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        家電能效(性能)實驗室壓力參數(shù)現(xiàn)場校準方法淺析

        2022-10-31 03:37:14孔繁海岳洪霞金寧李世君劉媛許鵬
        輕工標準與質(zhì)量 2022年5期
        關(guān)鍵詞:大氣壓量程示值

        孔繁海 岳洪霞 金寧 李世君 劉媛 許鵬

        (山東省計量科學研究院,山東濟南 250014)

        家用電器是人們生活、工作中不可或缺的產(chǎn)品,市場保有量大、需求旺盛。近年來,我國家電行業(yè)成功跨越節(jié)能升級、制冷劑替代等技術(shù)門檻,開始步入產(chǎn)品升級期。由產(chǎn)品升級引發(fā)的產(chǎn)業(yè)升級,將給家電企業(yè)帶來更多的機遇,同時也為企業(yè)重新構(gòu)建競爭格局提供良機。家電產(chǎn)品的質(zhì)量提升除了依靠強大的設(shè)計能力和精細的加工制造能力以外,完善且準確的檢測能力也是質(zhì)量提升的重要保障措施。

        近兩年間,隨著“碳達峰、碳中和”目標的確立,各類產(chǎn)品能效的國家標準也相繼換版,新版標準對于測試方法進行了調(diào)整,使評定過程更加科學,對碳排放提出了更高的要求。同時由于測試項目增多、試驗周期變長,對測量數(shù)據(jù)的準確度和測試裝置運行的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。

        家電能效(性能)實驗室包含多種類型,校準主要涉及壓力、溫度、電學、流量等多種參數(shù),國內(nèi)目前尚無統(tǒng)一的校準規(guī)范。為提升檢測機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的計量檢測能力,提高各實驗室間數(shù)據(jù)互認度,可通過制定科學且具有可操作性的校準方法,實現(xiàn)避免重復試驗、降低成本、共享數(shù)據(jù)、合作研發(fā)的目的,對規(guī)范家電能效標識標注、促進能效標識制度的實施,乃至整個家電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都將發(fā)揮積極的作用。

        1 校準方法

        制定統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)關(guān)鍵是:

        (1)明確計量要求和測試條件,理順測試過程的各環(huán)節(jié)要素;(2)規(guī)范校準項目測試方法,減少測試過程中人員主觀判斷對測試結(jié)果造成的影響;(3)從測試設(shè)備入手,分析測試誤差來源、傳遞途徑與比重,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析處理及合格判據(jù)的確定。

        本文以空調(diào)焓差室壓力參數(shù)為例,結(jié)合研究人員實際工作經(jīng)驗,給出了校準方法和測量結(jié)果不確定度評定示例。

        空調(diào)焓差室中常見的壓力設(shè)備有壓力變送器和大氣壓傳感器,受現(xiàn)場條件所限,由于被校設(shè)備不可拆卸,且只能使用便攜式的壓力標準器,校準方法可以參考現(xiàn)行檢定規(guī)程或校準規(guī)范的要求,無法實現(xiàn)的需要另行制定具體方法。

        1.1 壓力變送器現(xiàn)場校準方法[1]

        標準器和被校壓力變送器為達到熱平衡,必須在校準條件下放置2 h;準確度低于0.5 級的變送器可縮短放置時間,一般為1 h。

        標準器和被校變送器連接,并使導壓管中充滿傳壓介質(zhì),傳壓介質(zhì)為氣體時,介質(zhì)應清潔、干燥。

        校準點的選擇應按量程均勻選取,一般應包括上限值、下限值(或其附近10%輸入量程以內(nèi))在內(nèi)不少于5 個點。

        對于輸入量程可調(diào)的壓力變送器,首次校準的應將輸入量程調(diào)到規(guī)定的最小、最大分別進行校準;后續(xù)校準的可只進行常用量程或指定量程的校準。

        校準前,用改變輸入壓力的辦法對輸出下限值和上限值進行調(diào)整,使其與理論的下限值和上限值相一致,一般可以通過調(diào)整“零點”和“滿量程”來完成。

        從下限開始平穩(wěn)的輸入壓力值到各校準點,讀取并記錄輸出值直至上限。在校準過程中不允許調(diào)整零點和量程,不允許輕敲和振動被校器具,在接近校準點時,輸入壓力值應足夠慢,避免過沖現(xiàn)象,同時讀取標準器和被校壓力變送器的示值。

        用公式(1)計算示值誤差Δp:

        式(1)中:Δp-被校壓力變送器壓力示值誤差,單位為Pa、kPa 或MPa;px-被校壓力變送器壓力顯示值,單位為Pa、kPa 或MPa;pN-標準器壓力顯示值,單位為Pa、kPa 或MPa。

        1.2 大氣壓傳感器現(xiàn)場校準方法[2]

        對大氣壓傳感器的校準采用標準表法。

        將標準表與被校大氣壓傳感器緊貼在一起或處于相鄰的同一水平面,盡量減小附近的空氣流動,待顯示值穩(wěn)定后讀取標準表和被校大氣壓傳感器顯示值,取一次數(shù)值為最終結(jié)果。

        用公式(2)計算示值誤差ΔpB:

        式(2)中:ΔpB-被校大氣壓傳感器示值誤差,單位為Pa、kPa 或MPa;pBx-被校大氣壓傳感器顯示值,單位為Pa、kPa 或MPa;pBN-標準表顯示值,單位為Pa、kPa 或MPa。

        2 不確定度評定示例

        2.1 壓力變送器測量結(jié)果不確定度評定示例

        2.1.1 測量模型

        按上述公式(1)計算。

        2.1.2 根據(jù)測量模型計算各個不確定度分量

        為得到由重復測量引入的標準不確定度u1,連續(xù)測量十次所得數(shù)據(jù)為:1.000 4 MPa、1.000 2 MPa、1.000 6 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 6 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 7 MPa、1.000 8 MPa,平均值1.000 6 MPa,由貝塞爾公式計算可得:u1=0.000 2 MPa。

        為得到由標準器誤差引入的標準不確定度分量u2,可由上級檢定證書得知標準器為0.05 級,其MPE=±0.001 MPa,其半寬為:0.001 MPa,按均勻分布,則

        標準不確定度匯總表如表1 所示。

        表1 標準不確定度匯總

        2.1.3 合成標準不確定度計算

        由各不確定度分量合成可得合成標準不確定度:

        2.1.4 擴展不確定度計算

        計算擴展不確定度:U=k×uc=0.0012 MPa,k=2。

        2.1.5 相對擴展不確定度計算

        計算相對擴展不確定度:

        2.2 大氣壓傳感器測量結(jié)果不確定度評定示例

        2.2.1 測量模型

        按上述公式(2)計算。

        2.2.2 根據(jù)測量模型計算各個不確定度分量

        為得到由重復測量引入的標準不確定度u1,連續(xù)測量十次所得數(shù)據(jù)為:101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa、101.5 kPa,平均值101.5 kPa,由貝塞爾公式計算可得:u1=0.0 kPa。

        為得到由標準器誤差引入的標準不確定度分量u2,可由于上級檢定證書得知標準器為0.05 級,其MPE=±0.08 kPa,其半寬為:0.08 kPa,按均勻分布,則

        被校傳感器分辨力為0.1 kPa,由此可計算得到被校傳感器分辨力引入的標準不確定度分量u3,按均勻分布,則:

        分辨力和測量重復性引入的標準不確定度取其中較大者,則標準不確定度分量匯總?cè)绫? 所示。

        表2 標準不確定度匯總

        2.2.3 合成標準不確定度計算

        2.2.4 擴展不確定度計算

        計算擴展不確定度U=k×uc=0.148 kPa,k=2。

        2.2.5 相對擴展不確定度計算

        3 結(jié)論

        對于條件多變且復雜的現(xiàn)場環(huán)境,編制一個行之有效的現(xiàn)場校準方法,有助于公司、企業(yè)降低送校設(shè)備的時間成本。根據(jù)方法得出的不確定度分析結(jié)果給出合理建議,可在一定程度上減少客戶采購設(shè)備技術(shù)指標過高的情況發(fā)生,降低設(shè)備采購成本。從多方面看,現(xiàn)場校準方法的制定是一件值得深入研究并有利于推動行業(yè)發(fā)展的事情。

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