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)，測量的標準差可以不按檔次確定。根據(jù)《氯化鉀》（GB 6549—1996）這一標準，測量氯化鉀中所含水分的質(zhì)量分數(shù)，以4%為界限，劃分出不同的檔次；根據(jù)《輕質(zhì)石油產(chǎn)品中總硫含量測定法》（SH/T 0253—1992），測量輕質(zhì)油中硫含量的質(zhì)量分數(shù)，檢測結(jié)果根據(jù)含量總數(shù)變化繪制擬合直線；根據(jù)《工業(yè)用裂解碳四的組成測定氣相色譜法》（GB/T 6600—1986），檢測工業(yè)中所用的裂解碳四中的組分，根據(jù)平均質(zhì)量分數(shù)繪制出曲線，在此基礎(chǔ)上評定測量結(jié)果的標準差。

4 由介質(zhì)液高度差估算

根據(jù)規(guī)程要求確定不確定度分量，使活塞式壓力機中的活塞下端與被檢測的器具壓口的中心處與水平面統(tǒng)一。通常情況下，這一要求基本能夠符合被檢送器的尺寸，其中的差距可以忽略不計，可以不做人為修正。但是不修正相差就會使誤差被引入，在實際測量時也有1 cm的高度差異，導(dǎo)致估算的不確定度分量為 U（h）=0.01/1=0.01 m。

在合成標準不確定度Uc=0.003 0 mA的條件下，輸出電壓估算Ui（y）為0.001 1 mA，vi為11；精密電阻估算Ui（y）為0.001 1 mA，vi為50；活塞壓力計估算Ui（y）為0.002 5 mA，vi為∞；介質(zhì)液高度差估算Ui（y）為0.000 67 mA，vi為8.

5 結(jié)束語

壓力變送器測量的誤差結(jié)果不確定度是U95=0.006 0 mA，430為有效自由度，上下浮動0.032 mA是變送器測量所允許的最大誤差，這與《壓力變送器檢定規(guī)程》（JJG 882—1994）中的要求相符——標準器的選用以及有關(guān)配套的檢定裝置與被檢變送器所規(guī)定的最大誤差相比，其擴展不確定度不能超過1/4.

參考文獻

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〔編輯：王霞〕