0.05级数字压力计校准和测量能力(CMC)的评定

0.05级数字压力计校准和测量能力（CMC）的评定

（湖北省电力公司电力科学研究院 湖北省武汉市，430077）

摘要：为满足中国合格评定国家认可委员会（CNAS）对校准和测量能力的评定要求，文章介绍数字压力计校准和测量能力CMC表示方法。 关键词：数字压力计校准；测量能力评定；不确定度

引言：校准和测量能力（CMC）是校准实验室在常规条件下能够提供给客户的校准和测量的能力，其应是在常规条件下的校准中可获得的最小的测量不确定度。中国合格评定国家认可委员会（CNAS）于2011年2月15日发布了CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》，并于2011年5月1日正式实施，该文件中关于校准实验室测量不确定度的要求等同采用了国际实验室认可合作组织（ILAC）ILAC-P14：2010《校准领域测量不确定度的政策》（2011年11月1日实施）的内容。目前CNAS认可的部分校准实验室“校准和测量能力”（以下简称CMC）的表示方式不能满足上述文件的要求，因此CNAS秘书处于2011年9月23日发文（认可委（秘）（2011）118号）要求校准实验室对CMC的表示方式进行核查和修改。

1 概述

1.1 测量依据：JJG875－2005《数字压力计检定规程》

1.2 计量标准：主要计量设备为0.02级活塞式压力计，测量范围（-0.1～60）MPa，计量标准器见表1

表1 实验室的计量标准器

序号 1 设备名称 活塞式压力计 技术性能 测量范围：(-0.1～60)MPa 准确度等级：0.02级 1.3 被测对象:、准确度等级为0.05级、测量范围为（-0.1～60）MPa的数字压力计，被测对象见表2。

表2 被测对象分类

名称 测量范围（MPa） 数字压力计 (-0.1～60)

分辨力（MPa） 0.000001，0.00001，0.0001，0.001

1.4 测量方法：依据JJG875－2005数字压力计检定规程对数字压力计进行校准。通过升压和降压两个循环将被测数字压力计在各校准点与标准器比较，逐点读取被测仪表显示值。被测仪表显示值与标准器产生的标准压力值之差即为被测仪表的示值误差。 2 数学模型

δ=P被-P标 式中：P被—被测仪表在被测点上的示值；

P标—加在标准器活塞承重盘上的专用砝码产生的标准压力值。 3 不确定度传播率

222uc(y)?c12u2(P被)?c2u(P标)

式中，灵敏系数

c1=

??=1 ?P被??=-1 ?P标 c2=4 标准不确定度评定

4.1输入量的标准不确定度u (P被)的评定

4.1.1 测量重复性引入的标准不确定度分量u1(P被)的评定

输入量u1(P被)的标准不确定度的来源主要是数字压力计的测量不重复性，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定。对一台(0-6)MPa、0.05级、分辨力为0.0001MPa的数字压力计，在6MPa点作了10次重复性测量。所得数据见表3：

表3 重复性测量

次数 实测值（kPa） 1 6000.0 ?2 6000.0 3 6000.0 4 6000.0 5 6000.0 6 6000.0 7 6000.1 8 6000.0 9 6000.0 10 6000.0 其平均值P被=6000.01kPa。 单次实验标准差 s=0.032kPa。

二次测量平均值实验标准差等于s/2=0.023kPa=0.000023MPa。

u1(P被)=0.000023MPa

4.1.2 数字压力计分辨力引入的标准不确定度分量u2(P被)的评定

被测对象分辨力是0.0001MPa，在区间内属均匀分布，包含因子为k=3，按B类方法评定。

u2(P被)=0.0001/23=0.000029MPa

u1(P被)和u2(P被)两者取大，则 u (P被)= u2(P被)=0.000029MPa 4.2 标准不确定度u(P标)的评定

0.02级活塞式压力计的最大允许误差为±0.02%，在区间内属均匀分布，包含因子为k=3，按B类方法评定。 a=0.02%×6MPa=0.0012MPa u(P标)=

a=0.0012MPa/3=0.00069MPa k5 合成标准不确定度的评定 5.1标准不确定度汇总表见表4

表4 标准不确定度汇总表

标准不确定度分量u(xi) 不确定度来源(xi) 分辨力 0.02级活塞式压力计不确定度 0.000029MPa 0.00069MPa 1 -1 0.000029MPa 0.00069MPa 标准不确定度 ci ui=│ci│×u(xi) u(P被) u(P标)

5.2 合成标准不确定度uc的计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为

uc=u2(P被)?u2(P标）=0.00069MPa

5.3 扩展不确定度的计算

置信概率P=95%,包含因子k=2,则：

扩展不确定度为

U=k×uc(y)=0.00069×2=0.0014MPa

相对扩展不确定度为

Urel=0.023%

6 对数字压力计其它点的不确定度评定

6.1 根据JJG875-2005的规定，常规校准应对准确度等级为0.05级及以上的数字压力计，压力测量点不少于10点（含零点），即需校准0MPa、0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、3.5MPa、4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa、6.0MPa、共13个点，对于0MPa压力点无法计算其相对扩展不确定度。测量不确定度见表5：

表5 对数字压力计其它点的不确定度评估 校准点 （MPa） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 不确定度分量（MPa） U (MPa) (k＝2) 0.00013 0.00025 0.00034 0.00046 0.00058 0.0007 0.0008 0.00092 0.0010 0.0012 0.0013 0.0014 Urel (%) (k＝2) 0.026 0.025 0.023 0.023 0.023 0.023 0.023 0.023 0.022 0.024 0.024 0.023 u(P被) 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 0.000029 u(P标) 0.000058 0.00012 0.00017 0.00023 0.00029 0.00035 0.0004 0.00046 0.00052 0.00058 0.00064 0.00069

6.2 数字压力计标准装置的测量范围为（-0.1～60）MPa，当分辨力、量程范围不同时，不确定度分量中的u(P被)、u(P标)将发生变化，现假设u1(P被)小于u2(P被

)，两者取大，所以u (P被)= u2(P被)。因此对全部校准点的测量不确定度评定