黃連年

(國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院 湖北武漢430077)

0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證技術(shù)方法的研究

黃連年

(國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院 湖北武漢430077)

針對(duì)0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證的復(fù)雜性，通過校準(zhǔn)能力驗(yàn)證的經(jīng)典案例全面介紹了其技術(shù)方法。數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證包括實(shí)施過程與步驟、注意問題、壓力示值測(cè)量、校準(zhǔn)結(jié)果評(píng)價(jià)和參考實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)方法，對(duì)提高校準(zhǔn)能力驗(yàn)證水平和測(cè)量過程的綜合考核分析有重要的參考價(jià)值。

數(shù)字壓力計(jì) 驗(yàn)證 校準(zhǔn)能力 CNAS M0044

0.05 級(jí)數(shù)字壓力計(jì)作為壓力計(jì)量器具，在給排水、電力、石油化工、食品衛(wèi)生、航空航天和國(guó)防軍工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)字壓力計(jì)的校準(zhǔn)是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，影響最終結(jié)果的因素很多，需要考慮實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備、檢定人員和環(huán)境條件等。通過能力驗(yàn)證，可將實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)裝置、校準(zhǔn)水平與其他技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較，便于發(fā)現(xiàn)自身存在的問題并及時(shí)進(jìn)行糾正，以提高自身實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)水平，確保校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。下面就實(shí)施的一項(xiàng)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證經(jīng)典案例，全面介紹其校準(zhǔn)能力驗(yàn)證的技術(shù)方法。

1 能力驗(yàn)證的前期準(zhǔn)備及實(shí)施

根據(jù)CNAS M0044 0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書的要求，實(shí)驗(yàn)室收到樣品后，需對(duì)樣品是否完好進(jìn)行確認(rèn)，填寫被測(cè)樣品接受狀態(tài)確認(rèn)表，以傳真方式返回實(shí)施機(jī)構(gòu)，并按 JJG 875-2005《數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程》的要求在實(shí)驗(yàn)室存放。本次選用的樣品是性能穩(wěn)定的0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)，校準(zhǔn)前詳細(xì)閱讀數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書，自查數(shù)字壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置，模擬樣品進(jìn)行了反復(fù)測(cè)試，確保標(biāo)準(zhǔn)裝置工作狀態(tài)正常，保證比對(duì)結(jié)果的可靠性。本次驗(yàn)證計(jì)劃的指定值由參考實(shí)驗(yàn)室給出，采用 En值對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，需要指出的是 En值大小并不表明參加者驗(yàn)證結(jié)果與指定值的接近程度，它只表明其結(jié)果是否符合參加者驗(yàn)證報(bào)告的不確定度。

2 測(cè)量應(yīng)注意的問題

將數(shù)字壓力計(jì)在校準(zhǔn)環(huán)境條件下放置2,h，保持電池有足夠的電量，防止電池電壓過低或過高，減小對(duì)數(shù)字壓力計(jì)帶來的額外誤差。用條式水平儀調(diào)整活塞式壓力計(jì)承重盤平面對(duì)活塞軸線的垂直度水平，壓力計(jì)的工作介質(zhì)為變壓器油，介質(zhì)運(yùn)動(dòng)粘度和酸值均符合規(guī)程要求，對(duì)活塞式壓力計(jì)延續(xù)時(shí)間、下降速度進(jìn)行了測(cè)試，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)裝置或數(shù)字壓力計(jì)，使兩者的受壓點(diǎn)在同一水平面上。數(shù)字壓力計(jì)通電預(yù)熱 10,min，校準(zhǔn)前做 1～2次升壓試驗(yàn)，校準(zhǔn)中平穩(wěn)地升壓和降壓，在各校準(zhǔn)點(diǎn)上壓力值穩(wěn)定后讀數(shù)，做好記錄。

3 壓力示值測(cè)量及不確定度評(píng)定

按照“能力驗(yàn)證計(jì)劃作業(yè)指導(dǎo)書”要求，在數(shù)字壓力計(jì)的測(cè)量范圍內(nèi)選取 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa壓力點(diǎn)作為校準(zhǔn)點(diǎn)，升壓、降壓校準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)為2次，分別計(jì)算2次正行程的平均值和 2次反行程的平均值作為校準(zhǔn)結(jié)果，保留到小數(shù)點(diǎn)后第 4位。再依據(jù) JJF 1059-1999《測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示》的要求進(jìn)行各校準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定，并編寫“測(cè)量不確定度評(píng)定報(bào)告”。測(cè)量不確定度(U)采用擴(kuò)展不確定度(測(cè)量不確定度的置信概率為 95%，取k＝2)。本實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度見表1。

表1 本實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度Tab.1 Laboratory calibration result and the uncertainty of measurement

3.1 影響數(shù)字壓力計(jì)測(cè)量結(jié)果的不確定度來源

測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度；標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度。

3.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)量范圍為0.1～6,MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01級(jí)活塞式壓力計(jì)。

3.3 測(cè)量對(duì)象

測(cè)量范圍為0～6,MPa，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí)。

3.4 數(shù)學(xué)模型

式中：p被＝被測(cè)儀表在被測(cè)點(diǎn)上的示值；p標(biāo)＝加在標(biāo)準(zhǔn)器活塞承重盤上的專用砝碼產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)壓力值。

3.5 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

①輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(p被)的評(píng)定。輸入量p被的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源主要是數(shù)字壓力計(jì)的測(cè)量不重復(fù)性，可以通過連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用 A類方法評(píng)定。對(duì)一臺(tái) 0～6,MPa、0.05級(jí)的數(shù)字壓力計(jì)，在 2,MPa、3,MPa、4,MPa、5,MPa點(diǎn)各做 10 次重復(fù)性測(cè)量，所得數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 測(cè)量重復(fù)性數(shù)據(jù)Tab.2 List of repetitive measurement data

3.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

①靈敏系數(shù)：

②標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見表3。

③合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc的計(jì)算：

④合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度為：

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表Tab.3 Summary sheet of standard uncertainty

3.7 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

置信概率取 95%，將計(jì)算得到的所有有效自由度近似取整為50，查t分布表，得：

擴(kuò)展不確定度為：

測(cè)量不確定度報(bào)告：

4 參考實(shí)驗(yàn)室對(duì)0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)的校準(zhǔn)

參考實(shí)驗(yàn)室參考值采用實(shí)驗(yàn)室第一次校準(zhǔn)值。參考實(shí)驗(yàn)室結(jié)果見表4。

表4 參考實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)結(jié)果Tab.4 Referenced laboratory calibration result

5 校準(zhǔn)結(jié)果評(píng)價(jià)

將校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度提交給參考實(shí)驗(yàn)室，參考實(shí)驗(yàn)室根據(jù)所有實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)結(jié)果和不確定度，用En值對(duì)其進(jìn)行評(píng)定。

對(duì)實(shí)驗(yàn)室提交的結(jié)果，按照下式計(jì)算En值：

其中：x——驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果；X——參考實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)結(jié)果；Ulab——驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室的報(bào)告不確定度；Uref——參考實(shí)驗(yàn)室的報(bào)告不確定度。Ulab和 Uref的包含概率均為95%。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室與參考實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)結(jié)果對(duì)比見表5。

表5 校準(zhǔn)結(jié)果對(duì)比表Tab.5 Correlation table of calibration results

6 結(jié) 語

數(shù)字壓力計(jì)的校準(zhǔn)是個(gè)復(fù)雜的過程，影響其最終結(jié)果的因素很多，需要考慮實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備、檢定人員和環(huán)境條件等因素。而校準(zhǔn)能力驗(yàn)證是對(duì)整個(gè)測(cè)量過程的綜合考核、檢查和分析。本文通過中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)推薦的經(jīng)典驗(yàn)證案例，對(duì) 0.05級(jí)數(shù)字壓力計(jì)校準(zhǔn)能力驗(yàn)證的技術(shù)方法進(jìn)行了全面介紹，并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)、影響因素和應(yīng)注意問題等進(jìn)行了詳盡分析和說明。該研究便于數(shù)字壓力計(jì)實(shí)驗(yàn)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正問題，提高校準(zhǔn)水平，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

［1］數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程[S]. JJG875-2005. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2005.

［2］測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S]. JJF1059-1999. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，1999.

On Verification Technique of Calibration Capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge

HUANG Liannian
(Hubei Electric Power Research Institute，Hubei Electric Power Company of the State Grid，Wuhan 430077，Hubei Province，China)

A verification technique of calibration capacity of the 0.05 Grade Digital Pressure Gauge was described through a classic case. The verification involved implementation process and steps，noteworthy issues，measurement of indicating values，outcome assessment and calibration method of a referenced laboratory. This study will provide important reference value to the verification level of calibration capacity and the comprehensive assessment and analysis of the measurement process.

digital pressure gauge；verification；calibration capacity；CNAS M0044

TB935

A

1006-8945(2014)08-0055-03

2014-07-06．