石玉香 薛方凝
摘要:工作計量器具在計量數(shù)值時,可能會出現(xiàn)測量誤差,而這種誤差對計量數(shù)值的準確性和可靠性具有極大的影響,對測量數(shù)據應用也會造成不良影響。本文對壓力計量標準誤差與測量不確定度評定進行了分析,分析了測量誤差的不確定性,希望可以為壓力測量數(shù)值標準化提供幫助。
關鍵詞:壓力計量;標準誤差;測量數(shù)值;不確定度
前言:
壓力變送器是測量壓力值的主要工具,其測量對象包括靜態(tài)壓力也包括動態(tài)壓力。這種測量工具在控制系統(tǒng)與測量工程當中的應用非常普遍,在高壓、高溫環(huán)境中也可以正常運行。為了要進一步提升壓力測量值的準確性,我們需要對壓力計量標準誤差與測量不確定度進行研究,打造更加安全的儀器運行環(huán)境。
1測量誤差種類
1.1系統(tǒng)誤差
工作人員在同一條件下對壓力表進行多次重復測量,會產生計算誤差,而測量結果的平均值與被測量真值之間也會存在誤差。
1.2隨機誤差
如果在重復條件下,對同一量進行反復測量,而所得結果的平均值與測量結果就可能存在誤差,這種誤差被稱作隨機誤差。
1.3計量標準裝置誤差來源
相比于系統(tǒng)誤差和隨機誤差,計量標準裝置的誤差來源更為廣泛,而且產生誤差的幾率更大。其中包含以下四個方面:計量標準誤差,這是由于計量標準器、計量附件、配套設備出現(xiàn)誤差,而導致的測量誤差;環(huán)境誤差,主要是受設備所處的具體環(huán)境影響,環(huán)境的溫度、濕度、氣壓和外磁場都可能會引起誤差;人員誤差,這種誤差的出現(xiàn)主要是測量人員在觀測、讀取數(shù)據時,因受到主觀影響而產生誤差,影響最終的測量結果;方法誤差,在計量時需要根據實際情況選擇正確的計量方法和計算方法,如果選擇的方法有誤那么得到的計量數(shù)據也會有問題,自然會產生誤差[1]。
2計量標準裝置誤差及不確定度評定
2.1計量標準的技術指標和環(huán)境條件
活塞式壓力機準確度等級是三級,而這種壓力計的及測量保持在1~60Mpa之間,專用砝碼的標準質量應該是59kg。同時,其中的藥用蓖麻油酸值不大于1.6mg/g,而且需要對環(huán)境條件進行調試。其中,工作的室內溫度應該控制在20±5℃范圍內,而相對濕度也應該控制在85%以下。
在進行壓力計量誤差和測定不確定度評定時,需要對環(huán)境條件進行有效的控制??刂茦藴时仨殗栏褡袷貒乙?,以JG52-2013檢定規(guī)定為標準進行有效控制。具體數(shù)據可以參考表1:
2.2測量重復性測試
這一環(huán)節(jié)需要選擇一直壓力表,并在相同的檢測環(huán)境下,對任一壓力值進行反復測試,然后將測試結果記錄在案。根據測試結果,算出測量平均值,然后利用公式計算重復性。
舉例:任選一個0~40MPa、分度值為0.5MPa的壓力表,在同等條件下,對40MPa進行10次檢測,檢測數(shù)據如表2所示。其中Xi表示每一次的測得值,而X則表示每次測得值的平均值,在計算裝置重復性時,不僅需要記錄每次的檢測數(shù)據看,還需要根據重復測定次數(shù)的數(shù)值進行計算。
那么根據公式我們可以進行計算,每次測得平均值為40.0MPa,經計算該裝置重復性為0.04MPa。
2.3測量不確定度評定
測量不確定度評定,可以先選擇一塊1.6級,0~6MPa、分度值為0.2MPa的壓力表作為研究對象。那么我們可以先對樣品進行分析。這只壓力表在6MPa點上的變化最大,其上下行程為:6.04、6.03、60.7、6.09、6.03、6.06、6.03、6.01、6.05、6.08,那么根據計算可以得出測量平均值為6.049MPa。套用公式計算后可知該裝置重復性為5.0×10-4,所以不確定度為0.83×10-4。
除此之外,還需要根據JG52-2013的標準,對溫度引起的誤差進行計算;同時還需要運用公式,計算輕巧位移變動量引起的誤差,并且判斷它們是否服從均勻分布。測算人員還應該根據已知數(shù)值,對誤差引起的變動量、數(shù)據修約取舍誤差和標準裝置不確定度的影響量進行估讀,其中每一個誤差值和變量在計算完成都需要比照JG52-2013的標準,判斷他們是否服從正態(tài)均勻分布,然后合成不確定度[2]。計算時需要利用此前測量和估讀的所有誤差變量數(shù)據,結合相關公式進行演算,之后擴展其不定度。根據上文所舉實例的數(shù)據可知,該裝置的擴展不定度為0.078%,那么它的不確定度評定為6,評定結果為合理。
對壓力計量標準誤差與測量不確定度評定的研究,需要進行多次的數(shù)據采集和分析,在處理數(shù)據的過程中,需要嚴格的按照公式計算。并且,必須滿足技術指標,測試環(huán)境也需要達到國家規(guī)定標準,這樣獲取的各項參數(shù)才具有意義。在研究過程當中,實驗人員一定要確保采集的樣本數(shù)據真實有效,同時也應該選取符合測試規(guī)定的壓力表作為研究對象,通過嚴謹?shù)膶嶒灪陀嬎?,對測量不確定度進行分析和評定,實現(xiàn)研究目標。
結論:綜上所述,在評定壓力計量標準誤差和測量不確定度時,需要進行樣本的采集。實踐當中,通過采樣、預處理樣品、測量以及處理所得數(shù)據,才可以真正得出結果,其中每一次測量都需要謹慎對待,要保證測量數(shù)據的準確性。評定的每一個環(huán)節(jié)都必須按照嚴格的規(guī)范執(zhí)行,這樣才可以保證測量值具有有效性。
參考文獻:
[1]駱惠青.壓力計量標準誤差與測量不確定度評定[J].計量與測試技術,2017,44(11):96-97.
[2]高楠.壓力計量標準誤差與測量不確定度評定[J].科技與創(chuàng)新,2015(17):105+108.
作者簡介:
石玉香(1986.01.17),女,籍貫:山西大同,職稱:工程師,學歷:本科,研究方向或專業(yè):壓力計量專業(yè)。